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Electronique > Réalisations > Affichage / Mesures > Vumètre 007

Dernière mise à jour : 09/05/2010

Présentation

Ce vumètre est basé sur l'emploi d'un LM3915, qui est l'équivalent du LM3914 sauf en ce qui concerne l'échelle des seuils d'allumage des leds (échelle linéaire pour le LM3914, échelle logarithmique pour le LM3915). Un petit étage d'amplification avant le circuit d'affichage permet le raccordement du montage sur une sortie audio au niveau ligne, la sensibilité du montage est réglable via un petit potentiomètre ajustable. En ajoutant deux composants basiques, on peut même n'afficher que les aigus ou que les graves, ça peut parfois avoir une utilité.

Schéma

Un LM3915 pour la partie affichage, et un petit LM358 pour la partie amplification.

Section amplification

Partie supérieure du schéma, avec U1:A
Le circuit d'affichage utilisé ici présente une sensibilité d'entrée qui n'est pas forcement appropriée pour l'affichage de tensions provenant d'une source audio au niveau ligne. J'ai donc ajouté un petit amplificateur pour porter un signal audio trop faible à un niveau suffisant pour assurer un affichage correct. Cet amplificateur est construit autour d'un amplificateur opérationnel de type LM358 (U1), on aurait tout à fait pû adopter un amplificateur à transistor. Le gain de cet amplificateur est d'environ 16 dB et est déterminé par le rapport des résistances R4/R5. Pour l'augmenter, augmentez la valeur de R4, et pour le diminuer, diminuez la valeur de R4. Comme on dispose ici d'une tension d'alimentation simple (non symétrique), le signal audio est centré sur une tension continue égale à la moitié de la tension d'alimentation grâce au pont diviseur formé par R2 et R3 (voir masses virtuelles). Le condensateur de liaison C2 évite à cette demi-tension de parvenir au circuit d'affichage, et qui aurait pour conséquence de faire s'allumer toutes les leds en permanence. Habituellement, quand on veut visualiser (représenter) l'amplitude d'une source audio avec un barregraphe, il convient de redresser le signal audio afin de le transformer en une tension continue dont la valeur est directement proportionnelle à son amplitude (exemple). Ici, nous avons recours à un simple amplificateur, sans redressement. Il s'agit en effet d'un montage très simple qui, s'il ne peut prétendre être utilisé dans le domaine professionnel, aura tout à fait sa place dans une réalisation amateur. Je vous rassure tout de suite, le fait que l'on applique au circuit d'affichage un signal alternatif possédant des alternances négatives n'est pas problématique, nous verrons pourquoi dans le paragraphe suivant.

Remarque de Sylvain G. : J'ai réalisé ce vumètre sur une plaque d'expérimentation et j'ai remarqué qu'en baissant la valeur du condensateur C1 de 820 a 15 nf (j'ai pris ce que j'avais), on obtenait un meilleur résultat. Avec le nouvelle valeur de C1, les LED "bougent" beaucoup plus...
Ma réponse : le fait de baisser la valeur de C1 conduit à une remontée de la fréquence de coupure basse de l'amplificateur d'entrée, en d'autres termes les basses sont atténuées. Le système devient alors plus réactif aux fréquences médium qu'aux fréquences graves.

Section affichage

Partie inférieure du schéma, avec U2 et les leds
Elle est confiée à un circuit intégré spécialisé permettant de piloter 10 leds, le LM3915 (U2). Ce dernier intègre un réseau diviseur de tension et autant de comparateurs de tension que de sorties pour led. Il suffit de lui appliquer une tension continue dans une plage de tensions données, pour qu'il allume une ou plusieurs leds à la fois. Une patte de sélection de mode permet de choisir le type d'affichage : il s'agit de la broche 9, qui quand elle est laissée en l'air (non raccordée), permet un affichage en mode Point (Dot). Quand cette broche 9 est raccordé au pôle plus de l'alimentation, l'affichage se fait en mode barre (Bar). Vous pourrez choisir le mode désiré mais entre nous, je préfère largement le mode barre (bargraphe). Faites comme bon vous semble. La tension à "mesurer" doit être appliquée sur la broche 5, appelé Sig (comme Signal). Derrière cette broche 5, c'est à dire à l'intérieur du circuit lui-même, se cachent une résistance de 20 Kohms et une diode cablée vers la masse (anode à la masse). Il s'agit d'une protection qui évite que toute tension négative importante (<-0,6V) appliquée à l'entrée, ne détruise le circuit. Vous comprenez maintenant pourquoi le fait de ne pas "filtrer" les alternances négatives dans l'amplificateur qui précède, n'est pas critique.

Filtrage additionnel

Il est possible de ne visualiser que les graves ou que les aigus, en insérant un petit filtre entre la sortie de l'amplificateur à AOP et le circuit d'affichage à LM3915. C'est ce que montre les schémas suivants.
Remarque : la partie supérieure du schéma (amplificateur audio) ne change pas et n'est pas représentée sur les deux schémas qui suivent. Le filtre additionnel s'insère entre le curseur du potentiomètre RV1 et l'entrée SIG (broche 5) du LM3915.

Visualisation des graves (atténuation des aigus)

Avec ajout d'un filtre passe-bas de premier ordre composé de R6 et C3.

Visualisation des aigus (atténuation des graves)

Avec ajout d'un filtre passe-haut de premier ordre composé de R6 et C3.

La pente d'atténuation de ces filtres passe-haut (pour atténuer les graves) et passe-bas (pour atténuer les aigus) est très douce puisque le filtre est de type premier ordre (6 dB / octave). Mettez deux circuits d'affichage l'un à côté de l'autre avec la même source sonore pour les animer, et vous obtiendrez un analyseur de spectre à deux bandes larges. Ce n'est pas très spectaculaire mais ça peut donner envie d'aller plus loin dans l'analyse spectrale...

Utilisation avec un microphone

Vous avez été quelques-uns à me demander s'il était possible de brancher un microphone directement en entrée, sur J1. Avec le montage tel quel, la réponse est non, car la sensibilité du montage n'est pas assez grande (signal électrique en sortie du microphone trop faible). Deux solutions s'offrent à vous :
- soit augmenter la sensibilité du montage, en augmentant le gain de l'étage d'entrée, qui est ici voisin de 16 dB. Pour cela, augmenter la valeur de la résistance R4, jusqu'à 1 MO, pour pousser le gain de l'étage à 40 dB environ. Attention cependant en opérant ainsi, car la bande passante est fortement affectée, le point de coupure descendant à quelques 7 kHz avec l'AOP utilisé ici. En clair : le montage réagit moins sur les aigus avec un gain plus élevé. De plus, selon le câblage des composants que vous aurez adopté, le circuit peut se mettre à osciller de façon incontrôlée (moins de risque qu'avec un gain de 60 dB, mais tout de même).
- augmenter légèrement le gain de l'étage d'entrée (R4 = 330 kO ou 470 kO), et ajouter un préampli à l'entrée (entre microphone et connecteur d'entrée J1), un modèle simple à un seul transistor tel que celui présenté à la page Préampli micro 002 pouvant parfaitement convenir. Cette deuxième solution est moins simple mais est beaucoup plus sûre.

Prototype de Simon D.J.

Réalisé sur une plaque d'expérimentation à pastilles.

Les photos montrent une connexion directe de l'entrée du vumètre sur la sortie casque d'un appareil portable. Il est tout à fait possible de relier en même temps et en parallèle le casque audio et le vumètre sur la même sortie casque, l'impédance d'entrée du vumètre étant nettement plus élevée que celle du casque audio. L'usage sur pile 9 V est possible mais attention à la consommation globale du vumètre car il faut compter environ 10 mA par LED allumée, et l'usure de la pile peut aller plus vite que vous ne le pensez...

Circuit imprimé

Non réalisé.