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Dernière mise à jour : 25/02/2024Présentation
Ce diapason électronique est le deuxième que je réalise avec un composant programmable. Contrairement à mon diapason 001, celui présenté ici permet de délivrer au choix l'une des six fréquences suivantes pour le LA3 : 392 Hz, 415 Hz, 432 Hz, 440 Hz, 460 Hz et 465 Hz.
Le composant programmable utilisé ici est un PIC 12F1572, cadencé par une horloge à quartz externe très précise. Le signal sonore est amplifié pour permettre le branchement direct d'un petit haut-parleur de 8 ohms, mais une sortie au niveau "ligne" est aussi possible.
Deux versions ont été étudiées :
- Version 002 : choix de la fréquence du LA3 avec potentiomètre- Version 002b : choix de la fréquence du LA3 avec bouton-poussoir
Avertissement
Les diapasons présentés ici délivrent un signal quasi rectangulaire, ce qui signifie qu'à la fréquence "pure" qui nous intéresse (LA3) s'ajoutent des harmoniques impaires (LA3*3, LA*5, LA3*7, etc). En ce qui me concerne, cela ne me pose pas de problème, car je sais me caler sur la raie principale (fondamentale). Pour les oreilles sensibles qui aimeraient n'entendre que la fréquence fondamentale et donc disposer d'un signal de sortie de forme sinusoïdale, il conviendra de modifier l'étage de sortie : ajout d'un filtre passe-bas (pente de 18 dB/oct ou 24 dB/oct et fréquence de coupure entre 450 Hz et 500 Hz) et adoption d'un amplificateur linéaire (par exemple ampli à base de LM386).
Schéma 002 - Choix de la fréquence du LA3 avec potentiomètre
Schéma peu complexe, et on peut encore simplifier ! 
Horloge du PIC
Le PIC est cadencé par un signal d'horloge externe fourni par un oscillateur à quartz. Il peut sembler curieux d'opter pour un oscillateur à quartz externe, alors qu'un simple quartz aurait suffit. Si j'ai fait ce choix, c'est parce que le PIC 12F1572 possède peu de broches et que je voulais en utiliser une pour déterminer la fréquence du signal de sortie (440 Hz ou autre) tout en laissant libres les deux broches PGC et PGD requises pour la programmation du PIC. Utiliser un oscillateur externe ne réclame qu'une broche du PIC, mais bien sûr en contrepartie ledit oscillateur prend un peu plus de place qu'un quartz (je ne tenais pas à utiliser un oscillateur à quartz en version CMS). Ce n'est pas un problème dans le cas présent.Amplificateur de sortie
Un rustique étage d'amplification en courant constitué des deux transistors Q1 et Q2 permet le pilotage direct d'un petit haut-parleur à bobine mobile d'impédance 8 ohms et de puissance admissible 0,5 W. La résistance R2 câblée en série avec le haut-parleur permet de limiter la puissance développée, sa valeur pourra être ajustée selon les besoins entre 22 ohms (son plus fort) et 100 ohms (son plus faible).
Le condensateur C1 est facultatif. Associé à R1, il n'est là que pour arrondir les angles du signal carré délivré par le PIC et limiter ainsi les rayonnements parasites dans le voisinage (oui, je sais, l'écoute des émissions de radio en AM - GO ou PO - n'est plus vraiment d'actualité).
Le branchement d'un petit transducteur piezo en sortie du PIC est également possible, mais il est possible que ça ne sonne pas très fort...Choix de la fréquence du signal de sortie
La sélection de la fréquence s'effectue en fonction de la tension présente à l'entrée RA4/AN3 du PIC, qui provient du curseur du potentiomètre RV1. Chaque fréquence à sa plage de tension, avec une petite zone morte entre chaque plage qui permet de façon intuitive de se caler bien au centre de la plage désirée. Si le curseur de RV1 délivre une tension hors-plage (zone morte), alors la sortie RA4 du PIC délivre un signal de très basse fréquence de 5 Hz qui fait penser à un métronome affolé (5 Hz correspond à 300 BPM). De la sorte, le diapason délivre toujours un signal, même si le potentiomètre RV1 n'est pas bien calé.
Schéma 002b - Choix de la fréquence du LA3 avec bouton-poussoir
Par rapport au montage précédent, seule change la manière de choisir la fréquence désirée.
A la mise sous tension, le LA3 à 440 Hz est délivré en sortie. Chaque pression du bouton-poussoir permet de passer à la fréquence suivante. Quand la fréquence la plus haute est atteinte, le système repart avec la fréquence la plus basse. Je n'ai pas prévu l'enregistrement de la sélection en cours dans la mémoire Flash du PIC pour rappel automatique au démarrage suivant, mais c'est une option possible.
Autres fréquences de référence possibles ?
Bien sûr ! Il reste suffisament de ressources libres dans le PIC pour ajouter plusieurs valeurs à celles déjà prévues.
Prototype
Réalisé pour la version 002b (avec bouton-poussoir pour la sélection de fréquence).
Comme le montre la photo ci-devant au centre, j'ai utilisé des supports "tulipe" unitaires (découpés dans une barrette sécable) pour utiliser l'oscillateur 16 MHz sans le souder. Son éventuelle réutilisation ultérieure dans un autre montage en sera ainsi facilitée.
Le montage a fonctionné du premier coup, mais avec une fréquence de 1760 Hz au démarrage au lieu de 440 Hz. J'ai vite localisé le problème (PLLx4 activée dans le logiciel du PIC), car j'avais commis la même erreur il n'y a pas longtemps sur un autre montage mettant en oeuvre le même PIC. Le programme mis à disposition est bien sûr corrigé.
J'ai opéré une première vérification de la fréquence du LA3/440 du diapason électronique avec un fréquencemètre, valeur OK. J'ai ensuite branché la sortie du diapason électronique sur une grosse enceinte hifi et ai tapé mon diapason physique 440 Hz sur le dessus de l'enceinte. Aucun battement audible, même très lent (c'est bon signe). En sélectionnant la fréquence du diapason électronique à 432 Hz et en frappant à nouveau mon diapason mécanique 440 Hz sur l'enceinte, j'ai très nettement perçu le battement (modulation d'amplitude) à 8 Hz. Le premier test à 440 Hz est bien sûr le plus pertinent, puisque l'unique diapason mécanique que je possède est un modèle 440 Hz. Tout est donc OK.
Remarque : quelqu'un m'a demandé s'il était possible d'ajouter à mon diapason électronique, d'autres fréquences telles que 3.75 Hz, 52 Hz, 63 Hz, 174 Hz, 285 Hz, 396 Hz, 417 Hz, 528 Hz, 639 Hz, 741 Hz, 852 Hz, 963 Hz, 1074 Hz, 1185 Hz. La réponse est oui, mais les signaux délivrés ici sont rectangulaires et comportent donc des harmoniques impaires qu'il conviendrait ensuite de filtrer pour ne conserver que la fréquence fondamentale.
Circuits imprimés (PCB)
Réalisés en double face pour les deux versions 002 et 002b.
Sortie amplifiée sur haut-parleur :
- ajuster au besoin la valeur de R2, entre 22 ohms et 100 ohms- implanter tous les composants et brancher le haut-parleur sur le bornier J2/SPK
Sortie niveau ligne :
- ne pas implanter les deux transistors Q1 et Q2- effectuer une liaison (un strap) entre le point commun R1/C1 et le pôle positif de C2 (entre bases et émetteurs des transistors absents)
- donner à R2 une valeur comprise entre 100k et 470k (valeur plus élevée => amplitude de sortie plus faible)
Logiciels du PIC
Logiciels compilés en libre service dans l'archive qui suit :Diapason 002 - 12F1572 - (22/02/2024)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.
Historique
25/02/2024
- Ajout photos prototype version 002b.
-
Correction logiciel du PIC version 002b (les fréquences de sortie
étaient 4 fois supérieures à celles attendues, PLLx4 activée par
erreur).
04/02/2024
- Ajout version 002b avec bouton-poussoir pour la sélection de la fréquence.
14/01/2024
- Première mise à disposition