Electronique > Réalisations > Jeux de lumière > Modulateur de lumière 004

Dernière mise à jour : 31/07/2011

Présentation

Les montages présentés ici permettent d'allumer une LED ou une petite ampoule à filement en présence d'un son ou d'une musique.

Modulateur lumiere 004 modulateur_lumiere_004c_pcb_3d_a

Trois schémas sont proposés :
- Schéma 004 : simple mais donne des résultats plutôt moyens.
- Schéma 004b : fonctionne bien mieux mais comporte un peu plus de composants.
- Schéma 004c : conçu pour raccord direct sur la sortie HP d'un autoradio.

Ancien schéma (004)

Pas très compliqué pour un résultat "pas au top", mais vous aussi avez le droit d'expérimenter...

Modulateur lumière 004
Résistance R5 supprimée (21/10/2008) - voir paragraphe "Vraiment nul, ce mec..."

Etage préampli
Il est constitué du transistor Q1 et des quelques composants qui l'entourent. Le gain de cet étage est principalement fixé par la valeur des résistances R2 et R3. La source sonore est captée par un microphone electret, qui nécessite une alimentation. Cette alimentation est tirée de l'alimentation générale du montage, après découplage par une cellule RC constituée de R7 et de C5. La tension filtrée par cette cellule RC est appliquée au microphone par la résistance de polarisation R1. Notez que le microphone electret utilisé ici ne possède que deux pattes, une pour la masse et une autre servant en même temps pour l'alimentation et pour la sortie BF.

Etage de commande
Il est basé autour du transistor Q2, qui reçoit sur sa base le signal préalablement amplifié par Q1, et dont l'amplitude peut être plus ou moins atténuée avec le potentiomètre RV1, monté en diviseur de tension. Nous n'avons pas ici de circuit de "mémorisation" du son capté : la led D1 s'allume sur présence d'un signal sonore suffisant, et s'éteind dès que le son disparait. Nous sommes bien en présence d'un modulateur de lumière, même si l'aspect "modulation de lumière" est moins évident avec une led. En remplaçant le transistor Q2 par un modèle plus "costaud" (style 2N1711), il est possible de commander une petite lampe à incandescence. Notez que selon le gain du transistor Q2 que vous choisirez (plein de modèles peuvent être utilisés ici), la sensibilité globale ne sera pas la même, et le potentiomètre RV1 devra sans doute être réajusté. De toute façon, on imagine bien que la sensibilité du montage devra pouvoir être ajustée à tout moment et assez facilement, pour s'adapter à toutes conditions ambiantes. Vous avez donc tout à fait le droit de remplacer le potentiomètre ajustable RV1 par un potentiomètre de tableau. Si au lieu d'une LED vous souhaitez en mettre plusieurs, voir le paragraphe qui traite de ce point un peu plus loin.

Vraiment nul, ce mec de sonelec-musique !

J'ai réussi à fâcher quelqu'un avec la première version de ce montage (schéma 004), je vous rapporte ses propos :
"Il est absolument impossible que ce montage puisse fonctionner, on ne polarise pas des transistors de cette façon. Ce montage est totalement indigne d'un électronicien, c'est typiquement le genre de montage qu'il ne faut pas faire et qui ne peut pas fonctionner !"

Diable, une étourderie !
A la lecture de ces mots, je me suis bien sûr évidement mis en cause et ai pensé que je m'étais trompé dans le dessin du schéma, car la personne semblait savoir de quoi elle parlait, avec de bons arguments. J'ai donc ressorti mon schéma, et ai bien sûr tout de suite été choqué de voir une résistance entre la base du second transistor et le +alim. Serais-je devenu fou ? Il me semblait bien que ma maquette fonctionnait, pourtant...Par curiosité, j'ai décidé de refaire un proto, juste pour voir... Bon, évidement, mon dernier proto ne fonctionne pas, la led reste allumé en absence de bruit et elle "clignote" en présence de son, et en plus il faut que je crie devant le micro... Je suis pourtant certain de l'avoir vu mieux fonctionner que ça ! Quelle différence entre mon premier proto et le second ? Le microphone ! La première fois, j'avais utilisé un electret récupéré dans un vieux magnéto K7. Pour le second proto, un micro electret classique tout neuf récemment acheté pour 0,50 euro. J'ai donc ressorti mon ancien micro, l'ai mis en place, et hop, bien meilleure sensibilité, même si ce n'est pas ce qui se fait de mieux en la matière. Bien entendu, la résistance R5 n'est pas à sa place (c'est pourquoi la led restait allumée en absence de bruit), j'attribue ça à mes périodes d'étourderie, si vous me le permettez. Je la supprime purement et simplement, et la led reste bien éteinte en absence de bruit.

Pourquoi ça fonctionne, mais pas très bien ?
La sensibilité du micro est une chose, c'est vu. Le fait que la led ne s'allume pas très bien s'explique simplement par le fait qu'elle suit le rythme de la modulation sonore, qui est de type alternative, et que nous ne procédons ici à aucun redressement. Le transistor se bloque et se sature donc au rythme des alternances du signal capté par le microphone, selon leur polarité. La led est donc globalement allumée la moitié du temps, ce qui explique cette intensité lumineuse réduite. En absence de signal, le transistor qui la pilote est bloqué et la led reste éteinte.

Alors, on le refait ?
Oui, j'ai pensé qu'il vallait mieux refaire un nouveau schéma (004b) qui fonctionne mieux. Pour que celui qui le réalise et l'utilise avec un micro un peu faiblard ne soit pas trop déçu.

Nouveau schéma (004b)

Ce nouveau schéma est un peu plus compliqué, mais il permet un résultat parfait et une très grande sensibilité.

modulateur_lumiere_004b

Il est doté de deux étages d'amplification et d'un redresseur, ce qui est plus "conforme" à ce que l'on est en droit d'attendre pour un montage de ce type. Je vous laisse cogiter sur ce nouveau schéma, et vous fais entière confiance pour me faire remonter toute anomalie qu'il pourrait présenter.

Prototype (schéma 004b)

Rien de spécial à dire, on le voit ici à l'oeuvre avec le micro electret économique et pas du tout sensible.

modulateur_lumiere_004b_proto_001a

L'allumage de la led se produit quand on parle à voix normale à deux mètres du montage, microphone orienté vers le haut.

Version pour autoradio (schéma 004c)

Les deux versions qui précèdent fonctionnent avec un microphone, et ont besoin d'une amplification en tension suffisante pour activer la led. Le schéma qui suit ne possède aucune étage d'amplification, et son entrée peut être directement reliée à la sortie HP d'un autoradio ou d'un ampli pour autoradio. Du fait de sa sensibilité moindre (pas d'amplification), il faudra tout de même monter un peu le son pour voir la led s'allumer.

 modulateur_lumiere_004c

L'entrée est composée d'un potentiomètre qui permet de doser la sensibilité, suivi de diodes, condensateur et résistances constituant un redressement qui permet d'obtenir au point TP1, une tension plus ou moins continue et proportionnelle à l'amplitude du signal audio d'entrée. Quand la tension au point TP1 atteind 0,6 V, le transistor Q1 conduit et la led s'allume. Cette condition est remplie quand l'amplitude du signal d'entrée atteind au moins 1,2 V crête (2,4 V crête à crête), ce qui correspond grosso-modo à une puissance de 1,5 W sous 4 ohms.

Alimentation

9 V à 12 V, ce qui autorise un emploi sur pile 9 V ou sur batterie de voiture. Dans ce deuxième cas, attention aux pics de tension susceptibles de se produire quand la voiture n'est pas à l'arrêt. Vous aurez sans doute interêt à placer un petit régulateur de tension ou une diode zener associée à un transistor ballast pour ecrêter toute surtension potentielle.

Plus de LED ?

Il est évident que l'usage d'une seule LED provoque quelques remous dans le joyeux monde des jeux de lumière. Etre plus généreux en lumière est facile, il suffit de câbler plusieurs branches de plusieurs LED à la place de l'unique LED et le tour est joué ! Dans la théorie oui ça fonctionne sans problème, à condition bien sûr de ne pas opter pour des branches de 5 LED dont la tension nominale (de chacune) est de 3 V... Un point auquel vous devez faire attention : la dissipation thermique du transistor qui commande les LED ne doit pas être trop importante par rapport à ce qu'il est capable d'encaisser. Si n'importe quel transistor basse puissance peut faire l'affaire pour une ou deux LED, il faudra par contre choisir le bon transistor si le courant traversant sa jonction émetteur-collecteur prend de l'embompoint. S'il s'agissait de commuter le courant dans les LED en tout ou rien, le problème serait différent car le transistor aurait moins de puissance à dissiper. Mais comme ici le montage fonctionne en régime linéaire, on peut se trouver à certains moment avec une tension émetteur-collecteur telle (par exemple moitié tension d'alim) que la puissance dissipée conduise le transistor à trop chauffer. Pour quelques LED un 2N2222 conviendra toujours très bien. Mais pour 20 LED ou 100 LED, il faut revoir la copie et plutôt s'orienter vers des transistors capables de dissiper plus de puissance, tel le 2N1711 ou 2N3053 pour ne citer qu'eux. Voir aussi ce qui se fait côté darlington de puissance (TIP122) et transistors MOSFET (BUZxxx, IRFxxx).

Circuit imprimé (schéma 004)

Composants relativement aérés, et ne présentant pas de difficulté particulière d'assemblage.

Modulateur lumiere 004 - PCB

Ne pas implanter R5 !

Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Circuit imprimé (schéma 004b)

Pas encore fait, mais je le ferai, rien que pour me faire pardonner de mettre en colère des gens.

Circuit imprimé (schéma 004c)

Pas fait.