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Publié : 3 mai 2014

Etude d’un générateur de fonction à PICAXE

Une promo est passée et j’ai acheté deux microcontrôleurs PICAXE 08M2 (format DIL 8 broches). A 1€ l’unité, je n’ai pas pris un gros risque.
J’ai eu envie des les essayer pour voir s’il était possible d’en faire un générateur de fonctions. J’ai tenté cela de deux approches différentes :
- par un convertisseur numérique analogique (CNA) avec un réseau de résistances R-2R
- par PWM (Pulse Width Modulation), il s’agit de faire varier la tension moyenne par variation du rapport cyclique d’un signal carré

L’idée de base était de faire un générateur BF permettant de chosir une forme de signal (carré, triangle, rampe, sinus) avec un minimum de composants et surtout dont l’amplitude en sortie de varie pas.

Pour ceux qui sont venus chercher un truc utilisable, passez votre chemin ; le PICAXE 08M2 se révèle totalement inadapté pour obtenir un outils utilisable au quotidien mais par contre il a permis de bien mettre en pratique la théorie.

Conversion par réseau R-2R

Conversion PWM R-2R
Les fils verts relient les 4 sorties binaires au réseau R-2R

Afin de reconstituer la sinusoïde, plutôt que de confier une charge inutile de calcul au microcontrôleur, j’ai décomposé le signal dans une feuille de calcul Excel :
- la période en 60 valeurs, ça fait tous les 6° sur le cercle trigo
- l’amplitude crête à crête en 16 valeurs
Et ce afin d’avoir un signal moyennement fin. Voir le fichier ci-dessous

Fichier de calcul de la période
Aperçu théorique de la période
Le programme

Le programme est très simple, il contient dans sa partie mémoire les valeurs prédéfinies, il les lit et place la valeur sur le registre des sorties.
Les yeux avertis auront remarqué qu’il n’y a aucune temporisation dans le programme, le signal de sortie sera donc à la fréquence maximum de ce que peut donner le PICAXE.
Et voici le résultat :

Signal brut
Signal sommairement filtré

C’est pas mal à un -gros- détail près, la fréquence du signal reconstitué n’excède pas les 50Hz. C’est décevant car je ne pourrais pas en faire un générateur BF capable de couvrir le spectre audible.

L’approche PWM

Conversion PWM
Le circuit est beaucoup plus simple pour le PWM

Essayons autrement. avec le PWM il s’agit d’envoyer des impulsions plus ou moins larges en changeant le rapport cyclique. La tension moyenne qui en résulte dessine la sinusoïde.
Là encore le programme est très simple et se base sur des valeurs prédéfinies, sans temporisations pour atteindre la fréquence maximum.
Le signal PWM de base est à 200KHz, le rapport cyclique varie de 10 à 90%.

Signal brut
Signal sommairement filtré
Zoom sur le signal à 200kHz

Là encore décevant, j’ai utilisé moins de valeurs, le signal est donc plus grossier mais la fréquence n’y est toujours pas : moins de 150Hz. Les sorties mettent encore trop de temps à changer leur rapport cyclique.
Cette méthode nécessite moins de composants mais en contrepartie imaginer le programme a été un peu plus complexe.

On remarquera que si on accepte de se contenter d’un signal carré ou impulsionnel, sans chercher à reconstituer une autre forme de signal, là on dispose d’un générateur allant jusqu’à 500kHz (et même un peu plus).

Conclusion

J’espérai obtenir quelque chose d’utilisable comme générateur mais ce ne sera pas le cas. Cependant il aura été très intéressant de mettre en pratique les deux méthodes ce qui m’a permis de mettre en évidence que je devrais trouver un composant plus rapide pour mener à bien mon projet.
Quant au PICAXE 08M2, c’est un composant très agréable à utiliser et à programmer, le jeu d’instruction est vaste, la documentation est claire et complète, les logiciels aboutis. Bref que du bon, il est possibme de faire des projets intéressant avec (voir article décodeur DTMF) mais les performances le cantonnent à des projets ne mettant pas en jeu "le temps".
Pour sa simplicité je le recommande aussi à ceux qui se lancent dans le monde des microcontrôleurs. site www.picaxe.com

Quant à avoir un générateur BD exploitable, cela donnera lieu à un autre article quand j’aurai trouvé.

73’s
Jean-Michel F4CQG