Présentation
Le détecteur de sonnerie décrit ici permet de commander
un appareil à
partir de la sonnerie électronique d'un petit
réveil ou d'un
téléphone portable.
Il convertit le "bip.bip...bip.bip" ou "tu.tu.tu.tu...tu.tu.tu.tu" en une tension continue apte à commander un appareil quelconque, via une interface logique appropriée. Contrairement au détecteur de sonnerie 001, celui présenté ici fonctionne aussi avec des signaux d'amplitude faible, de quelques mV. Un détail, et non des moindres : ce détecteur n'est pas réservé à la détection d'un bip.bip de réveil électronique. Vous pouvez parfaitement l'utiliser pour détecter n'importe quel type de signal électrique alternatif dont la fréquence est comprise dans la bande des sons audibles. Un bip bref enregistré sur une bande magnétique, qui servait à l'origine pour synchroniser une bande sonore avec un projecteur de diapos, par exemple... Deux schémas sont proposés :
- Schéma 002 : schéma de base, pour commande d'une LED ou d'un petit relais.
- Schéma 002b : schéma de base adapté pour commande d'un moteur à courant continu, avec transistor MOSFET de puissance.
Un même et unique circuit imprimé est proposé pour les deux schémas.
Il convertit le "bip.bip...bip.bip" ou "tu.tu.tu.tu...tu.tu.tu.tu" en une tension continue apte à commander un appareil quelconque, via une interface logique appropriée. Contrairement au détecteur de sonnerie 001, celui présenté ici fonctionne aussi avec des signaux d'amplitude faible, de quelques mV. Un détail, et non des moindres : ce détecteur n'est pas réservé à la détection d'un bip.bip de réveil électronique. Vous pouvez parfaitement l'utiliser pour détecter n'importe quel type de signal électrique alternatif dont la fréquence est comprise dans la bande des sons audibles. Un bip bref enregistré sur une bande magnétique, qui servait à l'origine pour synchroniser une bande sonore avec un projecteur de diapos, par exemple... Deux schémas sont proposés :
- Schéma 002 : schéma de base, pour commande d'une LED ou d'un petit relais.
- Schéma 002b : schéma de base adapté pour commande d'un moteur à courant continu, avec transistor MOSFET de puissance.
Un même et unique circuit imprimé est proposé pour les deux schémas.
Schéma 002
J'aurais bien aimé que Picasso découvre
l'électronique, rien que pour voir ce qu'il aurait pû
peindre en pensant à des condensateurs ou à des circuits
intégrés. Le schéma qui suit n'est pas de lui mais
bien de moi, je crois qu'on peut encore assez facilement
différencier ses oeuvres des miennes.
Signal à détecter et étage d'entrée
Le signal que l'on souhaite détecter peut avoir une amplitude
aussi faible que quelques dizaines de mV, il sera parfaitement
détecté. Pour celà, pas de miracle, il faut
l'amplifier, ce qui est fait ici par l'AOP U1 dont le gain (taux
t'amplification) est fixé par le rapport de valeur existant
entre le potentiomètre RV1 et la résistance R1. RV1 est
monté en résistance variable, de telle sorte que le gain
puisse être ajusté. Quand le potentiomètre est
à fond - curseur du côté de C2, le gain est maximal
et vaut 100 (1 MO divisé par 10 KO), ce qui correspond à
+40 dB. Quand le curseur de RV1 est en position centrale, le gain est
de 50, ce qui correspond à +34 dB. Et quand le
potentiomètre est au minimum - curseur du côté de
R1, le gain est de... attention piège, ce n'est ni 1, ni 0. Non,
dans ce cas, la résistance de RV1 ne fait plus que quelques ohms
(parce qu'un potentiomètre n'est pas parfait et qu'en bout de
course on n'a pas une valeur parfaitement nulle), et le montage se
comporte alors comme un atténuateur et non plus comme un
amplificateur. Pratiquement, on constate un affaiblissement dans un
rapport de 10 à 100.
De combien de fois amplifier le signal d'entrée pour que la détection soit assurée ?
Voilà une excellente question ! Pour y répondre, nous allons prendre un exemple pratique. Vous venez de dégoter un petit réveil, et vous branchez un appareil de mesure sur son transducteur de sortie (vous savez, le petit buzzer piezo) pour voir "combien il sort" quand le réveil sonne. Vous mesurez 30 mV. Je ne mets pas en doute la mesure, même si celà me paraît un peu faible. Mais partons donc du principe que l'appareil de mesure utilisé a fourni une valeur correcte. Nous connaissons donc l'amplitude du signal source, mais pour savoir de combien l'amplifier, il faut bien avoir une idée de ce qu'il faut après amplification, n'est-il pas ? Je vous annonce tout de suite qu'il nous faut un signal dont l'amplitude est d'au moins 1,2V en sortie de l'amplificateur (nous verrons pourquoi cette valeur au prochain paragraphe). Le gain de l'amplificateur doit donc être de 1200 / 30 (1,2 V divisé par 30 mV), soit 40. Bien, 40 est compris dans la fourchette de la capacité d'amplification de notre système, ce qui nous évite tout travail supplémentaire de ce côté là.
De combien de fois amplifier le signal d'entrée pour que la détection soit assurée ?
Voilà une excellente question ! Pour y répondre, nous allons prendre un exemple pratique. Vous venez de dégoter un petit réveil, et vous branchez un appareil de mesure sur son transducteur de sortie (vous savez, le petit buzzer piezo) pour voir "combien il sort" quand le réveil sonne. Vous mesurez 30 mV. Je ne mets pas en doute la mesure, même si celà me paraît un peu faible. Mais partons donc du principe que l'appareil de mesure utilisé a fourni une valeur correcte. Nous connaissons donc l'amplitude du signal source, mais pour savoir de combien l'amplifier, il faut bien avoir une idée de ce qu'il faut après amplification, n'est-il pas ? Je vous annonce tout de suite qu'il nous faut un signal dont l'amplitude est d'au moins 1,2V en sortie de l'amplificateur (nous verrons pourquoi cette valeur au prochain paragraphe). Le gain de l'amplificateur doit donc être de 1200 / 30 (1,2 V divisé par 30 mV), soit 40. Bien, 40 est compris dans la fourchette de la capacité d'amplification de notre système, ce qui nous évite tout travail supplémentaire de ce côté là.
Redresseur à diode et commande
Le
redresseur à diode est composé des deux diodes D1 et D2
et des deux
condensateurs C2 et C3. Il permet d'obtenir une tension continue fixe
à
chaque fois qu'un bip retentit. Cette tension continue, disponible aux
bornes de C3, pilote ensuite le transistor Q1 au travers de
la résistance de limitation de courant R5, transistor qui
lui-même se voit
confier la
tache d'allumer la led D3 au travers de la résistance de
limitation de courant R6. La commande se résume ici à
allumer une led,
mais à chaque fois qu'on est en mesure d'allumer une led, on est
aussi en mesure de mettre en service bien d'autres choses : une lampe
230V (moyennant la mise en place d'un optocoupleur ou un optotriac à la place
de la led), un moteur électrique (en utilisant
un relais à la
place de la led et de sa résistance de limitation de courant, ou
en
mettant un transistor de puissance à la
place de Q1 - voir aussi page Interfaces
logique 001).
Attention : si vous souhaitez commander une charge inductive telle qu'un moteur ou un relais au travers de Q1, il faut penser à deux choses :
- Q1 doit être capable de supporter le courant consommé par la charge. S'il s'agit d'un "petit" relais 9 V, un 2N2222 suffira. S'il s'agit d'un moteur, vous pouvez penser à utiliser un TIP122, mais à partir de là, c'est vous qui devez chercher ce qui convient le mieux à votre application et à votre bourse.
- Q1 doit être protégé contre les surtensions provoquées par la charge quand le courant arrête d'y circuler. Pour cela, câbler une diode de type 1N4007 en parallèle sur la charge (sur l'élement commandé), cathode au +Alim et anode sur collecteur de Q1. Si vous la branchez dans l'autre sens, elle grillera surement dès la première commutation de Q1, faites donc attention à son orientation.
Et les 1,2 V minimal syndical requis en sortie de l'ampli ?!
Oh, désolé, j'avais oublié. Il nous faut 1,2 V au minimum, simplement parce que la diode D2 en garde 0,6 V pour elle, et qu'il faut au moins 0,6 V pour faire conduire le transistor Q1.
Attention : si vous souhaitez commander une charge inductive telle qu'un moteur ou un relais au travers de Q1, il faut penser à deux choses :
- Q1 doit être capable de supporter le courant consommé par la charge. S'il s'agit d'un "petit" relais 9 V, un 2N2222 suffira. S'il s'agit d'un moteur, vous pouvez penser à utiliser un TIP122, mais à partir de là, c'est vous qui devez chercher ce qui convient le mieux à votre application et à votre bourse.
- Q1 doit être protégé contre les surtensions provoquées par la charge quand le courant arrête d'y circuler. Pour cela, câbler une diode de type 1N4007 en parallèle sur la charge (sur l'élement commandé), cathode au +Alim et anode sur collecteur de Q1. Si vous la branchez dans l'autre sens, elle grillera surement dès la première commutation de Q1, faites donc attention à son orientation.
Et les 1,2 V minimal syndical requis en sortie de l'ampli ?!
Oh, désolé, j'avais oublié. Il nous faut 1,2 V au minimum, simplement parce que la diode D2 en garde 0,6 V pour elle, et qu'il faut au moins 0,6 V pour faire conduire le transistor Q1.
Autres utilisations
Comme je le disais en présentation, ce montage peut
répondre à bien des besoins, dès l'instant
où il est question de détecter un signal sonore fixe ou
intermittent. En fonction du caractère (de la forme) du signal
à détecter, vous devrez sans doute ajuster la valeur des
composants suivants : C2, C3, R4. Si les bips à détecter
sont très espacés dans le temps et que vous ne souhaitez
pas que la sortie repasse à l'état de repos entre chacun,
vous pouvez augmenter la valeur de C3. Mais en même temps, il ne
faut pas que le bip soit trop bref car si le condensateur à une
valeur plus élevée, il va mettre plus de temps pour se
charger, et la détection peut ne plus être assurée,
à moins de compenser par un gain plus important de
l'amplificateur. La seule chose que je peux dire avec quasi-certitude,
c'est que vous avez tout interêt à expérimenter et
à voir de vous-même en quoi différentes valeurs
jouent sur le comportement du montage. Dans certaines situations, il
peut être interressant d'ajouter un monostable
en sortie du redresseur à diode, de telle sorte que l'on ait une
impulsion de sortie dont la durée est fixe (calibrée),
quelque soit la
forme ou la durée du signal entrant. Le schéma 002b qui suit est un
exemple d'adaptation qui permet de commander un moteur à courant
continu, ce dernier ne tournant qu'en présence d'un son.
Schéma 002b
Jeu des deux différences...
Comme on utilise ici un transistor MOSFET dont l'impédance d'entrée est très élevée Q1/IRFZ44N), on peut dire que la durée de maintien de conduction du transistor après disparition de la source sonore n'est liée qu'à la valeur des deux composants C3 et R4. Plus la valeur de R4 sera grande et plus lente sera la décharge de C3, et donc plus le temps de maintien sera élevé. La LED D3 et sa résistance R5 sont bien entendu facultatives. Je dis bien entendu mais je ne vois pas en quoi c'est évident. Le transistor IRFZ44N permet de commuter un courant de quelques dizaines d'ampères en régime permanent, avec une faible chute de tension entre ses deux broches Drain et Source. Il convient donc pour la commande de moteur de moyenne puissance (restons raisonables et disons jusqu'à 8 ou 10 A). Attention, ce transistor peut tout de même chauffer un petit peu si le courant du moteur est très élevé et s'il tourne souvent. Dans ce cas, prévoir un petit dissipateur thermique sur la semelle du transistor (dissipateur pour boîtier TO220).
Comme on utilise ici un transistor MOSFET dont l'impédance d'entrée est très élevée Q1/IRFZ44N), on peut dire que la durée de maintien de conduction du transistor après disparition de la source sonore n'est liée qu'à la valeur des deux composants C3 et R4. Plus la valeur de R4 sera grande et plus lente sera la décharge de C3, et donc plus le temps de maintien sera élevé. La LED D3 et sa résistance R5 sont bien entendu facultatives. Je dis bien entendu mais je ne vois pas en quoi c'est évident. Le transistor IRFZ44N permet de commuter un courant de quelques dizaines d'ampères en régime permanent, avec une faible chute de tension entre ses deux broches Drain et Source. Il convient donc pour la commande de moteur de moyenne puissance (restons raisonables et disons jusqu'à 8 ou 10 A). Attention, ce transistor peut tout de même chauffer un petit peu si le courant du moteur est très élevé et s'il tourne souvent. Dans ce cas, prévoir un petit dissipateur thermique sur la semelle du transistor (dissipateur pour boîtier TO220).
Circuit imprimé
Le
circuit présenté ici convient pour les deux schémas 002 et 002b.
Il suffit de mettre le transistor que vous voulez, "gros" IRFZ44N (Q1) ou "petit" 2N2222 (Q1'). Ne pas mettre les deux en même temps ! Notez que dans chacun des deux schémas que j'ai proposés il n'y a qu'un seul transistor et qu'il est noté Q1 à chaque fois. Sur le circuit imprimé, le transistor nommé Q1' correspond au transistor Q1 du premier schéma (je ne pouvais pas les appeler tous deux Q1 sur le circuit imprimé, ça ne se fait pas et je n'avais pas envie de me faire punir encore une fois).
Il suffit de mettre le transistor que vous voulez, "gros" IRFZ44N (Q1) ou "petit" 2N2222 (Q1'). Ne pas mettre les deux en même temps ! Notez que dans chacun des deux schémas que j'ai proposés il n'y a qu'un seul transistor et qu'il est noté Q1 à chaque fois. Sur le circuit imprimé, le transistor nommé Q1' correspond au transistor Q1 du premier schéma (je ne pouvais pas les appeler tous deux Q1 sur le circuit imprimé, ça ne se fait pas et je n'avais pas envie de me faire punir encore une fois).
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