Dernière mise à jour :
10/04/2011
Présentation
Le montage présenté ici, basé sur l'emploi de
transistors
et de
triacs,
permet de faire
varier l'intensité lumineuse d'ampoules à
incandescence modèle 230V alternatif, en fonction de
l'intensité d'une source sonore.

Ce modulateur est de type trois
voies, un triple filtrage est effectué pour séparer les
graves, les mediums et les aigus. Un réglage
général et un réglage individuel pour chaque voie
sont prévus. Le modulateur est équipé d'un
microphone qui le rend totalement autonome et évite de le relier
à la sortie HP d'un amplificateur BF comme cela est
nécessaire avec un modulateur doté d'un transformateur BF
d'isolement, tel que celui présenté à la page
Modulateur
de lumière 001.
Avertissements
Ce montage est directement relié sur le secteur 230V, vous devez
le monter dans un coffret plastique. Ce n'est pas parce que l'on a ici
un modulateur de lumière avec microphone incorporé que
l'on peut se permettre plus de fantaisie. L'utilisation de
potentiomètres avec axe métallique est interdit, vous
devez impérativement utiliser des potentiomètres avec axe
en plastique. Ne travaillez jamais sur le montage et ne le touchez pas quand il est sous
tension ! Quant au microphone, il ne devra pas pouvoir être
touché de l'extérieur du boitier, puisque sa borne de masse est connectée à une borne du secteur 230 V
(tout comme l'est la masse générale du montage).
A lire avant de commencer la fabrication.
Schéma
Il existe de multiples possibilités pour réaliser un
modulateur de lumière avec un microphone, mais dans tous les cas
il faut avoir recours à un amplificateur pour relever le faible
niveau du signal capté par le microphone et pouvoir ensuite
commander les triacs en passant par des filtres. L'amplificateur
(appelez ça un préamplificateur si vous le souhaitez)
peut être réalisé avec des
transistors
ou avec un
amplificateur
opérationnel
(AOP). Le schéma retenu à la base est
basé sur l'emploi de transistors, même s'il est
communement admis - parfois à tort - qu'un AOP permet de
simplifier le montage. On en reparlera plus tard, si vous voulez bien.
- Mais c'est sacrément complexe, je n'y arriverai jamais !
- Ttt ttt ttt... Ne vous affolez pas et regardez donc attentivement le
schéma. Ne voyez-vous pas des parties bien distinctes les unes
des autres ?
- Si, il y a bien l'amplificateur pour microphone en haut à
gauche (que je reconnais grâce au composant marqué Micro),
l'alimentation en bas à gauche (que je reconnais grâce au
transformateur), et les trois commandes de triac (que je reconnais
grâce aux lampes L1 à L3), alignés verticalement
sur la droite. Mais tout de même !
- Tout de même quoi ? Avouez que chaque section n'est pas
très complexe en soi, tout de même !
- Hum, si effectivement on regarde une seule partie à la fois,
ça fait moins peur...
- Bien. Alors maintenant que la grande frayeur est passée,
passons en revue ces différentes sections.
Alimentation secteur
L'alimentation secteur est confiée à un petit
transformateur de faible puissance et de petites dimensions (9 VA ou
12 VA suffisent), suivi d'un pont de diodes BR1 pour le redressement
(tout autre pont de diodes 1 A ou 2 A d'au moins 400 V conviendra
très bien), d'un condensateur C15 de 1000 uF pour le filtrage
principal, et d'un régulateur de tension U4 de type 7824 pour
stabiliser la tension d'alimentation générale à
+24 V. On aurait aussi pû faire usage d'une alimentation sans
transformateur, mais l'échauffement qui en aurait
résulté n'aurait pas forcement été un gage
de fiabilité, à moins de prévoir une
aération très conséquente. Le 24V ainsi
créé au point +V1 est utilisé pour l'alimentation
des trois commandes de triac, alors que l'alimentation de
l'amplificateur pour microphone, +V2, passe par une cellule de
découplage supplémentaire pour assurer une bonne
séparation entre circuit d'amplification et circuit de commande.
La tension +V3 ne sera utilisée que s'il est fait usage d'un
microphone de type electret (explication ci-après).
Amplificateur pour
microphone
Le microphone peut être de type dynamique ou electret. S'il
s'agit d'un micro dynamique, ne mettez pas en place les composants R1,
R2 et C1. S'il s'agit d'un micro de type electret, mettez-les en place.
Ces composants ne servent en effet qu'à alimenter en tension
continue le microphone électret (alimentation +V3), qui en a
besoin pour pouvoir fonctionner (voir page
Alimentation
microphone electret pour plus de détails). Un microphone
dynamique n'a quant à lui pas besoin d'alimentation pour
fonctionner. Cette section amplification est conçue en deux
étages, chaque étage étant de conception identique
et composé d'un seul transistor facile à trouver. Si vous
y regardez de près, vous devriez surement trouver une
ressemblance avec le
préamplificateur
microphone 001. Le gain global de cet amplificateur à deux
étages est de l'ordre de 60 dB, ce qui est suffisant
pour garantir un allumage des lampes même avec une source sonore
pas trop forte. Notez que le gain des deux étages est fixe,
et qu'un potentiomètre placé entre chacun des deux permet
de régler la sensibilité globale du montage, en
prélevant sur son curseur une fraction plus ou moins importante
du signal amplifié par le premier étage. Petit
détail qui n'a aucune importance pour la présente
application mais que vous pouvez tout de même retenir : le signal
amplifié disponible en sortie du premier étage voit sa
phase inversée par rapport au signal fournit par le microphone,
puis il est à nouveau inversé par le deuxième
étage, qui rend donc au signal final sa phase d'origine. Ce
déphasage est caractéristique d'un montage amplificateur
à transistor monté en émetteur commun (pour plus
de détails, voir page
Transistors
- Applications).
Remarque
: depuis le 10/04/2011, un nouvel étage amplificateur micro à base
d'AOP est proposé pour permettre un meilleur fonctionnement avec des
micros electret peu sensibles.
Commande des triacs
Les triacs de chaque voie sont commandés par le signal
amplifié provenant du microphone, qui sera préalablement
passé par un filtre composé de résistances et
condensateurs pour limiter le signal de commande aux fréquences
adéquates. Ainsi, le triac U1 ne perçoit que les
fréquences basses, le triac U2 uniquement les fréquences
médium, et le triac U3 se contente de recevoir les
fréquences élevées. La réponse en
fréquence de chaque filtre est assez grossière, nous
n'avons pas besoin ici d'une grande précision. A titre
d'information, les courbes de réponse de chaque filtre suivent
à peu près les formes suivantes :
Choix des triacs
Il existe une multitude de triacs, des petits, des gros, des
très
sensibles et des très "puissants". Le modèle TIC226D est
un modèle très
répendu, qui permet de commuter 8 A sous une
tension
pouvant atteindre 400V, et il présente une sensibilité
suffisante pour
cette application. Vous pourrez néanmoins opter pour un autre
type de
triac si le coeur vous en dit, surtout s'il vous en reste un dans un
fond de tiroir qui ne demande qu'à être utilisé.
Le TIC206D permet de ne commuter "que" 4 A (800 W tout de même),
mais présente une meilleur sensibilité au
déclenchement que celle offerte par le TIC226D. Rien que pour
ça, je vous conseillerais presque le TIC206D... Dans tous les
cas,
prévoyez un petit dissipateur thermique (
radiateur)
si vous
comptez commuter des charges de quelques centaines de watts
(jusqu'à 100 W par voie, ce n'est pas nécessaire).
Cablage des triacs
Attention au cablage des triacs. Si une inversion des deux
électrodes
A1 et A2 n'est pas trop grave (ça ne fonctionne pas ou
très mal),
inverser la gachette (G) avec A1 ou A2 est fatal pour le composant.
Prototype
Ne me
rappelant absolument pas ce qu'est devenue ma première réalisation
(je l'ai peut-être donnée), j'ai décidé de refaire un nouveau prototype
sur plaque d'expérimentation à pastilles.

La
partie alimentation a été incluse sur le CI, y compris le transfo
d'alim 230 V / 24 V. La LED témoin de mise sous tension est également
installée sur le CI, juste en sortie du régulateur de tension LM7824.
J'ai monté deux résistances en série avec la LED pour améliorer la
dissipation thermique. Ce n'est pas nécessaire quand la tension d'alim
est de 9 V ou de 12 V, mais avec 24 V la dissipation de puissance
commence à se sentir (22 V à chuter avec 20 mA conduisent à une
puissance perdue en chaleur de P = U * I = 22 * 0,020 = 440 mW).
Les
trois filtres BF de fortune font leur boulot avec un petit poil de
pertes (un peu plus pour les médium), mais il faut une bonne
amplitude du signal électrique qui y parvient via les transistors
Q3 à Q5. La sensibilité générale dépend beaucoup du microphone electet
utilisé. Avec les derniers que j'ai achetés (moins de 1 euro TTC pièce
chez Farnel), c'est assez médiocre, la musique doit être montée très
forte pour que les lampes s'allument un peu. Avec un vieux microphone
récupéré sur un vieux magnéto K7, c'est nettement plus sensible même si
ça ne donne toujours rien avec un volume très faible (mais c'est normal
car ce modulateur n'a pas été conçu pour travailler avec de la musique
à faible volume). Sur la deuxième photo qui suit, vous noterez la
présence d'un potentiomètre ajustable (47 kO) à droite du microphone
electret. Je l'ai câblé en série avec la résistance de polarisation R2
de 4,7 kO pour pouvoir diminuer la tension aux bornes du microphone.
Selon le modèle en effet la tension peut être trop élevée et cela ne
convient pas toujours au micro...
Si mon proto a fonctionné du premier coup ?
En partie. La lampe de la voie grave ne s'allumait pas du tout et j'ai
mis un bon moment pour localiser le problème. Laissez-moi vous
raconter. Premier réflexe, (re)vérification du câblage, tout me
semble OK. Je sors mon multimètre que je place en mode ohmmètre et
je compare entre eux les différents circuits de commande (circuit
hors tension bien sûr), après le préampli micro que je ne met pas
en cause puisque deux voies fonctionnent sur les trois. D'un point de
vue "continuité" les trois voies montrent les mêmes valeurs en
différents points du circuit, et je suspecte soit le transistor soit le
triac de la voie défectueuse. J'échange le transistor de la voie grave
avec celui d'une des deux autres voies... et le problème reste le même.
Donc transistor OK. Je remplace le triac en place par un neuf, même
problème. Diable, là quelque chose m'échappe ! Montage sous tension, je
court-circuite (prudement) les deux broches A1 et A2 du triac... la
lampe ne s'allume pas ! Bingo, le problème est dans la liaison
électrique entre triac et ampoule, dans la prise femelle 230 V
proprement dite : J'avais serré trop fort la vis d'une des deux broches
de la fiche secteur et le fil était sectionné. Après correction, tout
fonctionnait correctement. J'adore ce genre de truc...
Sensibilité trop faible ?
Deux internautes m'ont écrit pour me signaler que leur
prototype de modulateur de lumière 003 fonctionnait mal et qu'il
manquait vraiment de
sensibilité. J'admet avoir moi aussi constaté ce manque de sensibilité
avec certains micros electret (j'en ai parlé avant). On peut bien sûr dire "achetez donc un
microphone electret plus sensible", mais on peut aussi chercher à
modifier un peu le montage pour disposer d'une amplification micro
plus conséquente. Il faut dire que l'étage d'entrée apporte un gain
voisin de 60 dB et que 20 dB supplémentaires ne feraient pas de mal
pour les micros mal lunés (à ce sujet vous pouvez aussi utiliser un
micro dynamique bas de gamme à 5 euros qui sort bien plus de niveau
qu'un electret bas de gamme car possédant un seuil de saturation bien plus élevé). Je
propose la modification suivante pour ceux qui souhaitent
conserver un micro electret standard et disposer d'une plus grande sensibilité du modulateur.

Ce
schéma est composé de deux étages d'amplification apportant chacun un
gain de 40 dB (x 100), ce qui nous donne au total un gain maximal de 80
dB (x 10000). Le potentiomètre RV101 de 47 kO
en plastique isolé
a été ajouté en série avec R2 et le microphone pour permettre de régler
son point de polarisation (on doit avoir aux bornes du micro
electret une tension égale à celle préconisée par le fabricant -
entre 3 V et 10 V si vous ne trouvez pas cette info -
potentiomètre à régler impérativement avec un tournevis en plastique).
Vous pouvez fort bien vous passer de ce potentiomètre
ajustable additionnel et vous contenter de remplacer la résistance
R2 de 4,7 kO par une de valeur comprise entre 27 kO et 39 kO. Le
potentiomètre RV1 de réglage de sensibilité reste entre les deux étages
afin de disposer d'une large étendue de réglage. Vous pouvez aussi
relier directement les deux étages entre eux sans potentiomètre
intermédiaire, et remplacer la résistance R102 (ou R108) par un
potentiomètre de 100 kO. La bande passante à -3 dB de ce nouvel étage
amplificateur couvre la bande 20 Hz - 20 kHz. Autre avantage de cette
nouvelle structure par rapport à celle d'origine à transistor, les
alternances négatives sont moins rabotées (elles vont plus loin) et
cela contribue à un meilleur déclanchement des triacs peu sensibles. En
parlant de triacs, j'ai dans un premier temps monté des TIC226D, avec
l'intention ensuite de les remplacer par des TIC206D qui je le
rappelle sont plus sensibles. Mais impossible de remettre la main
sur ces derniers, damned ! Pas grave, ça ne m'a pas empêché de réaliser le proto de ce préampli version AOP.
On
voit bien sur les deux photos qui précèdent la verrue "préampli
micro à AOP" ajoutée au circuit modulateur d'origine. Le préampli
micro d'origine a été décâblé - je n'ai pas retiré tous les
composants, juste les deux transistors. Avec ce nouveau préampli micro,
la sensibilité est telle que les lampes s'allument toutes quand on
parle de façon normale à 30 cm du microphone. Là au moins, on a de la
réserve ! A noter un petit bagotement de la lampe du canal grave quand
on pousse tout à fond et qu'on fait silence total, je suspecte une
petite ronflette liée à mes câblages imparfaits. Aucun soucis cependant
car avec la sensibilité au maximum le modulateur ne rend rien de
joyeux, les lampes restent quasiment toujours allumées dès qu'on pousse
un peu le volume de la musique. Ce n'est bien sûr pas l'effet recherché.
Circuit imprimé
Réalisé pour la version avec préampli micro à transistors, en simple face avec deux petits straps vites montés et vite oubliés.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi