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> Détecteur sonore 006
Dernière mise à jour : 26/10/2013Présentation
Le montage décrit ici est doté d'une entrée audio "ligne" et d'une sortie TTL qui s'active en présence d'une source sonore d'amplitude suffisante.
Il a été conçu pour une application avec microcontrôleur, où l'on devait avoir une information propre de type "tout ou rien" avec une forte réactivité aussi bien à l'arrivé d'un son qu'à sa disparition.
Schéma
Pour des raisons de clarté, le schéma n'est pas entièrement colorié en noir et s'alimente sous une tension simple de +5 V.
C'est vrai, il existe des circuits plus simples pour détecter un son, et c'est justement ce qui me gênait.
Problématique
Les circuits les plus simples à base de redresseur et de condensateur de mémorisation présentent l'inconvénient d'un temps de réaction et de relâchement souvent "longs". Le circuit présenté ici réagit très vite et ce quelque soit la fréquence du signal à détecter, et le temps de relâchement est fixe et maîtrisé. Il est construit autour de quatre élements :- un amplificateur d'entrée pour s'adapter à des signaux d'amplitudes variées (entrée niveau ligne);
- un redresseur double alternance à diodes
- un comparateur de tension
- un monostable redéclenchable.
Le tout devant s'alimenter avec une tension simple de +5 V.
Etage préamplificateur
Le signal sonore à détecter est appliqué à l'entrée du montage via le connecteur J1. Il traverse le condensateur de liaison C1 et aboutit à travers R1 sur l'entrée inverseuse de U1:A, un AOP de type LM324 (il y a quatre AOP identiques A, B, C et D dans un seul circuit LM324). Ce premier AOP U1:A possède un gain de valeur ajustable, grâce au potentiomètre RV1. Le gain en tension Av est déterminé par la formule suivante :Av = (R2 + RV1) / R1
Comme R2 à une valeur plus élevée que R1, le gain est toujours supérieur à 1, même si RV1 est en position minimale. En position max de RV1, le gain est de 26 (pour rappel, un gain en tension de 10 correspond à +20 dB). Le signal, plus ou moins amplifié selon les besoin, attaque ensuite l'entrée de l'étage redresseur. Pour faire fonctionner ce détecteur sonore avec un microphone, vous devez ajouter un préamplificateur pour micro, le préampli micro 001 à cinq composants fait très bien l'affaire et peut s'alimenter sous une tension unique de 5 V.
Etage redresseur à diodes
L'étage redresseur est composé de 3 AOP, U1:B, U1:C et U1:D. On aurait pu se contenter de deux AOP avec une alim symétrique, mais ici c'est un tout petit peu plus compliqué. On peut peut-être faire plus simple pour un résultat identique, à vous de me dire comment. U1:B se charge de conserver les alternances positives (les alternances négatives sont éliminées) et U1:C se charge de conserver les alternances négatives (les alternances positives sont éliminées). Les alternances négatives délivrées par la sortie de U1:C sont inversées par U1:D, et on les additionne avec les alternances positives d'origine. Au point de sommation R7/R8 (point A sur le schéma), on dispose de toutes les alternances mais sous forme positive. Comme on travaille avec une alimentation simple, le point milieu du signal audio est centré à +2,5 V, ceci grâce au pont diviseur résistif R14/R15 (point Vb sur le schéma). Au repos et sans source sonore, on dispose donc en ce point d'une tension continue fixe de 2,5 V. Dès qu'un signal audio se présente à l'entrée du montage, on observe au point A une suite d'alternances positives de valeur comprise entre +2,5 V et + 5 V, qu'il ne reste qu'à comparer à une tension fixe de référence, elle-même située au niveau d'un comparateur de tension.Comparateur de tension
Le comparateur de tension U2 permet de comparer en permanence le signal BF issu du redresseur, avec la tension de référence fixée par le potentiomètre RV2. Pour simplifier le schéma, je n'ai pas mis de résistance "talon" en série avec le potentiomètre RV2 (dans la branche du +5 V), il faudra donc s'assurer que le curseur est toujours au moins à la moitié de sa course totale, la tension de référence disponible au curseur de RV2 devant toujours être de +2,5 V au minimum. Au repos et en absence de signal audio, la sortie du comparateur est à l'état bas. Dès qu'un signal audio est présent, la sortie du comparateur bascule à l'état haut (+5 V), au rythme des alternances BF appliquées sur l'entrée non-inverseuse. Et à chaque "passage par zéro" du signal audio, la sortie du comparateur repasse à zéro. Comme on désire un signal TTL propre et durable, le signal en sortie du comparateur ne convient pas. C'est pourquoi on applique ce signal "TTL trop changeant et trop rapide" à un monostable redéclenchable.Temporisateur / monostable
Le monostable U3:A (moitié de CD4538 ou CD4528) permet de transformer les impulsions rapprochées qui émanent du comparateur de tension, en une impulsion unique et propre. Si la fréquence du signal entrant (à détecter) est de 500 Hz, les impulsions en sortie du comparateur ont une fréquence de 1 kHz (le redressement en double alternance provoque un doublement de fréquence). Si on veut une impulsion unique et propre en sortie du monostable, il faut que la durée de l'impulsion qu'il délivre soit de 1 ms au minimum (pour 1 kHz). J'ai essayé ce montage avec plusieurs valeurs de durée et j'ai retenu la valeur de 50 ms, qui convient à plusieurs types de signaux. Cependant, vous pouvez l'ajuster grâce au potentiomètre RV3, jusqu'à une valeur de 500 ms (pot RV3 au max). En présence de son, la sortie Q du monostable est activée et la LED LED1 s'allume. En même temps, la sortie Q barre se désactive et le transistor Q1 se bloque, ce qui a pour conséquence de fournir un +5 V en sortie TTL. La cellule R12/C3 permet d'absorber des petits "trous" de tension qu'on peut parfois observer quand le monostable se redéclenche.Essais
Réalisés avec des signaux audio percussifs (grosse caisse, caisse claire, cymbales).
Gros plan sur étage redresseur (en vert signal source, en rouge alternances positives, en bleu alternances négatives redressées) :
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
26/10/2014- Première mise à disposition