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Electronique > Réalisations > Commutateurs audio > Commutateur audio 011

Dernière mise à jour : 15/05/2011

Présentation

Ce commutateur a été conçu pour les besoins de musiciens guitaristes. Il permet de disposer de différents routages entre deux guitares (G1 et G2) et trois amplis (L, C et R pour gauche, centre et droite), avec la particularité de prendre en compte un effet externe (pédale chorus dans notre cas) dans les différents trajets possibles.


Version 011d avec PIC

A la base, le circuit a été conçu pour autoriser les trois configurations suivantes, mais bien sûr tout type de modification peut être apporté pour disposer d'autres voies d'aiguillage.
Configuration 1 : G1 -> Ampli L ; G2 -> Ampli R
Configuration 2 : G1 -> Ampli C ; G2 -> Chorus L+R
Configuration 3 : G1 -> Chorus L+R ; G2 -> Ampli C
Bien sûr, pas question de débrancher ou rebrancher l'effet externe en cours de manip, et pas question de connecter les guitares sur deux équipements différents en même temps. C'est pourquoi en plus des prises d'entrées pour les guitares et des prises de sortie pour les amplis, le commutateur audio 011 comporte des prises d'entrée / sorties pour le raccordement de l'effet externe (on se base sur le fait que l'effet externe est stéréo avec une entrée guitare mono et deux sorties ligne G et D). Le système est composé de deux sections :
- une section de commande avec poussoir(s) au pied;
- une section de commutation à relais.
Afin de répondre à plusieurs préférences personnelles, le circuit de commande est proposé en trois versions. Le choix de relais pour assurer les routages audio est justifié par la volonté de ne pas créer de boucles de masse additionnelles et de travailler avec une philosophie de "true bypass". Vous trouverez ainsi en totalité quatre schémas :
- Schéma 011a : section commutation à relais, commune et valable pour les trois schémas de circuits de commande proposés.
- Schéma 011b : section commande version 1, un seul poussoir au pied, fonctionnement style "séquenceur 3 voies".
- Schéma 011c : section commande version 2, trois poussoirs au pied, fonctionnement style "choix direct 1 parmi 3".
- Schéma 011d : section commande version 3, version "simplifiée" avec microcontrôleur PIC, fonctionnements précédents au choix.
La version 011d avec PIC conviendra pour ceux qui envisagent déjà des modifications futures, les autres versions 011b et 011c conviendront à ceux qui ne veulent pas entendre parler de composants programmable.

Avertissements

- Les quatres schémas proposés sont conçus pour être indépendants et la numérotation des composants commence à 1 pour chacun. Ne soyez donc pas surpris de voir un condensateur référencé C1 dans le schéma du circuit de commutation à relais et un autre condensateur lui aussi référencé C1 dans chacun des circuits de commande.
- Afin d'éclaircir le schéma de câblage des relais (section commutation), j'ai joint en un point unique les broches de masse des connecteurs jack J1 à J8. En réalité, les broches de masse de ces connecteurs passent eux aussi par un triplet de relais appelés RL1B à RL3B non représentés sur le schéma mais dont les points de commande sont bien prévus sur les schémas des circuits de commande. Les relais RL1A et RL1B sont commandés en même temps, il en est de même des couples RL2A / RL2B et RL3A / RL3B.

Schéma 001a - Commutation à relais

Section commutation à relais, commune et valable pour les trois schémas de circuits de commande qui seront proposés plus loin. Un circuit de régulation de tension est prévu, et comme ce dernier est nécessaire dans tous les cas de figure, il a été inclus avec le circuit de commutation à relais.

Régulation alimentation

J'ai jugé cette partie régulation d'alimentation nécessaire pour parfaire la "séparation électrique" (on parle aussi de découplage d'alimentation) entre la partie commande électronique qui comporte des circuits "sensibles" (circuits CMOS ou PIC avec logiciel) et la partie électromécanique (relais) qui provoque des parasites lors des commutations. Cette section régulation alim est assez classique en soi et permet de disposer de deux sources de tension "indépendantes" de +5 V chacune, une pour l'alimentation des bobines de relais (VRel) et l'autre pour l'alimentation du circuit de commande (VCde). Chose pas forcement visible dans beaucoup de schémas, la présence d'une diode en série avec la broche de masse du régulateur intégré U1/LM7805 (diode D2). Cette diode permet de décaler la tension de sortie du régulateur de +0,6 V, ce qui conduit à avoir sur sa sortie une tension de 5,6 V au lieu de 5,0 V. Cette élevation de tension est compensée par la suite par la présence des diodes D3 et D4 qui de leur côté provoqueront une chute de tension voisine de 0,6 V. Les deux couples D3/C3 et D4/C4 sont les composants qui permettent de "séparer" les deux sorties +5 V, VRel pour les relais et VCde pour le circuit de commande. Si des parasites (surtensions) sont produits par les bobines des relais au moment où ont lieu les commutations, ils ne remontent pas sur l'alimentation dédiée au circuit de commande, qui ne risque donc pas de réagir de façon inopinée. La diode D1 est optionnelle et permet de parrer à toute inversion de polarité de la source d'alimentation appliquée au connecteur J9/Alim. Vous pouvez la supprimer mais dans ce cas faites bien attention au sens de branchement de la pile 9 V ou du bloc secteur d'alimentation : une inversion de polarité serait fatale au montage.

Commutation à relais

La commutation des signaux audio n'apporte pas de commentaire particulier. Elle fait simplement de façon "automatique" ce que nos petites mains auraient fait manuellement, c'est à dire débrancher et brancher des sorties de sources audio vers des entrées d'amplificateur ou d'effet. Les contacts des relais font office d'interrupteur ou d'inverseur, et tout est câblé de sorte que les configurations possibles correspondent aux configurations de câblage qu'on aurait eu à faire en filaire. Les dessins qui suivent montre de façon claire le trajet emprunté par les signaux audio selon la configuration sélectionnée. En Bleu le signal guitare 1 et en vert le signal guitare 2. En foncé les liaisons directes guitare sur ampli, et en plus clair les liaisons via effet externe (Fx_Send et Fx-Return).

Configuration N°1 :


Configuration N°2 :


Configuration N°3 :

Schéma 001b - Circuit de commande "séquentiel"

Voici un circuit qui ne demande que des composants courants et faciles à trouver.

Circuit séquenceur

Le compteur décimal U1/CD4017 est utilisé en "séquenceur". A chaque appui sur le bouton poussoir SW1, ses sorties Q0 à Q2 se succèdent les unes après les autres. Le CD4017 est câblé de telle sorte que l'appui sur le bouton poussoir SW1 amène une impulsion positive sur l'entrée d'horloge (CLK), impulsion qui désactive la sortie en cours et active la sortie suivante (si la sortie en cours est Q0, elle se désactive et c'est Q1 qui s'active). La résistance R1 permet de "confirmer" l'état bas sur l'entrée CLK quand le poussoir SW1 n'est pas enfoncé, et le condensateur C1 en parallèle sur le poussoir SW1 absorbe les rebonds mécaniques de ce derniers. La borne 15 du compteur (MR) est la borne de remise à zéro : quand on y applique un état haut, la sortie Q0 s'active quelle que soit la sortie en cours de sélection. Cette entrée MR est prioritaire par rapport aux autres entrées. On voit que deux diodes (D1 et D2) aboutissent sur cette entrée, La diode D1 permet d'amener une impulsion venant du réseau R2 / C2, qui n'existe qu'au moment de la mise sous tension. C'est une remise à zéro générale qui permet de sélectionner la sortie Q0 à chaque fois que l'on allume le système. La diode D2 de son côté amène une impulsion provenant de la dernière sortie du compteur utilisée, ici il s'agit de la sortie Q3 (quatrième sortie). Ce branchement permet de revenir à la première sortie après la dernière sortie utilisée, de façon à boucler la boucle.

Commande des relais

Les sorties du circuit intégré CD4017 sont bien incapables de piloter directement des relais, c'est pourquoi il est nécessaire de passer par une "interface de puissance" qui à partir d'un tout petit courant est capable de fournir le courant nécessaire à la bobine des relais. L'amplification de courant requise peut être assurée par de simples transistors "discrets" ou par un réseau de plusieurs transistors inclus dans un même boitier, c'est la deuxième solution qui a été retenue. On utilise ainsi un seul composant (U2/ULN2803) à la place de neuf composants (trois transistors, trois résistances et trois diodes). Le ULN2803 intègre huit voies d'amplification, nous avons réellement besoin de trois d'entre elles mais nous n'en utilisons que six. Chaque couple de relais RL1A / RL1B, RL2A / RL2B et RL3A / RL3B pourrait se voir connecter sur la même sortie de U2/ULN2803, mais comme on dispose de voies de libres, autant répartir le travail. Les diodes D3 à D5 permettent de décider quels relais doivent être activés quand telle ou telle sortie du CD4017 est active. On remarquera que quand la sortie Q0 du CD4017 est active, aucun des relais n'est activé, ce qui est aussi le cas quand tout le système est hors tension. On se trouve alors en configuration N°1 avec liaison directe de la guitare 1 vers l'ampli gauche et guitare 2 vers l'ampli droite. Vous pouvez voir cela comme une sécurité ou comme un cas de pur hasard...

Schéma 011c - Commande directe

Comme un schéma de ce type a déjà été développé pour une application similaire de commutation audio, je n'allais pas réinventer la roue.



Je me suis basé sur mon commutateur audio 003. auquel je vous invite à lire le descriptif si vous avez envie de savoir comment ça fonctionne. La différence entre le schéma proposé ici (011c) et le schéma 003 tient dans le circuit d'amplification de courant utilisé pour piloter les relais. Dans le 003(b) on utilise des transistors alors que dans le 011c on utilise un ULN2803. Vous savez désormais comment faire pour passer de l'un à l'autre, si vous ne le saviez pas encore.

Schéma 011d - Version avec PIC

Que ne ferait-on pas pour gagner quelques composants... Le schéma qui suit assure les même fonctions que les deux montages précédents réunis, et pourtant si on exclue les boutons poussoir on ne compte que deux composants en tout et pour tout.



Les poussoirs SW1 à SW3 permettent le passage direct d'une configuration à une autre, alors que le poussoir SW4 permet le passage d'une configuration à une autre de façon séquentielle. Ne reste qu'à choisir le ou les poussoirs que vous voulez installer ! Avantage du PIC pour intervention (extension) future : il possède assez de sorties séparées pour exploiter les huit voies du circuit ULN2803 et piloter jusqu'à huit relais séparés. Dans le style, on pourrait commencer à s'approcher d'assez près d'un certain looper proposé ailleurs sur ce site...

Logiciel du PIC

Uniquement requis pour le schéma 011d, les fichiers de code source et binaire compilé (*.hex) sont disponibles dans l'archive suivante.
Commutateur 011d - 16F628A - (version du 15/05/2011)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.

Circuit imprimé

Non réalisé.
Vous pouvez prévoir un unique circuit imprimé supportant l'ensemble des composants de la section commande et de la section commutation à relais, ou prévoir deux circuits différents, un pour la section commande et un pour la section commutation (éventuellement de tailles identiques pour superposition).