Tension de 5 volts sur USB et RR3-433 MHz


USB_5V1    L'USB
2    Module RR3-433 MhZ de TELECONTROLLI
3    Conclusions

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Préambule


A force d'avoir des problèmes avec la réception radio 433 MHz avec des modules TELECONTROLLI, je viens seulement d'en découvrir je pense, la principale cause.
Avant d'écrire cet article, j'ai visité le site du constructeur, réduit à une seule page et dans lequel aucun des liens ne fonctionne correctement, donc difficile de comprendre pourquoi les alims HF et RF sont séparées, pas plus de forum ne sont disponibles pour se renseigner plus précisément sur l'emploi des modules 433, bref…, c'est le désert et c'est dommage !
J'ai tout de même un schéma d'application dans lequel toutes les alims sont en //.
J'utilise ces modules depuis plusieurs années et j'ai souvent eu des problèmes intermittents que j'avais attribué à tort à des émissions parasites.
Ça marchait un jour puis plus du tout le lendemain etc… jusqu'à ce jour ou mon nouveau montage fonctionnait correctement avec une alim externe, puis plus du tout avec une alim à partir de l'USB.

Alors là c'était trop évident pour que je n'approfondisse pas et je pense en avoir trouvé l'origine.
(Le terme "plus du tout" se traduit par de la (fausse) réception permanente de "n'importe quoi")

1 L'USB

Dans les définitions de l'USB, outre les signaux spécifiques aux données, figure une tension de 5Volts régulée. C'est une idée fort louable des concepteurs (On peut regretter que cette initiative n'ait jamais existé sur la connectique DB9 ou DB24 de la RS232…)

Cette tension USB de 5V, très courante et régulée a cependant des inconvénients majeurs que je viens d'appréhender seulement maintenant :

Non seulement cette tension est sur plusieurs ordinateurs en partie haute du 5V "légal", très souvent à 5.25V ce qui est la limite absolue pour certain composants, mais de plus cette tension est ultra polluée.

Tension polluée par l'ordinateur lui-même, car celle-ci est recueillie au bout d'un certain nombre de centimètres ou même décimètres de "runs" suffisamment fins qui occasionnent des chutes de tensions aux différents points d'accès de la logique de l'ordi, ainsi qu'aux changements de couches, avec des "utilisateurs" (J'entends des circuits en commutation) qui engendrent des pics très aléatoires de consommations en fin de ligne 5V en fonction des composants actifs à un instant donné.
(C'est un peu comme les harmoniques de courant en électrotechnique qui créent des harmoniques de tension)

Cela se répercute sur la qualité du 5V fourni et de ce fait, des pics de 20 à 100mV ou parfois beaucoup plus, peuvent être le résultat du bruit permanent issu de la circuiterie d'un ordinateur.
USB5V_bruit
J'ai immédiatement accusé alors mon vieil ordi "tour" sous XP d'être la cause de ce désordre, mais un récent PC Portable a donné des résultats similaires, ainsi ce problème est donc attaché à tout PC !
Voyez pour exemple ci-contre un signal "Normal" du 5V USB (Pour la composante alternative du 5V)

Dans la quasi-totalité des cas, ce bruit ne gêne pas la logique interne de l'ordi (Heureusement !!!), et pas plus une logique externe, car les niveaux relatifs restent faibles et parfaitement en de ça des seuils logiques.

Cependant si vous utilisez  cette tension pour alimenter de l'analogique, (ou seulement une partie) alors là c'est très différent et je viens de m'en rendre compte dans le contexte qui suit :

2 Module RR3-433 MhZ de TELECONTROLLI

Bien entendu ce module de réception à super réaction est à un prix intéressant (Ce n'est pas un super hétérodyne !) et le fabricant ne brille pas par la qualité de son site dans lequel on ne trouve rien dans l'unique page d'accueil, puisque aucun lien ne fonctionne.
La super réaction n'est pas non plus un procédé de réception très professionnel, mais il peut suffire au particulier ainsi qu'à des constructeurs de télécommandes bon marché.

Alors puisque l'on ne peut rien trouver d'un peu précis sur l'emploi réel de ces modules, je vais donner le tuyau à ceux qui sont embêtés comme je l'ai été.

Ainsi que je l'avais dit, j'ai longtemps jeté le discrédit sur des réceptions 433 MHz parasites et il a été parfois délicat de mettre la responsabilité véritablement sur ce module et non sur le micro contrôleur de commande.

Et puis ces jours ci, devant alimenter un récepteur RR3-433 MHz par l'USB, je me suis rendu compte que si celui-ci fonctionnait parfaitement sur une alim externe 5V, il ne marchait plus du tout sur USB.

Après quelques hésitations j'ai du accuser en premier lieu  le module RR3, puis me rendre compte véritablement que c'était également un problème d'alimentation, donc d'accuser cette fois mon vieil ordi.

Je n'ai cependant pas pu réussir à éliminer cette "friture" qui traîne sur le 5V USB. Selfs, antiparasites, gros condensateurs… Rien n'y a fait !

Alors après maintes réflexions je me suis souvenu que le principe même de la super réaction est un début d'oscillations tout de suite arrêté, ce qui donne une très forte amplification et donc un gain très élevé. (Une oscillation correspond à un gain infini).
Alors de là à conclure que ce début d'oscillations soit désordonné à cause des fluctuations du 5V, il n'y avait qu'un pas, et je l'ai franchi !

3 Conclusions

Même si un électronicien "d'époque" sait que la super réaction n'est pas un procédé très fiable, je reproche tout de même ouvertement à TELECONTROLLI, le manque d'informations sur ses produits ainsi que l'absence d'un schéma d'emploi explicatif, et de mise en garde spécifique sur les qualités nécessaires de l'alimentation ou simplement d'un forum dédié à ses produits.
Il faut dire que la séparation des alimentations entre BF et HF avait souvent attiré mon attention, mais j'avais un peu mis de côté cet aspect puisque le constructeur donnait un schéma type de branchement où toutes les alims étaient raccordées ensemble (À tort bien évidemment !)

En deuxième point, j'attire aussi votre attention sur la très mauvaise qualité de la tension USB qui est le résultat du "désordre interne" à tout calculateur.
(Bien entendu personne n'a voulu créer une alim spécifique qui soit séparée du reste car économiquement c'était beaucoup trop cher. De plus je ne parle pas non plus des débits 5V USB possibles, car là aussi c'est particulièrement confus, mais en général on n'a pas de grands besoins de puissance à ce niveau)

Ces deux éléments responsables m'incitent à vous informer pour que vous puissiez prendre les bonnes dispositions pour créer des alimentations particulièrement soignées pour les modules RR3-433, mais aussi pour tout récepteur ayant pour principe la super réaction.

Au besoin je conseillerais de séparer les alimentations HF et BF comme le module le permet et de soigner particulièrement la HF qui doit être d'une excellente stabilité et exempte de parasites.

Nota :
Ce conseil est tout à fait théorique, car comme je ne connais pas le schéma réel, je ne peux que tirer une conclusion sur le fond et non sur la réalité, car c'est peut être la BF qui cause le problème ???

Bien que l'alimentation soit impérativement de 5V, un filtrage complémentaire avec une perte maximale de 0.2 à 0.5 V devrait peut-être permettre de garder une seule tension de base pour l'ensemble, tout en permettant le passage de la détection HF directement vers le module de transformation BF du signal détecté.
A priori la consommation du module est seulement de quelques mA et il serait donc ainsi possible de faire assez simple.
Cela explique mon idée d'un filtrage spécifique de la partie HF.

Si cela n'était pas suffisant, je pense qu'il serait aussi possible d'alimenter le RR3 à partir du "+12V" d'un MAX232 (souvent existant dans ces applications) puis de réguler à nouveau séparément à 5V par un LP2950 ? Les consommations seraient à priori compatibles (Quitte à augmenter un peu les condensateurs C1 C2 et C3 de 1µF pour la tension  +12V  (+9V en réalité) du MAX232. (Voir le PDF du MAX232)
A cette fin j'ai essayé de tirer 5.6 mA sur le "+12V" du MAX232 (Avec tous les condensateurs à 1µF) et cela s'est traduit par une baisse de 0.5V sur le "+12V" (Qui passe donc de 9V à 8.48V ce qui me semble encore acceptable). Le RR3 consomme 2.5 mA nominal ce qui devrait convenir (et avec une baisse de tension encore plus faible pour ce courant).

Encore une précision qui milite pour la partie HF... Il y a sur ces modules une sortie Test qui est pratiquement la sortie détectée. Cette sortie était aussi infectée par le bruit !

Peut-être une explication ???... Peut-être la plus simple concernant ces multiples broches de tensions séparées sur le module... C'est peut être tout bêtement que l'implantation sur la céramique ne permettait pas de passer les "runs" d'alimentation pour les deux parties distinctes HF et BF implantées aux extrémités de la céramique, car les "vias" sont certainement impossible à réaliser  ???

Alors si quelqu'un peut apporter des vérifications pour ces modifications, je suis preneur, car j'aime aussi parfois "recevoir du tout fait"….

Merci d'avance pour vos essais et bonne réception.

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