Electronique > Réalisations > Jeux de lumière > Modulateur de lumière 001

Dernière mise à jour : 10/07/2011

Présentation

Le montage présenté ici, basé sur l'emploi de triacs, permet de faire varier l'intensité lumineuse d'ampoules à incandescence modèle 230 V alternatif, en fonction de l'intensité d'une source sonore.

modulateur_lumiere_001_pcb_3d_a

Ce modulateur est de type trois voies, un triple filtrage est effectué pour séparer les graves, les mediums et les aigus. Un réglage général et un réglage individuel pour chaque voie sont prévus. L'entrée du modulateur doit être reliée sur une sortie HP d'un amplificateur BF, un transformateur permet un isolement galvanique total entre le jeu de lumière et l'amplificateur. Grâce aux essais effectués par Nicolas, on sait que ce modulateur peut aussi travailler en basse tension 12 V alternatif, voir en fin de page le paragraphe consacré à son prototype. Un modèle simplifié à une seule voie est décrit à la page Modulateur de lumière 002.

Schéma

Comme vous pouvez le constater, le schéma n'est pas très compliqué.

Modulateur lumiere 001

Isolation du modulateur de lumière
L'isolation du montage par rapport à l'amplificateur auquel il doit être raccordé est impératif, car le modulateur est directement relié au secteur 230 V, et il est bien évidement hors de question de laisser se ballader une borne secteur sur la sortie BF de l'amplificateur. Cette isolation est assurée par un transformateur BF, du même type que ceux employés dans certains étages de sortie d'amplificateurs audio. Il n'y a pas besoin de prendre un modèle imposant car on n'a pas besoin de beaucoup de puissance pour activer les ampoules, un petit transfo comme celui visible sur la photo de gauche ci-dessous suffit amplement tant qu'on ne le raccorde pas en sortie d'un ampli de sono de 1 kW (sur la photo d'exemple ci-après, la patte centrale que l'on voit du côté où il y a trois pattes, n'est pas utilisée). Un transformateur de type LT44, d'impédance 1 kO / 20 kO, convient très bien, vous pouvez aussi utiliser un transfo de type LT700 ou encore mieux un VST001 si vous arrivez encore à en trouver. Vous pouvez aussi utiliser un transformateur 8 ohms / 1 kOhms, ou encore un transformateur 600 ohms / 600 ohms comme ceux que l'on utilise pour le raccordement de vieux téléphones ou modem RTC sur une ligne téléphonique (modèle TRS1 par exemple).

Transfo BF isolement - Type LT44 transfo_bf_041

En réalité, le rapport de transformation (et le rapport d'impédances entre primaire et secondaire) n'est pas très critique, le plus important est de créer un isolement total entre les deux appareils qui seront raccordés entre eux, tout en ne chargeant pas trop la sortie de l'amplificateur BF. Certains transfos permettront une meilleur sensibilité que d'autres du modulateur de lumière, mais ne vous focalisez pas là dessus, l'important, je le répète, est d'avoir une bonne isolation. L'enroulement présentant la plus faible impédance (et aussi la plus faible résistance ohmique, mesurable avec un simple ohmètre) doit être relié côté amplificateur, l'enroulement présentant la plus haute impédance (résistance ohmique plus élevée) doit être relié côté modulateur de lumière, ce cablage permettant en même temps une amplification du signal issu de l'amplificateur.
Remarques :
- si l'impédance de l'enroulement à relier côté ampli est faible (8 ohms par exemple), assurez-vous que votre amplificateur accèpte une charge qui sera la résultante du HP (normalement connecté) avec le transfo en parallèle. Mettre en parallèle un HP 8 ohms et un enroulement de transfo 8 ohms, correspond grosso-modo à une charge de 4 ohms (voir page Association de HP pour plus de détails).
- vous pouvez noter un échauffement du transformateur, selon son type et la sensibilité qu'il permet d'obtenir. Avec un modèle 600 / 660 ohms par exemple, il faut pousser un peu plus fort l'ampli pour disposer au secondaire d'une tension suffisante pour amorcer les triacs. Si le transfo devient bouillant et que les lampes ont de la peine à s'allumer, il convient soit de changer le transformateur, soit de remplacer les triacs par des modèles plus sensibles (TIC206D ou BTA04-400 par exemple).

Filtrage Grave / Medium / Aigu
Un triple filtrage est opéré afin de séparer les fréquences audio graves, mediums et aigues. Cela permet d'allumer des lampes différentes en fonction du contenu du spectre sonore, ce qui permet un effet visuel bien plus interressant qu'avec un modulateur de lumière mono-voie qui ne fait aucune distinction entre les sons qu'il perçoit. En revanche, l'utilisation de plusieurs filtres occasionne une petite perte de niveau, et il faut pousser un peu plus le volume de l'amplificateur pour obtenir un allumage correct des lampes (on n'a rien sans rien). Les sons graves sont restitués en sortie du filtre passe-bas constitué de R1 et C1, les sons medium sont restitués en sortie du filtre passe-bas constitué de R2 et C2, et les sont aigus sont restitués en sortie du filtre passe-haut constitué de C3 et R3. Chaque sortie de filtre attaque directement la gachette d'un triac, qui joue alors le rôle d'un interrupteur dans le circuit d'alimentation de la lampe qui lui est associée. La valeur des composants de chaque filtre n'est pas très critique, vous pouvez choisir les valeurs suivantes pour les composants suivants :
R1 / C1 : 47 ohms / 470 nF, 68 ohms / 1 uF, 100 ohms / 4,7 uF
R2 / C2 : 100 ohms / 120 nF, 120 ohms / 100 nF
R3 / C3 : 1,5 Kohms / 820 nF, 1,8 Kohms / 1 uF

Choix du triac
Il existe une multitude de triacs, des petits, des gros, des très sensibles et des très "puissants". Le modèle TIC226D est un modèle très répendu, qui permet de commuter 8A sous une tension pouvant atteindre 400V, et il présente une sensibilité suffisante pour cette application. Vous pourrez néanmoins opter pour un autre type de triac si le coeur vous en dit, surtout s'il vous en reste un dans un fond de tiroir qui ne demande qu'à être utilisé. Le TIC206D permet de ne commuter "que" 4A (800W tout de même) mais présente une meilleur sensibilité au déclenchement que celle offerte par le TIC226D. Rien que pour ça, je vous conseillerais presque le TIC206D... Dans tous les cas, prévoyez un petit dissipateur thermique (radiateur) si vous comptez commuter des charges de quelques centaines de watts (jusqu'à 100 W par voie, ce n'est pas nécessaire). Vous pouvez aussi utiliser avec succès des BTA04-400 ou BTA04-600 (modèles 4 A - 400 V ou 600 V), peut-être un peu moins sensibles que le TIC206D mais qui fonctionnent aussi très bien.

Filtrage secteur
Il est fait usage ici d'un filtre secteur général pour empêcher les parasites (créés par les mises en et hors conduction du triac) de se propager sur le réseau EDF. Ce filtre n'est pas absolument indispensable au fonctionnement du montage, et vous pouvez vous en passer si aucune perturbation n'est observée dans le voisinage direct. Ce type de filtre secteur "monobloc" est pratique d'usage, mais reste cependant un peu moins performant qu'un filtre spécifiquement conçu pour les montages à triac.

Les aigus s'allument moins bien !

La plupart du temps, le réglage des aigus doit être plus poussé que le réglage des basses et des medium, c'est normal. Les composantes fréquentielles aigues dans un signal audio sont en effet moindre que celles du bas du spectre. Si la lampe des aigus ne s'allume pas assez, augmenter le volume de l'ampli et baisser les réglages des graves et medium.

Je veux plus simple !

Il y a moyen de simplifier le schéma précédent, mais vraiment pas de beaucoup, comme vous pouvez le voir avec le schéma suivant, où le filtre secteur et les cellules RC sur les triacs ont disparus.

modulateur_lumiere_001b

Les filtres RC entre potentiomètres et triacs ne peuvent pas être simplifiés, on ne peut pas faire plus simple comme filtre. Et on ne peut pas retirer les potentiomètres, tout de même !

Ajout d'une voie Inverse

Une voie inverse est une voie qui commande une lampe de façon inversement proportionnelle à la puissance de la musique : en absence de modulation sonore, la lampe s'allume. Et plus le niveau sonore augmente et plus la lampe s'éteint. On a donc un système où il y a toujours au moins une lampe allumée. Le schéma qui suit est le même que le précédent (001b) auquelle une voie inverse a été ajoutée.

modulateur_lumiere_001c

La voie inverse consiste en un triac qui reçoit une commande de déclanchement non pas directement par le signal BF issus d'un des filtres audio, mais par la sortie directe d'un des triacs, du côté où est reliée la lampe qui lui correspond. En présence de modulation, le triac qui commande la voie inverse (celui sur lequel on se repique) est passant, et la tension de commande du triac de la voie inverse est trop faible pour que cette dernière soit activée : la lampe inverse est donc éteinte. Quand au contraire on n'a plus de signal sonore, le triac sur lequel on se repique est bloqué, et la gachette du triac de la voie inverse reçoit une tension de commande suffisante pour le déclancher, au travers de la lampe du triac "de commande". C'est ce qu'on voit sur le schéma 001c : la gachette du triac U4 de la voie inverse est reliée sur l'anode A2 du triac U3 de la voie grave, via les deux résistances R4 et R4' de forte valeur et forte puissance, et au travers de la diode D1 si elle n'est pas strappée (court-circuitée) par le cavalier JP1. Les deux résistances R4 et R4' de 47 KO sont équivalentes à une unique résistance de 23,5 kO, elles peuvent éventuellement être remplacées par une seule résistance de valeur 22 kO à 27 kO de puissance 10 W mais je ne le conseille pas car la dissipation des calories dans l'air est meilleure avec deux résistances séparées et pas collées l'une à l'autre. La diode D1, quand elle est en service, permet de déclancher le triac une alternance sur deux seulement, ce qui fait s'allumer l'ampoule à mi-régime en absence de modulation. A vous de voir, en pratique, ce que vous préférez - mais ne touchez pas à JP1 quand le montage est sous tension ! Il est à noter que cette façon de faire impose la présence d'une ampoule sur la sortie de la voie Grave, car sans elle le triac de la voie inverse ne reçoit rien. Mais comme un modulateur de lumière sans sa voie grave est comme un orage sans éclairs...
Afin de varier les plaisirs, le potentiomètre de réglage général a été déplacé, il se situe désormais avant le transformateur de modulation. Ce potentiomètre sera de préférence un modèle costaud, surtout si le modulateur doit être câblé en sortie d'un ampli de très forte puissance.

Câblage des triacs

Attention au câblage des triacs. Si une inversion des deux électrodes A1 et A2 n'est pas trop grave (ça ne fonctionne pas ou très mal), inverser la gachette (G) avec A1 ou A2 est fatal pour le composant.

Triac

Circuit imprimé

Réalisé en simple face, avec trois straps.

modulateur_lumiere_001_pcb_composants

Un emplacement est prévu pour ajouter un petit radiateur de refroidissement sur chaque triac (monté horizontalement ou verticalement, cette deuxième disposition étant cependant recommandée). Pas besoin de radiateur si vous ne chargez pas les triacs avec plus de 100 W par voie.

Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Précautions d'usage

Ce montage est directement relié sur le secteur 230 V, vous devez le monter dans un coffret plastique. L'utilisation de potentiomètres avec axe métallique est interdit, vous devez impérativement utiliser des potentiomètres avec axe en plastique. Ne travaillez jamais sur le montage quand il est sous tension !

Prototype de Nicolas

10/07/2011 : Nicolas m'écrit pour me dire qu'il a réalisé ce modulateur mais qu'il le fait fonctionner sous une tension de 12 Vac (alternative) au lieu de le faire fonctionner sous 230 Vac. Voici son message :
Bonjour, depuis quelque temps je souhaitais réaliser un modulateur de lumière, j'ai donc étudié ceux présents sur votre site. Et, après un comparatif avec mes critères, c'est le modulateur 1 qui m'a le plus satisfait. Seul ombre au tableau, il est prévu pour travailler sur le secteur, or je ne souhaite pas travailler sur le secteur mais uniquement en basse tension, soit 12V. J'étudie alors plus en détail le schéma et m'apercois que le seul composant qui pourrait me poser soucis est le triac. Je décide donc de tester ce montage comme tel, donc adapté à travailler sur le secteur, mais en 12V. A la place des ampoules j'utilise des leds qui jouent le rôle de "projecteur". Et le test est concluant, ce montage est apte a travailler sur de la basse tension, les triacs utilisés (TIC206M) commutent parfaitement. Il est tout de même nécessaire pour que cela fonctionne correctement que l'alimentation soit une alimentation alternative, afin de "désamorcer" les triacs, autrement, en continu cela marche également mais les triacs une fois "amorcés" le restent, et donc l'effet modulateur disparait. Voila, tout ce grand texte pour vous dire finalement que le montage de votre modulateur de lumière 1 est également fonctionnel en basse tension ce qui peut rassurer certains qui auraient peur de "jouer" avec le secteur. Cordialement, Nicolas.

Photos et vidéo du prototype de Nicolas
A l'appui de son commentaire, quelques photos et une vidéo plus "parlante".

modulateur_lumiere_001_proto_nbr_001a modulateur_lumiere_001_proto_nbr_001bmodulateur_lumiere_001_proto_nbr_001c

Vidéo YouTube : lien vers vidéo taille normale YouTube ou visualisation directe sans quitter cette page en cliquant sur la vignette ci-dessous (activation script youtube et ytimg nécessaire).