Détecteur sonore 3

Voici un troisième détecteur sonore, avec cette fois ci des transistors pour la partie amplification. Je vois bien que certains d'entre vous rechignent encore à utiliser des AOP. Ce que je respecte, moi-même, par le passé, avais bien peur des selfs. Ce montage se contente d'une alimentation simple de +9 V, qui pourra sans problème être poussée à +12 V.

Le schéma

Le schéma dévoile un circuit intégré, mais ce n'est pas un AOP. Promis.

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Encore une fois, un schéma qui peut faire peur au premier abords, mais ne vous laissez pas entraîner.

Choix du microphone

Vous pouvez utiliser un microphone dynamique premier prix, cela suffira amplement. En acceptant une sensibilité un peu réduite, vous pouvez même utiliser un haut-parleur de petite ou moyenne taille (puissance 0,25 W à 1 W). Si vous souhaitez utiliser une petite capsule electret, vous devrez ajouter une résistance et un condensateur de découplage pour assurer son alimentation, comme cela est décrit à la page Alimentation d'un microphone electret.

L'étage préamplificateur

Le signal issu d'un microphone est faible, et la première étape consiste à l'amplifier très fortement pour pouvoir travailler confortablement avec lui. C'est pourquoi on trouve toujours quelques composants dédiés à la noble tache d'amplification dans ce genre de réalisation. Ici, deux transistors sont utilisés (Q1 et Q2), chacun étant monté en amplificateur, avec une résistance de polarisation de base et des résistances de charge côté collecteur. La valeur donnée aux résistances d'émetteur sont faibles, elles permettent une stabilisation thermique minimale tout en ne réduisant pas trop le gain. Il suffit de regarder le schéma pour voir que les deux étages d'amplification sont identiques en forme. Seule la valeur des composants change un tout petit peu, toutes proportions gardées. Les deux étages apportent chacun un gain voisin de 30 dB, ce qui donne au total un gain de 60 dB (les deux gains de 30 dB s'additionnent). Pour information, un gain de 60 dB correspond à un taux d'amplification de 1000 (détail), c'est à dire que si le microphone délivre un signal dont l'amplitude est de 1 mV (0,001 V), on retrouve un signal d'amplitude 1 V en sortie du deuxième étage d'amplification (sur le collecteur de Q2). Le gain total de 60 dB est fixe, mais il est tout de même prévu un potentiomètre de réglage de sensibilité, pour réduire cette dernière si elle s'avérait trop grande. Le potentiomètre RV1, cablé en diviseur de tension juste avant l'entrée du premier étage amplificateur, permet en effet de prélever une fraction plus ou moins importante du signal électrique fourni par le microphone. Plus le curseur de ce potentiomètre se rapproche de la masse, et plus le signal récupéré est faible, et donc moins le montage est sensible.

Le redresseur 

Dans ce genre de montage, nous souhaitons un fonctionnement de type "logique". Il nous faut disposer d'un signal de type "commande continue" et non d'un signal de type "audio alternatif". Nous disposons de notre signal "audio", reste à le transformer en signal de commande. C'est le rôle du redresseur, formé par les diodes D1 et D2 et les condensateurs C3, C4. En sortie collecteur de Q2, nous avons un signal audio fortement amplifié, dont l'amplitude peut sans problème atteindre plusieurs volts en alternatif. Les diodes redressent ce signal alternatif et le condensateur C4 filtre ce signal redressé. Tout cela fonctionne exactement de la même façon que dans une alimentation secteur linéaire avec pont de diode et condensateur de filtrage, au détail près que dans une alimentation secteur, l'amplitude de la tension alternative que l'on redresse ne bouge pas autant (ce qui est heureux). Nous obtenons ainsi sur les bornes de C4, une tension continue dont la valeur est proportionnelle à l'amplitude du signal sonore capté. Plus le son capté par le microphone est fort, et plus la tension continue sur C4 est élevée.

Le comparateur de seuil

Il n'y a pas de comparateur de seuil, tout du moins prenant la forme d'un composant dénommé comme tel. Mais on peut toutefois considérer le transistor Q3 comme un détecteur de seuil, puisqu'il devient passant quand la tension présente sur la connexion de base atteint ou dépasse 0,6 V. Si l'on tient compte de la chute de tension dans la diode D2, qui est de  l'ordre de 0,6 V, on peut dire qu'il nous faut un signal en sortie collecteur de Q2 dont l'amplitude est d'au moins 1,2 V pour rendre passant (faire saturer) le transistor Q3. Comme le taux d'amplification total (assuré par Q1 et Q2) est de 1000, cela signifie qu'un signal d'amplitude 1,2 mV en sortie du microphone est suffisant pour déclencher le système. A condition bien sûr que le potentiomètre RV1 soit en position "max". En pratique, cette sensibilité est largement suffisante pour bien des applications.

La commande de sortie

Le transistor Q3, dès qu'il conduit, provoque l'allumage de la LED D3, la résistance R9 limitant le courant circulant dans cette dernière. On peut fort bien se contenter de ce signal de commande, sachant que la LED reste allumée tant qu'il y a détection d'un signal sonore suffisant. Si ce type de commande vous suffit, vous pouvez supprimer tous les composants se situant sur la partie droite de la triplette Q3 / R9 / D3 et axés sur le circuit intégré U1 (NE555). Si vous souhaitez disposer d'une commande qui persiste un peu même quand la source sonore s'est éteinte, il est nécessaire de conserver cette partie droite du montage, qui est un petit monostable délivrant une tension positive dont la durée est définie par le choix des composants R10 et C6. Avec les valeurs du schéma, la durée de "l'impulsion" délivrée sur la sortie (borne 3) du NE555 monté en monostable, est de quelques secondes. Pour résumer : avec le schéma dans sa totalité, on obtient un signal de commande (visualisé par la LED D4) qui dure quelques secondes même si le son capté est très bref, genre claquement de main ou fermeture d'une porte. Pour raccourcir la durée du signal de commande en sortie du NE555, diminuer la valeur de C6 ou de R10. Pour la rallonger, augmenter C6 ou R10.

Remarque : si vous n'avez que faire de la LED D3, vous pouvez remplacer le couple [D3 + R9] par une unique résistance dont la valeur est comprise entre 2,2 KO et 10 KO. 

Fonctionnement type "bascule"

En remplaçant le NE555 par une bascule (une moitié d'un CD4013 par exemple), on bénéficie d'une commande marche / arrêt : un coup sonore pour allumer, un autre coup sonore pour éteindre. 

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La fonction "anti-rebonds" indispensable pour ce type de fonction est assurée par la constante de temps liée à la valeur de C4 et de R7, réduite par rapport au premier schéma pour ne pas à avoir à attendre trop longtemps pour rendre le système réactivable juste après une commande. Le système commandé ici est une led, mais vous pouvez bien entendu ajouter une interface logique pour adaptation à n'importe quelle situation, avec une commande par relais ou triac, par exemple (exemple d'interface).

Dysfonctionnement avec le premier schéma ?

Aucune des deux LEDs D3 et D4 ne s'allume quand vous hurlez, même avec le potentiomètre RV1 est en position max (curseur côté sortie micro) ? La première chose à faire est de brancher un multimètre sur les bornes du condensateur C4, et de mesurer la tension en ce point quand le microphone détecte du son et quand tout est silencieux. Vous devez mesurer une tension inférieure à 0,5 V quand tout est silencieux, et une tension qui atteint quelques volts quand vous grattez le microphone (RV1 à fond). La tension doit redescendre rapidement quand le bruit disparait. Si à ce stade vous n'obtenez pas ça, c'est que le problème vient de l'amplification, vérifier le câblage côté Q1 et Q2. Si tout fonctionne bien à cet endroit, c'est que le problème vient de la section suivante, à savoir le transistor Q3. Mesurez la tension entre la masse et la base du transistor Q3 : vous devez avoir une tension quasi-nulle en absence de son, et une tension de l'ordre de 0,6 V à 0,7 V en présence de bruit. Si ce n'est pas le cas, vérifiez votre circuit et changez le cas échéant le transistor Q3, qui est peut-être défectueux. Si la LED D3 s'allume au rythme des sons captés mais que la LED D4 ne s'allume jamais, c'est que le NE555 ne se déclenche pas. Vérifiez alors sur sa borne 7 que l'on a bien une tension qui chute (de quelques volts on passe à moins de 0,5 V) quand un son est capté. Si malgré tout ça aucune LED ne décide de s'allumer, vérifiez leur sens de branchement, aussi bien visuellement que branchées directement sur une pile avec une résistance en série. Il m'est arrivé par le passé de recevoir un lot de LEDs dont le câblage interne était inversé. C'est tout bête, mais depuis, je teste le sens de branchement de mes LEDs avant de les implanter définitivement.

 

 

 

Accuil








 

 

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