Bienvenue à Elektor Lab Notes ! Toutes les quelques semaines, nos ingénieurs et rédacteurs d'Elektor publient quelques notes de laboratoire et des mises à jour sur les nouveaux projets électroniques à construire soi-même, les nouvelles de l'industrie technologique et des conseils d'ingénierie utiles. Dans cette édition de Lab Notes, nous parlons de capteurs, de cartes adaptatrices ESP32, de transmission audio DIY, de références de fréquence pour le laboratoire et des prochains articles d'Elektor Magazine. N'hésitez pas à nous faire part de vos commentaires dans la section « Discussions » au bas de cette page. N'hésitez pas à publier vos propres notes de laboratoire et à nous faire savoir ce sur quoi vous travaillez sur votre établi d'électronique !

Jean-François Simon (Ingénieur, Elektor)

Adaptateur pour étalon de fréquence au rubidium : Il y a quelques mois,  j'ai mentionné mon acquisition d'un étalon de fréquence au Rubidium. Dans les années 2010, on pouvait en trouver en grande quantité et pour pas cher sur eBay, mais cette époque est révolue ! Les choix étaient donc beaucoup plus limités et j'ai opté pour un étalon pas trop cher, en l'occurrence le SA.22C de Symmetricom (Microchip aujourd'hui). Ces oscillateurs ont une excellente stabilité et, bien que leur précision absolue ne soit pas aussi élevée que celle des meilleurs oscillateurs GPS (GPSDO), les oscillateurs au rubidium sont généralement utilisés comme solution de secours en cas de défaillance du matériel GPS. En laboratoire, ils peuvent servir de référence pour des expériences intéressantes, comme la mesure de la stabilité de divers oscillateurs. Une carte de connexion est disponible séparément sous la marque BG7TBL, bien connue des amateurs de références de fréquence artisanales.

L’oscillateur au rubidium  SA.22C et une carte d’adaptation.

Le SA.22C étant destiné à être monté sur un circuit imprimé, son connecteur se trouve sur la face inférieure. Le circuit imprimé doit être suffisamment grand, avec une surface de cuivre assez importante pour servir de dissipateur thermique. Si ces conditions ne sont pas remplies, le fabricant recommande d'ajouter un dissipateur thermique supplémentaire. J'ai l'intention d'utiliser un vieux dissipateur thermique de PC, vieux d'au moins trente ans, pour aider au refroidissement. Pourtant, pour des tests rapides sur banc d'essai, il serait plus pratique d'avoir la face chaude vers le haut pour une meilleure convection naturelle. Avec la conception actuelle de la carte d'adaptation, l'accès aux connecteurs, aux diodes électroluminescentes et au potentiomètre de réglage est plus difficile lorsque la face chaude est orientée vers le haut.

Pour remédier à cela, j'ai dessoudé les connecteurs et la plupart des composants traversants et je les ai ressoudés de l'autre côté. Les connecteurs sont maintenant facilement accessibles, et les deux condensateurs électrolytiques sont maintenant plus éloignés du dissipateur thermique du 7805, ce qui ne peut qu'améliorer la fiabilité. Si vous faites cela, assurez-vous de respecter le câblage du régulateur de tension 7805. J'ai choisi de soulever légèrement le dissipateur thermique avec des rondelles et d'acheminer les broches sous le dissipateur. Quatre pieds en caoutchouc placés sous le SA.22C assurent la stabilité de l'ensemble sur l'établi.

La carte adaptatrice modifiée.

Le signal de sortie de 10 MHz n'est pas parfaitement carré, mais il fera parfaitement l'affaire en tant que référence de fréquence. Pour obtenir plus d'informations sur cette unité particulière (durée de fonctionnement, état d'usure, etc.), l'interface série du SA.22C peut être utilisée (voir le manuel). Il est également possible d'utiliser un logiciel nommé Lady Heather, développé par Mark Sims alias « texaspyro » et qui supporte toute une série de récepteurs GPS et de standards de fréquence. J'ai plusieurs possibilités d'utilisation pour cette unité au rubidium, y compris celle de l'utiliser comme référence et de la comparer avec la conception GPSDO bien connue publiée par « Lars » sur le forum EEVBlog. Pour cela, j'aurai besoin de plus de temps pour me familiariser avec la théorie. Plus d'informations à venir plus tard !

Ce logiciel date un peu, mais il fournit des informations utiles.

Essais de capteurs radar et à temps de vol : En préparation d'un prochain article, j'ai étudié différents types de capteurs de mouvement, de distance et de vitesse. Il y a quelque temps, je suis tombé sur le capteur A121 de Acconeeret j'ai voulu l'essayer. Il s'agit d'un capteur radar dans la bande des 60 GHz qui peut détecter les mouvements et mesurer les distances avec une précision remarquable. Le A121 peut faire la distinction entre les objets fixes et les objets en mouvement, ce qui permet des fonctions telles que la reconnaissance gestuelle. Pour faciliter le prototypage, il est également disponible sous la forme d'un module XM125 soudable à un prix abordable, qui contient le capteur ainsi qu'un microcontrôleur STM32L431CBY6 de ST, qui facilite l'utilisation du logiciel Acconeer. Le XM125 est également disponible prémonté sur un petit circuit imprimé avec des alimentations et des convertisseurs série, vendu par SparkFun.

De gauche à droite : les cartes VL53L4CD, XM125, X-NUCLEO-53L8A1 et son complément, la carte Nucleo F401RE de ST.


En plus des capteurs radar, les capteurs de temps de vol (ToF) sont également très intéressants. Sur la photo précédente, vous pouvez voir un kit d'évaluation pour le VL53L8CX from STMicroelectronics, qui est un capteur de télémétrie multizone 8x8 haut de gamme parmi les capteurs de temps de vol. Comme il s'agit d'un capteur multizone, la détection des gestes est également possible. Il convient également de mentionner le VL53L4CD, également de ST, qui est un capteur moins coûteux optimisé pour les courtes distances. Les tests sont en cours, restez donc à l'écoute pour en savoir plus !

 

Jens Nickel (Rédacteur en chef, Elektor)

Une carte ESP32 polyvalente : Dans les Lab Notes 23, j'ai montré un prototype de carte basée sur l'ESP32 qui peut échantillonner (et émettre) de l'audio d'une part, et envoyer (et recevoir) un flux audio via un module radio Nordic nRF24 d'autre part. Entre-temps, j'ai reçu et soudé les premiers échantillons d'un PCB réalisé avec KiCad (qui a été affiné par mon collègue Saad, qui est bien plus familier avec cet outil, en particulier avec les fonctions de la zone de masse). Sur la photo, vous pouvez voir deux des trois cartes que j'ai construites, utilisées ici comme émetteur et récepteur audio. Il est intéressant de noter que l'empreinte officielle d'Espressif que j'ai utilisée pour la carte ESP32-S3 au milieu ne correspondait pas aux cartes que j'ai achetées sur Amazon - et c'est (bien sûr) la seule chose que je n'ai pas vérifiée correctement à l'avance. Avec un peu de flexion, j'ai pu la faire fonctionner, et il s'est avéré qu'il y a deux variantes de facteur de forme de l'ESP32-S3 DevKitC, avec des largeurs de 0,9 et 1 pouce. En fait, certaines cartes de base que j'ai trouvées sur internet sont compatibles avec les deux, en utilisant une double rangée de broches, et c'est exactement ce que Saad et moi prévoyons pour la deuxième version de cette carte. Nous voulons présenter cela dans le prochain circuit spécial, mais notre carte basée sur l'ESP32 - avec des connecteurs supplémentaires, une alimentation supplémentaire, et plus de cartes enfichables - sera adaptée non seulement à l'audio, mais aussi à une large gamme d'applications IdO. Restez à l'écoute de nos mises à jour à ce sujet !

 
ESP32 Audio Transmission
Prototypage avec ESP32.
 

Une astuce bon marché : Dans le même ordre d'idées, je travaille sur mon projet favori avec un ami : des enceintes indépendantes avec batterie intégrée, amplificateur, récepteur audio sans fil et télécommande de volume. Nous sommes en train de passer de la transmission audio analogique à la transmission audio numérique, et en bricolant un peu, j'ai réussi à obtenir une connexion fiable avec une très faible latence, ce qui est crucial pour les applications DJ (croyez-moi, plus d'une fois j'ai été près d'abandonner). Un petit inconvénient est qu'il faut un émetteur pour chaque canal audio, et avec quatre récepteurs, j'aurais besoin de six des « cartes ESP32 polyvalentes » décrites ci-dessus. La Pmod I2S2 d'échantillonnage/lecture prête à être raccordée coûte environ 35 euros. Et à eux seuls, ces modules représenteraient une somme importante pour un système de sonorisation complet. Malheureusement, j'ai eu de mauvaises expériences avec de nombreuses cartes d'entrée et de sortie I2S moins chères. Cependant, une carte disponible auprès d'une société chinoise valait vraiment le temps que j'ai dû employer pour la faire fonctionner. La ESP32 Audio-Kit de AI Thinker est basée sur un SoC spécial à base de ESP32, intégrant également un codec audio ES8388 dans le boîtier métallique. La carte comprend un emplacement pour carte SD, deux microphones et un petit amplificateur (tous inutiles dans mon cas). Mais malgré cela, la carte entière est bien moins chère que mon module I2S préféré. Par contre, il n'y a pas beaucoup de broches accessibles pour des extensions, et beaucoup sont aussi utilisées pour d'autres fonctions sur la carte. J'ai dû retirer quelques résistances CMS pour libérer des broches que je pouvais utiliser pour interfacer le module radio Nordic nRF24, mais au final, j'ai réussi à la faire fonctionner, et j'ai créé un petit circuit imprimé d'adaptation pour réduire les interférences. Comme cette carte modifiée et bon marché peut également gérer le contrôle du volume, mon ami et moi avons réussi à réduire le coût d'environ 150 euros, pour la réception sans fil, et le contrôle du volume à distance à environ 40 dollars par station. Avec une solution qui est également beaucoup plus compacte. Au fait, dans le dernier Lab Talk, mes collègues et moi parlons de nos projets favoris, et vous devriez absolument regarder la vidéo !

 
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Récepteur audio sans fil DIY.
 

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Traduction : Laurent RAUBER