TRUPHEME Anthony LAMOUREUX Damien CHAPPA Éric FAURE Philippe T.P.E. 2004/2005 Problématique : Comment transmettre un signal audio/vidéo provenant d’une sortie vers plusieurs entrée?

Présentation de la problématique Le but de ce T.P.E est de pouvoir relier une sortie audio/vidéo à un nombre infini de périphériques ayant des entrées du même type dans le cadre familial. Exemple: relier un lecteur DVD à toutes les télévisions d’une maison.

Les systèmes existant pouvant répondre à la problématique avantages inconvénients Risque très faible d’interférence Qualité de l’image et du son Le coût (beaucoup de matériel) La difficulté d’installation L’esthétique Raccordement à l’aide de fils, de distributeur, et d’amplificateur Pas de difficultés d’installation Interférence avec les ondes Le coût (récepteur très cher) Qualité du son (mono) Transmission du signal par ondes avec un émetteur et plusieurs récepteurs

Élaboration d’un système répondant à notre problématique Le système auquel nous avons pensé est un émetteur VHF qui enverra des ondes que toutes antenne de télévision pourra capter. Ainsi, on créera une « nouvelle chaîne de télévision » privée. Nous avons donc totalement mis de côté le système filaire.

Diagramme pieuvre que doit respecté le système Signal audio- vidéo Utilisateur FP1 Émetteur UHF FC4 Facilité FC3 FC1 FC2 Accès Environnement Énergie FP1: Transformer le signal audio-vidéo en ondes VHF et les émettre FC1: Résister à l’environnement qui entoure le système(Température,choc…) FC2: S’adapter au réseau d’alimentation 240V FC3: Permettre un accès direct au circuit en cas de besoins FC4: Permettre une facilité d’utilisation et d’installation

Principe de fonctionnement A partir d’une sortie vidéo de type composite (présente sur les magnétoscopes, lecteurs dvd, ...) et d’une sortie audio elle aussi composite, le signal est transformé en onde VHF de fréquence 224.5MHz, puis émis. Le signal peut ensuite être reçu sur n’importe quel téléviseur muni d’une antenne hertzienne acheté dans le commerce.

Schéma du système Pièce 1 Pièce 3 Pièce 2 système Signal UHF Pièce 4

Caractéristiques Émission sur onde Very High Frequency (224MHz) Nombre illimité de télévisions réceptrices Portée environ 50m (extensible à 150m en achetant un amplificateur très facile à intégrer au circuit. Coût: 15€)

Schéma technologique du système choisit Obligatoire: R1 47k R2 3,3k R3 12k R4 10k R5 10 R6 47 C1 470nf/25V électrolytique C2 100nF multicouche C3 220uF/25V électrolytique C4 100nF multicouche C5 100nF multicouche C6 4,7nF céramique C7 100nF multicouche C8 470pF céramique C9 22nF céramique D1 Diode 1N4004 T1 Transistor NPN BFR36 U1 Module Aurel MAV-VHF224 U2 Régulateur 7805 ANT Antenne accordée à 224MHz L1 Self (8 spires fil émaillé .8mm sur d=5mm) Divers: Dissipateur thermique pour boîtier et pour régulateur .

Description du module Aurel 1/2 Le module Aurel est un modulateur audio/vidéo opérant sur la bande VHF. Il émet une fréquence très stable, réglée sur 224.5Mhz. (canal 12 ou N H2) Oscillateur bas Modulateur Filtre de passe bas 1 2 3 4 7 8 11 10 Pin- Out 1) Ground 2) Audio In 3) Ground 4) Video In 7) Ground 8) +5 V 10) Ground 11) R.F Out

Description du module Aurel 2/2 Spécifications Techniques: Alimentation: 5VDC Vidéo Out: 224.5MHz (+/- 75 KHz) Consommation: 9mA Audio Out: 5.5 Mhz (FM sur 70 Khz) Température: -20 à +80 Le modulateur permet de faire varier la fréquence de l'oscillateur pilote (Oscillateur Bas) de l'émetteur, au rythme du signal vidéo que l'on veut transmettre. Le signal modulant est donc en fait l'ensemble signal vidéo plus sous-porteuse son. (Le son est traité à part) Il est nécessaire de favoriser à l'émission l'amplification des fréquences élevées, un filtrage passe bas rétablira l'équilibre spectral du signal et diminuera le bruit dû aux fréquences élevées, ce qui est le but recherché.

Nous prendrons donc 8 spires Création de la bobine 1/2 La self (bobine) a été créée avec un fil émaillé de cuivre d'épaisseur 0.8mm, puis enroulé sur un cylindre de diamètre: Pour calculer la bonne longueur de la bobine calculons: Nous connaissons l’inductance traversant la bobine soit: et la capacité du condensateur: Calcul de la fréquence de résonnance = Nous utilisons la formule de Nagaoka N(nombre de spires) = = 7,9 Nous prendrons donc 8 spires

Création de la bobine 2/2 Fil de cuivre enroulé autour d’un axe cylindrique de 0.5 cm de diamètre Bobine à la fin de sa création

Choix de l’alimentation Transformateur 230/12 volts 120 mA Prix : 12,90€ Tension d’entrée: 230V-50Hz Tension de sortie: 12V / DC Courant: 120mA

Création du circuit 1/7 1- Nous avons commencer par créer un circuit imprimé à l'aide d'un typon récupéré sur un magazine (électronique magazine). Après mise en fonctionnement de tout le matériel nécessaire à la fabrication du typon et création de ce dernier, nous avons commencé la soudure des composants. Cependant, la taille du module Aurel n'était pas la bonne. (Le constructeur a du changer la taille de ce module depuis la parution du journal) Nous avons mis de coté cette solution.

Création du circuit 2/7 Solution 1 Matériel utilisé lors du premier montage: Révélateur en poudre Perchlorure de Fer Plaque d’époxy Diaphane

Création du circuit 3/7 Solution 1 1 - Préparation de la solution de révélateur 2 - Mise en place du calque dans l’insoleuse après impression du typon papier et pulvérisation de Diaphane sur ce dernier

Création du circuit 4/7 Solution 1 4 – Gravure du circuit 3 - Circuit dans son bain de révélateur 5 – Perçage des trous

Création du circuit 5/7 Solution 2 2- Après cet échec, nous nous sommes mis d'accord sur l'utilisation d'une « plaque de test » permettant de relier les composants à l'aide de fils. Nous n'avons pas opter pour cette solution en premier lieu, car nous avions peur de perdre de l'intensité à la sortie du circuit (à cause des nombreux fils).

Création du circuit 6/7 Solution 2 Pour les soudures, nous avons suivi ce schéma descriptif des liaisons entre les composants.

Création du circuit 7/7 Solution 2 Test du circuit avec une DEL pour ne pas endommager le module Circuit électronique terminé En phase de soudure

Modélisation de la boîte 1/2 Pour répondre aux fonctions contraintes environnement, accès, facilité, nous avons pensé à la création d’un boîtier pour le circuit électrique de notre système. Pour modéliser ce boîtier , nous avons utilisé le logiciel  SolidWorks. Grâce à cela nous avons pu visualiser à quoi ressemblerait notre boîtier après création.

Modélisation de la boîte 2/2 antenne Perçage pour l’alimentation Perçage pour l’antenne Longueur: 18cm Largeur: 11 cm Hauteur: 9cm Circuit électrique Perçage pour prises RCA

Finition et création boîtier 1/2 Le boîtier est nécessaire pour éviter l’endommagement des composants Pour le boîtier nous avons utilisé une boite en plastique de récupération. Les trous de l’alimentation et des connecteurs audio/vidéo on était fait à l’aide d’une perceuse puis limé.

Finition et création boîtier 2/2 La partie basse du boîtier a ensuite été peinte en jaune à l’aide d’une bombe. La partie haute est laissé transparente. Le circuit a ensuite été assemblé dans le boîtier.

Caractéristiques techniques Alimentation : 12V 0.12A Fréquence d’émission 224.5Mhz Prises RCA video-audio (connecteurs récupérés sur une prise de Xbox.) Dimensions: 18x11x9 cm

Prix de revient de notre système Le plus cher reste le module émetteur dont le coût est d’environ 30€, le reste sont des composants classiques disponibles chez tout bon revendeur. Le coût du circuit monté est estimé à 50€ environ. Le coût du boîtier pour le circuit est minime. Le coût du système émetteur serait donc d’environ 60€. Le prix d’une bonne antenne TV intérieure est en moyenne de 15€.

Le temps total de la création de notre système est de 6 heures Temps de travail Pour pouvoir réaliser le système répondant à notre problématique, il a tout d’abord fallu placer les composants, une fois ces derniers à leurs places, il a fallu créer les liaisons entre les différents composants à l’aide de fils que nous soudions sur les pattes des composants qui devaient y être reliées. Après ce montage, il a fallu vérifier que toutes les soudures étaient correctes, et enfin pour finir nous avons testés notre système pour vérifier que son fonctionnement soit bon. Si tout fonctionnait, le circuit était créé, et tout cela en l’espace de 5h Ensuite il y a eu la création de la boîte. Tout d’abord il a fallu placer puis percer les espaces et ensuite il a fallu peindre. Cela pris 1h de notre temps. Le temps total de la création de notre système est de 6 heures

Autre système existant dans le commerce Il existe dans le commerce de nombreux systèmes pouvant répondre à notre problématique. Certains même ont un fonctionnement très proche de celui que nous avons réalisé. En effet, il existe un système émetteur/récepteur UHF, qui lui utilise des ondes radios qui lui sont propres. Il nous a été donné de tester ce produit qui serait le principal concurrent à notre système.

Système émetteur/récepteur UHF Signal radio

Prix de revient du système émetteur/récepteur UHF Prix pour un système en Bundle (le moins cher possible) Prix de l’émetteur UHF : 39,90€ Prix du récepteur UHF : 69,90€ Prix du boîtier pour le récepteur UHF : 9,95€ Coût du récepteur + boîtier : 79,85€ Coût total du système pour 1 téléviseur:119,75€

Simulation du coût pour les deux systèmes Coût pour notre système: - Pour 1 télévision: 60 + 15 = 75€ - Pour 5 télévisions: 60 + 5x15 = 135€ - Pour 10 télévisions: 60 + 10x15 = 210€ Coût pour le système émetteur/récepteur UHF: - Pour 1 télévision: 39,9 + 79,85 = 119,75€ - Pour 5 télévisions: 39,9 + 5x79,85 = 439,15€ - Pour 10 télévisions: 39.9 + 10x79,85 = 838.40€ Nous pouvons nous rendre compte que notre système est beaucoup plus économique !!!

Comparatif entre les deux principaux systèmes avantages inconvénients Qualité d’image limité (bien que convenable) Son mono Emission limité par la loi Coût de production faible Facilité d’installation Système T.P.E. Coup élevé Installation ( il faut débrancher et rebrancher le récepteur à chaque utilisation pour pouvoir recevoir aussi les chaînes de télévisions) Très bonne qualité d’image Son stéréo Possibilité de retransmettre les IR (télécommande) Système émetteur - récepteur UHF

Caractéristiques des ondes Fréquence Le système commercial utilise des ondes UHF ( Ultra High Frequency ) avec une fréquence comprise entre et Hz. Les ondes qu’utilisent notre propre système sont des ondes VHF compris entre et Hz. Ces deux systèmes utilisent des Ondes radios, donc les fréquences qu’utilisent ces deux systèmes sont très peu différentes. Les problèmes de parasites sont alors identiques. Pour avoir le droit d’émettre il faut demander les autorisation à l’UIT (Union Internationale des Télécommunications). (MHz) Rayon y Rayon X Ultraviolet Lumière visible Micro ondes Infrarouge Faisceau Hertzien Radar UHF VHF TV Ondes radios

Autres utilisation possible de notre produit Retransmission de film pour un immeuble ou une salle dédiée à cette fonction. Caméras de surveillance Modélisme (avions télécommandés, bateaux …)

Légalité Tout au long de notre travail sur ce TPE une question nous a été posé: Ce type de produit est-il légal? Pour les produits commerciaux aucun problème, les fréquences utilisées sont libres de droit. Pour notre produit nous nous sommes renseigné: La fréquence 224.5Mhz est libre de droit jusqu’en janvier 2005 pour un usage privé. En dehors de cette date, l’usage est légal si il ne gène pas autrui.

Danger pour la santé Comme tous produits émettant des ondes il y a un doute. Malgré tout, il faut relativiser. La puissance du système moins de 6 mW est faible par rapport aux réseaux Wifi qui se répandent (100 mW ou plus) ou encore au téléphone portable (entre 2mW et 200mW). Le risque qu’il y est danger pour l’utilisateur est donc négligeable.

Conclusion Pour répondre à notre problématique nous avons trouvé deux solutions:

Solution 1 Produits commerciaux: Ils sont aujourd’hui en vente dans toutes les grandes surfaces, pour un prix oscillant entre 150 et 200€. L’image et le son sont de très bonne qualité.

Solution 2 Produit Fabriqué: Fabrication simple, composant en vente partout pour un coût de revient de 60€ environ Image de qualité moyenne et son mono

Choix Pour un petit budget cherchant une solution simple et ne demandant pas une qualité irréprochable, notre produit semble le plus indiqué. Pour des personnes cherchant avant tout la qualité et étant prête à y mettre le budget, une solution commerciale sera plus adéquate.