Pour connecter en phase les haut-parleurs d’une chaîne stéréo, il est nécessaire de connaître la polarité des entrées. Le circuit proposé dans ces lignes vous permettra de distinguer, avec une extrême facilité, le pôle positif et le pôle négatif d’un quelconque hautparleur ou d’une enceinte acoustique.
Le nombre des passionnés qui se consacrent à la construction de circuits simples est en augmentation continuelle car, outre la satisfaction de les voir tout de suite fonctionner, ils peuvent aussi apprendre de nouvelles notions techniques.
Par exemple, qui a déjà eu l’occasion de construire un étage final stéréo aura noté que si l’on intervertit, sur le bornier de sortie, les fils qui vont aux enceintes acoustiques, on a la sensation que le son est atténué, même si la puissance appliquée aux bornes des enceintes demeure inchangée.
Cela se produit parce que le signal électrique appliqué à un hautparleur est transformé en onde sonore par le mouvement de son cône. Donc, si celui-ci se déporte vers l’avant, les molécules d’air seront compressées, alors que s’il se déporte vers l’arrière, les molécules d’air seront décompressées.
Par conséquent, si nous appliquons un signal stéréo à deux enceintes acoustiques, de telle façon que les cônes des haut-parleurs se déportent en phase, notre oreille entendra un son plus puissant.
Si, au contraire, nous appliquons le signal stéréo à deux enceintes de telle manière que les cônes des haut-parleurs se déplacent en opposition de phase, du fait que nous avons un cône qui comprime les molécules et un autre qui les décomprime, de multiples vibrations de la membrane verront leurs effets s’annuler et notre oreille percevra un son atténué.
Pour éviter cet inconvénient, il faut toujours connecter les hauts-parleurs ou les enceintes en phase et, pour y parvenir, il est nécessaire de savoir laquelle des deux bornes d’entrée est la borne positive et laquelle est la négative.
Normalement, la borne positive devrait être marquée d’un signe + ou d’un point rouge, mais si l’un et l’autre manquent ou sont effacés ou si on a un doute, comment identifier cette borne d’entrée ? Pour résoudre ce problème, il suffit de réaliser le circuit ultra-économique, donné en figure 1, qui ne met en oeuvre que deux circuits intégrés et deux LED.
L’étude du schéma
Le schéma de la figure 1 permet d’expliquer comment fonctionne ce circuit très simple.
Après avoir connecté les deux entrées de ce montage aux bornes d’un hautparleur, il suffira de donner un petit choc sur son cône, avec un doigt ou un crayon, pour qu’apparaisse, sur lesdites bornes, un train d’impulsions qui, passant à travers le condensateur C3, rejoindra l’entrée non inverseuse 3 du premier amplificateur opérationnel IC1/A et l’entrée inverseuse 6 du second amplificateur opérationnel IC1/B.
Si du côté du condensateur d’entrée C3 se trouve connecté le pôle positif du haut-parleur, le premier front d’impulsions qui sortira sera de polarité négative (figure 2a). Si du côté du condensateur d’entrée C3 se trouve, au contraire, connecté le pôle négatif du haut-parleur, le premier front d’impulsions qui sortira sera alors de polarité positive (figure 3a).
Comme on l’aura noté, sort du hautparleur une impulsion de polarité opposée par rapport à la polarité du pôle connecté au condensateur C3 et ceci parce que, quand nous donnons un choc au cône, sa membrane est compressée vers l’intérieur et non vers l’extérieur.
Les deux amplis opérationnels IC1/A-IC1/B sont utilisés dans ce circuit comme comparateur à fenêtre pour transformer en un signal carré les impulsions électriques qui parviennent à leurs entrées. Précisons que les demi-ondes positives sont transformées en signal carré par l’ampli opérationnel IC1/A, tandis que les négatives le sont par IC1/B.
Notons que, sur les sorties des deux amplis opérationnels, sont présentes
des impulsions toujours positives. Pour déterminer la polarité d’un hautparleur, on prendra comme référence la première impulsion qui sort du condensateur C3 (voir figures 2a et 3a).
Si la première impulsion qui sort est négative (voir figure 2a), elle est transformée tout de suite en signal carré par IC1/B. En fait, si on regarde attentivement la figure 2a, on verra que, la deuxième impulsion étant de polarité positive, elle est transformée en signal carré par IC1/A, mais en retard par rapport à la première impulsion qui sort de IC1/B.
Si la première impulsion qui sort est positive (figure 3a), elle est tout de suite transformée en signal carré par IC1/A. En fait, si on regarde attentivement la figure 3a, on verra que, la deuxième impulsion étant de polarité négative, elle est transformée en signal carré par IC1/B, mais en retard par rapport à la première impulsion qui sort de IC1/A.
Les deux signaux qui sortent des deux amplificateurs opérationnels IC1/A-IC1B, sont appliqués aux entrées “clock” (voir CK) des deux FLIP-FLOP IC2/A-IC2/B, utilisés comme indicateurs de priorité.
La première impulsion positive présente sur la broche CK d’un des deux FLIP-FLOP allume instantanément la LED reliée à sa broche de sortie Q, mais, par contre, n’allume pas la LED reliée au FLIP-FLOP opposé.
Pour que les deux LED demeurent éteintes à la mise sous tension du circuit, dès que celui-ci sera alimenté par une tension de 9 volts, le condensateur C5 enverra une impulsion positive à la broche RESET des deux FLIP-FLOP (broche 4 de IC2/A et broche 10 de IC2/B).
Ainsi, les deux sorties Q des deux FLIPFLOP (broche 1 de IC2/A et broche 13 de IC2/B) prennent le niveau logique D et donc les LED DL1 et DL2 reliées à ces sorties demeurent éteintes.
Les sorties opposées marquées Q (broche 2 de IC2/A) et broche 12 de IC2/B) prennent toutes deux le niveau logique 1. Si la première impulsion est présente sur la broche CK de IC2/A, sa sortie Q prend instantanément le niveau logique 1 et, donc, DL1, reliée à la broche 1 s’allume.
Automatiquement, la broche opposée Q (broche 2) prend le niveau logique 0 et, puisque cette broche est reliée à la broche D de IC2/B (broche 9), ce FLIP-FLOP se bloque. Pour cette raison, même si sur la broche CK de IC2/B (broche 11) sont présentes les impulsions positives, la LED DL2 demeure éteinte.
Si la première impulsion est présente sur la broche CK de IC2/B, sa sortie Q prend le niveau logique 1, et donc la LED DL2, relié à la broche 13, s’allume.
Automatiquement, la broche opposée Q (broche 1) prend le niveau logique 0 et, puisque cette broche est reliée à la broche D de IC2/A (broche 5), ce FLIPFLOP se bloque.
Pour cette raison, même si sur la broche CK de C2/A (broche 3) sont présentes des impulsions positives, la LED DL1 demeure éteinte.
Une fois déterminée la polarité du HP, il suffira d’appuyer sur le poussoir de RESET P1 pour éteindre la LED qui s’est allumée.
Figure 1 : Schéma électrique du circuit indicateur de polarité des haut-parleurs. Le signal qui sort du haut-parleur est transformé en un signal carré par les amplificateurs opérationnels IC1/A-IC1/B, utilisés comme comparateurs à fenêtre, puis ils sont appliqués à deux FLIP-FLOP IC2/A-IC2/B, utilisés comme indicateurs de polarité.
Figure 2 : Si nous connectons au condensateur C3 le pôle POSITIF du haut-parleur (voir figure 2a), la première impulsion qui sortira sera de polarité opposée, c’est-à-dire négative. Par la suite, si nous connectons le haut-parleur au circuit comme sur la figure 2b, la diode LED DL2 s’allumera et indiquera que le pôle POSITIF est bien connecté au “+”.
Figure 3 : Si nous connectons au condensateur C3, au contraire, le pôle NEGATIF du haut-parleur (voir figure 3a), la première impulsion qui sortira sera de polarité opposée, c’est-à-dire positive. Par la suite, si nous connectons le haut-parleur au circuit comme sur la figure 3b, la diode LED 1 s’allumera et indiquera que le pôle POSITIF a été raccordé au “–”.
Figure 4 : Schéma d’implantation des composants de l’indicateur de polarité EN.1481.
Figure 5 : Brochage des deux circuits intégrés CT4013 et LM358 vus de dessus avec leur repère-détrompeur en forme de U vers la gauche. Quand vous insérerez, sur le circuit imprimé, les deux LED, souvenez-vous que le fil le plus long (A) va du côté des résistances R7-R8.
Figure 6 : Photo d’un prototype, le montage terminé.
Figure 7 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’indicateur de polarité.
Liste des composants
R1 = 47 kΩ
R2 = 47 kΩ
R3 = 3,3 kΩ
R4 = 3,3 kΩ
R5 = 47 kΩ
R6 = 47 kΩ
R7 = 560 Ω
R8 = 560 Ω
C1 = 47 μF électrolytique
C2 = 100 nF polyester
C3 = 100.000 pF polyester
C4 = 10 μF électrolytique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 nF polyester
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DS3 = Diode 1N4148
DL1 = Diode LED rouge
DL2 = Diode LED verte
IC1 = Intégré LM358
IC2 = CMOS 4013
S1 = Interrupteur
P1 = Poussoir
Toutes les résistances sont des 1/4 de watt.
Pour simplifier
Pour éviter de devoir se souvenir de ce long verbiage ou de devoir le relire chaque fois que l’on veut déterminer la polarité d’un hautparleur ou d’une enceinte ou simplement pour éviter de se tromper, il suffit de marquer d’un “+” et d’un “–” les fils (ou bornes) d’entrée négative et positive et de marquer “BON” au-dessus de DL2 et “INVERSE” au-dessus de DL1.
Si le haut-parleur ou l’enceinte sont dans le bon sens, c’est-à-dire le positif à C3 et le négatif à la masse, DL2 “BON” s’allume. Si c’est DL1 “INVERSE” qui s’allume, il suffit de permuter les entrées.
La réalisation pratique
Pour ce circuit, nous n’avons pas prévu de coffret. Néanmoins, vous pourrez quand même faire votre propre “mise en boîte” si vous le désirez, pourvu qu’elle soit capable de contenir à la fois le circuit imprimé et la pile 9 volts.
Une fois en possession du circuit imprimé, les premiers composants que vous monterez seront les supports des circuits intégrés IC1 et IC2.
Après avoir soudé toutes leurs broches, vous pourrez poursuivre par l’insertion des résistances et, après celles-ci, des trois diodes DS1, DS2, DS3, en orientant le côté marqué d’une bande vers le poussoir P1 (figure 4).
Après ces composants, insérez les quatre condensateurs polyester et les deux condensateurs électrolytiques en respectant la polarité +/– de leurs pattes.
A droite du circuit imprimé, vous devez connecter les deux LED en vérifiant attentivement que le fil le plus long (indiqué A : anode) soit tourné, pour DL1 vers la résistance R7, et pour DL2 vers la résistance R8.
Dans les trous du circuit imprimé où devront être fixés les composants externes, soudez des picots. Sur ceux-ci, vous pourrez souder directement les broches de l’interrupteur S1 et celles du poussoir P1.
Pour compléter le montage, insérez les deux circuits intégrés dans leurs supports en orientant bien leur repère-détrompeur en forme de U vers le haut du circuit imprimé (figure 4).
Pour distinguer les pôles d’un haut-parleur
Reliez les bornes d’un haut-parleur ou les bornes d’une enceinte acoustique aux deux fils (ou aux deux bornes que vous aurez montées sur votre boîtier) qui sortent du côté gauche du circuit imprimé (figures 2b et 3b), puis donnez un petit choc avec le doigt sur le cône.
Si la LED DL2 “BON” s’allume, vous saurez que la broche positive du hautparleur est reliée au fil (ou à la borne) allant à C3 (figure 2b), alors que si la LED DL1 “INVERSE” s’allume, vous saurez que la broche positive du hautparleur est celle qui est reliée au fil (à la borne) de masse.
Une fois déterminée la polarité d’un haut-parleur ou d’une enceinte, avant de contrôler un second haut-parleur ou une seconde enceinte, vous devrez toujours appuyer sur le poussoir de reset P1.
Le nombre des passionnés qui se consacrent à la construction de circuits simples est en augmentation continuelle car, outre la satisfaction de les voir tout de suite fonctionner, ils peuvent aussi apprendre de nouvelles notions techniques.
Par exemple, qui a déjà eu l’occasion de construire un étage final stéréo aura noté que si l’on intervertit, sur le bornier de sortie, les fils qui vont aux enceintes acoustiques, on a la sensation que le son est atténué, même si la puissance appliquée aux bornes des enceintes demeure inchangée.
Cela se produit parce que le signal électrique appliqué à un hautparleur est transformé en onde sonore par le mouvement de son cône. Donc, si celui-ci se déporte vers l’avant, les molécules d’air seront compressées, alors que s’il se déporte vers l’arrière, les molécules d’air seront décompressées.
Par conséquent, si nous appliquons un signal stéréo à deux enceintes acoustiques, de telle façon que les cônes des haut-parleurs se déportent en phase, notre oreille entendra un son plus puissant.
Si, au contraire, nous appliquons le signal stéréo à deux enceintes de telle manière que les cônes des haut-parleurs se déplacent en opposition de phase, du fait que nous avons un cône qui comprime les molécules et un autre qui les décomprime, de multiples vibrations de la membrane verront leurs effets s’annuler et notre oreille percevra un son atténué.
Pour éviter cet inconvénient, il faut toujours connecter les hauts-parleurs ou les enceintes en phase et, pour y parvenir, il est nécessaire de savoir laquelle des deux bornes d’entrée est la borne positive et laquelle est la négative.
Normalement, la borne positive devrait être marquée d’un signe + ou d’un point rouge, mais si l’un et l’autre manquent ou sont effacés ou si on a un doute, comment identifier cette borne d’entrée ? Pour résoudre ce problème, il suffit de réaliser le circuit ultra-économique, donné en figure 1, qui ne met en oeuvre que deux circuits intégrés et deux LED.
L’étude du schéma
Le schéma de la figure 1 permet d’expliquer comment fonctionne ce circuit très simple.
Après avoir connecté les deux entrées de ce montage aux bornes d’un hautparleur, il suffira de donner un petit choc sur son cône, avec un doigt ou un crayon, pour qu’apparaisse, sur lesdites bornes, un train d’impulsions qui, passant à travers le condensateur C3, rejoindra l’entrée non inverseuse 3 du premier amplificateur opérationnel IC1/A et l’entrée inverseuse 6 du second amplificateur opérationnel IC1/B.
Si du côté du condensateur d’entrée C3 se trouve connecté le pôle positif du haut-parleur, le premier front d’impulsions qui sortira sera de polarité négative (figure 2a). Si du côté du condensateur d’entrée C3 se trouve, au contraire, connecté le pôle négatif du haut-parleur, le premier front d’impulsions qui sortira sera alors de polarité positive (figure 3a).
Comme on l’aura noté, sort du hautparleur une impulsion de polarité opposée par rapport à la polarité du pôle connecté au condensateur C3 et ceci parce que, quand nous donnons un choc au cône, sa membrane est compressée vers l’intérieur et non vers l’extérieur.
Les deux amplis opérationnels IC1/A-IC1/B sont utilisés dans ce circuit comme comparateur à fenêtre pour transformer en un signal carré les impulsions électriques qui parviennent à leurs entrées. Précisons que les demi-ondes positives sont transformées en signal carré par l’ampli opérationnel IC1/A, tandis que les négatives le sont par IC1/B.
Notons que, sur les sorties des deux amplis opérationnels, sont présentes
des impulsions toujours positives. Pour déterminer la polarité d’un hautparleur, on prendra comme référence la première impulsion qui sort du condensateur C3 (voir figures 2a et 3a).
Si la première impulsion qui sort est négative (voir figure 2a), elle est transformée tout de suite en signal carré par IC1/B. En fait, si on regarde attentivement la figure 2a, on verra que, la deuxième impulsion étant de polarité positive, elle est transformée en signal carré par IC1/A, mais en retard par rapport à la première impulsion qui sort de IC1/B.
Si la première impulsion qui sort est positive (figure 3a), elle est tout de suite transformée en signal carré par IC1/A. En fait, si on regarde attentivement la figure 3a, on verra que, la deuxième impulsion étant de polarité négative, elle est transformée en signal carré par IC1/B, mais en retard par rapport à la première impulsion qui sort de IC1/A.
Les deux signaux qui sortent des deux amplificateurs opérationnels IC1/A-IC1B, sont appliqués aux entrées “clock” (voir CK) des deux FLIP-FLOP IC2/A-IC2/B, utilisés comme indicateurs de priorité.
La première impulsion positive présente sur la broche CK d’un des deux FLIP-FLOP allume instantanément la LED reliée à sa broche de sortie Q, mais, par contre, n’allume pas la LED reliée au FLIP-FLOP opposé.
Pour que les deux LED demeurent éteintes à la mise sous tension du circuit, dès que celui-ci sera alimenté par une tension de 9 volts, le condensateur C5 enverra une impulsion positive à la broche RESET des deux FLIP-FLOP (broche 4 de IC2/A et broche 10 de IC2/B).
Ainsi, les deux sorties Q des deux FLIPFLOP (broche 1 de IC2/A et broche 13 de IC2/B) prennent le niveau logique D et donc les LED DL1 et DL2 reliées à ces sorties demeurent éteintes.
Les sorties opposées marquées Q (broche 2 de IC2/A) et broche 12 de IC2/B) prennent toutes deux le niveau logique 1. Si la première impulsion est présente sur la broche CK de IC2/A, sa sortie Q prend instantanément le niveau logique 1 et, donc, DL1, reliée à la broche 1 s’allume.
Automatiquement, la broche opposée Q (broche 2) prend le niveau logique 0 et, puisque cette broche est reliée à la broche D de IC2/B (broche 9), ce FLIP-FLOP se bloque. Pour cette raison, même si sur la broche CK de IC2/B (broche 11) sont présentes les impulsions positives, la LED DL2 demeure éteinte.
Si la première impulsion est présente sur la broche CK de IC2/B, sa sortie Q prend le niveau logique 1, et donc la LED DL2, relié à la broche 13, s’allume.
Automatiquement, la broche opposée Q (broche 1) prend le niveau logique 0 et, puisque cette broche est reliée à la broche D de IC2/A (broche 5), ce FLIPFLOP se bloque.
Pour cette raison, même si sur la broche CK de C2/A (broche 3) sont présentes des impulsions positives, la LED DL1 demeure éteinte.
Une fois déterminée la polarité du HP, il suffira d’appuyer sur le poussoir de RESET P1 pour éteindre la LED qui s’est allumée.
Figure 1 : Schéma électrique du circuit indicateur de polarité des haut-parleurs. Le signal qui sort du haut-parleur est transformé en un signal carré par les amplificateurs opérationnels IC1/A-IC1/B, utilisés comme comparateurs à fenêtre, puis ils sont appliqués à deux FLIP-FLOP IC2/A-IC2/B, utilisés comme indicateurs de polarité.
Figure 2 : Si nous connectons au condensateur C3 le pôle POSITIF du haut-parleur (voir figure 2a), la première impulsion qui sortira sera de polarité opposée, c’est-à-dire négative. Par la suite, si nous connectons le haut-parleur au circuit comme sur la figure 2b, la diode LED DL2 s’allumera et indiquera que le pôle POSITIF est bien connecté au “+”.
Figure 3 : Si nous connectons au condensateur C3, au contraire, le pôle NEGATIF du haut-parleur (voir figure 3a), la première impulsion qui sortira sera de polarité opposée, c’est-à-dire positive. Par la suite, si nous connectons le haut-parleur au circuit comme sur la figure 3b, la diode LED 1 s’allumera et indiquera que le pôle POSITIF a été raccordé au “–”.
Figure 4 : Schéma d’implantation des composants de l’indicateur de polarité EN.1481.
Figure 5 : Brochage des deux circuits intégrés CT4013 et LM358 vus de dessus avec leur repère-détrompeur en forme de U vers la gauche. Quand vous insérerez, sur le circuit imprimé, les deux LED, souvenez-vous que le fil le plus long (A) va du côté des résistances R7-R8.
Figure 6 : Photo d’un prototype, le montage terminé.
Figure 7 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé de l’indicateur de polarité.Liste des composants
R1 = 47 kΩ
R2 = 47 kΩ
R3 = 3,3 kΩ
R4 = 3,3 kΩ
R5 = 47 kΩ
R6 = 47 kΩ
R7 = 560 Ω
R8 = 560 Ω
C1 = 47 μF électrolytique
C2 = 100 nF polyester
C3 = 100.000 pF polyester
C4 = 10 μF électrolytique
C5 = 100 nF polyester
C6 = 100 nF polyester
DS1 = Diode 1N4148
DS2 = Diode 1N4148
DS3 = Diode 1N4148
DL1 = Diode LED rouge
DL2 = Diode LED verte
IC1 = Intégré LM358
IC2 = CMOS 4013
S1 = Interrupteur
P1 = Poussoir
Toutes les résistances sont des 1/4 de watt.
Pour simplifier
Pour éviter de devoir se souvenir de ce long verbiage ou de devoir le relire chaque fois que l’on veut déterminer la polarité d’un hautparleur ou d’une enceinte ou simplement pour éviter de se tromper, il suffit de marquer d’un “+” et d’un “–” les fils (ou bornes) d’entrée négative et positive et de marquer “BON” au-dessus de DL2 et “INVERSE” au-dessus de DL1.
Si le haut-parleur ou l’enceinte sont dans le bon sens, c’est-à-dire le positif à C3 et le négatif à la masse, DL2 “BON” s’allume. Si c’est DL1 “INVERSE” qui s’allume, il suffit de permuter les entrées.
La réalisation pratique
Pour ce circuit, nous n’avons pas prévu de coffret. Néanmoins, vous pourrez quand même faire votre propre “mise en boîte” si vous le désirez, pourvu qu’elle soit capable de contenir à la fois le circuit imprimé et la pile 9 volts.
Une fois en possession du circuit imprimé, les premiers composants que vous monterez seront les supports des circuits intégrés IC1 et IC2.
Après avoir soudé toutes leurs broches, vous pourrez poursuivre par l’insertion des résistances et, après celles-ci, des trois diodes DS1, DS2, DS3, en orientant le côté marqué d’une bande vers le poussoir P1 (figure 4).
Après ces composants, insérez les quatre condensateurs polyester et les deux condensateurs électrolytiques en respectant la polarité +/– de leurs pattes.
A droite du circuit imprimé, vous devez connecter les deux LED en vérifiant attentivement que le fil le plus long (indiqué A : anode) soit tourné, pour DL1 vers la résistance R7, et pour DL2 vers la résistance R8.
Dans les trous du circuit imprimé où devront être fixés les composants externes, soudez des picots. Sur ceux-ci, vous pourrez souder directement les broches de l’interrupteur S1 et celles du poussoir P1.
Pour compléter le montage, insérez les deux circuits intégrés dans leurs supports en orientant bien leur repère-détrompeur en forme de U vers le haut du circuit imprimé (figure 4).
Pour distinguer les pôles d’un haut-parleur
Reliez les bornes d’un haut-parleur ou les bornes d’une enceinte acoustique aux deux fils (ou aux deux bornes que vous aurez montées sur votre boîtier) qui sortent du côté gauche du circuit imprimé (figures 2b et 3b), puis donnez un petit choc avec le doigt sur le cône.
Si la LED DL2 “BON” s’allume, vous saurez que la broche positive du hautparleur est reliée au fil (ou à la borne) allant à C3 (figure 2b), alors que si la LED DL1 “INVERSE” s’allume, vous saurez que la broche positive du hautparleur est celle qui est reliée au fil (à la borne) de masse.
Une fois déterminée la polarité d’un haut-parleur ou d’une enceinte, avant de contrôler un second haut-parleur ou une seconde enceinte, vous devrez toujours appuyer sur le poussoir de reset P1.
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