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Mesures > Vumètre 005
Dernière mise à jour : 02/03/2007Présentation
Le vumètre présenté ici est basé sur l'utilisation de deux LM324, qui intègrent chacun quatre amplificateurs opérationnels (AOP). L'étendue (plage) d'affichage est de -18 dBu à +3 dBu, répartie sur huit leds (six vertes et deux rouges) avec les seuils suivants : -18 dBu, -15 dBu, -12 dBu, -9dBu, -6 dBu, -3 dBu, 0 dBu et +3 dBu.
Le circuit intègre un redresseur à diodes, qui lui permet d'être immédiatement opérationnel avec un signal BF. La tension d'alimentation est de type simple, +12V, pas besoin d'alimentation symétrique. Cette réalisation est simple et ne nécessite que des composants faciles à trouver et pas chers. Si vous ne branchez pas l'alimentation à l'envers, et si vous montez les circuits intégrés dans le bon sens, le montage doit fonctionner du premier coup.
Schéma
Huit AOP sur une même feuille, c'est tout de suite impressionnant. Mais quand on voit qu'ils tiennent tous dans deux petits boitiers à quatorze pattes, on a moins peur et on revient.
Calcul des tensions de seuils
Les tensions de seuil d'allumage de chaque led ont été déterminées en fonction des niveaux désirés en dB, et tiennent compte des imperfections du redresseur à diodes utilisé ici. J'avais en fait deux solutions :- soit utiliser un redresseur à diode parfait (tel celui de la page Vumetre - Redresseur 001), ce qui nécessitait une alimentation symétrique (ou un convertisseur de tension pour produire une tension négative à partir de la tension positive de 12V);
- ou utiliser un redresseur à diode simplifié, mais corriger ensuite la valeur des seuils pour ne pas afficher n'importe quoi. C'est cette deuxième solution que j'ai retenue, car elle ne réclame pas d'alimentation négative.
Voilà comment j'ai procédé : j'ai réalisé un redresseur en insérant juste avant, un petit amplificateur possédant un gain de quatre environ (12 dB), en tenant compte de la valeur de la tension d'alimentation de 12V, et de l'amplitude des signaux situés dans la plage -18 dBu à +3 dBu, de façon à travailler avec des tensions continues (redressées) comprises entre 0 et +10 V environ. En sortie du redresseur, j'ai ajouté un transistor monté en suiveur de tension pour abaisser l'impédance, et ne pas perturber la tension redressée avec toutes les entrées non-inverseuses des LM324 qui font suite. La constante de temps est définie par C2 et R18, et vaut environ 1 ms. Si cette valeur vous semble trop juste, vous pouvez augmenter la valeur du condensateur C2 jusqu'à 1uF.
J'ai appliqué une tension sinusoïdale de fréquence 1 KHz et d'amplitude +3 dBu (3.09 Vcac) à l'entrée de la section ampli / redresseur, et ai mesuré la tension continue que j'avais en sortie du redresseur (point noté A), et ai décidé que ce serait mon seuil de basculement pour la led +3 dB. Puis j'ai fait les mêmes relevés pour chaque niveau que je voulais visualiser, ce qui m'a donné l'ensemble des valeurs suivantes, au point A (tension amplifiée puis redressée). Les valeurs sont celles obtenues montage completement cablé (redresseur non isolé du reste, le point A est relié à toutes les entrées de LM324).
3 dBu = 1.10 Veff = 3.09 Vcac = 1.55 Vc > A = 9.18 Vcc
0 dBu = 0.77 Veff = 2.19 Vcac = 1.10 Vc > A = 6.63 Vcc
-3 dBu = 0.55 Veff = 1.55 Vcac = 0.77 Vc > A = 3.80 Vcc
-6 dBu = 0.39 Veff = 1.10 Vcac = 0.55 Vc > A = 2.74 Vcc
-9 dBu = 0.27 Veff = 0.77 Vcac = 0.38 Vc > A = 1.56 Vcc
-12 dBu = 0.19 Veff = 0.55 Vcac = 0.27 Vc > A = 0.81 Vcc
-15 dBu = 0.13 Veff = 0.39 Vcac = 0.20 Vc > A = 0.35 Vcc
-18 dBu = 0.09 Veff = 0.27 Vcac = 0.14 Vc > A = 0.04 Vcc
Fort de ces valeurs de tensions continues, j'ai utilisé la méthode décrite à la page Ponts diviseurs résistifs pour trouver la valeur des résistances du pont diviseur multiple constitué de R1 à R9, pour une valeur totale de 120K et une valeur de 12V pour Ve (tension appliquée sur la totalité des résistances du pont diviseur) :
Rtot = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 +R7 + R8 + R9 = 120K
Rtot / Ve = 120000 / 12.0 = 10000
Calculons la valeur de R1, pour obtenir notre tension de référence la plus élevée, égale à 9.18 V. Une fois la valeur de R1 connue, calculons R2. Une fois la valeur de R2 connue, calculons R3, et ainsi de suite jusqu'à R9.
R1 = Rtot - (Uref8 * Rtot / Ve) = 120000 - (9.18 * 10000) = 28200 (27K)
R2 = (Rtot - R1) - Uref7 * Rtot / Ve) = 91800 - (6.63 * 10000) = 25500 (27K)
R3 = (Rtot - R1 - R2) - Uref6 * Rtot / Ve) = 66300 - (3.80 * 10000) = 28300 (30K)
R4 = (Rtot - R1 - R2 - R3) - (Uref5 * Rtot / Ve) = 38000 - (2.74 * 10000) = 10600 (11K)
R5 = (Rtot - R1 - R2 - R3 - R4) - Uref4 * Rtot / Ve) = 27400 - (1.56 * 10000) = 11800 (12K)
R6 = (Rtot - R1 - R2 - R3 - R4 - R5) - (Uref3 * Rtot / Ve) = 15600 - (0.81 * 10000) = 7500 (7K5)
R7 = (Rtot - R1 - R2 - R3 - R4 - R5 - R6) - (Uref2 * Rtot / Ve) = 8100 - (0.35 * 10000) = 4600 (4K7)
R8 = (Rtot - R1 - R2 - R3 - R4 - R5 - R6 - R7) - (Uref1 * Rtot / Ve) = 3500 - (0.04 * 10000) = 3100 (3K)
R9 = (Rtot - R1 - R2 - R3 - R4 - R5 - R6 - R7 - R8) = 400 (390)
Entre paranthèses, les valeurs égales ou arrondie au plus proche des valeurs de la série E24.
Voilà, ça demande un peu de temps, mais ce n'est pas insurmontable ;-)
Réalisation
J'ai réalisé un typon qui regroupe les leds, la commande d'affichage et le redresseur.
Typon aux formats PDF et BMP 600 dpi
Les leds pourront être montées à plat, c'est à dire pattes courbées à 90 degrés, pour faciliter leur montage sur une face avant. Vous pouvez aussi déporter les leds du circuit imprimé avec un cable en nappe à neuf ou dix conducteurs, à vous de voir ce qui vous correspond le mieux.