Electronique > Réalisations > Production sonore > Métronome 001
Dernière mise à jour : 19/06/2006Présentation
Un métronome que certains électroniciens, notemment amateurs, devraient adorer... Difficile de faire plus complexe en effet ! Mais pourquoi donc une telle complexité, alors qu'il est si simple de réaliser un métronome avec un ou deux transistors, ou avec un bête NE555, ou encore avec quelques portes logiques de type CD4011 ? Tout simplement parce que de tels schémas circulent déjà en masse, et que vous n'aurez aucune difficulté pour mettre la main dessus.Le schéma qui suit répond à une demande un peu particulière : le métronome doit pouvoir :
- faire "Tic, Tic" dans un haut-parleur
- allumer une led ou une petite ampoule (ou deux, de façon alterné)
- allumer une ampoule 230V (ou deux, de façon alterné)
Il est construit de façon "modulaire", de telle sorte que vous pouvez choisir le ou les blocs à implémenter. Malgré la modularité, je concevrai un circuit imprimé unique, où tout ou partie des composants pourront prendre place.
Le schéma
Le schéma complet a été scindé en plusieurs parties afin de simplifier son descriptif. La section Oscillateur qui produit les impulsions à intervales réguliers, la section Ampli BF qui transforme les impulsions en bips sonores grace à un haut-parleur, la section Diviseur de fréquence qui permet d'obtenir un rapport cyclique de exactement 50% (nous en verrons l'utilité plus loin), la section Commande basse puissance permettant de piloter des leds ou de petites ampoules à filament, et enfin la section Commande "haute" puissance qui permet l'allumage d'ampoules 230V.Section Oscillateur et Ampli BF
La section de gauche est l'oscillateur, celle de droite est l'amplificateur BF. L'oscillateur est basé sur un NE555, composant utilisé depuis bien longtemps dans nombre de montages, y compris pour la réalisation de métronomes. Si vous avez envie de vous arrêter à cette section, rien ne vous l'interdit, il suffit de relier un petit haut-parleur entre le pôle positif du condensateur C2 et la masse, et de ne pas tenir compte des transistors Q3 et Q4 et des résistances R8 et R9, qui ne sont ici que pour donner un peu de punch aux bip sonores. Vous pouvez aussi bien sûr conserver les transistors et vous contenter de cette section, c'est ce que j'ai fait pour le métronome de mon fiston (métronome 002). La constante de temps, et par conséquent la fréquence d'oscillation, est déterminée par C1, R1, R2 et RV1. Si la plage de fréquence ne vous convient pas, vous pouvez modifier la valeur de C1 : augmenter sa valeur pour espacer les bips sonores ou diminuer sa valeur pour les rapprocher. Le potentiomètre RV1 permet de régler la cadence, il est monté en résistance variable, son curseur est relié à l'une de ses extrêmités. Plus la valeur résistive de ce potentiomètre est élevée, et plus les bips sonores sont espacés. La led D1, facultative, s'allume au rythme des impulsions de sortie du NE555. Avec la valeur donnée ici aux composants, cette led reste plus longtemps éteinte qu'allumée.
L'amplificateur BF, ou tout du moins la section que l'on ose appeler ainsi, se contente de permettre le passage d'un courant plus important dans le HP, que ne pourrait le faire le NE555 seul. Pour cela, deux transistors courants montés en push-pull sont mis à contribution. La structure de cet ampli est très simple parce qu'on travaille avec des signaux rectangulaires et que la distorsion est ici peu critique. Il va de soi que l'ampli aurait dû être un peu plus élaboré s'il s'était agit d'amplifier une source audio musicale. Le condensateur de liaison C3 empêche toute tension continue de parvenir au HP (ce qui lui serait fatal) et ne laisse passer que les changements d'état, ce qui permet de produire ce petit cloc bref si particulier qui convient si bien pour marquer le rythme.
Section Diviseur de fréquence et Commande basse puissance
La section Diviseur par deux, à gauche sur le schéma ci-dessous, n'aurait pas été nécessaire pour un montage traditionnel. La volonté ici est de pouvoir allumer non pas une lampe, mais deux, de façon alternée, et que chacune dispose du même temps de "parole". Comme il est assez difficile de faire délivrer au NE555 un signal périodique dont les états haut durent aussi longtemps que les états bas (rapport cyclique de 50%) sans trop compliquer davantage le montage, une bascule de type CD4013 a été mise en oeuvre afin de délivrer une fréquence moitié de celle qui lui est appliquée (OSC) - dit en passant, une bascule JK de type CD4027 aurait aussi bien convenu. Cablée comme elle l'est ici, ses deux sorties délivrent deux signaux en opposition de phase : quand une sortie (Q par exemple) est à l'état haut, l'autre (Q barre) est à l'état bas. Le changement d'état de ces deux sorties se fait donc au rythme de la fréquence appliquée sur l'entrée D (OSC), aucune d'elles n'est lésée.
L'étage de commande qui suit ce diviseur par deux, permet d'attaquer dans de bonnes conditions n'importe quelle led ou même petite ampoule à filament genre celles utilisées pour les lampes de poche. De simples transistors NPN assurent à eux seuls un gain en courant plus que suffisant pour cette application. Notons cependant que l'emploi de transistors un peu plus "costauds" (des 2N1711 par exemple) est conseillé pour la commande d'ampoules à filament, qui possèdent une résistance très faible quand elles sont éteintes. Par contre, pour la commande de simples leds qui ne consomment que quelques mA, des transistors NPN quelconques (tels les 2N2222 ou BC107) conviennent parfaitement.
Section Commande de "haute" puissance
Il s'agit là d'un étage additionnel, qui permet l'allumage d'ampoules 230V. L'interfacage est cette fois confié non pas à des transistors, mais à des triacs, bien plus appropriés pour ce genre de travail. La commande de ces derniers pourra surprendre ceux qui sont un peu habitués à ce genre de composants, et qui savent qu'il est possible de faire plus simple. L'interêt de cette "configuration" est de garantir un déclanchement franc des triacs, quelqu'ils soient, même s'il s'agit de type "grand public d'origine douteuse" auquel il faudrait en temps normal quelques 30 ou 50 mA en continu pour un fonctionnement correct. Ici, la consommation est bien plus faible (quelques mA) et de type impulsionnelle. La complication du montage (qui n'est finalement pas si importante que ça) vaut vraiment le coup et vous évitera sans doute des déboires avec des triacs capricieux. Je ne suis pas l'auteur de cette astuce, j'ai simplement mis en application quelques petites lignes écrites il y a quelques années par H. Schreiber dans son livre "Electronique Pratique" (encore merci à lui).
Avertissement : dans cette dernière section de commande, le secteur est raccordé à la basse tension au travers de la ligne positive ((+V). Il faudra donc être extrêmement prudent avec ce montage ! Ne le touchez surtout pas quand il est sous tension !