ModulAM : Détecteur de crête pour la surveillance du niveau de l’entrée audio externe

Bonjour à tous et notamment l’équipe du ModulAM, @DWK @Eduard_Hontele

Puisque l’on évoque le comportement de l’entrée AF externe, je vais en profiter pour présenter une petite extension au ModulAM. Il s’agit d’un détecteur de crête destiné à la surveillance du niveau d’entrée présent sur l’entrée AF externe. Il permet d’optimiser le réglage du niveau d’entrée, en évitant l’apparition de la distorsion engendrée par l’amplificateur opérationnel U2A. Ceci suppose que le signal délivré par la source externe soit bien sûr nativement exempt de distorsion.

D’aucuns diront que ce dispositif est inutile, donc il est totalement indispensable ! De temps en temps, il faut aussi savoir se faire plaisir :slightly_smiling_face:

Le fonctionnement repose sur un indicateur visuel (LED), dont l’allumage intervient dès le dépassement d’un niveau crête AF de référence, prélevé sur R76 (sortie indirecte de U2A). Le montage utilise un comparateur de tension facile à approvisionner (LM311), assorti d’une fonction de monostable redéclenchable. L’intérêt du monostable est de procurer une information visuelle bien perceptible, même en présence d’un dépassement de très courte durée. Les caractéristiques principales sont les suivantes :

  • Impédance d’entrée élevée, afin de ne pas perturber le fonctionnement du ModulAM;
  • Faible consommation, et alimenté sous 5 V à partir du connecteur J9 (le courant consommé transite de fait par l’Orange Pi);
  • Réglage du point de consigne (seuil de dépassement) par potentiomère ajustable.

Le schéma est illustré ci-après :

Après alignement de la tension AC issue de R76 sur un niveau continu de 2,5 V (C1, R1, R2), le seuil de basculement est fixé par RV1 associé à R4 et D4 (Zener). Il tient compte de la chute de tension imposée par la diode D1.

Au dépassement du seuil de basculement, la sortie du LM311 passe au niveau haut. Ce niveau est maintenu pendant toute la durée correspondant à la charge de C2 au travers de R3. La tension aux bornes de R3 est alors immédiatement supérieure au seuil de consigne, puis va en décroissant. La durée de charge est celle correspondant au temps d’allumage de la LED. Quant aux diodes D1 et D2, elles réalisent un OU logique des tensions relatives au niveau AF à surveiller, et celle liée à la fonction de monostable.

Une fois C2 chargé, plus aucun courant ne circule dans R3 (tension nulle), et si de surcroît la tension crête issue du ModulAM est en dessous du seuil de consigne, la tension de sortie du LM311 re passe à l’état bas. C2 se décharge alors rapidement au travers de D3. Le monostable est à nouveau prêt pour un éventuel nouveau déclenchement.

La sortie 7 du LM311 est celle d’un collecteur de transistor qui nécessité d’être chargé extérieurement (ici par R6). Afin de garantir une tension suffisamment élevée aux bornes de R3 pendant la charge de C2, il n’est pas recommandé de piloter directement la LED à partir de la sortie du LM311. Ceci explique l’ajout du transistor Q1 pour la commande de la diode LED. Alternativement au transistor on peut utiliser une diode (D5) en sortie du LM311, comme illustré dans le schéma ci-dessous. Cela fonctionne tout aussi bien.

Jean-Roger

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Je scinde délibérément ce sujet en deux parties, ici la réalisation et le réglage.

Si la saisie des schémas est réalisée sous KiCad, je n’ai encore l’expérience suffisante pour élaborer le circuit imprimé (PCB). Ceci explique le choix d’un câblage sur une platine de type « Veroboard ». Le module est fixé sur l’une des cornières du boîtier, mais il reste électriquement isolé pour éviter d’introduire une boucle de masse.

Le signal issu de R76 est prélevé par un simple conducteur (non blindé). R76 a été préalablement dessoudée et deux « pins » mâles type Dupont sont installées, puis soudées. R76 est à nouveau soudée à la base de ces deux « pins ». A noter que la « pin » côté masse n’est pas utilisée.

La vue d’ensemble est la suivante :

La LED (ici de couleur bleue) est ramenée en façade sous la dénomination « Peak », dans ma configuration juste au-dessus du potentiomètre de réglage AF externe (P1). Le potentiomètre localisé sur le circuit imprimé du ModulAM (POT1A) reste réglé à fond (curseur à l’opposé de la masse).

Le réglage requiert l’accès à un générateur AF et un oscilloscope. Pour U2A j’utilise un TL071, dont le niveau de saturation en sortie (pin 6) est mis en évidence à partir de 1100 mV crête (2200 mV crête à crête). Cela correspond à un niveau délivré par le générateur AF d’environ 110 mV efficace, P1 étant réglé au maximum.

Par rapport à ce constat, le niveau AF du générateur est abaissé pour obtenir 1000 mV crête en sortie de U2A (pin 6), soit environ 90% (-0,9 dB) du niveau correspondant à l’apparition de la distorsion. C’est pour cette condition de niveau AF que le seuil de déclenchement du module (allumage de la LED) sera réglé, par l’ajustement de RV1. Ceci achève le réglage du module. Les valeurs indiquées sont celles correspondant au comportement de mon TL071. Il y a lieu d’adapter ces valeurs à votre situation, suivant le type / marque d’amplificateur opérationnel.

L’utilisation reste très simple. Suivant la source AF externe, P1 est ajusté de manière à ce que la LED reste éteinte. On peut admettre un allumage fortuit et très peu fréquent de la LED (par exemple une à deux fois par minute). Cela témoigne alors d’un dépassement occasionnel du seuil d’alerte, mais pour lequel on dispose encore d’une petite marge par rapport à l’apparition réelle de la saturation. Le chronogramme ci-après illustre la situation pour un réglage du niveau d’entrée volontairement trop élevé, avec un allumage de la LED toutes les deux à cinq secondes. L’oscilloscope est configuré ici en mode « ROLL ».

Cordialement.

Jean-Roger

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Bonjour … ça peut se faire suffit de m’envoyer le fichier schéma de Kicad

Cordialement

Laurent

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Bonjour Laurent, et merci pour votre proposition. Je ne sais pas si cela présenterait un intérêt, car le module en question n’est pas totalement indispensable à l’exploitation du ModulAM. Il peut en revanche donner quelques idées à d’autres, mais c’est certainement moins attractif que le module Bluetooth par exemple.

Jean-Roger

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Bonjour Jean-Roger

Le ModulAM se prête bien à la créativité. Votre module peut être très intéressant pour les amateurs qui veulent personnaliser leur installation, et l’améliorer selon leurs besoins.

Pas indispensable mais d’un grand intérêt ! donc je suis partant pour dessiner le PCB…

Cordialement

Laurent

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Bonjour @Radiosolo54

Voilà une initiative intéressante ! :clap:
Dès que le temps libre le permettra, je testerai volontiers ce montage afin de l’évaluer et de le documenter pour ceux qui souhaiteraient en profiter.
Puis de placer l’ensemble sur la page du site web du ModulAM.

Et Laurent est volontaire pour designer un PCB adapté, ce qui serait encore plus simple pour la réalisation :slightly_smiling_face:

Merci !
Daniel

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Jean-Roger il ne vous reste plus qu’à nous envoyer le schéma … Kicad sinon nous utiliserons celui qui est plus haut si il est finalisé.

Bonsoir Daniel, @DWK

Je vous rejoins sur la démarche qui consiste au préalable à valider ce (mini) développement. Comme cela a été précisé dans mon message, il a été vérifié avec ma configuration d’amplificateur opérationnel, mais pas au-delà. Même si je suis confiant dans la latitude de la plage de réglage, il faut s’assurer de la reproductibilité du bon fonctionnement. Par exemple, j’ai utilisé un potentiomètre monotour pour RV1, mais à l’usage un potentiomètre multitours est à recommander. A ce stade on ne peut pas élaborer une nomenclature sérieuse des composants nécessaire à l’élaboration d’un PCB.

J’insiste à nouveau sur le fait que ce n’est pas un montage « plug and play », et qu’un générateur AF et un oscilloscope basique, sont indispensables pour un réglage correct.

Sur la documentation, je suis prêt à vous apporter mon aide sur l’aspect rédactionnel. Je peux aussi reprendre les éléments ci-dessus et les mettre en forme dans un premier document, comme je l’avais fait pour le dossier relatif aux mesures.

Je vais faire suivre le fichier KiCad de ma saisie de schéma à Laurent @julienbeta , sachant que pour moi cela reste en l’état … une planche à dessin !

Bonne soirée.

Jean-Roger

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Euh,

Et, si au lieu d’un indicateur de crête à LED, on y adjoignais un oeil magique monté en modulomètre comme les anciens magnétos à bobines
(tel le splendide EM71 des Révox C36,D36,E36 !)

Bonjour,

Le modulomètre tel que vous le décrivez, n’est pas adapté au contexte du ModulAM. La diversité des sources et contenus, font qu’il n’y a aucun intérêt à disposer d’une information relative à la dynamique de la modulation externe. La seule chose qui importe, c’est de déterminer si le niveau du signal se situe au-delà ou en deçà d’un seuil précis. Une indication visuelle (LED) avec une constante de temps adaptée, constitue une solution simple et efficace.

Rappelons également que le ModulAM est un montage autonome, alimenté en basse tension (5 Volts). Chacun jugera de la pertinence à utiliser un oeil magique en guise d’indicateur :grinning_face_with_smiling_eyes:

Ne t’inquiète pas, le gars qui a proposé cette amélioration majeure :rofl: n’est là que pour faire du contenu.

Je lis fréquemment en mode non connecté le forum, et sur plusieurs années je finis par cerner le profil de certains intervenants. Je n’interviens que modérément, mais j’essaye toujours de répondre sans arrière-pensée :slightly_smiling_face:

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Bonjour Jean-Roger

Banco pour votre proposition de mise en forme des éléments à votre disposition au sein d’un document de suivi d’étude !
On pourra l’utiliser pour l’amender avec les essais et les mesures à venir.
Merci à vous.

Cordialement
Daniel