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009
Dernière mise à jour : 30/05/2026Article volontairement réduit (description incomplète) - Parution prévue en 2026 dans le magazine Elektor
Présentation
Le présent modulateur est basé sur une LED tricolore dont la couleur dépend de l'amplitude du signal sonore capté par un petit microphone.
Ce modulateur de lumière présente les particularités suivantes :
- fonctionnement autonome avec microphone intégré, ou branchement sur une sortie audio stéréo "ligne"
- en utilisation avec le microphone intégré, contrôle automatique du gain (taux d'amplification) permettant de conserver une bonne "réactivité lumineuse" avec un signal de faible ou forte amplitude à proximité ou éloigné
- en utilisation avec l'entrée audio stéréo ligne, utilisation en modulateur de lumière ou en indicateur de séparation stéréophonique
- différentes couleurs à partir d'une seule source lumineuse RVB : du bleu pour une faible intensité sonore au rouge pour une forte intensité sonore, avec nuances de vert/jaune/orange entre les deux extrêmes.
Avertissements
Descriptif et shémas limités sur la présente page (pas d'indication de la valeur des composants). Descriptif complet dans la parution Elektor à venir (2026).Logiciel PIC sous licence GNU GPL.
Schémas 009/009b/009c
Trois versions ont été étudiées :- Schéma 009 : schéma initial, pour LED RGB unique et pour LED RGB séparées (entrées audio "ligne" sur RCA/cinch), PIC DIL
- Schéma 009b : schéma et fonctions identiques au schéma 009, mais PCB différent (entrées audio "ligne" sur jack TRS 6,35 mm), PIC CMS
- Schéma 009c : schéma et PCB simplifiés (sans entrée ligne, uniquement avec microphone intégré), PIC CMS
Dans tous les cas, le circuit repose sur un PIC 16F1509, une LED RGB unique ou des LED RGB séparées, un circuit d'amplification audio avec CAG (MAX9814) et quelques composants traditionnels tels que résistances, condensateurs, diodes et potentiomètres ajustables.
Schéma 009/009b - avec extension LED externes, entrée micro et entrée ligne
Schéma complet, hors alimentation pile ou bloc secteur.
Ce schéma montre qu'il est possible d'exploiter simultanément la LED RVB LED1A (implantée directement sur le circuit imprimé) et la LED RVB LED2A (cablée à l'extérieur du circuit imprimé). Les transistors utilisés pour piloter cette LED externe peuvent au besoin être remplacés par des modèles de plus grande puissance, à condition de pouvoir les piloter avec une tension d'attaque faible ; ainsi pour des MOSFET de puissance, vous devrez obligatoirement opter pour des modèles "compatibles TTL". Bien entendu, de gros transistors de puissance en boîtier TO220 ne pourront pas remplacer directement les petits transistors plastique en boîtier TO92 prévus sur le circuit imprimé, ce qui à l'origine de la conception n'a pas été prévu ni envisagé.
Schéma 009c - sans LED externes, entrée micro seulement
Idem que le schéma précédent, avec suppression de quelques composants pour simplification.
Avec cette version, on se contente d'exploiter l'unique LED RVB LED1A implantée sur le circuit imprimé. Donc, pas de raccord possible à une LED RVB externe plus imposante. En outre, l'étage d'entrée niveau ligne a également été écarté, là encore en vue d'une simplification. La visualisation des écarts entre voies gauche et droite s'en trouve évidement reléguée au champs de l'inutile.
Principe de fonctionnement
Les circuits 009 et 009b offrent les modes de fonctionnement suivants :- Mode #1 - Modulateur de lumière avec entrée microphone monophonique (InM)
- Mode #2 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 1 seule entrée (InL)
- Mode #3 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 2 entrées (InL + InR)
- Mode #4 - Indicateur de spatialisation stéréo avec entrée ligne stéréophonique (InL et InR)
La sélection du mode de fonctionnement s'opère par le potentiomètre RV1/Mode qui délivre une tension continue dont la valeur dépend de la position de son curseur.
Le circuit simplifié 009c quant à lui ne propose que le Mode
#1.
Principe de fonctionnement et procédure de réglages non décrits ici (description complète dans la parution Elektor)
Mode #1 - Modulateur de lumière avec entrée microphone monophonique (InM)
Dans ce mode, seule l'entrée InM est mise à contribution et seul le signal AnL correspondant est traité par le logiciel du PIC.Mode #2 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 1 seule entrée (InL)
Dans ce mode, seule l'entrée InL est mise à contribution. Le signal AnL correspondant est traité par le logiciel du PIC, le signal AnR est ignoré.
Remarque : comme l'amplitude du signal sonore est mieux contrôlée par l'utilisateur, aucun circuit de régulation de niveau (CAG ou compresseur de dynamique) n'est nécessaire. Cette remarque s'applique également aux autres modes basés sur l'entrée ligne.Mode #3 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 2 entrées (InL + InR)
Dans ce mode, les deux entrées InL et InR sont mises à contribution. Les deux signaux AnL et AnR qui y sont liés sont mélangés au niveau logiciel pour former un seul signal de commande monophonique.Mode #4 - indicateur de spatialisation stéréo avec entrée ligne stéréophonique (InL et InR)
Dans ce mode, les deux entrées InL et InR sont mises à contribution. Les deux signaux AnL et AnR qui y sont liés sont comparés au niveau logiciel pour former un seul signal de commande permettant de visualiser les écarts d'amplitude entre les deux voies. A noter que cette fonction ne peut pas être comparée à un phasemètre ou corrélateur de phase, puisque les signaux analysés sont ceux issus du circuit d'intégration et non les signaux audio eux-mêmes.Réglages
Au niveau interne du PIC, le circuit offre 3 réglages : mode de fonctionnement (RV1), sensibilité (RV2) et Gain général (RV3).Au niveau du MAX9814, le circuit offre 2 réglages : gain et rapport AR (Auto/Release).
Mode de fonctionnement (RV1/Mode)
Le choix du mode de fonctionnement dépent de la tension de commande Mode.Pour un fonctionnement dans un mode fixé et non modifiable, le potentiomètre RV1 peut être remplacé par une liaison directe à la masse (mode #1) ou par deux résistances câblées en diviseur de tension (modes #2 à #4).
Sensibilité (RV2/Sens)
Ce réglage permet de "se caler" sur l'amplitude globale du signal entrant en définissant un seuil haut de valeur ajustable. Ce réglage est complémentaire du réglage d'échelle du convertisseur analogique-numérique assuré par RV3.Gain général (RV3/Gain)
La broche RA1/Vref+ du PIC est utilisée comme entrée de tension de référence haute (Vref+) du module ADC. Cette façon de faire permet de travailler de façon plus confortable avec les signaux audio de faible amplitude, en adaptant la plage de fonctionnement (pleine échelle) du convertisseur.Gain du MAX9814
Le MAX9814 offre une broche de commande appelée GAIN (pin 10) qu'il est possible de laisser en l'air (non connectée), de relier à VDD ou à la masse GND.- MAX9814-GAIN (pin 10) raccordée à VDD : gain global de +40 dB
- MAX9814-GAIN (pin 10) raccordée à GND : gain global de +50 dB
- MAX9814-GAIN (pin 10) non raccordée : gain global de +60 dB
Rapport A/R du MAX9814
Le MAX9814 offre une broche de commande appelée A/R (pin 9) qu'il est possible de laisser en l'air (non connectée), de relier à VDD ou à la masse GND.- MAX9814-A/R (pin 9) raccordée à GND : rapport Attack/Release de 1:500
- MAX9814-A/R (pin 9) raccordée à VDD : rapport Attack/Release de 1:2000
- MAX9814-A/R (pin 9) non raccordée : rapport Attack/Release de 1:4000
Prototype
Pour le prototype, j'ai décidé d'utiliser un module prêt à l'emploi équipé du MAX9814 pour assurer les fonctions de préamplification et CAG. Pourquoi choisir un module précâblé ? Simplement parce que le circuit intégré MAX9814 n'est proposé par le fabricant qu'en boîtier CMS, état fort contraignant qui m'embête un peu... Et comme ADAfruit (et autres rois du clonage) font les choses bien pour un coût raisonnable, je ne me suis pas trop fatigué.
Remarques concernant le prototype d'origine :
- L'oeil exercé aura peut-être remarqué que les 4 transistors visibles sur les deux premières photos ont disparu sur les deux dernières. Sur le circuit prototype, j'ai en effet commis une erreur de câblage au niveau desdits transistors, et cette erreur empêchait la LED multicolore de s'allumer correctement. Le circuit proposé (schéma et PCB) est bien sûr corrigé.
- Sur le PCB 009 avec PIC en boîtier traversant, aucune résistance n'avait été prévue entre le curseur de RV3 et la broche RA1/AN1/PGC du PIC. En conséquence, la programmation du PIC via le connecteur ICSP était capricieuse quand le curseur de RV3 était trop proche d'un des rails d'alimentation (VDD ou masse). Pour permettre une programmation sans acoup, il fallait placer le curseur de RV3 au centre. Le problème est corrigé sur le schéma et le PCB mis à disposition. En revanche, ledit potentiomètre RV3 était bien présent sur le PCB 009b pour PIC en boîtier CMS utilisé pour le prototype que l'on voit sur les photos ci-devant.
Une fois le circuit déverminé, j'ai eu la curieuse idée d'utiliser un balle de ping-pong pour la déco finale :
En fait, la réalité est toute autre. En me promenant, j'ai trouvé une balle de ping-pong par terre, je l'ai ramassée et ai aussitôt pensé qu'on pouvait l'éclairer de l'intérieur avec un couleur qui dépend de la puissance sonore perçue par un microphone. Vive les promenades !
Circuits imprimés (PCB)
Réalisés en double face, LED RGB-CC montée sur le PCB (LED1A) ou LED RGB-CA déportée par fils (connecteur J2). Deux versions ont été dessinées pour le circuit de base : une pour PIC en boîtier traversant (DIL20) et l'autre pour PIC en boîtier CMS (pas de 1.27 mm).
La version avec PIC en CMS dispose pour l'entrée ligne stéréo d'un jack 6,35 mm à la place des deux RCA/cinch de la version avec PIC traversant. Paradoxalement, j'ai utilisé 8 résistances CMS pour la version avec PIC en boîtier traversant, et uniquement des résistances traversantes pour la version avec PIC en boîtier CMS. La raison est en fait très simple : question de place.
C'est après la réalisation du prototype 009b que m'est venue l'idée de simplifier le PCB avec un seul potentiomètre de réglage (RV3) et de supprimer l'extension "LED externes". Ainsi est née la version 009c.
Fichiers de fabrication des PCB (Gerber/Excellon) uniquement disponibles sur le site Elektor après parution article dans leur revue.
Extension(s) possible(s) ?
Peut-être pourrait-on envisager l'utilisation d'une LED WS2812 en remplacement de la LED RGB. Dans cette hypothèse, il faudrait "simplement" envoyer les données sérielles adéquates requises par cette LED programmable, au lieu de faire appel à des générateurs PWM. L'effet lumineux obtenu en cascadant plusieurs LED WS2812 serait sans doute intéressant, les LED les plus éloignées du point de départ offriraient alors une sorte de mémoire des valeurs précédentes...
Logiciel du PIC
Le logiciel sera mis à disposition libre sur le site d'Elektor après parution dans leur magazine.Historique
24/05/2026- Première mise à disposition.