Electronique - Realisations - Commutateur audio 007

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Dernière mise à jour : 16/01/2008

Présentation

Commutateur audio 16 entrées / 1 sortie avec clavier à touches mémorisant le dernier appui. Commutation (routage) des signaux audio effectuée avec des relais electromécaniques. J'ai conçu et réalisé ce projet en 1989, pour faciliter les contrôles audio sur des programmes radio. Le système est doté de 16 entrées audio stéréo qui recevaient les sources de modulation issues de plusieurs récepteurs, et l'unique sortie était simplement reliée à l'entrée d'un ampli BF. La sélection de l'entrée est assurée par un clavier de 4 x 4 touches cablé en matrice (4 + 4 fils). Un affichage simplifié, composé de huit afficheurs à leds sept segments, permettait d'inscrire le nom de la radio sélectionnée. Les noms de radio étaient stockés dans une PROM et ne pouvaient être modifiées sans passer par le programmateur qui allait bien. Le choix de ce type d'afficheur ne permettait évidemment pas de composer facilement toutes les lettres de l'alphabet, mais les lettres "incomplètes", au côté de lettres "entières", ne faisaient pas trop "extraterrestre". A l'époque, pas question de recourir à un PIC et son afficheur LCD, programmer une PROM était déjà bien assez difficile pour moi. C'était un beau projet, et j'en étais assez fier. Dommage que la station de contrôle où il était installé (station de connexion de satellites de Bercenay en Othe, dans l'Aube) ait été abandonnée et que tout son contenu ait été récupéré, revendu ou jeté à la poubelle (cas de cette réalisation). Ca m'a fait un peu mal au coeur, mais les choses sont ce qu'elles sont, il faut regarder devant et pas derrière. Et puis, j'ai la chance d'avoir gardé le dossier de réalisation ;-).

Schéma

Le schéma est séparé en trois parties pour faciliter sa compréhension.

Système de commande

Encodeur de clavier
Le montage s'articule autour d'un circuit spécialisé : le 74C922 , un encodeur de clavier. C'est à lui que l'on connecte le clavier (du type matricé), et qui fournit un mot binaire de quatre bits (bornes 14, 15, 16, 17) représentatif de la touche qui est enfoncée.

Le mot présenté ainsi sur ses sorties est mémorisé, et reste donc présent même lorsque la touche est relâchée. Il devient alors très simple de concevoir un système de sélection d'une voie parmi seize. Il suffit d'adjoindre à l'encodeur de clavier, un décodeur Binaire/Décimal et une interface de "puissance" pour commander ce que l'on veut.

Décodage Binaire/Décimal
Cette tache est confiée à deux circuits intégrés de type CD4028. L'un des deux circuit permet la sélection d'une sortie parmi les sorties 1 à 8, l'autre circuit permettant la gestion des sorties 9 à 16. Pour cela, la commande s'effectue sur trois bits (bornes 10, 13 et 12 des deux CD4028), le quatrième bit permet d'activer ou de désactiver les sorties. En effet, la borne 11 de chacun des CD4028 se voit appliqué un signal complémentaire, c'est à dire inversé, grâce au transistor BC537. C'est cette astuce qui permet de coupler les deux CD4028. Ainsi, l'un est validé pendant que l'autre est désactivé. Cela permet l'utilisation de deux circuits plus courants et meilleur marché qu'un seul décodeur 4 vers 16 du type CD4514. Mais notons que ce dernier aurait pu bien sûr être employé.

Interface de sortie
Ici, nous fixons notre choix sur des relais. Mais nous aurions pu le porter sur des commutateurs analogiques du genre CD4051. Il aurait alors été nécessaire de tenir compte de l'impédance que ces circuits auraient insérée dans la ligne, et d'ajouter quelques composants supplémentaires pour pouvoir s'adapter plus aisement aux différentes sources. La commande des relais est assurée par des darlingtons intégrés, histoire de simplifier le câblage du circuit. Un ULN 2803 contient huit darlingtons capables d'attaquer directement les relais (même les diodes de protection sont intégrées), on en utilise donc deux.

Interface relais

Cette interface montre que des diodes (dites de roue libre) sont prévues en parallèle sur la bobine de chaque relais, mais elles ne sont pas indispensable dans le cas présent. Mettez-les seulement si vous prévoyez d'utiliser l'interface dans un autre contexte d'utilisation, où le système de commande des relais n'est pas protégé.

Section affichage

La section affichage n'est pas des plus classiques. On peut même dire que l'utilisation d'afficheurs à sept segments pour visualiser des lettres n'est pas ce qu'on fait de mieux. Mais cette idée a été retenue pour plusieurs raisons :
- Ce type d'afficheur est bon marché et très courant;
- Le principe du multiplexage est bien mis en évidence;
- Pas de microprocesseur.
Mais les inconvénients existent aussi, bien sûr.
- Certaines lettres sont difficiles (voire impossibles) à visualiser;
- L'esthétique des mots n'est pas parfaite.
Ceci dit, il est tout à fait possible de se contenter de deux afficheurs (au lieu des huit) pour visualiser les nombres 1 à 16. Dans la plupart des cas, ça peut suffire. A vous de choisir!

Le principe du multiplexage reste classique...
Une Eprom contient toutes les informations qui lui sont nécessaires, pour savoir quel segment de tel ou tel afficheur doit s'allumer. Une partie de ses adresses est réservée pour le choix de la voie audio en elle-même (bornes 4, 5, 6 et 7), une autre partie servant au multiplexage (bornes 8, 9 et 10). A noter que les bornes d'adresses 4, 5, 6 et 7 de l'Eprom 2764 sont "pilotées" par le 74C922 lui-même, via quatre portes AND (CD4081) faisant office de buffers. Je me suis même payé le luxe de pouvoir choisir entre deux possibilités d'affichage : la borne d'adresse 3 de la PROM 2764 est pour cela connectée soit au potentiel positif de l'alimentation, soit à la masse, via l'inverseur SW1. C'est le CD4060 et son compagnon CD4028 qui font s'allumer les afficheurs les uns après les autres, à une vitesse suffisamment élevée pour que l'oeil n'y voit que du feu.