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Discussions générales sur le DIY Audio : choix des HP, comparaisons des principes : clos vs BR, etc

Auto on/off par détection signal audio

Message » 23 Oct 2012 19:42

Bonjour,

edith : réflexions sur une nouvelle version a partir de la page 9 post178332717.html#p178332717


Voilà un circuit qui permet l'allumage et l'extinction automatique d'un appareil sur présence d'un signal audio.
Le circuit coommande un relais qui colle en présence du signal et se coupe si le signal est absent pendant un certain temps.
Le seuil de déclenchement est réglable, de même que le délai d'extinction en l'absence de signal.

Image


Mon circuit sert à contrôler l'alimentation des cartes d'un caisson de basse. Il y a deux relais car je pilote à la fois des cartes alimentées en 220V et en +-15V.
Avec mon réglage, le relais colle lorsque signal avec des pointes d'au moins 10mVpeak est présent en entrée.
Le relais coupe en cas d'absence du signal (inférieur à 10mVp) après environ 15 minutes.

Le schéma est directement inspiré du projet 38 de Rod Elliot ici : http://sound.westhost.com/project38.htm
Merci a lui de partager autant de belles choses sur son site :D

Comme il aime pas qu'on publie ses schémas, je met le mien annoté:
(cliquer l'image si vous voulez accéder au simulateur en ligne !)
Image

Rod est assez disert dans ses explications. Comme ce montage me parait à la fois simple et astucieux, je le décris en détail pour les curieux-non-experts-qui-ont-envie-de-comprendre :D Les autres peuvent reprendre leurs activités normales ou étudier le schéma par eux même ;)

Comment ça marche ?

Le pont diviseur R8 / R10 divise quasi par deux la tension d'alimentation. On trouve en (A) environ 7.2V.

U1B fonctionne en comparateur.
Le pont diviseur VR6 / R7 fixe une tension continue sur son entrée positive en (5).
Cette tension V(5) est le seuil du comparateur U1B.
Selon réglage de VR6, le seuil sera plus ou moins élevé ce qui agit sur la sensibilité du déclenchement. Rod suggère R6=10K ce qui est plutôt bien choisi d'après mes mesures sur mon système.
Mon réglage de seuil est tel que V(5)= 6.5V.

V(3) est quasi égale à V(A) via R3. Cela créé un bias d'environ 7.2V sur l'entrée positive de U1A.
C1 isole la source de ce bias.
U1A a un gain quasi unitaire pour le continu par la présence de C2.
on arrive pour le continu à V(3) = V(2) =~ V(1).

Comme V(3) =~ V(A), on obtient V(6) =~ V(A). [Dans mon cas V(A) = 7.20V et V(6)=7.23V]
Notez que par construction, V(5) est inférieure à V(A). On a donc V(6) > V(5).

Au repos, sans signal, le comparateur U1B est négatif, la sortie est au niveau bas. V(7) devrait être proche de 0V mais je constate plutôt 2V. Le lm1458 n'est pas un aop de course ou alors autre chose m'échappe :wtf:

V(G) est d'environ 1.8V (merci au drop de D1 !). C'est inférieur au seuil du mosfet : M1 est bloqué et diode et relais sont coupés.
Pour le mosfet M1 j'ai pris ce que j'avais: ZVN4210A. Sa tension de seuil est d'environ 2V. Ca laisse peu de marge. Celui recommandé par Rod serait mieux avec un seuil de 3V. Ca marche avec D1 seule, mais par précaution j'ai mis deux diodes en série au lieu d'une seule pour D1.

En présence de signal :
Le signal entre en (I). (symbolisé par le générateur V2 sur le schéma du simulateur).
Il est prélevé à la source, soit au directement au niveau ligne ou LFE, soit via un diviseur au niveau HP.

En (3) la partie alternative du signal traverse C1 et s'ajoute au bias. V(3) représente le signal qui swing autour de 7.2V.

La partie signal alternative est amplifiée par U1A dont le gain est de 100 (R5/R4) pour du courant alternatif.
On trouve donc en (6) une tension qui swing autour du bias avec une amplitude de 100 x le signal.

- Pour la partie positive du signal, le signal amplifié s'ajoute au bias et V(6), qui est déjà supérieur à V(5), l'est encore davantage. La sortie de U1B reste inchangée à 0.

- Pour la partie négative du signal en revanche, sa valeur amplifié x 100 se soustrait au bias et fait baisser V(6).
Quand le signal est assez important, V(6) baisse suffisamment pour que par moments V(6) devienne inférieur à V(5), le comparateur U1B bascule alors et devient positif. La sortie (7) de U1B sature à Vcc. Cela ne dure qu'un instant, car le signal va redevenir positif, puis a nouveau négatif. etc.

Quand V(7) passe à Vcc, le condensateur C4 se charge à travers R9.
Après quelques cycles, C4 est suffisamment chargé pour que V(G) soit supérieur à la tension de seuil du mosfet. M1 devient passant et led et relais sont alimentés. La tension de C4, V(G) monte quasiment jusqu'à Vcc.

On note que la diode D1 empêche C4 de se décharger via U1B. C4 se décharge via R11 dont la forte valeur ralentit énormément la décharge.

Comme il s'agit de relais 12V et que Vcc=15V, R16 a été ajoutée. Elle est dimensionnée de sorte à provoquer une chute de tension d'environ 3V pour avoir près de 12V aux bornes des relais.

Quand le signal s'en va, C4 n'est plus rempli et se décharge lentement à travers R11. V(G) diminue progressivement jusqu'à repasser sous le seuil du mosfet et M1 se bloque à nouveau. Led et relais ne sont plus alimentés.

Rod propose R11 = 10M. Le temps de décharge de près de 30 minutes est vraiment trop long à mon gout. J'ai mis une deuxième 10M en parallèle, soit équivalent à 5M, afin d'obtenir un délai d'env 15 minutes qui me va bien.

autres
- R10 est soit un strap soit une résistance de 10ohms au cas où la boucle de masse introduite par ce circuit serait un souci.
- zener Z1 et Z2 de 5.1V , tête bêche, pour protéger l'entrée de U1A. Pas de risque avec une entrée ligne mais sur l'entrée niveau HP, on n'est pas a l'abri d'une erreur de niveau.
- il y a une carte additionnelle qui prélève avec un diviseur le signal sur l'entrée LFE ou sur entrée niveau HP .

Mes modifications, pas forcément toutes représentées sur ce schéma simplifié :
- Potentiolètre VR6 de 22K au lieu d'une résistance de 10K afin de pouvoir régler le seuil de déclenchement. utile.
- Zeners Z1 et Z2. la protection n'est jamais inutile.
- Capacité C5 en parallèle de C4 afin de pouvoir augmenter le délai d'extinction sans signal. inutile.
- Résistance R13 en parallèle de R11 afin de pouvoir diminuer le délai d'extinction sans signal. utile.
- Ajout d'une led témoin.
- Ajout d'un interrupteur pour passer outre la détection automatique et forcer la mise en marche.

Alimentation
Sur la photo on voit aussi le transfo moulé et l'alimentation +-15V destinée aux cartes de mon caisson (filtre, asservissement, protection HP). C'est une alimentation régulée très classique a base de LM317/337.
Ce circuit de détection auto n'est pas très sensible à l'alimentation qui pourrait être très simple. Avec 12V ça marche aussi. Pour ma part, par simplicité, j'ai utilisé le +15V produit sur la carte.

Et si c'était à refaire ?
- ajouter un petit bouton poussoir "reset" pour forcer la décharge rapide de C4 via une résistance de 1K par exemple. Pendant les tests, c'est long d'attendre qu'il veuille bien s'éteindre! J'ai du me fabriquer un petit cable au bout d'une résistance 1K que pour faire contact aux bons endroits et accélérer la décharge.
- inutile de prévoir plus que 100uF pour C4.
- prévoir un autre mosfet ou alors une diode en plus en série avec D1 pour éloigner davantage la tension V(7) niveau bas de la tension de seuil du ZVN4210A.
- ajouter une led témoin quand le circuit est forcé en état allumé par l'interrupteur. Un oubli.
- j'ai mis sur mon pcb une résistance talon de 1K en série avec VR6 qui est parfaitement inutile ! me demande encore qui m'est passé par la tête...
- mettre le relais dans le bon sens dès le départ. Me suis gouru en dessinant l'empreinte! Clin d'oeil à Fiscal car on a conclu qu'on n'arriverait jamais à faire un pcb 100% bon au premier jet ;) ca ne sera pas encore pour cette fois !


Le schéma et pcb simple face ont été dessinés sous kicad. PCB réalisé par etronics.
Je partage avec qui veut, bien que ce soit dimensionné pour mon besoin. On peut faire plus compact.

enjoy,


ps1: j'ai essayé avec un NE5532 en remplaçant du lm1458. Marche très mal a un point qui m'interpelle! A me demander si mes NE5532 sont vraiment des aops.... a suivre.

ps2: ah oui, j'oubliais. Ce circuit est très sensible! Le moindre parasite en entrée est multiplié par 100 et peut provoquer le déclenchement du relais. Avec une entrée bien cablée aucun souci. Pendant les tests mes cables signaux se balladaient à l'air. J'ai eu quelques sueurs froides avant de comprendre que le circuit se déclenchait seul a cause des parasites. En réglant le seuil assez bas, je pouvais déclencher en approchant la main (je fais antenne et capte le 50Hz ambiant !).
Il suffit de bien régler le seuil de déclenchement et bien cabler l'entrée et tout rentre dans l'ordre.

edit :

- schémas améliorés proposés par JCB
viewtopic.php?p=177262187#p177262187
viewtopic.php?p=177279560#p177279560

- schéma alternatif proposé par Philby.
viewtopic.php?p=177279549#p177279549
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Message » 23 Oct 2012 19:56

un point de détail qui me chagrine:
Lorsque je coupe l'alimentation de la carte alors qu'elle n'avait pas détecté de signal (C4 déchargé), il ne se passe rien pendant deux secondes puis la led s'allume et les relais collent une seconde avant de couper pour de bon.

Tout se passe comme si C4 se chargeait juste assez pour rendre le mosfet passant et déclencher les relais.
L'energie stockée dans les condensateurs de l'alimentation (2200uF) maintient une tension conséquente en (A) pendant quelques secondes mais je vois pas pourquoi V(5) deviendrait supérieur à V(6). J'ai l'impression que lorsque U1A n'est plus alimenté, V(1) tombe subitement, plus vite que ne baisse V(5) ca expliquerait mais je suis pas sûr ?

C'est pas bien grave, mais si un petit ajustement permettait d'éviter cet effet transitoire, ce serait parfait. Une idée ?
alkasar
 
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Message » 24 Oct 2012 9:41

Peut-être en testant avec une valeur moindre pour R11 pour être certain de décharger la gate de M1.
Sinon R9 est très faible, lorsque C4 est totalement déchargé Iout U1B > 10mA
thierryvalk
 
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Message » 24 Oct 2012 9:51

autre piste pour le petit problème à la mise sous tension, pendant que C3 se charge l 'alim n 'est pas symètrique.
thierryvalk
 
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Message » 24 Oct 2012 12:19

Bonjour Alkasar,
Lorsque je coupe l'alimentation de la carte alors qu'elle n'avait pas détecté de signal (C4 déchargé), il ne se passe rien pendant deux secondes puis la led s'allume et les relais collent une seconde avant de couper pour de bon.
Il me semble que cela est du à C2 qui se décharge dans plus de 100k. Le réduire dans de fortes proportions devrait éliminer ce problème.
Sa réduction réduira la sensibilité aux basses fréquences. Tu peux également forcer la décharge via une diode + r=100Ohms placé sur sa borne positive et Vcc , la cathode de la diode étant orientée vers le Vcc
Tu peux utiliser le même réseau entre le gate du mosfet et Vcc pour une décharge rapide de C4.
Cordialement
J-C.B
 
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Message » 24 Oct 2012 12:43

salut,
Bien vu pour R9 ! J'ai repris la valeur de Rod Elliot sans réfléchir. C'est vrai que quand C4 est complètement déchargé, U1B doit délivrer pendant un très court instant plus de 100mA (presque Vcc dans 100 ohms). Comme c'est très bref, manifestement ça passe : le lm1458 survit. Ca mange pas de pain de mettre R9 = 1K
D'ailleurs, pendant qu'on y est, c'aurait aussi été plus propre de mettre R16 en série avec le relais sur le drain du mosfet plutot que sur la source.

Diminuer trop R11 est problématique : faudrait pas que le caisson s'éteigne dans un film s'il y a un silence ou une pause. Quelques minutes de délai est un minimum.

La présence de C3 assure un état initial correct.
Mon souci est plutot a la coupure de l'alimentation. C3 se décharge assez vite dans R10, je pense pas qu'elle cause de souci.

Je vais surveiller à l'oscillo pour confirmer la séquence à l'extinction. C'est plus pour comprendre que pour la gêne occasionnée ;)
alkasar
 
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Message » 24 Oct 2012 12:44

J-C.B a écrit:Bonjour Alkasar,
Lorsque je coupe l'alimentation de la carte alors qu'elle n'avait pas détecté de signal (C4 déchargé), il ne se passe rien pendant deux secondes puis la led s'allume et les relais collent une seconde avant de couper pour de bon.
Il me semble que cela est du à C2 qui se décharge dans plus de 100k. Le réduire dans de fortes proportions devrait éliminer ce problème.
Sa réduction réduira la sensibilité aux basses fréquences. Tu peux également forcer la décharge via une diode + r=100Ohms placé sur sa borne positive et Vcc , la cathode de la diode étant orientée vers le Vcc
Tu peux utiliser le même réseau entre le gate du mosfet et Vcc pour une décharge rapide de C4.
Cordialement

on s'est croisé.

hummm... faut que je regarde ça. merci.
alkasar
 
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Message » 24 Oct 2012 12:53

et si je mettais juste une diode dans le bon sens entre (2) et Vcc ?
C2 se déchargerait a travers R4 (1K) quand Vcc disparait. Ca marcherait ?

edit: rapide simulation montre que C2=10uF est toujours largement suffisant pour prendre dès 25Hz. 1uF serait trop faible. Si j'ai dans mes cartons, j'essaie ça dabord.
alkasar
 
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Message » 24 Oct 2012 14:56

Ca marcherait ?
sans doute.
J-C.B
 
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Message » 24 Oct 2012 15:30

après essai, 10uF ne change rien. Exactement le même phénomène.

J'ai essayé le réseau diode+R (1K) entre C2 et Vcc. Et aussi une simple diode entre (2) et Vcc. Aucun des deux n'élimine le phénomène transitoire du "sursaut avant la mort".
Le réseau n'agit pas immédiatement. La tension aux bornes de C2 est de 7V environ. Il faut que Vcc passe en dessous de 6.4V pour que la décharge de C2 commence a travers la diode.

A la réflexion, n'aurait on pas intérêt au contraire a ralentir la décharge de C2 pour assurer que V(6) reste le plus élevé possible le plus longtemps possible ?

A une fraction de seconde près, la sortie de U1A V(6) tombe alors que V(5) est encore assez haut. Du coup le comparateur passe en positif juste de temps de consommer le reste d'énergie des condos de filtrage de l'alim.
Il faudrait accélérer la chute de V(5) en cas de coupure de l'alimentation pour assurer le coup.

J'ai aussi essayé le réseau diode+r entre Gate du mosfet et Vcc pour décharger C4 rapidement lors de la coupure du courant. Ca décharge bien C4, mais n'empêche pas le phénomène transitoire.


Je crois que je vais vivre avec :)
Dernière édition par alkasar le 24 Oct 2012 18:44, édité 1 fois.
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Message » 24 Oct 2012 15:46

Salut Alain,
Si le PCB est en simple face, je ferais bien en essai avec ma nouvelle malette insoleuse !!
As tu une version electronique ? (pdf)
akira9a
 
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Message » 24 Oct 2012 16:41

Si tu augmentes R9 tu va créer un temps de charge peut être suffisant pour ne pas charger C4 à l’extinction.
En fonction le relais collera avec un retard sur le signal d’entrée ,mais le système serra plus immunisé contre les parasites.
Sinon pour que V(5) tombe plus vite , il y a C3 à diminuer.
L’idéal aurait été de placer la tempo avant le comparateur avec un hystérésis.
thierryvalk
 
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Message » 24 Oct 2012 17:07

Il ne te manque plus qu'un capteur de présence qui éteint automatiquement dés que tu sort du rayon infrarouge, et puis aussi une baisse du volume total de l'amplificateur grâce à une sonde programmer pour 22h relevant la nuisance sonore exprimée en décibel pour l'abaisser comme il ce doit et ne pas enquiquiner les voisins.. :mdr:
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Message » 24 Oct 2012 18:19

akira9a a écrit:Salut Alain,
Si le PCB est en simple face, je ferais bien en essai avec ma nouvelle malette insoleuse !!
As tu une version electronique ? (pdf)
Salut Patrick,
je l'ai fait sous kicad et peux exporter en pdf. Cependant, le circuit est taillé pour mes besoins et pas forcément a reproduire dans l'état. Le transfo par exemple est gros et pas forcément nécessaire selon les besoins. je l'imagine plus comme une source d'inspiration pour faire le sien. faudra bien que tu te mettes a Kicad un de ces jours :)

Je fais une v2 avec quelques corrections dont on parlait plus haut et te l'envoie.

J'y connais rien en mosfet : quelqu'un aurait une référence qui conviendrait ? (seuil vgs de l'ordre de 3V, capable de délivrer env 200mA , petit boitier, facile a trouver). Le mtp3055 suggéré par Rod est un mosfet de puissance en to220, on n'a pas besoin de si gros et mon zvn4210A a un seuil un peu bas.
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Message » 24 Oct 2012 18:38

thierryvalk a écrit:Si tu augmentes R9 tu va créer un temps de charge peut être suffisant pour ne pas charger C4 à l’extinction.
En fonction le relais collera avec un retard sur le signal d’entrée ,mais le système serra plus immunisé contre les parasites.
Sinon pour que V(5) tombe plus vite , il y a C3 à diminuer.
L’idéal aurait été de placer la tempo avant le comparateur avec un hystérésis.

Tu sais pour l'instant le délai de réaction est de l'ordre de quelques ms. Même si ça passait à 100 ou 200ms, ca resterait imperceptible :)

Oui un vrai hysteresis ce serait mieux, mais faut plus de composants. Le truc est quand même sympa car il reste simple.

Une solution serait de vraiment tirer V(5) vers le bas en cas de coupure de l'alimentation. Juste accélerer la baisse via C3 n'aura pas assez d'effet a mon avis. Peut être une zener + résistance bien placée qui forcerait V(5) à 0 quand l'alim est en dessous de 13 ou 14V ? j'arrive pas a accoucher de l'idée :mdr:


J'aimerai aussi comprendre pourquoi ça ne marche absolument pas avec un classique ne5532 ? ca me frustre car je vois vraiment pas quelle caractéristique du lm1458 fait que ça marche avec lui et pas l'autre.
alkasar
 
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