Le générateur Phryll de test intégré (maj 28/5/25)

7/5: harmonisation en un seul schéma et programme compatible
25/5: amélioration de la résolution de fréquence

Afin de faciliter la recherche de la résonance du quartz, notamment avec la version V1 des bobines, l'ensemble des circuits nécessaires ont été intégrés dans une même boîte, le tout piloté par un Arduino MicroPro.

Les objectifs:
- réglage de tension de 40 à 300V pour permettre d'avoir des impulsions de courant fines (1 à 10µs) avec la version V1 des bobines (inductance 240µH)
- réglage de la fréquence avec variation automatique entre deux bornes et pas réglable
- détection de la vibration éventuelle du quartz et noter la fréquence
- ajout d'un générateur d'impulsions de tension entre deux plaques Ag pour comparer l'effet électrique et l'effet magnétique
- affichage des infos sur panneau Oled et envoi éventuel vers un pc via USB
- alimentation par une alim 12V externe pouvant être remplacée par une batterie

Le fait de tout intégrer permettra de laisser tourner le programme sans avoir besoin de monopoliser une alim haute tension, un générateur externe et un PC.



Le système comporte:
- un module convertisseur 12V vers 40 à 300V produisant la tension HT nécessaire aux bobines et Epulser:
ATTENTION: des précautions de sécurité électrique sont à prévoir: fils isolés, garder une main dans la poche...
Ce module a été refait à partir d'un PIC16F18313 pilotant un transfo ferrite en pushpull, mais utiliser un module tout fait adapté serait aussi possible.
- un module "Epulser" produisant des impulsions de tension fines de qqs µs à partir d'un fréquence externe TTL , destinées à polariser les plaques d'ouverture du vortex du quartz
- un module de commande pilotant les mosfets des bobines et des lasers: similaire au précédent mais basé sur un Arduino Micropro. L'arduino permettra d'envoyer des messages vers un pc via USB (notamment pour enregistrer les fréquences trouvées)
- un module ampli micro de gain réglable permettant au logiciel de surveiller l'occurrence de la résonance
- une interface SDCARD en option permettant d'enregistrer dans un fichier (DATA.TXT) les fréquences de résonance trouvées


schéma en pdf
Le programme du PIC: fichier_hex
Note: une plaque  radiateur est nécessaire pour les mosfets du converter, surtout si leur ROn dépasse 0.2ohms et la tension HT est élevée.
Ce converter n'est pas assez puissant pour une tension >40V avec des bobines a faible inductance (le cone original), car le courant monte vite et écroule la tension HT.

Pour permettre l'ajout d'une fonction d'enregistrement du fichier des résultats sur une SDCARD, le bus SPI a été libéré en déplaçant le signal FSYNC de sélection du AD9833, ce qui a conduit à modifier le programme. Il suffira de convertir les signaux 5V du bus SPI en 3.3V avec un HC4050 ou autre 74LVC125 et de connecter une petite carte supportant un régulateur 78L3.3, une capa, le support de µSdcard et le HC4050. Il reste assez de place pour utiliser la lib SD arduino.


en pdf
Le programme adapté .hex pour le changement de place du signal FSYNC. Version actuelle: V1.02 du 10/5/25
5/5: Mis à jour  pour gérer une SDCARD optionnelle et correction inversion des entrées SYNCRO  (ici conforme au schéma ci-dessus).

Note: la diode D4 sert à alimenter le driver TC4427 (sinon il casserait) quand on branche le cable USB sur le pc (cela active aussi le converisseur de tension qu'il suffit de régler au minimum).
Un module AD9833 permet de régler la fréquence avec une bonne résolution  (registre 28bits à partir de son quartz 25MHz), ce que ne permet pas le timer interne de l'arduino. On peut aussi utiliser l'entrée TTL d'un générateur externe comme source de fréquence. Il serait possible de piloter le tout depuis un logiciel  sur PC.
Noter que l'ampli micro grand gain est alimenté par une pile 9V, externe au boitier, car l'alimentation par le 12V interne était trop parasitée.
L'ampli sort une tension 0 à 5V indiquant le niveau crête du signal qui servira de critère de résonance (avec un seuil réglable par configuration).

 
Afin de ne pas perturber le quartz par du métal et surtout le micro électret par les impulsions magnétiques ou électriques, le quartz est écouté par un cornet acoustique imprimé 3D renvoyant le son via un tuyau de D6mm (arrosage) : une sorte de stéthoscope. C'est très sensible.
le micro.stl : inclut le support de la capsule électret D6mm (RS: 7243144), la traversée du boitier et le cornet parabolique.
le module ampli est blindé à Gnd par du ruban cuivre.
Il existe des amplis micro tout faits (avec la capsule) chez AliE.








Le logiciel a deux modes:
- un mode manuel où la fréquence est réglable par le sélecteur
- un mode sweep où la fréquence varie entre deux bornes, avec un pas configurable (résolution 0.01Hz) et une durée de pas configurable (en secondes). A la fin de chaque pas le logiciel teste le seuil du micro et inscrit un message dans le fichier DATA.TXT si la SDCARD a été détectée au démarrage, ( pour noter la fréquence et le niveau mesuré).
Son fonctionnement est similaire au Negazap.
On peut configurer la durée des impulsions de courant des bobines , la durée de l'impulsion des lasers et si les pulses Ag et Cu sont à180° ou en phase.

L'affichage Oled  indique la fréquence courante, le mode, la source des fréquences, la durée des impulsions, le niveau du micro et le nombre de dépassements du seuil du micro. Au démarrage le logiciel indique sa version et sa date.
En manuel la fréquence est réglable au sélecteur, l'appui court modifiant l'incrément  de la fréquence, incrément qui peut varier de 0.01Hz à 1KHz.
L'appui long du sélecteur passe au menu de configuration.
L'appui court du Start active ou arrête les impulsions, l'appui long permet de choisir le mode (modifiable aussi par la configuration).
Une configuration active la sortie du signal de pilotage des lasers (durée réglable) vers la broche d'entrée du générateur externe. Cela permet d'utiliser les fréquences internes pour piloter le Epulser qui génère des impulsions de tension de 40 à 300V sur les plaques en Argent.
Cela permettra de chercher une résonance éventuelle en champ électrique plutôt qu'en champ magnétique avec les bobines.




Amélioration de la résolution de fréquence

Pour augmenter la résolution du réglage de la fréquence à 0.003Hz environ  (au lieu de 0.1Hz auparavant), un diviseur par 32 (par un 74HC4040) a été rajouté en sortie du AD9833. En limitant la fréquence finale à 20KHz cela permet de décaler la plage de réglage  du AD9833   (Freq= (25MHz/2^28)* Registre 28 bits, et atteindre ainsi une meilleure résolution de réglage.

en pdf

Le logiciel a été modifié pour s'adapter: .HEX_4040
Note: le module Micropro n'aime pas l'USB3 pour la programmation, il vaut mieux le brancher sur un port USB2.

Le signal SYNCRO est un signal carré 50% à la fréquence choisie, chaque flanc activant l'impulsion des bobines et du laser. Il est possible de le sortir pour l'injecter sur un ampli  après filtrage RC et un HP pour exciter le quartz avec du son. Dans ce cas l'usage du micro a peu de sens.

Cette version permet d'atteindre une résolution de 1ppm.
Elle inclut la gestion de la sdcard si celle-ci est présente au démarrage. Le fichier DATA.TXT est écrit en mode SWEEP et par la config REWIND.
Pour permettre de compenser l'écart de fréquence du quartz 25MHz du module AD9833, une fonction de calibration a été rajoutée dans le menu de configuration.
Cela permet de décaler de -100 à +100ppm la programmation de la fréquence du AD9833.
C'est une info supplémentaire de la mémoire de configuration, il faut donc recharger les valeurs de défaut avec cette version (sinon il y aura n'importe quoi dans ce nouveau champ: par défaut il faut 0).
Pendant cette calibration, l'entrée externe devient une sortie TTL 0 à 5V, avec une fréquence théorique de 1000.000Hz.
L'écart en ppm est affiché entre crochets et joue, en tournant le sélecteur, sur le calcul du registre du AD9833 pour obtenir cette fréquence.
Avec un fréquencemètre précis (ou autre référence fiable) il est possible compenser l'écart du quartz du AD9833.
On sort de la fonction par le switch Start/Stop.

Synoptique:


Le menu de configuration:

EXIT	Sortie du menu sans sauver	Default
EXIT&SAVE	Sauvegarde de la configuration et sortie du menu configuration et restart du programme
TIMER	Durée max d'une séance en minutes  0= pas de limite de temps	0
DEFAULT	Chargement des valeurs de défaut de la configuration ( à faire si changement de version)
ENCODE	Sens de rotation de l'encodeur INV ou DIR	DIR
EXT GENE	Si OUTPUT la broche sort le signal TTL de pilotage des lasers doit être INPUT si un géné externe est utilisé un 'G' est affiché en première ligne si mode Output	INPUT
PULSES uS	durée des pulses des bobines de 1 à 50µs	1µS
SOURCE	Source du signal de fréquence: INT= AD9833 interne ou EXT= broche générateur externe TTL 0 à 5V	INT
ISOPULSE	1&2= déphasés de 180°  (flanc montant et flanc descendant du signal de fréquence  1seul: signaux des bobines sont phasés 0° Toute phase peut être testée si usage d'un générateur externe à duty cycle réglable	180°
MIN FREQ	fréquence inutiale du balayage en Hz  (mode SWEEP) de 1Hz à 10KHz	10
MAX FREQ	fréquence finale du balyage en Hz	10000
STEP FREQ	pas de fréquence du mode sweep de 0.01Hz à 100Hz	1
DUREE STEP	durée d'un pas de balayage en secondes de 1 à 240 secondes	5
DUREE_LASER	durée de l'impulsion laser de 1 à 50µs	20
SEUIL MICRO	seuil de détection du signal micro de 1 à 1023  (acquis sur 10bits)	500
SEUIL STOP	arrêt du sweep  sur un dépassement de seuil micro ou non	NOSTOP
MODE	mode MANUEL ou SWEEP	MANUEL
REWIND	rewind au début du fichier DATA.TXT si SDCARD détectée au démarrage
Fréquence actuelle	fait partie de la configuration	20
CALIBRE	Génère un isgnal 1000.000Hz et permet de modifier l'écart PPM du qartz du AD9833	0

Les valeurs de configuration, qui incluent la fréquence courante sont sauvées en EEPROM et chargées au démarrage.