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> Production sonore > Orgue 002
Dernière mise à jour : 04/03/2012Présentation
Basé sur l'utilisation d'un NE555, ce mini orgue de type monodique (une seule note peut être jouée à la fois) est très simple à réaliser. Tel qu'il est présenté, il permet de jouer huit notes de musiques, du Do d'un octave donné au Do de l'octave supérieur (octave N°3 dans le cas présent), sans les notes altérées (ni dièse, ni bémol), notes qui peuvent néanmoins être ajouté par simple ajout de quelques composants. Un montage similaire est présenté à la page Orgue 001, basé sur un UJT à la place du NE555. Un troisième orgue est en cours de développement, plus compliqué mais de type polyphonique et avec une excellente stabilité en fréquence.Schéma
Le montage fait appel à un oscillateur
rectangulaire
à base de NE555, dont la fréquence de sortie dépend de la valeur d'un
potentiomètre que l'on met en circuit en appuyant sur un bouton
poussoir, parmi une série de huit.
Oscillateur
Le coeur du montage, à savoir l'oscillateur, produit un signal périodique dont la fréquence dépend de la valeur de plusieurs composants, que sont R1, C1 et le potentiomètre qui est mis en circuit via le bouton poussoir auquel il est raccordé (RV1 si poussoir SW1 enfoncé, RV2 si poussoir SW2 enfoncé, etc). De la valeur des potentiomètres, en accord avec les composants précités, dépend la fréquence du signal de sortie, et donc la note jouée. Les potentiomètres ont été choisi pour permettre un ajustage précis des notes à jouer, mais vous pouvez fort bien mettre un potentiomètre de façon temporaire, le régler jusqu'à entendre la note désirée, puis relever sa valeur ohmique (composant débranché) et le remplacer par une ou deux résistances fixes (en mettre deux en série permet plus facilement d'obtenir une valeur non normalisée).Remarques :
- Les potentiomètres RV1 à RV8 de 100 kO peuvent être remplacés par des potentiomètres de 10 kO, à condition de remplacer R1 par une résistance de 4,7 k0 et de remplacer C1 par un condensateur de 270 nF.
- Si la gamme couverte ne vous convient pas (trop haute ou trop basse), vous pouver diminuer ou augmenter la valeur du condensateur C1 (plus faible valeur pour aller plus dans l'aigu, valeur plus grande pour descendre vers le grave). Si vous avez du mal à vous caler sur la gamme qui vous convient, rappelez-vous que vous pouvez mettre en parallèle un condensateur de "forte" valeur avec un de plus faible valeur, pour un ajustement plus fin.
- Vous pouvez augmenter la plage de réglage de chaque note en adoptant des potentiomètres de 220 kO, mais le réglage de chaque note sera alors un peu plus pointu (un peu moins facile). Sauf bien sûr si vous choisissez des potentiomètres multitours (10 ou 25 tours), mais alors le coût de revient de l'ensemble n'est plus le même. Vous pouvez aussi, pour les fréquences les plus basses, insérer une résistance additionnelle en série avec les potentiomètres dont le curseur va "trop près du bord".
Sorties audio
On dispose ici de deux sorties :- une sortie directe sur un petit HP de quelques cm de diamètre (25 ohms ou 50 ohms, puissance admissible 0,25 W à 1 W), qui permet d'utiliser l'instrument de façon totalement autonome. Une résistance peut être ajoutée en série avec le HP afin de réduire la puissance sonore qui mine de rien peut être suffisante pour agacer un voisin plongé dans un roman policier. Une résistance peut également être ajoutée si l'impédance nominale du HP est inférieure à 25 ohms, selon la formule qui suit :
Rhp = (5 * Valim) - HP
Si HP 8 ohms et alim 9 V par exemple :
Rhp = 45 - 8 = 37 ohms (prendre la valeur normalisée la plus proche, à savoir 33 ou 39 ohms)
- une sortie ligne qui permet le raccord sur l'entrée ligne d'un amplificateur externe (entrée TAPE, TUNER, AUX, CD, etc). Cette sortie est équipée d'un potentiomètre (RV9) permettant d'ajuster l'amplitude du signal de sortie. Ce potentiomètre, associé à la résistance R2, constitue un pont diviseur limitant l'amplitude maximale quand le potentiomètre est à fond.
Remplacement des potentiomètres par des résistances fixes
Utiliser des potentiomètre ajustables présente au moins deux avantages :- réglage précis de la hauteur de chaque note;
- pas besoin de calculer la valeur des résistances, tout se fait à l'oreille.
Oui, mais. Certains d'entre vous préfèrent peut-être utiliser des résistances pour les raisons suivantes :
- pas besoin de régler quoi que ce soit (ça tombe bien si vous n'avez pas l'oreille musicale)
- ça revient moins cher au final.
Mais la solution peut pour certains paraître vraiment insoluble, car opter pour la solution résistances fixes impose de sortir la calculatrice et de savoir quoi calculer... A moins qu'un généreux donnateur vous fournisse les valeurs toutes cuites.
Deux choses à connaître :
- fréquence pour chaque note
- formule permettant de calculer la fréquence d'oscillation du NE555.
Pour le premier point, j'ai trouvé la page suivante qui m'a bien aidé.
- Do3 = 261.63 Hz
- Ré3 = 293.66 Hz
- Mi3 = 329.63 Hz
- Fa3 = 349.22 Hz
- Sol3 = 392.00 Hz
- La3 = 440 Hz (diapason ou tonalité téléphone)
- Si3 = 493.88 Hz
- Do4 = 523.25 Hz
Pour le second point, j'ai trouvé la page suivante qui m'a bien aidé. La formule qui suit est valable pour le schéma proposé ci-avant, Rv représentant le potentiomètre ajustable qui est en circuit quand on appuie sur un des boutons poussoir.
Freq = 1,44 / ((Rv + R3 + (R1 * 2)) * C1)
Freq = 1,44 / ((Rv + 46200) * 0,000000047)
et dans ce cas :
- Si Rv vaut 100 kO, alors Freq (min) = 209,5 Hz
- Si Rv vaut 0 ohm, alors Freq (max) = 663,1 Hz
Bien sûr, il est plus pratique de retourner la formule pour connaitre la valeur de la résistance en fonction de la fréquence désirée :
Rv = 1,44 / (Freq * 0,000000047) - 46200
Cette fois, aucune raison de s'arrêter, les valeurs de résistances nécessaires pour les 8 notes désirées sont les suivantes :
- Do3 = 261.63 Hz => Rv = 70905 ohms (69,8 kO + 1,1 kO)
- Ré3 = 293.66 Hz => Rv = 58132 ohms (57,6 kO + 536 ohms)
- Mi3 = 329.63 Hz => Rv = 46747 ohms (46,4 kO + 348 ohms)
- Fa3 = 349.22 Hz => Rv = 41533 ohms (41,2 kO + 332 ohms)
- Sol3 = 392.00 Hz => Rv = 31958 ohms (31,6 kO + 357 ohms)
- La3 = 440 Hz => Rv = 23432 ohms (23,2 kO + 232 ohms)
- Si3 = 493.88 Hz => Rv = 15836 ohms (15,8 kO + 36 ohms)
- Do4 = 523.25 Hz => Rv = 12354 ohms (12,1 kO + 255 ohms)
Remarque : les résistances doivent impérativement être des résistances de précision 1% pour respecter au minimum les écarts de fréquence entre chaque note. Notez cependant que la valeur absolue de fréquence des notes jouées ne sera probablement pas celle calculée, ne serait-ce que du fait de la large tolérance (faible précision) du condensateur C1. A moins de vouloir jouer en même temps qu'un autre instrument accordé différement, ceci n'est pas trop important. Le principal est bien d'avoir une suite de note qui ne soit pas trop dissonante.
Alimentation
Cet orgue peut fonctionner avec une tension d'alimentation comprise entre 4,5 Vet 12 V, un usage sur pile 9 V est tout à fait envisageable. La stabilité en fréquence de l'oscillateur n'est pas trop affectée par l'usure de la pile car la fréquence de sortie du NE555 n'est pas trop dépendante de la tension d'alimentation, ce qui n'est pas le cas de l'oscillateur à UJT mis en oeuvre dans l'orgue 001.Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
04/03/2012- Ajout précisions concernant les modifications à apporter pour étendre la gamme jouable.