JEU DE LUMIÈRE 4 LED
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- Dis Jacky, je profite
de mes vacances de Pâques pour que tu me parles des jeux de
lumières tels que l'on en voit dans les
discothèques. Oui je vois, les modulateurs de lumière, ou les chenillards, entre autre. - Les chenillards allument des lampes de couleurs à tour de rôle, tandis que les modulateurs allument des lampes en fonction de la fréquence de la musique.
Tu peux m'en faire un ? Oui bien sur, cela fait parti des classiques en l'électronique, et cela amuse beaucoup les jeunes de présenter ce genre de matériel pour des soirées disco. Je te propose donc la construction d'un modulateur. Celui-ci pilotera pour l'instant des LED de différentes couleurs. - Par exemple, une LED rouge pour les sons graves, une jaune, une verte pour les sons médium, une bleue pour les aigus. Si l'on veut piloter des lampes 230 Volts (Secteur), il faudra ajouter une interface de puissance. - On commence par quoi à ton avis ? Le cahier des charges... Bien vu. Mais je vais te parler des différentes façons de fabriquer ce genre de modulateur. Cela va du très simple au pas très compliqué. - Commençons par le plus simple. Je te montre un montage fréquent, c'est le montage qui est le plus usité par les constructeurs, cela ne veut pas dire que ce soit le meilleur bien au contraire. Ce montage pilote 3 lampes 230 Volts. Schéma 1:  Cliquer sur l'image pour agrandir
- La musique est prélevée sur le haut parleur de la chaîne par le biais d'un transformateur d'isolement TR1. Cela est nécessaire, car le montage est directement relié au secteur (220 Volts), il faut bien isoler la chaîne Hi-Fi de ce secteur. Ensuite 3 potentiomètres règlent la sensibilité du montage, ceux-ci attaquent par le biais de filtres RC les triacs, qui eux pilotent les lampes. Ces filtres RC sont constitués par R-C1. R2-C2. R3-C3. - Dans un tel montage, il faut savoir que ce genre de filtre passif présente une courbe de réponse de 6 dB par octave, ce qui n'est pas fameux. La sensibilité elle n'est pas très bonne, voire mauvaise, car il n'y a aucune amplification, vu qu'il n'y a aucun composant actif dédié à l'amplification.. Courbes de réponse 1:  Cliquer sur l'image pour
agrandir - Le seul point fort d'un tel
montage, est le faible nombre de composants pour le réaliser
(donc pas cher), et la facilité de fabrication.
Les autres moyens pour faire ce genre de montage est
d'employer un micro, ou de le brancher sur une chaîne Hi-fi,
soit sur la sortie "TAP", soit sur la sortie HP, mais en
aucun cas par par un transfo d'isolement. Schéma 2: Pourquoi ? Vielle habitude. Il y à longtemps, (et même maintenant) ce genre de jeu de lumière avec transfo d'isolement était vendu dans le commerce. Quelques fois les chaines Hi-fi n'appréciaient pas. En effet un transfo d'isolement ajoute une composante selfique, qui pouvait faire claquer dans certains cas l'ampli BF. (Certains constructeurs refusaient la garantie en cas de branchement d'un tel jeu de lumière). - Il faut donc se passer de ce transformateur d'isolement. Et pour cela il faudra donc des composants actifs, ce qui n'est pas le cas avec le schéma 1 qui lui, je te rappelle n'apporte aucun gain. - Donc comme cahier des charges, je te propose un modulateur de lumière utilisant un micro comme capteur de musique, suivit par des filtres actifs. Mais comme ce montage doit rester simple, il ne pilotera que des LED de différentes couleurs. Bon, entrons dans le vif du sujet; voici le schéma.  Cliquer sur l'image pour agrandir C'est quoi ton truc là. Tu appelles cela de l'électronique fastoche. - Ah ah... Bien sur cela change par rapport au montage avec transfo d'isolement, il y a plus de composants, mais cela reste simple tout de même. Décomposes... Je suis décomposé ! Non, pas toi, le montage, banane!. Ah... Heu... Bon l'ampli micro, hum je connais... Pour le reste je te laisse décomposer... Comment cela ? je décompose ? Non, décomposes le montage. Hum... Je vois que monsieur Nicolas n'est pas en forme ce matin... Cela pétille dans le ciboulot façon limonade éventée. La matière grise est plutôt édulcorée aujourd'hui. - Bon... J'ai dis plus haut que je faisais appel à des filtres actifs. Voici la structure du filtre utilisé:  - Il y en a quatre dans le montage, IC2, IC3, IC4, IC5. La tension U/2 est la tension d'alimentation divisée par deux. Cela est indispensable pour le bon fonctionnement de l"AOP. Ce genre de filtre passe bande est dite à "structure de Rauch". Je vais te dire pourquoi j'ai pris ce genre de filtre plutôt qu'un autre. Mais surtout tu ne le répètes à personne... J'ai pris ce petit logiciel car il évite une surchauffe neuronale, cela évite ceci Hoooou purée... Dur dur... Tu l'as dit... - Voici les courbes de réponse des filtres utilisés dans le montage: Courbes de
réponse 2  Cliquer sur
l'image pour agrandir - La fréquence
centrale des filtres est de 65 Hz, 400 Hz, 2,5KHz, 12KHz. Tu remarques
la différence de sélectivité par
rapport aux courbes 1. Ces
filtres présentent un gain de 10 dB, sauf celui de 65 Hz qui
lui a un gain de 13 dB, ceci pour compenser la déficience du
micro dans les graves. Ce gain de 10 dB est à ajouter au
gain du préampli micro qui lui est important (50 dB). Ici
point n'est besoin de prendre des composants de précision,
ce n'est qu'un jeu de lumière... Jusque là Nicolas tu vois que cela n'est pas difficile. Ha et bien oui, vu comme cela. - Après les filtres actifs, on trouve des AOP montés en comparateur. On fixe une référence de tension grâce aux diodes D1, D2, D3 sur l'entrée inverseuse des AOP, les alternances positives dépassants cette référence font passer la sortie à l'état haut, allumant les diodes LED. - Si tu examines attentivement le schéma, tu remarques qu'il n'y a qu'un seul potentiomètre. Celui-ci définit la sensibilité de l'ensemble des 4 filtres actifs. Si tu veux mettre un potentiomètre par filtre, il te faudra les câbler comme cela. Schéma 2  - Il te faudra aussi couper avec un cutter les pistes suivantes (en jaune).  - Ce montage se veut simple, c'est pour cela qu'il ne pilote que des diodes LED. Bien sur, le nombre de composants est relativement important. Cela est dû principalement aux filtres passe bande qui à eux seul demandent 20 composants passifs. Si l'on souhaite piloter des lampes à incandescence 220 Volts , il faut une interface spécifique (isolation du montage par rapport au secteur), cela fera l'objet d'un montage qui verra le jour prochainement. Brochages
 Bon Nicolas il me faut voir Zaza, elle a un problème avec la tireuse à bières... Tu termines pour moi cette page... Ah ben tient !. Le voila parti voir la patronne du bistrot... Zut alors... - Bon...Hum... Heu ... - Tient un conseil, avant la mise sous tension, vérifiez que les condensateurs chimiques sont dans le bon sens, car cela n'a aucun sens de les mettre à l'envers. png - Heu.... - Hé attends Jacky, la fille à Zaza est là aussi... Je viens te donner un coup de main... Le circuit imprimé: - Attention il y a 3 straps..  Animation LED 2 Cliquer sur l'image pour agrandir
Dans la rubrique circuits de vacances, voici Nicolas, un petit jeu de lumière qui devrait te plaire. Regardes ce que cela donne comme effet...  Bon, et bien ce montage est un classique, car il utilise les célébrissimes circuits intégrés NE 555 et le CD 4017. Le NE 555 est monté en astable comme souvent, et le CD 4017 en compteur décimal, normal il ne sait faire que cela. - L'effet visuel est dû au matriçage des sorties par les diodes D1 à D5. Les sorties prennent donc un état logique haut (H) à tour de rôle. La sortie Q6 du CD 4017 est câblée à l'entrée RAZ (remise à zéro). - Ce circuit s'alimente sous 15 volts si l'on met des diodes LED bleues. Si non 12 Volts suffisent. - Voici le schéma:  - Les diodes LED sont montées sur un circuit imprimé à part. - Une autre utilisation de ce montage peut être un petit panneau de signalisation, fonctionnant par pile, à porter la nuit sur un vélo par exemple. Dans ce cas ne prendre que ses nouvelle LED blanches à forte luminosité. Brochages
des composants  - Voici les circuits imprimés:
Animation LED 3 Cliquer
sur
l'image pour agrandir... - Nicolas, c'est
toujours les vacances... Donc voici un circuit fastoche...
Encore ! Eh oui, tu sais, je mets à profit mes heures de plage à faire bronzette pour cogiter. Que veux tu, j'ai toujours les neurones en effervescence... Eh bien dis donc, ce n'est plus de l'effervescence, c'est de l'ébullition... Heureux de t'entendre dire... Un bouillonnement continue. Bon sur la plage il fait 40 degrés, mais tout de même... - Tu sais ce montage est trois fois rien pas grand chose... Juste histoire de passer le temps. Il pilote une Led (ou plusieurs si l'on veut). Ce sont les sons très graves de la musique qui vont allumer la LED. - Dans les sons graves de la musique, se situe la batterie et la basse. La led s'allumera donc par à-coups au rythme des basses de la batterie. - Voici le schéma:  - Hum...Pas très compliqué comme tu le vois. IC1 est le pré-ampli micro. l'ajustable définit le gain de cet étage. Celui-ci peut être remplacé par un potentiomètre. Suit cet étage un filtre passe bas composé de IC2 et les composants connexes (R4-C3- R5-R6-C5). Ensuite l'étage redresseur (C6-D1-D2-C7) et enfin le transistor pilotant la Led. La tension d'alimentation va de 9 à 12 volts. Celle-ci peut être une pile. Pour fonctionner l'amplificateur opérationnel à besoin d'une masse fictive (la moitié de l'alimentation). C'est le rôle de R9 et R10. - Courbe de réponse du filtre:  Cliquer sur l'image pour agrandir.. Comme tu le vois, c'est vraiment l'extrême grave de la musique qui est amplifiée. - Le CI et les composants:  Jeu de lumière aléatoire Cliquer sur l'image pour
agrandir... -Nicolas, c'est toujours les vacances d'Août... Je continue dans le facile... Purée ! Eh oui, j'ai toujours le ciboulot en cogitation... Eh dis donc, c'est maladif. - Hum... Tu sais Nicolas, ce montage est trois fois rien comme d'habitude... Il pilote 14 LED de façon aléatoire, c'est à dire que les LED s'allument de manière imprévisible. Regardes...  - Joli n'est-ce pas! Et encore cette image ne donne qu'un aperçu. - Voici le schéma: 
- Comme tu le vois cela
est simple. A gauche 6 oscillateurs à portes
logiques. Ces portes font parties d'un composant qui est le CD 40106.
Celui ci se compose de portes logiques inverseuses
à trigger de Schimtt.
- J'ai pris ce composant parce qu'il comporte 6 inverseurs dans le même circuit intégré, et comme il m'en faut 6, je me suis dit "tiens pourquoi pas lui". - On peut faire ce genre d'oscillateur avec d'autres portes logiques. Les oscillateurs conçus avec des portes logiques sortent toujours un signal carré. Tu m'en dis un peu plus ! Voici différents oscillateurs avec des portes logiques:  
- La valeur des
composants R-C utilisés dans le montage donne une
fréquence d'environ 1 Hz. Pour ce qui est de la valeur des
résistances des oscillateurs, j'ai mis 100 K. La dispersion
des valeurs des composants R-C fait que ceux ci vont avoir une
fréquence légèrement
différente, ce qui donnera un allumage aléatoire
des LED. - Si l'on veut accentuer un peu la différence des fréquences, tu mets des résistances différentes proche de 1K. Exemple 1,2 K _ 1K_ 910 Ohms - Ces oscillateurs attaquent un circuit intégré CD 4511 qui est un décodeur BCD CMOS. Regardes le montage de ce circuit intégré: 
 Tu
vois que le CD 4511 est un driver pour afficheurs 7 segments.
Il a 4 entrées notées A-B-C-D, ainsi que 7
sorties notées a-b-c-d-e-f-g, et trois entrées de
commande. - Table de vérité du CD 4511: 
- Regardes, les sorties
(Outputs) prennent des états logiques en fonction des
niveaux logiques des entrées (Inputs). Je
continue pour lui...Pour ce montage, je l'utilise différemment. Seules les entrées A-B-C sont utilisées. En jaune c'est ce qui se passe pour ce montage. Les sorties pilotent donc les LED en fonction des niveaux aléatoires des entrées. - Simple non... - Hum, bon... C'est l'heure pour moi d'aller à la plage peaufiner mon bronzage. Je veux que celui-ci soit uniforme sur tout le corps, je continuerai demain à t'expliquer... Tu
ne bronzes pas vite... Tu es blanc comme un cachet d'aspirine...
Pourtant 5 heures de plage par jour...
Hein ?Je te dis. Tu ne bronzes pas vite... Dur de la feuille le pépé... Ah... Tu sais Nicolas, je me méfie du soleil, les ultra-violets entre autre... Tu sais quoi Nicolas, hum... Et bien pour éviter les coups de soleil, je m'expose pro-gres-si-ve-ment... Et oui Nicolas, hum, tu me connais, je joue la prudence, et malgré cela tu verras mon bronzage à la fin des vacances! - Ah ah... Nicolas, un bronzage au naturel, sans crème, un bronzage uniforme en plus... Je vais être couleur chocolat. A faire pâlir Uncle Ben's... - Tu vas voir... Hum... Avant d'aller peaufiner, tu sais que l'on repart demain! Comment déjà ! Eh bien oui, cela fait quatre semaines que l'on est là, les vacances sont terminées... Ou puréeeee... Cela passe vite... Nicolas quatre semaines de nos jours, ce n'est plus comme dans le temps, cela passe beaucoup plus vite... Puuuunaise, je me suis laissé surprendre... Ah bon ! Bien sur... Avant, dans le temps, on vivait beaucoup moins vite... On prenait notre temps... Pas à 100 à l'heure comme maintenant... Hum...Tiens, je vais te dire, avant, dans le temps, et bien avec quatre semaines, on faisait bien deux mois de vacances, sans se presser... Ce doit être l'inflation... Tu crois... Ah... Bon... L'inflation y serait pour quelque chose... Tient tient l'inflation... Cela doit être ça. - Et bien, je vais vite dire au revoir à mes copains de plage... Faudrait pas qu'ils me cherchent demain sur le bord de mer. Les civilités Nicolas... Ne point déroger aux civilités. Tu verras quand tu seras grand... Ne les cherche pas, ils sont chez Mauricette, la patronne du bistro de la plage... Je crois bien qu'ils se méfient des ultra-violets... !!£¨^! Bon, voila Jacky parti en sucette. Manque de soleil sûrement... Pas assez d'ultra-violets... - Je signale qu'un circuit imprimé est fait pour un assemblage de LED. Mais rien n'empêche de les assembler autrement. A Noël par exemple...    |
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