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Electronique > Réalisations > Temporisateur 012

Dernière mise à jour : 16/12/2012

Présentation

Ce temporisateur est destiné à s'intercaler entre la sortie de puissance d'un amplificateur audio et les haut-parleurs. Il évite les plocs à la mise sous tension et son alimentation peut se faire directement via celle de l'amplificateur audio.

temporisateur_012_pcb_3d_a

La durée de temporisation est fixe (deux ou trois secondes) mais vous pouvez la modifier si nécessaire. Le système est prévu pour un amplificateur stéréo mais peut sans problème être utilisé sur un amplificateur mono. Aucun réglage n'est nécessaire, le montage doit fonctionner du premier coup.

Avertissement

Bah oui, ce serait trop simple...

Schéma

Schéma complet.

temporisateur_012

Fonctionnement général
Le principe consiste à couper temporairement la liaison entre la sortie de l'amplificateur BF et le haut-parleur, avec un relais électromécanique. Si l'amplificateur est de type stéréo, les deux voies gauche et droite sont traitées de la même façon et en même temps. Juste après la mise sous tension, le circuit se met en marche et au terme de sa temporisation (au bout de deux ou trois secondes) il active le relais qui rétablit la liaison d'origine. Durant ces quelques instants de temporisation, les sorties amplifiées sont raccordées à des résistances de puissance qui font office de charge, pour ne pas laisser les sorties de l'amplificateur en l'air (c'est dangereux pour certains amplis non protégés qui recevraient durant ce cours laps de temps, un signal audio alors que le volume est monté).

Temporisation
La temporisation est, sans trop de surprise, confiée à un condensateur et non à un PIC (j'aurais bien aimé, mais je n'en n'ai trouvé aucun qui ne possède que deux broches et qui soit de forme cylindrique). Pour comprendre comment ce montage fonctionne, nous allons partir du moment où il est hors tension, c'est à dire à un moment où l'amplificateur audio auquel il est intégré, est éteint. A cette étape, le relais RL1 est en position repos. Ce qui signifie que le point "commun" des deux inverseurs qu'il comporte (c'est un modèle DPDT, double inverseur) est en contact avec le point "repos". Le point "repos" est relié à une résistance de puissance (RL_L pour la voie gauche et RL_R pour la voie droite) et le point "commun" est reliée à la sortie puissance de l'amplificateur BF. Ainsi, la sortie de l'amplificateur est chargée par une résistance de valeur fixe (ici 10 ohms) tant que le relais n'est pas activé. Pour que l'amplificateur envoie sa sauce dans les haut-parleurs, il faut que le relais soit activé (qu'il colle) et qu'ainsi son point "commun" se mette en contact avec son point "travail" qui lui est relié au haut-parleur. Mettons maintenant l'amplificateur sous tension, ce qui par la même occasion met le montage en fonction. A l'instant même du démarrage, le condensateur C4 est déchargé, et la tension à ses bornes est nulle. Le transistor Q1, dont la base est reliée à ce condensateur en passant par la diode D11 et par la résistance R2, ne peut conduire car il lui faut une tension de commande d'au moins 0,7 V pour se saturer. Le relais qui est dans son circuit collecteur ne peut donc s'activer. Au fil du temps qui passe et de façon assez rapide, le condensateur C4 se charge à travers la résistance R1. Au bout d'un moment (environ 2 ou 3 secondes), la tension à ses bornes atteint une valeur suffisante pour provoquer la mise en conduction de la diode zener D11 et la traverser pour arriver jusqu'au transistor Q1, qui s'active enfin et fait coller le relais. La question du prof maintenant est : quelle tension doit-on avoir aux bornes de C4 pour activer le relais ? La réponse de l'élève est la suivante : il faut au moins 0,7 V (jonction base-émetteur de Q1) + 9,1 V (tension nominale de la diode zener D11), soit 9,8 V. C'est bien sûr la bonne réponse, félicitations. Si on veut raccourcir la durée de la temporisation, on a deux solutions : soit diminuer la valeur de C4, soit adopter une tension nominale inférieure pour D11, par exemple 4,7 V au lieu de 9,1 V. Pour augmenter la durée de la temporisation, on ne peut qu'augmenter la valeur de C4, voir aussi un peu celle de la résistance R1.

Alimentation
Ce temporisateur est alimenté sous une tension de +12 V grâce au régulateur de tension U1. Comme on souhaite profiter de l'alimentation de l'amplificateur, on a juste besoin de s'assurer que le régulateur supporte la tension qu'on lui applique. Le 7812 (LM7812, UA7812, etc) supporte une tension de 35 V par rapport à la masse, et on pourrait se dire que c'est cool. Seulement voilà, si on applique une tension de 35 V et que le relais utilisé consomme 100 mA, la dissipation de puissance du régulateur est de :
P = U x I = [35 - 12] (V) x 0,10 (A) = 2,3 W
et là c'est moins cool. Pour éviter de se retrouver avec une tension de déchet de valeur trop élevée entre l'entrée et la sortie du régulateur de tension (et une dissipation de puissance trop grande), on ajoute des diodes zener en série avec la source d'alimentation, pour réduire la tension qui se retrouve effectivement appliquée à l'entrée du régulateur. La dissipation de puissance se répartie ainsi dans plusieurs composants et la gestion de l'échauffement s'en trouve simplifiée. Comme la tension qu'on va récupérer de l'amplificateur de puissance dépend de l'amplificateur lui-même (forcément), plusieurs entrées sont prévues, chacune pour une plage de tension bien définie. Une fois la tension disponible mesurée au voltmètre, vous n'avez plus qu'à utiliser l'entrée la mieux apropriée. Notez que comme une seule entrée d'alimentation est utilisée, les diodes présentes sur les autres entrées sont facultatives.

Choix du relais
Ici on ne commute pas un signal BF de niveau ligne, mais un signal amplifié et où on a donc de la puissance (le courant en sortie de l'amplificateur peut être élevé, plusieurs ampères). Le relais ne peut donc pas être un modèle miniature et ses contacts doivent supporter des pointes de courants en adéquation. Pour cette raison on doit choisir un relais de puissance et non un relais "signal". La référence du relais proposée ici peut être remplacée par une autre de votre choix, il faut juste tenir compte des points suivants.

Le relais de type Omron G2R24-DC12 choisi ici est suffisant pour les petits amplificateurs audio, le courant max permanent pouvant passer dans ses contacts de puissance est de 5 A, et la bobine de 275 ohms implique un courant de commande de 43 mA (une version haute sensibilité est également disponible chez Omron, avec une bobine de 400 ohms et courant de 30 mA).

relais_omron_g2r24dc12_001a

Un relais de type Tyco T92P7D12-12 pourrait bien convenir côté contacts de puissance (il supporte 30 A en régime permanent) mais sa bobine de 86 ohms oblige à un courant de commande de 140 mA. Il faut dire qu'il est difficile de trouver un relais avec un fort pouvoir de coupure et une bobine qui consomme peu, car plus la mécanique est costaud et plus il faut de la force magnétique pour déplacer les contacts.
Pourquoi éviter les relais dont le courant de commande est "élevé" ? Pas vraiment pour l'amplificateur qui s'il est bien conçu ne devrait pas manquer de réserve de ce côté-là. Mais il faut penser au régulateur de tension du temporisateur, qui peut commencer à bien chauffer si on lui en demande beaucoup. Supposons en effet que la tension continue d'alimentation prélevée dans l'ampli est de 40 V et que vous utilisez l'entrée 35V..40V. Dans ces conditions, on dispose d'une tension de presque 22 V à l'entrée du régulateur, soit un différentiel entrée/sortie de 10 V environ (40 V - 9,1 V - 9,1 V - 12 V). Si le courant qui le parcourt est de 150 mA, sa dissipation de puissance sera de
P = U x I = 10 (V) x 0,15 (A) = 1,5 W
et un bon dissipateur thermique s'impose. Autant limiter la taille de ce dernier, voir de s'en passer si possible.

Usage sur amplificateur mono
La solution la plus simple consiste à câbler en parallèle les deux trios de contacts du relais (les deux points "commun" ensemble, les deux points "repos" ensemble et les deux points "travail" ensemble. Cela permet de doubler le courant max global qui peut traverser les contacts de puissance du relais. Pour le reste, rien ne change.

Usage sur amplificateur ponté
Dans un amplificateur de type ponté, chaque borne du haut-parleur aboutit à la sortie d'un étage amplificateur, aucune des deux bornes du HP ne va à la masse. Le montage tel qu'il est présenté ci-avant ne convient pas puisqu'il repose justement sur le fait qu'une des bornes du HP (la broche "moins" la plupart du temps) est reliée à la masse. Tout n'est que question de branchements, il faut juste modifier le câblage du relais pour que le HP soit déconnecté et remplacé par la résistance de charge le temps de la temporisation. C'est ce que montre l'exemple de câblage suivant.

temporisateur_012b

Au repos (vue représentée sur le schéma), les contacts du relais assurent la connection de la résistance de puissance RL_L sur les deux sorties amplifiées de la sortie pontée. Au travail, les contacts du relais assurent la connection du HP vers l'amplificateur. Notez que ce schéma de câblage convient pour un seul HP et que pour une application stéréo le relais doit être :
- soit remplacé par un modèle tétrapolaire (quatre ensembles de contacts inverseurs, soit QPDT ou 4PDT);
- soit accompagné d'un second relais identique au premier, les deux bobines devant alors être reliées en parallèle (donc doublement de la consommation électrique du montage).

Circuit imprimé

Réalisé en simple face pour la version standard stéréo (non ponté). 

temporisateur_012_pcb_composants

Remarques

Typon aux formats EPS, PDF et Bitmap 600 dpi

Historique

16/12/2012
- Première mise à disposition.