Un impédancemètre pour haut-parleur

 Pour mesurer l’impédance d’un haut-parleur, il faut un générateur BF capable de fournir une onde parfaitement sinusoïdale de fréquence allant de 20 Hz à 20 kHz : en faisant passer un courant constant entre les bornes du haut-parleur, on peut alors en connaître l’impédance. C’est ce que se propose de faire l’inpédancemètre pour HP que nous vous invitons à réaliser.

On ne trouve guère d’impédancemètre pour haut-parleur ou casque à écouteurs dans un labo d’électronique et beaucoup s’imaginent que, pour effectuer une telle mesure, un ohm-mètre suffit. Or, ce n’est pas le cas, votre ohm-mètre n’indique pas l’impédance de votre haut-parleur et, sil’étiquette la mentionnant a disparu, l’impédance reste inconnue : 4 ohms, 8 ohms ? Comment savoir ? En effet, pour mesurer l’impédance d’un haut-parleur, il faut un générateur BF capable de fournir une onde parfaitement sinusoïdale à la fréquence de 1 kHz, car c’est là la fréquence pour laquelle le constructeur a établil’impédance caractéristique du haut-parleur.

Notre réalisation
Notre générateur peut fournir des ondes sinusoïdales de fréquences allant de 20 Hz à 20 kHz environ : cela afin de vous permettre de voir comment varie l’impédance d’un haut-parleur en fonction de la fréquence, mais aussi de déterminer la fréquence de résonance de la membrane. La demie gamme allant de 20 Hz à 1 kHz sert à trouver la valeur de l’impédance d’un haut-parleur “inconnu” (à tester), mais aussi sa fréquence de résonance en air libre et en enceinte acoustique (voir figure 1), la demie gamme allant de 1 kHz à 20 kHz pour voir comment varie l’impédance en fonction de la fréquence de travail. Connaître la valeur de l’impédance d’un haut-parleur est fort utile car, sinous relions un haut-parleur de 8 ohms à la sortie d’un étage final BF de puissance réclamant une charge de 4 ohms, la puissance sonore obtenue sera moindre. Siau contraire nous relions un haut-parleur de 4 ohms à la sortie d’un étage final nécessitant une impédance de charge de 8 ohms, nous encourrons le risque d’endommager les transistors finaux car nous obligerons l’amplificateur à fournir un courant plus élevé que prévu. Par exemple, sinous avons un étage final de 60 W conçu pour une charge de 8 ohms, les transistors finaux devront fournir un courant maximal de : ampère = racine carrée de watt : ohm ce quidonne :
racine carrée de 60 : 8 = 2,73 ASià la sortie de cet étage final nous relions une charge de 4 ohms, les transistors finaux devront fournir un courant nettement supérieur :
racine carrée de 60 : 4 = 3,87 ACet exemple démontre qu’en changeant la valeur de l’impédance d’un haut-parleur on change aussi sa consommation de courant, donc le courant que l’étage final doit luifournir, ainsique la puissance sonore. Mais vous vous demandez peut-être dans quelle mesure l’impédance d’un haut-parleur peut varier : en luireliant notre appareil, vous vous rendrez compte que sa fréquence de résonance peut augmenter, même nettement, par rapport à l’impédance caractéristique inscrite dessus (voir figure 1) et cela parce que le cône, à cette fréquence précise, présente une inertie mécanique augmen tant pendant son mouvement d’avant en arrière. Quand ensuite on insère le hautparleur dans une enceinte acoustique, la valeur de sa fréquence de résonance augmente de quelques dizaines de Hz et, pour la réduire, dans les enceintes acoustiques de type “bass-refl ex” se trouve un tube résonateur réglé de façon à diminuer le plus possible cette fréquence, afin d’augmenter ainsile rendement des basses et des super-basses. Pour mesurer la valeur de l’impédance de n’importe quel haut-parleur ou casque, ainsique pour savoir comment varie l’impédance en fonction de la fréquence, nous avons conçu cet instrument de mesure simple.

 Figure 1 : L’air exerce sur le cône du haut-parleur une force qui, à une certaine fréquence produit une “résonance mécanique”. Le pic A du dessin est la valeur de la fréquence de résonance d’un haut-parleur en air libre, le pic B la fréquence de résonance de ce même haut-parleur lorsqu’il est monté dans une enceinte acoustique. En A, nous avons une impédance de 100 ohms à une fréquence d’environ 50 Hz et en B une impédance de 40 ohms à une fréquence d’environ 70 Hz.

Schéma électrique
La figure 2 donne le schéma électrique complet de ce générateur d’ondes sinusoïdales BF. Commençons la description par le circuit intégré IC1, un générateur à pont de Wien TDA7052 ou TDA7052B, capable de fournir en sortie un signal à très faible distorsion : ce circuit intégré est un petit étage final BF et nous l’utilisons comme oscillateur BF (voir figure 4 son schéma synoptique et son brochage). Pour obtenir le pont de Wien, nous nous servons d’un double potentiomètre R1/R3 et d’un double inverseur S1-A/S1-B lequel, insérant dans le circuit diverses valeurs de capacité, permet d’obtenir les différentes gammes de fréquences : - quand, dans le circuit, sont insérés C1 et C3 de 1 μF (position A), le circuit intégré fournit en sortie la gamme de fréquences comprise entre 20 Hz et 1 kHz environ, - quand, dans le circuit, sont insérés C2 et C4 de 39 nF (position B), le circuit intégré fournit en sortie la gamme de fréquences comprise entre 500 Hz et 20 kHz environ. Des broches de sortie 8 et 5 de IC1 sortent deux signaux parfaitement identiques, mais en opposition de phase, que nous exploitons ainsi: - sur la broche 8 nous prélevons, à travers le condensateur polyester C11, le signal sinusoïdal produit en l’appliquant à l’entrée inverseuse du premier amplificateur opérationnel IC2-A, - sur la broche 5 nous prélevons le signal sinusoïdal opposé à travers le condensateur électrolytique C10 et nous l’appliquons sur la prise de sortie vers le fréquencemètre, que nous utiliserons pour connaître la valeur de la fréquence produite. Ensuite, à travers le second condensateur électrolytique C9, le même signal est envoyé aux diodes redresseuses DS1 et DS2 et la tension continue obtenue est utilisée pour piloter la base de TR1, dont le collecteur est relié à la broche 4 de IC1 laquelle, comme le montre la figure 2, est la broche de contrôle de volume. Donc, une fois le trimmer R9 réglé sur la valeur d’amplitude requise, sicette dernière augmentait, TR1 réduirait l’amplification de IC1. Siau contraire l’amplitude diminuait, TR1 augmenterait l’amplification : nous obtenons ainsien sortie un signal d’amplitude constante sur toute la gamme des fréquences produites. Cecidit, revenons au premier amplificateur opérationnel IC2-A, utilisé comme générateur de courant constant en alternatif, capable de fournir en sortie un courant fixe de 10 mA. Ce courant est appliqué par deux prises croco aux bornes du haut-parleur à tester. Étant donné qu’à travers le haut-parleur passe un courant constant, à ses bornes est disponible une tension dont nous pouvons trouver la valeur avec la formule :
mV = mA x ohmDonc, aux bornes d’un haut-parleur de 8 ohms, nous trouverons une tension alternative de :
10 x 8 = 80 mVEt aux bornes d’un haut-parleur de 4 ohms une tension alternative de :
10 x 4 = 40 mVAlors qu’aux bornes d’un casque de 32 ohms, nous trouverons une tension alternative de :
10 x 32 = 320 mV soit 0,32 VLa valeur de la tension alternative présente sur ces douilles est prélevée par l’électrolytique C13 et appliqué sur la broche d’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel IC3-A, utilisé comme redresseur idéal double alternance capable de redresser avec précision même les plus petites variations de tension. Note : R18 et R19, de 10 k et 56 k, sont en parallèle pour obtenir une valeur résistive de 8,485 k. La tension continue présente à la sortie de IC3-A, est appliquée à l’entrée non inverseuse du troisième amplificateur opérationnel IC3-B, utilisé seulement comme étage séparateur. Cet amplificateur opérationnel n’amplifie aucun signal et n’est utilisé que pour transformer l’impédance élevée du signal fournipar IC3-A en un signal basse impédance permettant d’utiliser tout type de multimètre, numérique ou analogique. Le dernier amplificateur opérationnel IC2-B est utilisé pour obtenir une masse virtuelle égale à la moitié de la tension fournie par la pile de 9 V.

 Figure 2 : Schéma électrique du générateur BF capable de fournir des ondes parfaitement sinusoïdales. Sil’on place l’inverseur S1-A/S1-B en position A, on obtient en sortie toutes les fréquences comprises entre 20 Hz et 1 kHz environ, sion le place en B, on obtient toutes les fréquences comprises entre 500 Hz et 20 kHz environ. Le haut-parleur à mesurer est à relier aux deux fils partant des bornes “Entrée haut-parleur” et le multimètre aux deux douilles de droite.

 Liste des composants
R1 = 10 kΩ pot. lin.
R2 = 180 Ω
R3 = 10 kΩ pot. lin.
R4 = 180 Ω
R5 = 47 Ω
R6 = 1 Ω
R7 = 47 kΩ
R8 = 22 kΩ
R9 = 50 kΩ trimmer 10 t.
R10 = 1 kΩ
R11 = 100 kΩ
R12 = 100 kΩ
R13 = 100 kΩ
R14 = 100 kΩ
R15 = 100 ohm
R16 = 50 kΩ trimmer 10 g.
R17 = 1 MΩ
R18 = 10 kΩ
R19 = 56 kΩ
R20 = 10 kΩ
R21 = 22 kΩ
R22 = 1 kΩ
R23 = 1 kΩ
R24 = 10 kΩ
R25 = 10 kΩ
C1 = 1 μF polyester
C2 = 39 nF polyester
C3 = 1 μF polyester
C4 = 39 nF polyester
C5 = 10 μF électrolytique
C6 = 100 μF électrolytique
C7 = 4,7 μF électrolytique
C8 = 100 μF électrolytique
C9 = 10 μF électrolytique
C10 = 10 μF électrolytique
C11 = 1 μF polyester
C12 = 100 nF polyester
C13 = 10 μF électrolytique
C14 = 100 nF polyester
C15 = 10 μF électrolytique
C16 = 10 μF électrolytique
C17 = 100 nF polyester
C18 = 10 μF électrolytique
C19 = 10 μF électrolytique
DS1 = 1N4148
DS2 = 1N4148
DS3 = 1N4148
DS4 = 1N4148
DL1 = LED
TR1 = NPN BC547
IC1 = intégré TDA7052B
IC2 = intégré NE5532
IC3 = intégré NE5532
S1 = double inverseur
S2 = interrupteur

Divers
1 douille banane noire
1 douille banane rouge
1 prise pour pile 9 V
1 boîtier avec face avant alu Sauf spécification contraire,

Toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.

 Figure 3 : Nous pouvons appliquer à la sortie de notre impédancemètre un multimètre numérique réglé sur la portée 200 mVcc ou un multimètre analogique réglé sur la portée 0,3 Vcc.

 La réalisation pratique
Sivous suivez avec attention les figures 8a, 7 et 9, vous ne devriez pas rencontrer de problème pour monter cet impédancemètre : procédez par ordre, afin de ne rien oublier, de ne pas intervertir les composants se ressemblant, de ne pas inverser la polarité des composants polarisés et de ne faire en soudant nicourt-circuit entre pistes et pastilles nisoudure froide collée. Quand vous êtes en possession du circuit imprimé double face à trous métallisés (dessins, à l’échelle 1, des deux faces figure 8b-1 et 2), montez tous les composants comme le montre la figure 8a. Placez d’abord les huit picots d’interconnexions puis les trois supports des circuits intégrés et vérifiez que vous n’avez oublié de souder aucune broche. Là encore, nicourt-circuit entre pistes ou pastilles nisoudure froide collée. Ôtez l’éventuel excès de fl ux décapant avec un solvant approprié. Montez alors les résistances, en contrôlant soigneusement leurs valeurs (classez-les d’abord) : appuyez-les bien contre la surface du circuit imprimé. Continuez par les diodes DS1 et DS2, en bas à gauche : bagues noires repèredétrompeurs orientées toutes les deux vers TR1, puis par DS3 et DS4, près de IC3 : bagues vers la droite. Montez alors tous les condensateurs polyesters, puis les électrolytiques en respectant bien la polarité +/– de ces derniers (la patte la plus longue est le + et le – est inscrit sur le côté du boîtier cylindrique). Insérez les deux trimmers multitour R9 et R16 et le transistor TR1, méplat repère-détrompeur tourné vers C8. Montez ensuite l’interrupteur S2 et le double inverseur S1, ainsique le double potentiomètre R1/R3. Tous trois sont fixés au circuit imprimé par soudure des broches et, en plus, par la carcasse de R3, comme le montre la figure 6 : pour souder la carcasse du potentiomètre et les trois cosses supérieures de R1, utilisez des morceaux de fil de cuivre dénudé (avant de souder R1/R3, raccourcissez son axe à 9 mm). Près de S2, insérez la LED rouge en respectant bien sa polarité +/– (la patte la plus longue est l’anode + et la plus courte est la cathode –).

 Figure 4 : Schéma synoptique et brochage vu de dessus du circuit intégré TDA7052 utilisé dans ce montage comme étage oscillateur IC1.

  Figure 5 : Brochages du circuit intégré double amplificateur opérationnel NE5532 vu de dessus (repère-détrompeur en U vers la gauche) et du transistor NPN BC547 vu de dessous.

 Figure 6 : Raccourcissez l’axe du double potentiomètre R1/R3 et fixez ce composant sur le circuit imprimé en soudant la carcasse métallique de R3 à la masse à l’aide d’un morceau de fil de cuivre dénudé.

 Figure 7 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’impédancemètre pour haut-parleur.

 Figure 8a : Schéma d’implantation des composants de l’impédancemètre pour haut-parleur ou casque. Le réglage commence en tournant le curseur du trimmer multitour R16, près de IC3, jusqu’à ce que l’aiguille d’un simple multimètre analogique arrive à 0, ou bien jusqu’à lire sur un multimètre numérique 00,0 mV. Ensuite, tournez le curseur du trimmer multitour R9, en bas à gauche, jusqu’à ce que l’aiguille d’un multimètre analogique arrive à 100 mV, ou bien qu’un multimètre numérique indique 100,0 mV. Quand vous insérez la LED DL1, enfilez la patte la plus longue (anode +) dans le trou A et la plus courte (cathode –) dans le trou K (voir figure 6).

Figure 8b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’impédancemètre pour haut-parleur, côté composants.

  Figure 8b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’impédancemètre pour haut-parleur, côté soudures.

 Le montage dans le boîtier
Ouvrez les deux demi-coques du boîtier en plastique noir, comme le montre la figure 9 et percez deux trous dans la demi-coque inférieure, dans le petit côté opposé au compartiment de la pile, pour le passage des deux paires de fils rouge/noir allant au fréquencemètre et au haut-parleur à tester. Fixez-y la platine au fond à l’aide de quatre vis autotaraudeuses. Soudez les deux paires de fils rouge/noir, mentionnés ci-dessus, aux quatre picots correspondants (à l’autre bout, vous pouvez monter deux paires de pinces croco rouges/noires). Enfilez, à partir du compartiment de la pile, les deux fils rouge/noir de la prise de pile et soudez-les aux deux picots en haut à gauche. Respectez bien la polarité de ces trois paires de fils rouge/noir en vous basant sur les couleurs (rouge+, noir–). Prenez maintenant la seconde demicoque (supérieure ou couvercle), posez à l’extérieur la face avant en aluminium percée et sérigraphiée et servez-vous d’elle comme d’un gabarit de perçage. Une fois les six trous percés, collez la face avant en aluminium sur le couvercle et montez les deux douilles rouge/noire de sortie vers le multimètre, comme le montre la figure 10. Retournez-la et mettez-la à côté de l’autre, comme le montre la figure 9 et soudez la paire de fils rouge/noir entre ces douilles et les picots restants (en haut à droite), toujours en respectant la polarité à l’aide des couleurs. Les autres composants de la face avant sont fixés au circuit imprimé et ils traversent le couvercle et la face avant quand vous fermez le boîtier. Il reste à enfoncer dans leurs supports les trois circuits intégrés, repère-détrompeurs en U orientés vers le haut, c’est-à-dire le compartiment de la pile. Placez la pile de 9 V 6F22 dans son compartiment (par l’extérieur) et reliez-la à sa prise. Ne fermez pas le boîtier avant d’avoir effectué les réglages.

 Figure 9 : Montage dans le boîtier plastique. La platine de l’impédancemètre pour haut-parleur est fixée au fond de la demi-coque inférieure par quatre vis autotaraudeuses (deux seulement sont montées sur la photo). Un compartiment pour la pile de 9 V 6F22 est prévu. Sur la demie coque supérieure (face avant) sont montées les deux douilles rouge/noire allant au multimètre. La face avant reçoit aussi la LED, le double potentiomètre, l’interrupteur M/A et l’inverseur.

 Figure 10 : La face avant en aluminium, percée et sérigraphiée, sert de gabarit pour le perçage du couvercle plastique.

 Les réglages
Il s’agit de régler les trimmers ainsi:
1 - court-circuiter les pinces croco des fils allant au haut-parleur à tester,
2 - reliez les douilles rouge/noire au multimètre, numérique ou analogique, portée tension continue : sile multimètre est analogique, réglez-le sur la portée la plus faible, 0,3 V fond d’échelle par exemple, sile multimètre est numérique, réglez-le sur 200 mV fond d’échelle,
3 - tournez le curseur du trimmer multitour R16 de 50 k, près de IC3, jusqu’à ce que l’aiguille vienne en face du 0 ou que l’afficheur indique 00,0,
4 - sivous utilisez un multimètre analogique, vous devez le débrancher avant de débrancher les prises croco des bornes du haut-parleur examiné, afin d’éviter un choc en fond d’échelle et d’endommager l’aiguille ou l’équipage mobile, sien revanche vous utilisez un multimètre numérique, vous pouvez le laisser branché car il ne risque rien de tel,
5 - débranchez les deux prises croco court-circuitées et reliez-les aux extrémités de la résistance de précision de 10 ohms que vous avez acquise, ses bagues de couleurs sont : marron-noir-noir-or-marron-rouge,
6 - rebranchez aux douilles de sortie le multimètre puis, avec un petit tournevis, tournez le curseur du trimmer R9 de 50 k, près de la Sortie fréquencemètre, jusqu’à ce que l’aiguille, ou l’afficheur, indique 100 mV,
7 - si, en appliquant une résistance de 10 ohms sur le multimètre, vous lisez une tension de 100 mV, il va de soiqu’en utilisant un hautparleur de 8 ohms d’impédance vous lirez 80 mV, en utilisant un haut-parleur de 4 ohms 40 mV et un casque de 32 ohms 320 mV.

Note : sile multimètre est analogique, n’oubliez pas de le débrancher avant de débrancher le haut-parleur en examen.

Fermez le couvercle du boîtier, montez le bouton du double potentiomètre et solidarisez les deux demi-coques à l’aide de quatre vis. Comment utiliser l’instrument L’impédance caractéristique d’un hautparleur est toujours mesurée à 1 kHz. Placez S1-A/S1-B en position A (20 Hz à 20 kHz) et tournez le double potentiomètre R1/R3 dans le sens horaire de façon à ce que l’appareil produise une fréquence de 1 kHz environ. Une sortie, en bas à gauche, est prévue pour relier un fréquencemètre permettant de lire la fréquence produite, mais le 1 kHz n’est pas du tout critique et 1,1 kHz ou 900 Hz feront aussi bien l’affaire (la différence d’impédance sera dérisoire). Après avoir lu la valeur de l’impédance, tournez le double potentiomètre R1/R3 dans le sens antihoraire, vers 20 Hz, afin de trouver la valeur de la fréquence de résonance. Si, par exemple, vous avez inséré un hautparleur dont l’impédance à 1 kHz est de 8 ohms, en descendant vers 20 Hz vous verrez que son impédance monte brutalement à 90 ou 100 ohms : ce pic correspond à la fréquence de résonance du haut-parleur. Celle-civarie d’un haut-parleur à un autre : elle est plus basse sur les “woofers” (haut-parleurs pour les basses) que sur les “mid-range” (media). D’autre part, cette fréquence change quand on insère le haut-parleur dans une enceinte acoustique avec des filtres “cross-over” adéquats. Sil’on place S1-A/S1-B sur la portée de 500 Hz à 20 kHz et sil’on tourne R1/R3 vers 20 kHz, l’impédance augmente lentement et dépasse 8 ohms : comme le montre le graphique de la figure 1, l’impédance d’un haut-parleur varie selon les fréquences appliquées. Sur ce graphique, il s’agit d’un hautparleur pour les media (les fréquences moyennes), sivous testez un autre type de haut-parleur, vous trouverez des graphiques bien différents. Avec votre impédancemètre pour haut-parleur et casque pourvu d’une sortie vers fréquencemètre numérique, vous pouvez facilement contrôler la valeur de la fréquence de résonance de n’importe quel haut-parleur et voir comment varie son impédance quand on fait varier la fréquence appliquée entre 20 Hz et 20 kHz. Vous allez découvrir comment une enceinte acoustique peut modifier la fréquence de résonance d’un haut-parleur : sivous vous consacrez à la Hi-Fi, vous verrez combien est utile cet instrument de mesure qu’on ne trouve pourtant nulle part dans le commerce.

Figure 11 : La tension à appliquer au multimètre est prélevée sur les deux douilles rouge/noire de la face avant. Pour mesurer l’impédance d’un haut-parleur, vous devez relier ses bornes aux deux fils rouge/noir sortant du trou de droite.

Un détecteur de micros espion ou autres appareils émettant des radiofréquences

 Ce petit récepteur sensible et performant est capable de capter des émissions radiofréquence de faible puissance sur une vaste gamme comprise entre quelques mégahertz et jusqu’à environ un gigahertz. Il s’avérera très utile pour “assainir” les lieux suspectés d’être sous surveillance radio.

Aujourd’hui comme hier, les curieux ne manquent pas et les professionnels de l’espionnage s’en donnent à cœur joie. La moindre information peut devenir capitale dans la bataille (doit-on dire la guerre ?) que se livrent chaque jour les industries de pointe, mais également les entreprises, fussent-elles des micro-entreprises.

Les espions forment une véritable armée qui, si elle ne possède pas d’armes mortelles (au sens humain mais certainement pas au sens industriel), dispose, au moins, des instruments pour gâter la sérénité et la tranquillité des personnes, des familles, des entreprises et de la communauté en général.

Si, dans un passé encore proche, les micros espion étaient de fantastiques objets que l’on ne pouvait voir que dans les films de James Bond, aujourd’hui, ils sont à la portée technique et financière de tout un chacun. Si, par certains côtés, cette démocratisation de la technologie est une bonne chose, de l’autre cela peut devenir un important problème, surtout si les “micros espion”, pour ne citer qu’eux, sont mis dans les mains de quelqu’un qui pourrait en faire un usage illégal en ne résistant pas à la tentation de s’immiscer dans les affaires d’autrui.

Heureusement, chaque avancée technologique, surtout si elle peut être dangereuse pour votre entreprise ou pour le secret de votre vie privée, fait naître une “contre technologie” en mesure de vous protéger. L’important est bien entendu de connaître et de savoir utiliser ces moyens de protection. L’espionnage et le contre-espionnage.

Sans ces connaissances et si vous pensez être surveillé, ou pour le moins “susceptible de l’être”, pour vous défendre des espions toujours plus nombreux et toujours plus aguerris, il ne vous reste que peu de possibilités. Vous pouvez, chaque matin, en arrivant au bureau, et chaque soir, en rentrant chez vous, inspecter partout, sous les tables, dans le téléphone ou la télévision, sous les tapis, dans les lampes.

Vous pouvez également rester silencieux, ou parler à voix basse, ne pas téléphoner, ou murmurer seulement.

Si l’on exclut ces possibilités vraiment peu pratiques, il ne reste plus qu’à passer à la contre-attaque, en se dotant d’un appareil capable de détecter la présence de ces espions électroniques.

Dans cet article, nous proposons un détecteur de micros espion qui vous montrera comment il est facile de se défendre de l’espionnage indésirable.

Le schéma de la figure 1 présente un dispositif très simple, qui se réalise à peu de frais et dont la fabrication est peu critique. Il est adapté à la détection des émetteurs de faible puissance, qui peuvent être dissimulés dans votre environnement et qui émettent sur des fréquences comprises entre quelques mégahertz et pratiquement 1 gigahertz.

Il s’agit, en fait, d’un récepteur large bande dont nous allons immédiatement analyser le schéma.

Analyse du schéma(figure 1)

Commençons par diviser le schéma en sous-ensembles.

Le premier étage, celui relié à l’antenne réceptrice, est un amplificateur détecteur.

Le second est un amplificateur différentiel disposant d’un filtre. Le troisième étage est un oscillateur modulé en fréquence. Le quatrième et dernier étage est composé d’un buzzer à tonalité modulée.

Le circuit d’entrée du récepteur capte les ondes radio, par l’intermédiaire d’une antenne fouet (matérialisée dans le prototype par un morceau de fil émaillé de 10/10 monté verticalement).

Ces ondes se retrouvent sur le condensateur C10 qui les transmet à la base du transistor T1.

Les diodes D1 et D2 écrêtent les signaux en les maintenant à plus ou moins 0,6 volt afin d’éviter la saturation du transistor.

Ce dernier amplifie le signal et procède à une détection en utilisant une méthode qui consiste à un redressement simple alternance, par l’intermédiaire d’une diode (D3). Dans ce cas, il s’agit d’une diode haute fréquence.

Un simple filtre à résistance et condensateur (R/C), composé par R8 et C2, permet de récupérer le signal modulant, en fait, la basse fréquence portée par la radiofréquence captée par l’antenne.

D1 et D2 sont choisies dans la gamme de produits capable de commuter une fréquence de plusieurs centaines de mégahertz. Si ce n’était pas le cas, leur capacité parasite et leur vitesse de commutation seraient telles qu’elles conduiraient pratiquement en permanence, affaiblissant la haute fréquence et réduisant fortement la sensibilité de l’appareil.

L’amplificateur opérationnel U1a (1/4 de LM324), qui reçoit la composante détectée par la cathode de D3 à travers R6, apporte un gain déterminé par la cellule de contre-réaction négative composée de R9 et R7.

Toutefois il faut noter qu’en réalité C4 reçoit également le signal haute fréquence venant du premier étage, mais non détecté, donc compor tant des valeurs positives et négatives. Si ce signal est bien filtré par le condensateur C3 (qui, avec R7, forme un filtre passe-bas), il aura un certain effet sur ce qui sort de la broche 8 de U1a.

En définitif, U1a est configuré comme un amplificateur différentiel et sert, non seulement à augmenter le niveau de la partie détectée par D3 (environ 200 fois : les signaux captés par l’antenne sont toujours de l’ordre de quelques dizaines ou centaines de microvolts), mais aussi à augmenter l’efficacité de la détection à simple alternance.

Les condensateurs C3 et C5 assurent une parfaite propreté de la tension du signal basse fréquence en éliminant les résidus de haute fréquence.

Le signal issu de la broche 8 de U1a atteint l’entrée du troisième étage : l’oscillateur modulé. Celui-ci est constitué par les trois amplificateurs opérationnels restant disponibles dans le circuit intégré U1 (le classique LM324) et sert, en substance, à produire un signal permettant de piloter le buzzer.

Cet étage produit un signal modulé, dont la tonalité change en fonction de l’intensité du champ du signal reçu.

Sans entrer dans les détails, disons qu’il s’agit d’un circuit comparateur dont le fonctionnement est basé sur la charge progressive et la décharge rapide de C7 et que l’on peut expliquer de la manière suivante.

La broche 6 de U1b reçoit une tension continue avec laquelle C7 est chargé, cela fait descendre progressivement la tension à la sortie (broche 7), faisant commuter U1c. La broche 1 de ce dernier passe de zéro au niveau haut, permettant la saturation de T2, celuici, étant conducteur, décharge à la masse C7 à travers R12 et met la broche 6 de U1b à la masse.

Sur le comparateur U1c, la broche 2 reçoit la tension de la broche 7 repassée au niveau haut, ceci suffit à le faire commuter et sa sortie passe à l’état bas. Le transistor T2 est alors bloqué, le condensateur C7 se charge lentement à travers R10 et un nouveau cycle recommence.

Cela conduit à un phénomène périodique qui permet la production d’un signal rectangulaire sur la broche 12 de U1d. Ce dernier, monté en simple étage tampon, retransmet le signal de l’entrée sur sa sortie et à travers le condensateur C8 sur la base du transistor T3 qui l’amplifie pour pouvoir piloter le transducteur piézo BZ auquel est confié le soin de générer le signal acoustique.

Observez la façon dont l’oscillateur est câblé. Il est facile de moduler la fréquence de travail en faisant varier l’amplitude de la tension détectée, grâce au câblage particulier de ses entrées.

En fait, U1b est configuré comme amplificateur sommateur/intégrateur et la portion de signal basse fréquence sur son entrée “–” (broche 5) appliquée par de diviseur R11/R13 provoque le déplacement du potentiel présent au repos sur la broche 7. Ainsi, plus celui-ci est élevé, plus la fréquence d’oscillation est élevée (car il faut moins de temps pour atteindre le seuil de basculement du comparateur U1c) et vice-versa, plus il est bas (amplitude plus faible de la BF détectée) plus la fréquence baisse (car il faut un intervalle plus long pour faire basculer U1c).

Résumons. A un signal radio très fort, correspond une tonalité aiguë, qui devient de plus en plus grave au fur et à mesure que le signal radio diminue.

Normalement, au repos et en absence de signaux significatifs, le buzzer doit rester silencieux ou, à la limite, émettre un signal de tonalité très basse.

Le montage est alimenté par une pile de 9 volts ou une petite alimentation de 9 à 12 volts. L’alimentation est appliquée entre les points +V (positif) et –V (négatif ou masse).

Abandonnons à présent la description du schéma pour passer à la réalisation pratique.

Figure 1 : Schéma électrique du détecteur de micros espion.

Liste des composants

R1 : 39 kΩ

R2 : 100 kΩ

R3 : 470 Ω

R4 : 22 Ω

R5 : 4,7 kΩ

R6 : 1 kΩ

R7 : 4,7 kΩ

R8 : 1,5 kΩ

R9 : 1 MΩ

R10 : 100 kΩ

R11 : 18 kΩ

R12 : 47 kΩ

R13 : 47 kΩ

R14 : 10 kΩ

R15 : 1 kΩ

R16 : 100 kΩ

R17 : 10 kΩ

R18 : 10 MΩ

R19 : 10 kΩ

R20 : 10 kΩ

R21 : 10 Ω

C1 : 100 nF multicouche

C2 : 100 nF multicouche

C3 : 10 nF polyester

C4 : 10 nF polyester

C5 : 10 nF polyester

C6 : 100 nF multicouche

C7 : 10 nF céramique

C8 : 2,2 μF 100 V chimique

C9 : 220 μF 25 V chimique

C10 : 47 pF céramique

D1 : Diode 1N4148

D2 : Diode 1N4148

D3 : Diode BAT29

T1 : Transistor NPN BC547B

T2 : Transistor NPN BC547B

T3 : Transistor NPN BFR90

U1 : Ampli op. LM324

BZ : Buzzer sans oscillateur

Divers :

- Support 14 broches

- Bornier deux plots

- Coupe de fil émaillé 10/10 (antenne)

- Circuit imprimé réf. L028

Réalisation pratique

Réalisez le circuit imprimé par votre méthode habituelle, le dessin des pistes est représenté à l’échelle 1/1.

Votre circuit imprimé en main, passez au montage des composants en commençant par les résistances et les diodes, en respectant la polarité de celles-ci (il faut se rappeler que la cathode est repérée par une bague de couleur).

Montez ensuite le support pour le circuit intégré LM324 à orienter suivant le sens indiqué sur le schéma d’implantation des composants.

Poursuivez par le montage des condensateurs, en respectant la polarité des condensateurs électrolytiques dont la patte positive est plus longue que la négative.

Insérez les transistors dans le sens indiqué sur le schéma d’implantation des composants, puis soudez le transducteur piézo BZ. Ce dernier est une simple pastille piézo, il est dépourvu d’oscillateur interne.

Il ne reste plus qu’à monter un bornier à 2 plots prévu pour recevoir les fils de l’alimentation.

Pour l’antenne, soudée à l’emplacement marqué ANT, il suffit d’utiliser un morceau de fil de cuivre rigide d’environ 20 cm.

Insérez le LM324 dans son support en faisant attention à son repère-détrompeur en U dirigé vers le buzzer.

Le montage est prêt pour l’utilisation. 

Branchez une pile 9 volts sur le bornier afin de procéder à quelques essais. Il est recommandé d’installer le montage dans un petit coffret en plastique comportant un logement pour la pile.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du détecteur de micros espion.

Figure 3 : Circuit imprimé à l’échelle 1 du détecteur de micros espion.

Notre détecteur de micros espion est, somme toute, très simple. Il se réalise à peu de frais et son montage, peu critique, est adapté à la détection des émetteurs faibles (ou puissants, qui peut le plus peut le moins !) situés dans un périmètre de quelques dizaines de mètres et opérant sur des fréquences comprises entre quelques MHz et 1 GHz. Il s’agit en fait d’un récepteur large bande à quatre étages. Le premier, celui relié à l’antenne réceptrice, est un amplificateur détecteur, le second un amplificateur différentiel avec un filtre, le troisième un oscillateur modulé en fréquence et le dernier est composé d’un buzzer à tonalité modulée produisant un son dont la tonalité change en fonction de l’intensité du champ électromagnétique reçu.

Utilisation du détecteur de micros espion

Ce détecteur a été conçu pour permettre à chacun de vérifier, dans sa maison, au bureau ou à proximité et même dans sa voiture, la présence d’un ou plusieurs micros espion opérant via radio. Le principe de fonctionnement est simple et se base sur la recherche d’émissions radio produites par des oscillateurs ou par des dispositifs similaires. Notre appareil n’est autre qu’un récepteur non accordé mais capable de détecter les ondes électromagnétiques dans une bande de fréquence s’étalant de quelques MHz à environ 1 GHz, avec une sensibilité suffisante pour intercepter des signaux de puissance assez faible (quelques centaines de milliwatts). L’utilisation est assez simple, même si elle requiert un minimum de connaissance de la propagation des ondes radio.

Une fois allumé le détecteur de micros espion, il suffit d’observer comment se comporte le buzzer, en fait, s’il est silencieux ou s’il produit un son. Dans le premier cas, évidemment, il ne capte aucun émetteur. Par contre, dans le second cas, c’est qu’il y a un signal radio à proximité. En se déplaçant dans toutes les directions, il est possible de déterminer d’où provient ce signal, en cherchant à se rapprocher du lieu où l’on note une variation décisive de tonalité.

Clairement, de par sa nature, notre détecteur de micros espion peut recevoir toutes sortes de transmissions. Pourtant, il faut savoir faire la distinction entre les réceptions normales et les réceptions suspectes.

Si, par exemple, vous avez un téléphone GSM allumé posé sur la table, il est probable que la cause de la détection soit sa connexion au réseau de votre fournisseur. En effet, un téléphone portable allumé signale, à intervalles réguliers, sa présence sur ce dernier. Il suffit de l’éloigner ou de l’éteindre et d’écouter à nouveau si une autre source est détectée.

Le même cas peut se produire pour d’éventuels appareils radio HF, VHF ou UHF, lesquels, actionnés par quelqu’un à proximité, pourraient, en raison de la puissance rayonnée, occasionner de fausses alarmes. Attention également si vous avez une installation d’alarme dotée de détecteurs P.I.R. (capteurs infrarouges) dont la transmission de détection s’effectue par radio.

En effet, ces derniers détectent en permanence la présence de personnes passant dans leur champ de surveillance et transmettent leur alarme à la centrale, produisant alors un signal radio intermittent que notre récepteur captera sans difficulté. Pour conclure, il faut donc chercher tous les appareils qui pourraient rayonner des champs électromagnétiques et les mettre hors tension le temps de la recherche d’émissions indésirables.

La mise au point

Si vous disposez d’un petit émetteur qui fonctionne entre quelques dizaines de MHz et 1 GHz, allumez-le. Si vous approchez le détecteur de micros espion de votre émetteur, vous constaterez que le buzzer émet une tonalité de fréquence de plus en plus aiguë, au fur et à mesure que vous vous rapprochez.

L’essai peut également être réalisé avec un téléphone portable, en composant un numéro comme pour effectuer un appel, dans ce cas le buzzer doit émettre une note discontinue, modulée au rythme des trains d’impulsions transmis par l’antenne. Naturellement l’intensité de la variation de tonalité sera proportionnelle à la distance du téléphone.

De la façon dont le détecteur de micros espion est conçu, il est en mesure de détecter, dans un périmètre de quelques dizaines de mètres, la présence de micros espion ayant une puissance de quelques centaines de milliwatts.

Néanmoins, tout dépend de l’antenne et de sa localisation.

Toutefois, lorsqu’on s’approche de la source de l’émission radio, le buzzer doit en signaler la présence de façon significative.

Si vous voulez obtenir de meilleures prestations, il faut personnaliser l’antenne en l’adaptant aux fréquences les plus communément utilisées, comme, par exemple, utiliser une antenne télescopique de laquelle vous pourrez faire varier la longueur afin d’optimiser la réception.

De toute façon, sachez que pour les micros espion opérant en FM la longueur utile est de 75 cm, pour ceux opérant en UHF à 400 MHz et plus, elle est réduite à environ 20, 25 cm. La même longueur convient pour des fréquences jusqu’à 1 GHz.

Si vous optez pour l’antenne télescopique, il faut la relier au circuit imprimé en utilisant un petit morceau de fil le plus court possible.

Notre prototype terminé. Il convient à présent de le pourvoir d’une alimentation 9 volts et d’une antenne.

Où trouver les composants

Le dessin du circuit imprimé ainsi que la liste des composants étant fournis, aucun composant spécial n’étant nécessaire, vous pouvez vous approvisionner auprès de votre fournisseur habituel. Le circuit imprimé seul ou un kit complet sont également disponibles.