Les figures de LISSAJOUS.
Intégrer « une table traçante » en coordonnées cartésiennes n’a strictement rien à voir avec la mission d’un générateur de signaux polyvalent. Il se trouve que toutes les idées ont été épuisées, tout au moins celles correspondant aux besoins rencontrés en de nombreuses années de pratique électronique. En revanche, disposer d’un oscilloscope fonctionnant en mode X/Y est particulièrement séduisant, car on peut ainsi bénéficier de l’apport techniques très important que peuvent nous octroyer les figures de l’illustre marseillais Mr Lissajous. Il n’est pas question ici d’épuiser un tel sujet. Il suffit de soumettre les deux mots figures et Lissajous au moteur de recherche de votre choix sur Internet, et trouver des légions d’articles tous plus riches les uns que les autres pour comprendre l’utilité d’un traceur « rectangulaire ».
Par exemple sur la Fig.90 le rapport entre les fréquences des deux signaux avoisine 7/5. Si ce rapport est rigoureusement « entier », la trace obtenue sera figée sur l’écran. Par contre, si la « division ne tombe pas « juste », la figure se déforme, donnant inexorablement l’impression de tourner. Un tel graphe permet donc de trouver la relation entre deux fréquences, mais il est surtout utile quand on désire étudier finement des déphasages. Bien que Lissajous à focalisé ses études sur des ondes sinusoïdales, on peut librement soumettre en X et Y ses signaux de formes quelconques. Un champ d’expérimentation fabuleux s’ouvre à nous. Naturellement, notre traceur sera limité à des ondes de fréquences pas trop élevées, car l’afficheur trace les points en temps réel dans sa mémoire RAM, et nous savons que ce dernier reste d’une lenteur relative notable.
Une minuscule table traçante.
Pour bénéficier d’un maximum de définition, le tracé occupera l’intégralité de l’écran. Sur la Fig.91 on peut déduire que l’onde sur Y (La déviation verticale.) présente une fréquence trois fois plus élevée que celle injectée sur l’entrée X. (La déviation horizontale) Sur Y l’amplitude du signal était faible, l’opérateur a appliqué manuellement une amplification x2. Horizontalement, il n’y aura pas d’amplification prévue par le logiciel dans le but de simplifier l’utilisation, évitant l’intervention d’un sous-menu, seules FC+ court et FC- court changeront le comportement du programme. Le signal appliqué sur A3 est donc affiché sans traitement particulier mis à part la CAN dans la plage 0 à +5V. Vous avez certainement déjà compris que nous allons réutiliser les deux entrées A2 et A3 comme sur le WOBULATEUR pour les mêmes ressources matérielles. La Fig.92 permet de se faire une idée de l’architecture globale de ce traceur. L’expérience acquise durant des années de loisir électronique a largement démontré que le 50Hz joue un rôle prépondérant en d’innombrables circonstances. Pour faciliter certaines manipulations classiques en X/Y, PICOSYNTHÉ génère en permanence une onde sinusoïdale de fréquence 150Hz qui a été appliquée en déviation verticale. Quand cette photographie a été réalisée,
l’amplificateur décrit sur la Fig.73 n’était pas encore réalisé. L’amplitude du signal généré n’étant dans ces conditions que de 1V crête à crête, une amplification de x2 permet d’en obtenir une trace déjà « confortable ». La déviation Horizontale sur X est obtenue à partir du signal sinusoïdal 50Hz fourni par un petit transformateur T. Le schéma de la Fig.52 est simplifié. La tension alternative n’est pas directement appliquée sur A3. Elle subit une atténuation, complétée par superposition d’une tension continue pour obtenir une variation comprise entre 0,8 et 4,2V. La variation est ainsi compatible avec les caractéristiques d’entrées du CAN et la trace est assez large. Le « bricolage » improvisé conduisait à une saturation manifeste, rabotant les crêtes de la sinusoïde 50Hz d’origine, pour bien vous montrer que si le signal s’éloigne de cette variation typique, le dessin reste encore facile à interpréter.
Amplification et décalage d’OFFSET.
Souvent, dans un appareil de mesures ce sont de petites options simples qui peuvent simplifier notablement l’utilisation de ce dernier. Pour illustrer cet adage, la Fig.93 a été obtenue cette fois avec un signal Horizontal sur X non saturé. L’amplification verticale n’est plus utilisée puisque l’écran affiche x1. Il est manifeste que si l’on compare cette trace avec celle de la Fig.91 le dessin est nettement moins « visuel ». La possibilité de pouvoir amplifier jusqu’à x8
constitue une option très utile. C’est en tournant dans un sens ou dans l’autre le capteur rotatif que l’on impose en permutation circulaire les valeurs x1, x2, x4 ou x8. La valeur est constamment précisée en haut et à droite du cadre extérieur. Si vous observez la Fig.91 vous retrouvez le fait que le signal fourni par le générateur AD9850 présente une composante continue d’environ +1,2V. À l’échelle de la Fig.93 la courbe tracée devrait se trouver tout en bas proche du cadre. Une autre option « conviviale » permet au technicien d’améliorer le visuel en ayant la possibilité de décaler la trace vers haut.
Décalage vertical d’OFFSET : En cliquant sur le bouton poussoir central du capteur rotatif on modifie en permutation circulaire la valeur de la tension positive de décalage qui est ajoutée à la numérisation. Ce décalage « vers le haut » permet d’ajuster le centrage Vertical, et peut s’avérer utile si l’amplitude est faible ou si une composante négative provoque un « rabotage » de l’onde à la valeur nulle par le C.A.N. Un petit trait horizontal tracé à droite contre le cadre situe l’état actuel de la tension d’OFFSET. Ce petit index est tout en bas sur la Fig.91 car il n’y avait pas de décalage, et mis en évidence dans l’encerclé rouge sur la Fig.93 où il occupe la troisième position. Au total, cinq décalages sont prévus vers le haut, en plus de la non validation de ce mode. (Curseur tout en bas.)
Numérisations et modes de visualisation.
Sans changer la nature des signaux soumis à notre traceur, chargez dans l’IDE puis téléversez le démonstrateur P32_LISSAJOUS.ino pour, à votre tour, observer les beaux tortillons qui se trémoussent sur l’écran. Sur la Fig.94 l’amplification est rétablie à x2 sans OFFSET. Le secteur 220V~ n’étant strictement pas synchronisé avec les 150Hz fournis par l’AD9850, un très lent déphasage vient « animer » la trace qui lentement se déforme à l’écran. À tout moment il est possible de suspendre avec FC- court le rafraichissement qui se produit environ trois fois par seconde. Écran figé la LED jaune s’allume pour témoigner du mode. La temporisation du #define Duree_enregistrement_X_Y 200 est imposée pour avoir assez de points à l’écran, vous pouvez l’adapter à votre convenance. Si les deux signaux sont des multiples en fréquence proches, la trace évolue lentement. Dans le cas contraire elle se déforme rapidement. Sur la Fig.94 l’affichage a été figé quand les deux ondes étaient « en quadrature ». En utilisant le B.P. FC+ court fonctionnant en comportement OUI/NON on peut sélectionner l’Effacement ou le CUMUL des points lumineux au cours du temps. Sur la Fig.95 le cumul est activé, ce mode de visualisation se montrant parfois très pertinent. P33_COMPLET_avec_traceur_X_Y.ino montre que la nouvelle fonction ne consomme que 822 octets.
Notre problème scandaleux de place libre gaspillée n’est toujours pas résolu !
Gnarf gnarf gnarf gnarf gnarf …
