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Boite à bruits 006
Dernière mise à jour : 31/01/2009Présentation
Ce générateur sonore est le sixième de la série. Contrairement aux précédents déjà réalisés, celui-ci ne nécessite aucun contact physique, les bruits sont générés en bougeant une main devant des transducteurs à ultrasons travaillant sur 36 KHz ou 40 KHz (fréquence dépendant des transducteurs utilisés). Cette idée m'est venue en revoyant le schéma de ma télécommande à ultrasons réalisée par le passée, et je pensais naïvement que je pouvais faire un générateur sonore style theremin (je garde cependant l'idée en tête car je pense qu'on peut faire une sorte de theremin avec les ultrasons, il faut juste penser la chose différement). La télécommande en question est composée d'un émetteur et d'un récepteur, et le récepteur dispose d'un étage d'entrée amplificateur qui travaille dans le domaine analogique. Je me suis donc dit qu'il était sans doute possible d'exploiter les variations d'amplitudes du signal reçu, en plaçant les transducteurs US d'émission et de réception l'un à côté de l'autre, et en faisant bouger la main devant pour réflechir une partie plus ou moins importante du signal émis.Le schéma
Le premier schéma, qui est le plus simple, est donc composé comme suit.
L'émetteur US
L'émetteur ultrasons est composé d'un oscillateur rectangulaire construit autour d'une porte à trigger de Schmitt U1:A, suivi de quelques portes pour appliquer au transducteur X1, deux signaux de polarité opposée et permettre une puissance d'émission plus importante avec la même tension d'alimentation. Le potentiomètre RV1 permet d'ajuster la fréquence d'oscillation pour qu'elle tombe pile sur la fréquence de résonnance du transducteur, permettant ainsi un rendement (transfert) maximal.Le récepteur US
Le transducteur X2 est cablé directement sur l'étage
d'entrée composé de Q1, monté en amplificateur.
Aucun condensateur de liaison n'est ici nécessaire, la tension
de polarisation de la base de Q1 ne peut pas faire de mal au
transducteur. Vu le contexte d'utilisation, le facteur d'amplification
de Q1, qui est ici voisin de 40 dB (gain de 100), est normalement
suffisant. Le redressement (détection AM)
Les signaux amplifiés par Q1 sont récupérés au travers de C2, et atterrissent sur un redresseur à diode (D1 et D2) chargé de fournir une tension continue de valeur proportionnelle à l'amplitude du signal ultrasonore reçu par X2. On dispose ainsi sur C3, d'une tension continue apte à attaquer un petit VCO. Afin de ne pas trop charger le condensateur C3, le transistor Q2, monté en suiveur de tension, est ajouté. On recueille sur son émetteur, la tension de commande du VCO.Le VCO
Le VCO est ici construit autour d'un CD4046, permettant de simplifier cette section à l'extrême. Ce circuit intègre une PLL en plus du VCO, qui est purement ignorée ici... mais qui pourrait éventuellement servir plus tard, j'en reparlerai. La sortie BF se fait sur la patte 4 du CD4046 (c'est la sortie du VCO), qui produit un signal BF de forme rectangulaire. Les vrais Theremins produisent une onde bien sinusoïdale, bien caractéristique de ce genre d'instrument, et le son produit ici ne leur ressemble pas. Mais ceci est un point qui sera facile à corriger plus tard. N'oublions pas que l'idée de départ est d'utiliser une source d'ultrasons pour faire de la musique, et si cela fonctionne, toute modification - à tout point de vue - sera ensuite permise.Les transducteurs ultrasons
Une petite photo tout de même, pour que vous sachiez à quoi ça ressemble.
Sur la photo, un des deux transducteurs est appelé 40T (d'autres sont dénommés T40), "T" comme Transmitter (émetteur), et "40" pour 40 KHz. L'autre est appelé 40R (ou R40), "R" comme Receiver (récepteur). Ces pièces présentent une impédance de l'ordre de 500 ohms, et l'emetteur accepte un signal d'amplitude max 20 Vac, composante continue non tolérée. Prix : environ 6 euros la paire.
Le proto
Réalisé sur plaque d'expérimentation. Ce fut rapide, ça a fonctionné du premier coup, mais ça ne faisait pas du tout ce que je voulais au départ.
Ceci dit, les effets sonores obtenus sont vraiments sympas, ça fait très "spacial" et on peut faire de belles variations simplement en bougeant le petit doigt. Les enfants apprécient beaucoup, mais pas le lapin, qui dès la machine mise en route, s'est mis à se rouler dans tous les sens !