Sélecteur 4

Le présent sélecteur / commutateur permet le routage de une entrée audio parmi dix, vers une sortie unique, via l'appui sur un bouton poussoir unique (modèle pour doigt ou modèle pour pied). Comme les éléments de commutation audio sont de simples relais, le routage est réversible, c'est à dire que l'unique sortie peut être utilisée comme une entrée, et les entrées comme des sorties multiples. Le schéma présenté ici montre le circuit en usage "3 entrées", car il est en fait possible de limiter le nombre de voies commutables à une valeur quelconque comprise entre deux et dix.

Le schéma

Un schéma simple, mais qui pourra tout de même poser un petit problème physique si vous souhaitez l'intégrer dans un boitier style "pédale d'effets". Le plus simple à mon avis est de ranger ce petit montage dans un petit boitier à part, quitte à lui raccorder une pédale n'intégrant que le seul bouton poussoir de sélection de voie.

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Principe général

Le coeur du montage repose sur l'emploi d'un circuit intégré CMOS de type CD4017, qui est un compteur doté de une entrée d'horloge et de dix sorties dont une seule ne peut être active à un instant donné. Si à un instant T la première sortie (Q0, borne 3) est active, le fait d'appliquer une impulsion sur l'entrée d'horloge (CLK, borne 14) désactive la sortie en cours de sélection et active la sortie suivante (Q1, borne 2). Une nouvelle impulsion sur l'entrée d'horloge (CLK) désactive la sortie en cours de sélection (Q1) et active la sortie suivante (Q2, borne 4). Etc. Comme le compteur dispose de 10 sorties, on peut le laisser compter jusqu'au bout, c'est à dire que pour dix impulsions d'horloge les dix sorties auront été activées à tour de rôle. A la onzième impulsion, le circuit repart à zéro et réactive la première sortie (Q0). Si l'on ne souhaite pas utiliser les dix sorties, mais seulement trois comme c'est le cas ici, on peut utiliser la sortie qui suit la dernière sortie à utiliser, pour forcer le circuit à revenir sur la première sortie. Cela se fait via l'entrée de remise à zéro (MR, borne 15) : si une impulsion positive est appliquée sur cette entrée, le circuit se repositionne sur la sortie Q0. Si on applique sur cette entrée de remise à zéro une tension continue et non une brève impulsion, le circuit reste bloqué sur la sortie Q0 et y reste même si des impulsions d'horloge sont appliquées sur l'entrée CLK. Dans notre cas, le fait de brancher la quatrième sortie sur l'entrée de remise à zéro (au travers de la diode D2, on verra plus loin à quoi elle sert), provoque une impulsion brève, puisque sitôt la sortie Q3 activé, le circuit revient sur Q0. Sachant cela, il suffit d'amener sur l'entrée d'horloge, une impulsion positive provoquée par l'appui sur un bouton poussoir, à chaque fois que l'on veut basculer sur la sortie suivante du circuit intégré CD4017.

Le bouton poussoir et ses tracasseries

Un bouton poussoir simple de type NO (normalement ouvert) est un interrupteur qui se ferme quand on appuie dessus, et qui s'ouvre quand on le relâche. On peut donc à priori se contenter de "faire passer" une tension positive au travers de ses contacts, pour bénéficier d'une impulsion lors de l'appui. Oui mais... un bouton poussoir présente la fâcheuse tendance à "rebondir" quand on l'actionne. Au lieu de se fermer ou de s'ouvrir proprement, il va s'ouvrir et se fermer plusieurs fois, rapidement, pendant un certain temps (qui peut atteindre plusieurs dizaines de millisecondes). Au final, on a non pas une seule impulsions bien propre, mais plein d'impulsions qui se suivent et qui nous embêtent bien, car notre pauvre compteur CD4017, qui obéit bêtement aux sollicitations externes, passe d'une sortie à la suivante à chaque nouvelle impulsion ! Il ne faut pas être expert pour imaginer que le résultat obtenu risque fort d'être décevant, et il faut donc trouver une parade. Cette parade est heureusement fort simple, puisqu'elle consiste à ajouter un condensateur en parallèle sur le bouton poussoir, et à connecter les deux parties à la masse au travers d'une résistance (C1 et R1 sur le schéma). En opérant ainsi, l'action manuelle (ou pédestre) sur le bouton poussoir ne produit qu'une seule impulsion au CD4017, et ce dernier n'avance que d'un cran à la fois. Ce petit ensemble R1 / C1 est appelé un circuit anti-rebond (il existe d'autres façons de faire, avec un monostable ou une bascule par exemple, mais ici le couple R/C suffit amplement).

Remise à zéro à la mise sous tension

Nous avons vu une partie du fonctionnement en régime établi (montage sous tension), mais nous n'avons pas encore vu ce qui se passait au moment même de la mise en marche du système. Quelle importance allez-vous dire ? Que la sortie en cours soit n'importe laquelle au moment de la mise en route vous importe peu ? Certes, je vous comprend. Mais imaginez que c'est la sortie Q4 qui est active à la mise en route. Dans ce cas, il vous faut appuyer six fois sur le poussoir pour activer la première sortie... Pas très élégant. Mais il existe encore un aspect encore plus drôle du CD4017 : celui d'activer plusieurs sorties en même temps. J'ai dit auparavant que cela était impossible ? Oui, c'est vrai, c'est impossible en situation établie et nominale. Mais je vous assure que cela arrive bien plus souvent qu'on ne le pense ! Il est évidement hors de question de laisser se produire une telle chose, qui est contraire à bien des règlements intérieurs.

Là encore, la parade est fort simple, il suffit d'ajouter un condensateur (C2) et une résistance (R2) qui produiront à eux deux une impulsion positive que l'on transmettra à la broche de remise à zéro du CD4017 (MR), au travers d'une diode D1 dont il est grand temps de parler. La présence des deux diodes D1 et D2 est justifiée par le fait que l'entrée MR peut recevoir un ordre de remise à zéro via plusieurs chemins : celui de la remise à zéro assurée au démarrage (via C2 et R2), et remise à zéro quand la sortie adéquate est activée (Q3 dans notre cas). La diode D2 évite que l'impulsion positive produite par C2 et R2 n'arrive sur la sortie de "remise à zéro" (ici Q3) et ne grille le circuit intégré. On fait un grand sourire et on se dit que cette diode est finalement bien sympathique. La présence de la diode D1 est moins justifiée dans le sens où il y a moins de risque de griller C2 ou R2 quand la sortie Q3 s'active. Mais il est bon parfois de prendre certains reflexes, et de se dire que si C2 et R2 avaient été remplacés par la sortie d'un autre circuit intégré, le problème aurait été identique. On trouvera toujours à redire sur cette façon de voir les choses, mais c'est la mienne et je fais comme ça. Pour résumer, le circuit CD4017 se repositionne toujours sur la première sortie (Q0) quand on met le montage sous tension.

Le routage des voies audio

Nous avons donc plusieurs sorties logiques qui s'activent à tour de rôle, à chaque fois qu'on appuie sur le bouton poussoir SW1. Bien. Mais que faire de ces sorties, maintenant ? A question simple, réponse simple : ces sorties vont activer des relais. Un relais peut être considéré comme un interrupteur commandé, et on va donc en utiliser plusieurs, dont un seul à la fois sera activé pour laisser passer un signal audio parmi plusieurs. La seule chose qui est gênant ici, est que les sorties du CD4017 sont bien faibles et ne sont nullement capable de commander directement d'un relais. C'est comme si on me demandait de porter en même temps deux bouteilles d'eau de 100 litres chacune. On a donc besoin d'un petit soutien, qui prend ici la forme d'un circuit intégré d'interfaçage spécialement étudié pour l'occasion : un ULN2804. Ce petit circuit est formidable : il dispose de huit entrées "sensibles", et à chacune de ces entrées correspond une sortie "costaude" (en électronique, on parle de sortie de puissance - quelle drôle d'idée). Des entrées qui comprennent ce que leur disent les menues sorties du CD4017, et des sorties qui sont capable de piloter directement des bobines de relais. Je vous disais que ce circuit ULN2804 était merveilleux. Je l'adore pour cette raison.

Choix des relais

Tel que le montage est présenté ici, vous pouvez utiliser les relais basse puissance qui vous font le plus envie. Le circuit est alimenté sous une tension de 9V, et vous pouvez utiliser des relais de 5V en série avec des LEDs vertes ou jaune. Vous pouvez aussi utiliser des relais dont la tension nominale de commande est de 12V, si l'alimentation du montage est de 12V. Vous pouvez aussi utiliser une alim de 5V et des relais 5V sans LED en série. Bref, faites comme vous le sentez, mais restez cohérent dans vos choix... pas de relais 5V avec une alim 12V, n'est-ce pas ?

Le circuit imprimé

Pas réalisé, mais juste histoire de voir que tout ça n'est pas horrible, voici un aperçu rapide de ce que ça pourrait donner.

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