La commande de volume par bouton rotatif est certainement la meilleure :
intuitive, rapide, informative, précise.
Mais
dans un système stéréophonique, a fortiori multi canal, il se pose le problème de la commande de plusieurs amplificateurs de manière synchronisée. Les potentiomètres à étages ne sont qu'un pis aller car leur précision, particulièrement entre circuits, est des plus approximatives. Mais plus (ou moins) encore, le potentiomètre n'est pas en soi un élément des plus désirables dans une chaîne audio. Un réseau de résistances R-2R commutées par relais est proche de l'idéal et on trouve sur le net de très bons circuits de ce genre, dont le défaut à mon goût est qu'ils se commandent généralement par poussoirs et non par bouton rotatif potentiométrique et que le nombre de pas accessibles est insuffisant.
Sur l'option de la commande par poussoirs, il faut aussi noter :
- que le passage d'un réglage à l'autre s'il est un peu distant, implique un nombre de manœuvres inutiles des relais qui peut être important ;
- que ce passage de grande amplitude peut être jugé lent, sauf à l'accélérer au bout d'un certain temps de pression. Dans ce cas, on arrive au voisinage du réglage souhaité à vitesse élevée et il faut relâcher le poussoir et le manœuvrer de nouveau pour affiner, sauf à équiper la commande de deux jeux de poussoirs : vitesse lente / vitesse rapide ... compliqué !
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Profitons en pour évacuer des options étudiées ici les circuits intégrés dont la seule qualité pour moi est qu'ils sont simples à mettre en oeuvre. L'aptitude au "plug and play" n'est pas un critère retenu sur ce site.
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Enfin, il peut être souhaitable que la commande de volume soit implantée au plus près des amplificateurs à commander, voire dedans, d'où déport nécessaire des parties maître et esclave(s).
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Une solution
Je propose un système de potentiomètres passifs à relais sur un réseau de résistances :
- de 256 pas,
- ne laissant à aucun moment l'entrée d'un amplificateur en l'air,
- avec valeur et nombre de potentiomètres équivalents quelconques,
- acceptant les signaux symétriques ou non,
- commandés par un unique bouton rotatif (que les aficionados des télécommandes peuvent rendre pilotable à distance),
- dont les parties maître et esclaves peuvent être dissociées,
- parfaitement synchronisé sur les 256 pas de commande.
Chacun peut ainsi adapter la configuration du dispositif à ses besoins et ses moyens du moment, et le faire évoluer en même temps qu'eux.
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il présente toutes les configurations possibles. Quelques explication :
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La base du module maître est fort simple : un évident convertisseur analogique-numérique intégré sortie sur 8 bits, dont l'horloge est ajustée pour une réactivité satisfaisante sans retard sensible mais sans non plus affoler inutilement les relais lors d'un changement de réglage du volume de grande amplitude.
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Le convertisseur reproduit la valeur de la tension affichée par le potentiomètre de réglage. C'est lui qui conditionne la courbe de réponse (lin, log, antilog ...) des potentiomètres esclaves.
Le point essentiel ici est le circuit de correction qui assure la stabilité de la sortie numérique. Sans ce circuit, en raison des dérives inévitables de la tension d'alimentation et du très faible écart de tension d'entrée entre deux pas (20 mV), la sortie numérique oscillerait fréquemment et de manière aléatoire entre deux pas. C'est inutile, désagréable, et use inutilement les relais.
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La suite, c'est de la logique et c'est là que les options entrent en piste :
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Intéressons-nous d'abord à la plage en jaune. C'est la partie esclave :
- à partir de la sortie numérique du convertisseur, on peut connecter un buffer de puissance qui commandera jusqu'à sa limite de puissance un ensemble de réseaux R-2R à relais (en gris). C'est cette solution minimale que j'ai mise en oeuvre dans ce module de commutation-atténuation ;
- mais il serait préférable que les réseaux soient commandés en inverses par paire, de manière à ce que la consommation de courant globale reste constante. C'est là qu'on introduit les buffers logiques inverseurs et non inverseurs ;
- de plus, ces circuits peuvent commander plusieurs buffers de puissance, de sorte que lorsque le nombre de réseaux connectable à l'un d'entre-eux se trouve atteint, on peut réintroduire un buffer de puissance pour commander les réseaux supplémentaires ;
- mais encore, plusieurs buffers logiques peuvent être connectés à la sortie numérique du convertisseur. On peut donc faire avec eux la même manipulation que la précédente.
Le nombre de réseaux R-2R indépendants connectables au module de commande est ainsi virtuellement infini.
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A présent la partie en bleu. Ce sont les unités déportées :
Un convertisseur parallèle/série permet de déporter les modules maître et esclave qui seront reliés entre eux par câble (exemple ici de modules maître et esclaves déportés reliés par câble), infra-rouges, radio etc. A la réception, la conversion inverse et de nouveau le bloc jaune, sans oublier l'alimentation de ce petit monde. On peut imaginer connecter plusieurs modules esclaves par liaison série au module maître (avec buffer éventuel), repiquer le signal série en cascade entre modules esclaves etc.
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Subsidiairement, évoquons les petits modules d'initialisation et de signalisation : une LED bicolore qui passe du rouge au vert lorsque l'initialisation du convertisseur est achevée et que celui-ci est opérationnel (2 secondes environ).
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Bon, c'est déjà pas mal : une possible infinité d'atténuateurs passifs commandés par un unique bouton rotatif ... oui, mais ce serait mieux si on pouvait se passer de tension d'alimentation, quand les réseaux sont calibrés à la valeur désirée. La solution : les relais bistables, alimentés uniquement lors des changements de position. Voilà qui simulerait un VRAI potentiomètre. La chose devrait être relativement simple à concevoir par des amateurs férus de microcontrôleurs. Voir le projet (en anglais) en cliquant ici
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La rêverie
Mais sans aller aussi loin, on peut souhaiter une commande de balance, très facile à mettre en place grâce à l'entrée différentielle du convertisseur. Chacun choisira son dispositif préféré. Le mien est la mise en cascade du potentiomètre de volume avec un potentiomètre de réglage fin par canal qui, équipé d'une résistance talon, assure une réduction de la tension prise sur le potentiomètre de volume. La résistance talon permet de dilater la course des potentiomètres secondaires, sachant qu'on n'a normalement qu'à agir sur une très faible part de la tension délivrée par la commande de volume pour équilibrer l'installation. On règle l'un ou l'autre (en fonction du canal produisant le signal le plus élevé) de ces potentiomètres secondaires une fois pour toutes et on ne s'en préoccupe plus ensuite, si toutefois les sources écoutées sont elles-mêmes équilibrées. Il faut évidemment veiller à un rapport convenable des résistances des différents potentiomètres et talons pour ne pas charger exagérément le potentiomètre de volume.
On peut aussi introduire une commande de silence (mute) par exemple en interposant un interrupteur dans le circuit d'alimentation des relais.
Dans ce cas, on peut de même dilater la course du potentiomètre de volume par insertion d'une résistance talon qui déterminera un volume minimal hors mute. Schéma global ici.
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Business
Je propose le module de commande hors alimentation (elle dépend de la configuration retenue) en kit ou monté et testé. Rendez-vous dans la rubrique correspondante.
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Schéma
Le module de commande tourne autour d'un convertisseur A/N ADC0804 fonctionnant en roue libre. Deux particularités :
- la première est le circuit de stabilisation construit autour du Flip-Flop FF1. Il est configuré en diviseur par 2, est commandé par le bit de poids faible de la sortie du convertisseur; et il décale la tension d'entrée d'environ 10mV (5V x 1k/471k) soit 1/2 pas.
Lorsque le potentiomètre est dans une position qui se trouve au seuil d'un pas (de l'ordre de 1mV autour dudit seuil), le convertisseur hésite et bascule d'avant en arrière. Ce faisant, il déclenche le diviseur qui vient le replacer à équidistance de deux pas, c'est à dire dans sa zone de plus grande stabilité. Dans la description que j'avais faite de ce montage dans un ancien numéro d'ELECTRONIQUE PRATIQUE, je montrais que le nombre maximal de basculements était de 3 avant stabilisation complète. Dans la pratique, ce cas est rare ; en revanche, sans circuit de stabilisation, les hésitations sont très fréquentes, pénibles et destructrices ;
- la deuxième est le circuit d'initialisation, construit sur le deuxième Flip-Flop du 4013 mis en oeuvre. A la mie en route, Q est remis à zéro par le couple 100n/100k et bloque l'entrée -WR du convertisseur via la résistance de 10k qui forme une porte ET rudimentaire avec la diode en provenance de -INTR , puis, environ 2 secondes plus tard à 1 par le couple 100µ/100k, libérant la conversion qui peut alors démarrer à la cadence commandée par le couple 27k/100n. Les diodes câblées en parallèle avec les 100k assurent la décharge rapide des condensateurs lors de l'arrêt du circuit, afin qu'il redémarre proprement ;
- la signalisation par la LED bicolore prise entre Q et -Q de FF2, rouge pendant l'initialisation / verte pendant le fonctionnement.
Le réseau de résistances est des plus classiques et simples, s'agissant simplement de reproduire de manière homothétique la valeur du potentiomètre de commande. la manière de dessiner le schéma illustre bien le fait que c'est bien un potentiomètre que l'on insère finalement dans le circuit audio ; chaque relais a pour rôle de faire passer sa résistance affectée de la branche chaude à la branche froide du potentiomètre. A aucun moment l'entrée de l'amplificateur aval ne se trouve déconnectée ,ni côté chaud, ni côté froid.
D'autres arrangements existent, se reporter aux sites ad-hoc sur le net. Ils sont en général conçus pour assurer des atténuations calibrées, -0,5dB, -1dB etc., ce dont on se moque bien ici. Franchement, quand vous tournez le bouton de votre ampli, qu'est-ce qui vous intéresse ? trouver le niveau d'écoute le meilleur ou vous pâmer d'extase en réalisant que vous atténuez de 23,5dB le signal entrant ?
La résistance totale est 255R, ce qui permettra de déterminer R en fonction de la valeur désirée du potentiomètre équivalent On utilisera des résistances de précision et de qualité, que l'on trouve aisément sur le marché. Dans le cas où l'on mettrait en oeuvre le principe de fonctionnement par paire inversée, il faut évidemment permuter les connexions NO et NC des relais pour l'un des réseaux de a paire. Ne pas oublier de câbler les diodes de roue-libre si nécessaire sauf si vos relais ou vos buffers de puissance en disposent déjà. Dans le doute, abondance ne nuit pas ... Un réseau commande un canal audio ; il faut évidemment deux réseaux pour traiter un signal symétrique. Sauf montage spécifique, les masses des canaux et le 0V doivent être reliées, si possible en un point unique qui idéalement est la connexion au boîtier.
Je laisse à chacun ses préférences pour le type des résistances. Une précision de 1% semble pertinente.
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En ce qui concerne les buffers, des suggestions parmi une multitude de possibles :
Les buffers logiques peuvent par exemple être des 74240 (inverseur) et 74241 (non inverseur).
Quant-aux buffers de puissance, recourons à l'habituel cheval de trait ULN2803, qui contient commodément les diodes de roue libre.
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Enfin, j'ai aussi utilisé un couple de EDE300 comme interface série entrante et sortante. Ces circuits font leur boulot sans histoire !
