ProblématiqueProblématique : Comment transmettre un signal audio/vidéo provenant d’une sortie vers plusieurs entrée?

TRUPHEME AnthonyLAMOUREUX Damien

CHAPPA ÉricFAURE Philippe

2004/2005

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

système avantages inconvénients

Raccordement à l’aide de fils, de distributeur, et d’amplificateur

Transmission du signal par ondes avec un émetteur et plusieurs récepteurs

•Risque très faible d’interférence

•Qualité de l’image et du son

•Pas de difficultés d’installation

•Le coût (beaucoup de matériel)

•La difficulté d’installation

•L’esthétique

•Interférence avec les ondes

•Le coût (récepteur très cher)

•Qualité du son (mono)

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

ÉmetteurUHF

EnvironnementEnvironnement

ÉnergieÉnergie

AccèsAccès

FC1 FC3

FC2

FC4

FacilitéFacilité

Signal audio-Signal audio-vidéovidéo

UtilisateurUtilisateur

FP1

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.

Pièce 2 Pièce 3

Pièce 4

système

Signal UHF

Pièce 1

Schéma du système

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 47kR2 3,3kR3 12kR4 10kR5 10R6 47C1 470nf/25V électrolytiqueC2 100nF multicoucheC3 220uF/25V électrolytiqueC4 100nF multicoucheC5 100nF multicoucheC6 4,7nF céramiqueC7 100nF multicoucheC8 470pF céramiqueC9 22nF céramiqueD1 Diode 1N4004T1 Transistor NPN BFR36U1 Module Aurel MAV-VHF224U2 Régulateur 7805ANT Antenne accordée à 224MHzL1 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

ModulateurFiltre de passe bas

1 2 3 4 7 8 1110

Pin- Out

1) Ground 2) Audio In 3) Ground 4) Video In 7) Ground 8) +5 V10) Ground11) R.F Out

Description du module Aurel 2/2

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.

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

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

cmd 5.0

cmd

l 21

HL 810.9 pFC 470

LCF

2

1 Hz710.77,2

²²...10.4

)45,0(7 dFC

ld

128 10.470*10.92

1

Création de la bobine 1/2

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

Tension d’entrée: 230V-50Hz

Tension de sortie: 12V / DC

Courant: 120mA

Transformateur 230/12 volts 120 mA

Prix : 12,90€

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 2/7Solution 1

Matériel utilisé lors du premier montage:Révélateur en poudre

Diaphane

Perchlorure de Fer

Plaque d’époxy

Création du circuit 3/7

2 - Mise en place du calque dans l’insoleuse après impression du typon papier et pulvérisation de Diaphane sur ce dernier

Solution 11 - Préparation de la solution de révélateur

Solution 1Création du circuit 4/7

3 - Circuit dans son bain de révélateur4 – Gravure du circuit

5 – Perçage des trous

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).

Solution 2Création du circuit 5/7

Création du circuit 6/7

Pour les soudures, nous avons suivi ce schéma descriptif des liaisons entre les composants.

Solution 2

Création du circuit 7/7

Circuit électronique terminé

En phase de soudure

Test du circuit avec une DEL pour ne pas endommager le module

Solution 2

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

Perçage pour l’alimentation

Circuit électrique

Perçage pour prises RCA

Perçage pour l’antenne

antenne

Longueur: 18cm

Largeur: 11 cm

Hauteur: 9cm

Finition et création boîtier 1/2

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.

Le boîtier est nécessaire pour éviter l’endommagement des composants

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.

Finition et création boîtier 2/2

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€.

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 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€

Prix pour un système en Bundle (le moins cher possible)

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 Nous pouvons nous rendre compte que notre système est beaucoup plus économique !!!beaucoup plus économique !!!

Comparatif entre les deux principaux systèmes

système avantages inconvénients

Système

T.P.E.

Système émetteur -

récepteur UHF

•Qualité d’image limité (bien que convenable)

• Son mono

•Emission limité par la loi•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)

• Coût de production faible

• Facilité d’installation

Caractéristiques des ondes

2210

2010

Lumière visible

Fréquence(MHz)

Faisceau Hertzien

Ondes radios

Micro ondes

Infrarouge

Ultraviolet

Rayon X

Rayon y

UHF

VHF TV

Radar

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).

1710

15101410

1210

1010

910

2010

710 810

810 910

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.