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> Détecteur sonore 002
Dernière mise à jour : 17/04/2011Présentation
Ce détecteur sonore permet de mettre en route un système électrique quelconque, ou plus simplement d'allumer une lampe, lors de la présence d'un son d'amplitude suffisante.
Sa sensibilité ajustable permet de s'adapter à une grande variété d'applications, et sa relative simplicité ne devrait normalement pas faire fuire le débutant. Il nécessite une alimentation continue de 12 V, mais peut fonctionner avec une tension comprise entre 9 V et 15 V. Le schéma de base est prévu pour un fonctionnement avec un microphone electret ou dynamique (schéma 002) et une adaptation est prévue pour fonctionnement avec signal BF niveau ligne mono ou stéréo (schéma 002b).
Schéma 002
Le schéma repose sur l'emploi de deux circuits
intégrés amplificateurs
opérationnels (AOP) intégrés dans un boitier
unique à 8 pattes, de type LM358. Le premier AOP constitue le
coeur
d'un premier étage qui assure une amplification suffisante du
signal sonore capté par un microphone. Le second AOP permet
de comparer le niveau de tension obtenu après redressement
mono-alternance et filtrage du signal précédement
amplifié,
avec une tension continue fixe qui représente le seuil de
détection.
Schéma du 08/08/2009
Etage préamplificateur
Cet étage, centré sur U1:A, permet d'amplifier dans une grande proportion, le signal issus du microphone, afin de l'amener à une valeur suffisement élevée pour pouvoir travailler confortablement avec. Le gain de l'amplificateur est déterminé par le rapport de valeur entre le potentiomètre de gain RV1 et la résistance R3, et peut varier entre 0 et 1000 environ dans le cas présent, ce qui correspond grosso-modo à une plage de réglage de gain de 0 dB à 60 dB. Un signal possédant une amplitude de 5 mV en sortie du microphone pourra donc être amené à une valeur de quelques 5 V en sortie de l'amplificateur U1:A. Avec le gain au maximum, la bande passante de l'amplificateur est fortement diminuée et descend aux alentours de 1 KHz, mais cela n'est pas critique dans le cas présent, nous ne faisons pas dans la Hifi. Comme l'alimentation du montage est de type simple et non symétrique, il est fait usage d'une masse virtuelle pour créer une référence de tension autour de laquelle les signaux audio peuvent évoluer. Cette masse virtuelle est créée par le pont diviseur constitué par R1 et R2. Le microphone tire son alimentation au travers d'une cellule de découplage constituée de R5 et de C5, et de la résistance de polarisation R6, dont la valeur pourra le cas échéant être ajustée si elle ne convient pas à votre micro électret (essayer entre 4K7 et 10K).Redresseur mono-alternance
Le redresseur mono-alternance est réalisé avec les diodes D1 et D2. Le condensateur de liaisonC4 est nécessaire du fait de l'utilisation d'une alimentation simple avec masse virtuelle, qui provoque l'apparition d'une tension continue en sortie de l'AOP U1:A, tension égale à la moitié de la tension d'alimentation (+6V en sortie de l'AOP si l'alim vaut +12V). Ces diodes D1 et D2 permettent de conserver seulement l'alternance positive du signal audio amplifié, et le condensateur C3 qui fait suite permet de conserver la valeur crête des signaux audio, afin d'obtenir une tension continue lissée au lieu d'une suite d'alternances positives qui montent et qui descendent rapidement et qui provoqueraient à coup sûr des détections non franches (déclanchements entrecoupés). Le principe de fonctionnement de ce redresseur est identique à celui adopté dans les alimentations secteurs, avec une ou plusieurs diodes pour le redressement, et avec un condensateur de filtrage pour lisser la tension que l'on veut continue. Une résistance est ajoutée en parallèle sur le condensateur "réservoir" C3, il s'agit de R8. Cette résistance permet au condensateur C3 de se décharger quand plus aucun son n'est détecté. Sa valeur pourra être abaissée si vous jugez que le temps de relachement du circuit est trop long. La tension continue lissée présente aux bornes de C3 est transmise au transistor Q1, qui est monté en collecteur commun et constitue un suiveur de tension à haute impédance d'entrée et faible impédance de sortie. Je dois dire que ce transistor aurait pû être évité pour simplifier un peu le montage, mais il permet une plus grande souplesse dans le choix de la résistance R8 assurant la décharge du condensateur C3. Si vous réalisez ce montage, je vous invite à supprimer temporairement ce transistor et à relier directement le point commun D1/D2/C3/R11 sur l'entrée non iverseuse de U1:B, juste pour voir ce que cela donne.Comparateur de seuil
Le comparateur de seuil peut être réalisé avec un comparateur de tension du style LM311, ou avec un AOP monté en comparateur. Le choix ici s'est porté sur la seconde solution. Le potentiomètre RV2 permet de fixer le seuil de commutation à une valeur qui correspond à la sensibilité désirée. En plaçant le curseur plus près de la masse, la tension servant de seuil de comparaison va être plus basse, et le montage réagira donc avec un signal sonore plus faible. Si le curseur du potentiomètre est au contraire plus du côté du pôle plus de l'alimentation, la tension servant de seuil de comparaison va être plus haute, et il faudra un son très fort pour faire basculer la sortie du comparateur. Le potentiomètre RV2 est monté en diviseur de tension avec la résistance R10, cela permet de limiter la valeur de la tension de seuil à 6V au lieu de 12V, pour un réglage plus fin du seuil.Sortie de puissance
La sortie du montage, qui va permettre de commander l'élement de votre choix, se fait au travers d'un relais. Son modèle devra être choisi en fonction de votre besoin en terme de puissance (courant et tension) à commuter. Le modèle choisi ici est un modèle assez classique constitué de deux inverseurs côté contacts (modèle 2RT). Le relais est commandé au travers du transistor Q2, ce transistor est protégé contre les surtensions provoquées par la bobine du relais au moment des commutations, par la diode D3, montée en inverse. Si vous désirez commander la mise en route d'un petit magnétophone, vous pourrez peut-être suprimer le relais et utiliser les connections Emetteur et Collecteur du transistor Q2 en guise d'interrupteur (à voir compatibilité avec le magnétophone).Schéma 002b
L'adaptation proposé sur le schéma ci-après permet de déclencher le système avec un signal BF de niveau ligne et donc de plus grande amplitude électrique.
Le signal BF stéréo arrive sur le jack J9/In et les deux signaux gauche (L) et droite (R) sont sommés via les résistances R5 et R6 avant d'arriver sur le condensateur C1. Comme le gain de l'étage d'entrée n'a pas besoin d'être aussi élevé que celui nécessaire pour usage avec un microphone, le potentiomètre RV1 est désormais de 100 kO au lieu de 1 MO. Il est aussi possible de conserver le potentiomètre de 1 MO et de monter la valeur de R3 à 10 kO. Dans les deux cas, le gain maximal de l'étage d'entrée s'établit à 100, soit +40 dB - ce qui est amplement suffisant pour des signaux audio ligne standard. Si besoin d'utiliser le système avec une source audio monophonique, deux solutions possibles :
- soit remplacer le jack d'entrée stéréo par un jack d'entrée mono et supprimer une des deux résistances de sommation;
- soit conserver le jack stéréo et les deux résistances de sommation, et dans ce cas l'insertion d'un jack mono met le point L à la masse et les deux résistances R5 et R6 fonctionnent comme un pont diviseur par deux, avec atténuation du signal d'entrée de 6 dB.
Remarque : quand je parle de jack d'entrée stéréo ou mono, cela ne signifie pas que ce type de connecteur vous est imposé. Vous pouvez fort bien utiliser des prises cinch (RCA) ou même pourquoi pas des XLR câblées en asymétrique (points 1 et 3 reliés ensemble).
Disfonctionnement ?
Pas de commuation, même quand le gain est à fond ? La première chose à faire est de brancher un multimètre entre la masse et le point test TP1, et de mesurer la tension en ce point quand le microphone détecte du son et quand tout est silencieux. Vous devez mesurer une tension qui atteind quelques volts quand vous grattez le microphone (gain à fond), et la tension doit redescendre dès que le bruit s'arrête. Si à ce stade tout fonctionne bien, c'est que le problème vient de la seconde partie, et il convient alors de vérifier que la tension mesurée précédement est bien transmise sur l'entrée non inverseuse de U1:B, au travers de Q1. Vérifier également que la tension présente sur l'entrée inverseuse de U1:B varie bien entre 0 V et 6 V en fonction de la position de l'axe du potentiomètre RV2. Pendant ces tests, le potentiomètre RV2 doit être positionné plutôt côté masse, pour une sensibilité haute.Circuit imprimé
Dessin réalisé pour la version prévue pour microphone, mais adaptation en volant assez facile à faire.
Typon du 08/08/2009
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Prototype
Conforme au dessin de circuit imprimé vu ci-avant.
Tracé imparfait
La troisième photo met en évidence un rapprochement trop serré entre pastilles des potentiomètres et piste de masse située sur le pourtour du CI. Les pastilles ont du être grattées un peu pour être sûr que ça ne touchait pas. Attention, le CI proposé n'a pas été corrigé sur ce point !Importance position micro
Tout comme cela avait été le cas avec mon premier détecteur sonore, le bruit de commutation du relais peut être capté par le micro et entraîner une boucle infinie de déclanchement. C'est le cas avec ce détecteur si le micro est positionné directement sur le CI et que le relais est un modèle loin d'être silencieux... conditions réunies pour mon proto. L'idéal serait d'inhiber la partie détection dans la seconde qui précède le décollement du relais. D'un point de vue technique ce ne doit pas être bien compliqué à implémenter, mais je n'y ai pas encore vraiment réfléchi.Corrections et remarques
08/08/2009- Mauvais câblage diodes D1 / D4 / C4, le schéma et le typon ont été mis à jour. Merci à Daudet78 de m'avoir signalé cette erreur.