Sirène 6

Cette sirène est de type deux tons : contrairement à celles présentées avant sur ce site, elle n'est pas de type "modulée en continu", mais produit deux tonalités fixes alternées. 

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Elle n'utilise que des composants très courant et pas chers.

Le schéma

La totalité de la sirène deux tons est représentée dans le schéma qui suit. On y trouve un circuit intégré de type CD4093 entouré de quelques composants récupérables sur n'importe quel téléviseur des années 1970 (vous pouvez aussi les récupérer dans le poste de radio de votre petite soeur, mais demandez-lui avant si elle veut bien).

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Le principe général

Le montage repose sur trois oscillateurs distincts, construits selon le même principe et dont la seule différence réside dans la fréquence du signal généré. Chaque oscillateur est basé sur l'emploi d'une porte logique trigger de Schmitt de type CD4093 :

- U1:A => oscillateur TBF (Très Basse Fréquence), oscillant lentement, à une fréquence de l'ordre de 2 Hz;

- U1:C => premier oscillateur BF (Basse fréquence) produisant une première tonalité audible;

- U1:D => second oscillateur BF (Basse fréquence) produisant une seconde tonalité audible.

Pour des explications détaillées sur le fonctionnement d'un oscillateur basé sur une porte trigger de Schmitt, voir page Oscillateur rectangulaire à base de CD4093. L'oscillateur TBF fonctionne tout le temps, et les deux oscillateurs BF fonctionnent de façon alternée, au rythme du signal oscillant du premier.

La sortie de la porte U1:A change d'état logique toutes les demi-secondes environ. Quand elle est à l'état haut, l'oscillateur BF construit autour de la porte logique U1:C est activé, et l'oscillateur BF construit autour de la porte logique U1:D est désactivé, du fait de la présence de la porte logique U1:B câblée en inverseur entre les deux.

Quand la sortie de la porte U1:A est à l'état bas, les rôles sont inversés et c'est la porte U1:D qui est activée. Les sorties des deux oscillateurs construits autour de U1:C et U1:D aboutissent en un point unique grâce aux deux résistances de sommation R5 et R6, qui devient la sortie principale Out sur laquelle on trouve les signaux BF des tonalités alternées.

La présence de la résistance R4 se justifie pour former avec R5 et R6, un pont diviseur dont le seul but est d'atténuer l'amplitude du signal de sortie, qui sans elle prendrait des allures de tempête comparé au signal audio sortant de votre platine CD en train de jouer une Sonate au clair de lune. Les condensateurs de liaison C4 et C5 sont obligatoires car la sortie de la porte U1:C ou U1:D qui n'est pas active délivre en continu un niveau logique haut.

Variations sur la (les) sortie(s)

Les sorties des deux oscillateurs BF peuvent également être mixées en passant par des diodes, mais qui seront montées "à l'envers" du fait que l'oscillateur U1:C ou U1:D présente un état logique haut et non pas un état logique bas quand il est au repos.

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L'anode de chacune des deux diodes est portée au potentiel positif via les résistances R4 et R5, de sorte qu'elles conduisent uniquement quand la sortie des portes U1:C et U1:D est à l'état bas. On est ainsi assuré que la sortie de la porte active ne puisse débiter de courant dans la sortie de la porte au repos. Pour la sommation, on se contente là encore de deux résistances (R6 et R7), lesquelles sont précédées de condensateurs de liaison (C4 et C5). Pourquoi faire plus compliqué alors que le premier montage fonctionne bien tel quel ? Admettons que la question émane d'un professeur qui souhaite une réponse pour la semaine prochaine...

Variations sur la variation de fréquence

Dans le premier schéma, nous disposions de deux oscillateurs qui généraient des signaux périodiques de fréquence différente et qui fonctionnaient de façon alternée. Il est également possible de n'utiliser qu'un seul oscillateur BF et de modifier sa fréquence de fonctionnement en modifiant la valeur de l'un des composants qui déterminent la fréquence d'oscillation. Ainsi, si on change la valeur du condensateur qui lui correspond en cours de route, la fréquence d'oscillation change. C'est ce que montre le schéma qui suit, dans lequel l'inverseur mécanique SW1 permet de mettre en fonction soit le condensateur C1, soit le condensateur C2.

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Mais il va de soi qu'il est bien moins fatiguant de faire travailler un transistor plutôt que ses petites menottes fragiles. Le schéma pourrait ainsi être modifié de la façon suivante, où l'inverseur mécanique SW1 est remplacé par un interrupteur électronique, à savoir ici un transistor (on pourrait tout aussi bien utiliser une porte analogique de type CD4016 ou CD4066 ou un transistor FET de type BS170).

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La chose est aisé ici car une des bornes du condensateur est reliée à la masse, et la mise en place d'un transistor NPN monté en interrupteur se fait très simplement. Remarquez que l'on ne fait pas ici une commutation entre C1 et C2, comme c'était le cas juste avant avec l'inverseur mécanique SW1. C1 est toujours en service, et C2 lui est collé au c.., pardon, en parallèle, au rythme de l'oscillateur construit autour de la porte U1:A. Quand la sortie de la porte U1:A est à l'état haut, le transistors Q1 est saturé et la borne "gauche" du condensateur C2 est reliée à la masse, (presque) comme son confrère C1. Du coup, comme la mise en parallèle de deux condensateurs équivaut à sommer la valeur des deux, on obtient une tonalité plus grave quand les deux sont en service. Bref, on obtient le même résultat sonore qu'avec le premier schéma, en ayant ajouté un transistor et une résistance, mais en ayant retiré deux portes logiques. Ceci dit, pas tout à fait le même résultat sonore car j'ai volontairement modifié la valeur des condensateurs C1 et C2 de sorte à avoir deux tonalités plus distantes (dans ce dernier schéma, l'écart est de 1 octave, fréquence du simple au double). Vous aurez sans doute compris l'intérêt des deux solutions : celui de faire avec ce qu'on a sous la main.
 

 

 

 

 

 

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