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009
Dernière mise à jour : 07/09/2025Présentation
Le présent modulateur est basé sur une LED tricolore dont la couleur dépend de l'amplitude du signal sonore capté par un petit microphone.
Ce modulateur de lumière présente les particularités suivantes :
- fonctionnement autonome avec microphone intégré, ou branchement sur une sortie audio stéréo "ligne"
- en utilisation avec le microphone intégré, contrôle automatique du gain (taux d'amplification) permettant de conserver une bonne "réactivité lumineuse" avec un signal de faible ou forte amplitude
- en utilisation avec entrée audio stéréo ligne, utilisation en modulateur de lumière ou en indicateur de séparation stéréophonique
- différentes couleurs à partir d'une seule source lumineuse RVB : du bleu pour une faible intensité sonore au rouge pour une forte intensité sonore, avec nuances de vert/jaune/orange entre les deux extrêmes.
Avertissement
Projet protégé par copyright (Copyright France).Les informations "Nom d'auteur", "Nom du circuit" et "Date de conception" sont transmises sur une sortie UART lors de la mise sous tension.
Schéma
Le circuit repose sur un PIC 16F1509, une LED RGB, un circuit d'amplification audio avec CAG (MAX9814) et quelques composants traditionnels tels que résistances, condensateurs, diodes et potentiomètres ajustables.
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Principe de fonctionnement
Le circuit offre les modes de fonctionnement suivants :- Mode #1 - Modulateur de lumière avec entrée microphone monophonique (InM)
- Mode #2 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 1 seule entrée (InL)
- Mode #3 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 2 entrées (InL + InR)
- Mode #4 - Indicateur de spatialisation stéréo avec entrée ligne stéréophonique (InL et InR)
La sélection du mode de fonctionnement s'opère par le
potentiomètre
RV1/Mode qui délivre une tension continue dont la valeur dépend de la
position de son curseur.
Mode #1 - Modulateur de lumière avec entrée microphone monophonique (InM)
Dans ce mode, seule l'entrée InM est mise à contribution et seul le signal AnL correspondant est traité par le logiciel du PIC.Le son capté par le microphone MIC est amplifié. J'ai utilisé un circuit intégré MAX9814 qui à lui seul assure l'amplification et la régulation automatique du gain (CAG, Contrôle Automatique du Gain), ce qui permet de disposer d'un contrôle global automatique sur l'amplitude des signaux captés par le microphone. Bien sûr, cette section CAG ne doit pas réagir trop rapidement pour conserver au signal une "dynamique globale" adaptée à la visualisation de la "force du son" par des couleurs différentes. En clair, le temps d'attaque doit être assez long pour ne pas écraser les fortes crêtes et ne réagir que si le son est trop fort pendant une longue période.
Le signal audio porté à un niveau "ligne" par le préamplificateur de microphone est soumis à un intégrateur qui mémorise temporairement l'enveloppe de son amplitude. Le signal obtenu ressemble désormais à une tension continue dont la valeur est proportionnelle à l'amplitude globale du signal audio. Ce signal peut ainsi être acquis et analysé par le logiciel du PIC qui décidera quelle couleur afficher.
Mode #2 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 1 seule entrée (InL)
Dans ce mode, seule l'entrée InL est mise à contribution. Le signal AnL correspondant est traité par le logiciel du PIC, le signal AnR est ignoré.
Remarque : comme l'amplitude du signal sonore est mieux contrôlée par l'utilisateur, aucun circuit de régulation de niveau (CAG ou compresseur de dynamique) n'est nécessaire. Cette remarque s'applique également aux autres modes basés sur l'entrée ligne.Mode #3 - Modulateur de lumière avec entrée ligne monophonique, 2 entrées (InL + InR)
Dans ce mode, les deux entrées InL et InR sont mises à contribution. Les deux signaux AnL et AnR qui y sont liés sont mélangés au niveau logiciel pour former un seul signal de commande monophonique.Mode #4 - indicateur de spatialisation stéréo avec entrée ligne stéréophonique (InL et InR)
Dans ce mode, les deux entrées InL et InR sont mises à contribution. Les deux signaux AnL et AnR qui y sont liés sont comparés au niveau logiciel pour former un seul signal de commande permettant de visualiser les écarts d'amplitude entre les deux voies. A noter que cette fonction ne peut pas être comparée à un phasemètre, puisque les signaux analysés sont ceux issus du circuit d'intégration et non les signaux audio eux-mêmes.Obtention des différentes couleurs et fréquence de rafraichissement
Les différentes teintes sont obtenues par mélange des trois couleurs élémentaires RVB (RGB), chacune de ces couleurs étant plus ou moins représentées (plus ou moins fortes) dans le fruit du mélange. Le taux de luminosité de chaque couleur est obtenu en utilisant le principe de modulation de largeur d'impulsion (MLI ou PWM). Par chance (?) le PIC utilisé comporte quatre sources indépendantes de générateur PWM, ce qui simplifie l'écriture du logiciel et permet une meilleur réactivité générale.
La fréquence de mise à jour de la couleur émise par la LED RVB en fonction de l'amplitude du signal sonore n'a pas besoin d'être élevée. Une valeur comprise entre 20x et 100x par seconde est très nettement suffisante. Ici, le taux de rafraichissement est d'environ 50x par seconde. Le signal acquis par le PIC présente en effet des variations lentes (rappelons qu'il s'agit d'une enveloppe d'amplitude), variations bien plus lentes que celles du signal audio d'origine capté par le microphone (ou saisi à la sortie d'une table de mixage).Réglages
Le circuit offre trois réglages : mode de fonctionnement, sensibilité et seuil.Mode de fonctionnement (RV1/Mode)
Les modes de fonctionnements décrits précédemment sont activés pour les tensions suivantes :- Mode #1 : tension de commande Mode = 0V~100mV
- Mode #2 : tension de commande Mode = 1V~2V
- Mode #3 : tension de commande Mode = 2V~3V
- Mode #4 : tension de commande Mode = 3V~4V
- Mode #5 : tension de commande Mode = 4V~5V - mode non défini
Pour un fonctionnement dans un mode fixé et non modifiable, le potentiomètre peut être remplacé par une liaison directe à la masse (mode #1) ou par deux résistances câblées en diviseur de tension (modes #2 à #4).
Sensibilité (RV2/Sens)
Ce réglage permet de "se caler" sur l'amplitude globale du signal entrant en définissant un seuil haut de valeur ajustable. Ce réglage est complémentaire du réglage d'échelle du convertisseur analogique-numérique assuré par RV3.Gain (RV3/Gain)
La broche RA1/Vref+ du PIC est utilisée comme entrée de tension de référence haute (Vref+) du module ADC. Cette façon de faire permet de travailler de façon plus confortable avec les signaux audio de faible amplitude, en adaptant la plage de fonctionnement (pleine échelle) du convertisseur. La résistance R1 (que j'ai oubliée sur mon premier prototype) permet "d'isoler" la source de tension délivrée par le curseur de RV3 du circuit de programmation interne (ICSP) du PIC.
Prototype
PCB en cours de réalisation.Pour le prototype, j'ai décidé d'utiliser un module prêt à l'emploi équipé du MAX9814 pour assurer les fonctions de préamplification et CAG. Pourquoi ce choix ? Simplement parce que le circuit intégré MAX9814 n'est proposé par le fabricant que dans un style de boîtier CMS qui m'embête un peu... Et comme ADAfruit et autres rois du clonage font les choses bien pour un coût raisonnable, je ne me suis pas fatigué.
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Remarque : sur le PCB visible ci-devant, aucune résistance n'avait été prévue entre le curseur de RV3 et la broche RA1/AN1/PGC du PIC (oubli de ma part). En conséquence, la programmation du PIC via le connecteur ICSP était capricieuse quand le curseur de RV3 était trop proche d'un des rails d'alimentation (VDD ou masse). Pour permettre une programmation sans acoup, je devais placer le curseur de RV3 au centre.
Circuit imprimé
Réalisé en double face, LED RGB-CC montée sur le PCB (LED1A) ou LED RGB-CA déportée par fils (connecteur J2).
Logiciel du PIC
Logiciel disponible en libre service.Historique
07/09/2025- Première mise à disposition.