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Modulation de Fréquence

  1. Aznarb

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    février 2018
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    Paris
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    7

    Smile Modulation de Fréquence

    Bonsoir,

    J'essaye de fabriquer pendant mon temps libre un système de repérage par triangulation destiné à un robot :Le principe est de fabriquer 3 émetteurs/récepteurs IR de fréquences différentes; chaque signal sera filtré puis lissé (par un lisseur de crête en sortie de chaque filtre) avant d'être envoyé au robot qui traitera les données.

    Ce que j'ai fait : -J'ai réalisé 3 filtres passe-bande en structure de Rauch, chaque filtre à une bande passante de 1khz et les fréquences de coupure que j'ai sélectionné sont (384Hz, 1.798 kHz, 3,3 kHz avec possibilité de les modifier : elles ne sont pas optimales).

    Je travaille maintenant sur un émetteur (celui associé au filtre de 384Hz), lorsqu'il sera fonctionnel, par un raisonnement analogue je pourrai l'appliquer aux deux autres.
    Pour cet émetteur, j'ai donc fabriqué la fréquence IR de 38 kHz avec un NE555 Astable sur une breadboard (cette fréquence sera ma porteuse). Que je souhaite moduler à 384 Hz. J'ai donc fabriquer un autre émetteur de fréquence à 384 Hz qui me servira à moduler la fréquence de 38 kHz. Ce signal sera transmis à la LED IR puis au démodulateur de fréquence avant le filtre.

    Ma question est la suivante : Pour fabriquer cette fréquence modulée, faut-il que je connecte le NE555 qui émet la porteuse sur le NE555 qui émet la fréquence que je souhaite avoir (384 Hz) ? Ou l'inverse; connecter le NE555 de la fréquence souhaitée sur le NE555 de la porteuse. Comment les connecter entre eux, un simple fil, condensateur/résistance ?

    Merci de votre temps et de vos réponses, bonne soirée

    -----

     


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  2. jiherve

    Date d'inscription
    juin 2006
    Localisation
    gironde
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    15 487

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonsoir,
    En théorie il faudrait piloter le 38Khz par le 384Hz (patte reset) mais en pratique il y a un risque pour que la porteuse ne soit pas bien constante lors de la première période car la capa partira complétement déchargée au lieu du 1/3 vcc sera ce un problème ?
    Il vaudrait mieux effectuer la combinaison au moyen d'une porte mais si l'ensemble est alimenté en 5V un simple transistor pourrait suffire:
    sortie du 384 Hz sur l’émetteur, sortie du 38Kz sur la base avec une résistance en série (2,2k) et la led + résistance dans le collecteur , cela émet lors de l’état bas du signal 384Hz, bien sur le 555 qui le génère absorbera aussi le courant de la diode.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!
     

  3. Aznarb

    Date d'inscription
    février 2018
    Localisation
    Paris
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    20
    Messages
    7

    Re : Modulation de Fréquence

    Merci beaucoup pour votre réponse rapide qui va me permettre d'essayer de nouvelles choses. En effet, l'ensemble sera alimenté en 5V pour les NE555. Pour les filtres Rauch j'ai fabriqué un inverseur de tension pour pouvoir les alimenter.
    J'utilise un récepteur TSOP1738; est ce que vous parlez de ce type de transistor lorsque vous parlez de "collecteur" ? Si j'ai bien compris : La sortie du TSOP1738 sera HIGH quand il ne reçoit pas le signal et la sortie sera LOW quand le capteur reçoit le signal. De plus la tension de la ligne d'alimentation de la sortie est 5 V, le transistor de sortie peut absorber 15 mA. La valeur minimale de la résistance de tirage sera de 330 Ω. Corrigez moi si je dis des bêtises ...

    Je vais essayer la solution que vous proposez avec le transistor lundi et je vous tiens au courant de l'avancement .
    Dernière modification par Aznarb ; 02/02/2018 à 00h13.
     

  4. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 235

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonjour,

    Avec les IR, vous allez quand même vous heurter à un problème....

    En fait, vous ne faites pas de la "modulation de fréquence", vous modulez une porteuse 38 KHz en amplitude, en tout ou rien, par le 384 Hz.

    Comme le 384 Hz est loin d'être sinusoïdal, il sera chargé d'harmoniques ( multiples de 384 Hz) , et certains tomberont dans les bandes de vos deux autres fréquences.
    Bien sur, ces harmoniques seront de niveau inférieur à la fondamentale, et on pourrait penser ne pas les détecter en réglant le seuil de détection de votre démodulateur ( qui n'est pas, soit dit en passant, un "démodulateur de fréquence", mais un démodulateur d'amplitude).... Oui, mais voilà...Votre signal 38 KHz va être reçu avec un niveau extrêmement variable , et parfois, avec un niveau fort, les harmoniques du 384 Hz seront reçus plus forts dans les filtres des deux autres fréquences ( 1798 et 3300 hz), que ces fréquences elles-mêmes.

    Solutions?
    La plus efficace eût été justement de moduler le 38 KHz vraiment "en fréquence". Il existe des tas de solutions pour cela. mais ce n'est plus du tout le même schéma.

    Dans ce cas, il faut un "démodulateur de fréquence" en réception, (par exemple un pLL , LM567 ....) qui, en recevant le 38 KHz sur son entrée, vous redonne les fréquences de départ ( 384 Hz, 1798 Hz ou 3300 Hz) . Le mieux, pour détecter chacune d'elles, derrière , c'est un LM567 qui est fait pour ça. Vous gardez vos filtres devant chacun d'eux.
    La modulation de fréquence vous garantirait un niveau détecté des 3 fréquences rigoureusement constant, quel que soit le niveau reçu en IR.
    Dernière modification par gwgidaz ; 02/02/2018 à 09h34.
     

  5. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
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    10 112

    Re : Modulation de Fréquence

    bonjour,

    La remarque de gwgidaz est très très importante sur le spectre que vous allez produire en modulant votre porteuse. ( C'est celle d'un professionnel ..)

    Les fréquences modulantes choisies ( 384Hz, 1.798 kHz, 3,3 kHz ) vont créer les harmoniques suivantes

    384 Hz ,768, 1152, 1536, 1920,2304,,2688, 3072, 3456 ........

    1798, 3596, 5394 .......

    3300 , 6600, 9900 .....

    Voyez bien que le fitre sur la modulation à 1798 Hz de +/- 500Hz de large il va sélectionner aussi l'harmonique 2 et 3 de la modulation à 384 Hz ( le 1546 et le 1920 Hz )


    Vous devez donc modifier vos fréquences de modulation et adapter la largeur des filtres de sélectivité.


    De plus vous avez également un risque d'intermodulation entre les fréquences modulantes.

    Il y a lieu d'étudier les spectres qui seront produits du fait de la non linéarité de votre dispositif et optimiser les fréquences utilisées.


    Quant à la modulation de fréquence, elle a ses propres pièges.... A étudier selon le choix des solutions mises en oeuvre
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     


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  6. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    1 235

    Re : Modulation de Fréquence

    Citation Envoyé par Aznarb Voir le message
    Bonsoir,

    J'essaye de fabriquer pendant mon temps libre un système de repérage par triangulation destiné à un robot :Le principe est de fabriquer 3 émetteurs/récepteurs IR de fréquences différentes;
    Bonjour,

    Il va falloir que vous nous en disiez plus, car si les émissions sont simultanées, il y aura aussi , comme le fait remarquer Calculair, les problèmes d'intermodulation.

    "3 émetteurs IR de fréquences différentes" : Ce sont les infrarouges qui ont des longueurs d'ondes différentes?? sinon, quelles sont les fréquences différentes ?

    Recevez-vous les trois émissions simultanément ? Si oui, faut-il recevoir les 3 signaux simultanément, ou bien le plus puissant?

    Bref, il faut détailler un peu plus votre projet...
     

  7. Aznarb

    Date d'inscription
    février 2018
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    Thumbs up Re : Modulation de Fréquence

    Bonjour,

    Débutant en électronique je n'avais effectivement pas pensé au "problème" lié à la génération des harmoniques par la fréquence modulante ou à l'utilisation des autres systèmes et solutions que vous proposez. Vos réponses sont très complètes et enrichissantes, merci beaucoup.

    Je précise un peu plus mon projet : Je cherche à fabriquer un système de repérage par balises (3 balises).

    Ce système fonctionnera sur ce principe : Chaque balise émettra une fréquence IR de 38 kHz que je souhaite moduler en amplitude par l'intermédiaire d'un NE555 (ou autre, merci pour vos propositions). Chaque passe-bande est "jumelé" à une balise. Je met en pièce jointe un croquis que j'ai réalisé.

    Chaque balise émet une porteuse infrarouge modulée par des signaux carrés de fréquences différentes (384 Hz (balise1), 1.798 (balise2) ... à modifier suite à vos retours), chaque signal sera réceptionné, démodulé et filtré afin d'identifier la balise émettrice. Le robot sera capable de définir l'angle entre chaque balise et ainsi de calculer sa position.

    Ma source principale est le TIPE de Dahan Jeremy, Labbe Benoît, Tabutin Jonathan
    Professeur accompagnateur : L.Douchet : "http://www.prepa-cpe.fr/documents/Projet_GALILEO.pdf". Ce TIPE m'a donné la base du raisonnement avec d'autres ressources.

    Merci de vos retours. Bonne soirée Capture.PNG
    Dernière modification par Aznarb ; 02/02/2018 à 18h17.
     

  8. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    Caussade, tarn-et-garonne
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    1 235

    Re : Modulation de Fréquence

    En attendant de voir la pièce jointe, juste une question : Comment le robot déterminera l'angle . Un système tournant?
     

  9. Aznarb

    Date d'inscription
    février 2018
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    Paris
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    7

    Re : Modulation de Fréquence

    Oui une coupole sur un servomoteur qui lui permettra de tourner
     

  10. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
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    10 112

    Re : Modulation de Fréquence

    Si je comprends le récepteur ne reçoit 1 porteuse 38 kHz à la fois et pendant un court instant

    La durée de réception 1 balise va dépendre de la vitesse de rotation du capteur rotatif ( dont la psition est repérée) et de l'angle d'ouverture ( en principe faible pour une precision de positionnement correcte ).

    Cela va limiter l'énergie reçue de la balise d'ou un risque de problème de bonne détection . Par ailleurs la limitation de bande imposée par le filtrage risque de limiter encore le niveau de reception après filtrage ( temps de monté de l'impulsion reçue )

    En gardant le même principe du capteur tournant pourquoi ne pas utiliser 3 fréquences de rayonnement differentes pour les balises. Cela évite le filtrage en réception . La sélectivité est assurée par le détecteur lui-même


    Si le détecteur rotatif fait par exemple 5 tours par seconde et que l'ouverture visé est de 1° , la balise sera détecté pendant 1/ (5*360 ) = 0,0005 s ou 5/1000 s




    Je ne sais si j'ai bien compris... mais il est important de spécifier la precision recherchée pour dimensionner le dispositif de repérage...



    Par ailleurs il est important de bien connaitre la spécificié des signaux et ne pas confondre signal sinusoïdal ( sans harmonique à avec un signal tout ou rien riche en harmonique
    Dernière modification par calculair ; 02/02/2018 à 19h46.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  11. Aznarb

    Date d'inscription
    février 2018
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    Paris
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    20
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    7

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonsoir,

    J'avais prévu de rajouter un lisseur de crête en sortie de chaque filtre passe bande, ce qui permettrait de délivrer au robot un signal tout ou rien si j'ai bien compris : 0 si le signal n'est pas détecté par le système rotatif et 1 s'il l'est. Qu'en pensez vous ?

    Je vais étudier la proposition de gwgidaz pour moduler la porteuse en fréquence et non en amplitude.

    Si j'ai bien compris ce que vous me proposez lorsque vous parlez de "fréquences de rayonnement différentes", vous me suggérez d'utiliser par exemple 3 fréquence du domaine IR avec des longueurs d'ondes différentes ? La partie codage suffirait à elle seule pour différencier les signaux des balises sans filtrage ?

    J'ai oublié de mentionner que la surface rectangulaire du schéma est 2*3m. Pour le reste vous avez surement mieux compris que moi. :pff:
     

  12. Gwinver

    Date d'inscription
    octobre 2013
    Messages
    373

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonsoir.
    Pour suivre le calcul de Calculair, 384 Hz mesuré durant 5/1000 de seconde ne donne que 1.9 périodes, ce qui peut être un peu délicat à mesurer avec la précision requise.
     

  13. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 112

    Re : Modulation de Fréquence

    En effet je propose 3 fréquences de rayonnement des balises differentes , soit dans IR ou le visible, l'essentiel est que les détecteurs puissent les discriminer.

    Vous devez réfléchir aussi à la precision souhaitée pour le positionnement, ce qui va imposer un angle d'ouverture pour la detection des balises ou directivité de la détection .

    Attention : La vitesse de montée du signal détectecté est lié à la bande passante de detection. Vous comprendrez qu'un signal ne peut passer de 0 à 5V en 1 microseconde si la bande passante du système est de 1000Hz Là aussi c'est une question de spectre à passer...


    Citation Envoyé par Aznarb Voir le message
    Bonsoir,

    J'avais prévu de rajouter un lisseur de crête en sortie de chaque filtre passe bande, ce qui permettrait de délivrer au robot un signal tout ou rien si j'ai bien compris : 0 si le signal n'est pas détecté par le système rotatif et 1 s'il l'est. Qu'en pensez vous ?

    Je vais étudier la proposition de gwgidaz pour moduler la porteuse en fréquence et non en amplitude.

    Si j'ai bien compris ce que vous me proposez lorsque vous parlez de "fréquences de rayonnement différentes", vous me suggérez d'utiliser par exemple 3 fréquence du domaine IR avec des longueurs d'ondes différentes ? La partie codage suffirait à elle seule pour différencier les signaux des balises sans filtrage ?

    J'ai oublié de mentionner que la surface rectangulaire du schéma est 2*3m. Pour le reste vous avez surement mieux compris que moi.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  14. Aznarb

    Date d'inscription
    février 2018
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    Paris
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    20
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    7

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonsoir,

    Merci pour toutes vos réponses.

    Pour ce qui est de la vitesse de rotation, c'est un tour par seconde au mieux, je ne l'ai pas encore définie exactement. La précision doit être forte puisqu'il s'agit de repérer le robot sur une aire de 2*3m. Une erreur de 1cm serait le maximum je pense, mais il faut voir jusqu'où je peux pousser la précision.

    Je compte avancer sur ce projet lundi, et posterai mes avancées, mon raisonnement et les problèmes rencontrés. Je vous remercie pour vos nombreuses réponses qui vont me permettre d'avancer énormément et d'essayer de nouvelles choses.
     

  15. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 235

    Re : Modulation de Fréquence

    Bonjour,

    En résumé:

    Inutile de moduler la fréquence 38 KHz par une autre fréquence plus basse, ça ne sert à rien.

    Deux solutions :

    - soit utiliser trois fréquences optiques différentes, mais il faut 3 filtres de "couleurs" différentes.
    C'est assez simple, il n'y a plus grand chose en électronique. plus de mécanique , car peut-être 3 détecteurs optiques, un pour chaque couleur.On amplifie derrière la tension continue détectée...Mais attention alors aux lumières parasites ( soleil, éclairage..)

    - soit utiliser la même fréquence infrarouge, chaque balise émettra une modulation d'amplitude différente , par exemple F1=28 KHz, F2= 38 KHz et F3 = 50 KHz.
    Inutile de passer en FM. En sortie du détecteur optique, on place en parallèle trois filtres sélectifs, sur f1, F2, F3. puis derrière chaque filtre, ampli puis un démodulateur d'amplitude. On obtient ainsi une tension "continue" qui passe par un pic quand le miroir du robot est dans la direction de la balise correspondant à la fréquence.
    Une variante: pas de filtre, un détecteur d'amplitude unique pour les trois fréquences, mais on place en sortie de la détection optique 3 détecteurs PLL de fréquence ( LM567) : le pic d'amplitude est attribué alors au détecteur de fréquence qui a réagi.
    Il faut bien sur dans ce cas que la dynamique de l'ampli sur la fréquence choisie soit suffisante pour accepter les niveaux variables , qui dépendront de la distance robot- balise. Le mieux, c'est un amplificateur à controle de gain ( CAG) qui permettrait une grande dynamique tout en conservant un niveau constant de détection par diode; Dans ce cas, le pic est repéré sur la tension de CAG.
    La rapidité de détection n'est pas un problème si on détecte en amplitude des fréquences de quelques dizaines de KHz.
     


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