remplacement potentiometre analogique d'un VCO par controle digital

[anoat47]

Bonjour a toutes et a tous !

Avant de vous expliquer mon problème je vais me présenter et vous présenter mon projet. Je suis un passionné de musique électronique et plus particulièrement de machine analogique. Depuis peu je me suis lancé avec mon petit frère dans la fabrication de notre synthétiseur de rêve, une machine de guerre analogique et polyphonique 6voix, contrôlé par un arduino.

Le "hic" c'est que nos compétences en électronique ne sont pas suffisantes pour mener a bien notre projet sans aide....

Comme tout synthétiseur de notre temps qui se respecte, il est primordial qu'il puisse être totalement piloté par midi. Nous avons trouvé une solutions pour les touches du clavier, mais par pour les potentiomètre des divers modules qui compose l'instrument...

Le but serait que par midi via l'arduino on puisse gérer par exemple le "PWM" ou le "fine tune" d'un VCO. Celles-ci se gèrent normalement par des potentiomètres de 25Kohm.

Est-ce qu'il serait possible de remplacer ces potentiomètres par des optocoupleurs ou des potentiomètres digitaux ( bien que j'ai peur que cette dernière créer un effet d'escalier ..)?

Je vous joint le lien du schéma du module en question ( VCO Yusynth ) http://yusynth.net/Modular/FR/VCO/index.html

Merci beaucoup de votre aide !
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[vincent66]

Bonjour et bienvenue sur futura...!

Hmm il existe bien des potentiomètres numériques... mais pas vraiment adatés à ce schéma je le crains... En raison de la tension d'alimentation de 15VDC et de la configuration, le 25Kohm sur U3a ne pourrait être remplacé par un pot num...

Si tu es intéressé par le mélange d'analogique et numérique un fabricant pourrait t'intéresser: Anadygm ...

Belle journée...!

Vincent

[anoat47]

je peux faire fonctionner le circuit en 12v, concernant le fameux potard Ua3 ( si on parle bien du même ) qui tire directement sur le +/-15v, j'aurais une solution.

Ma source de CV provient d'un arduino, celui-ci ne peux délivrer au max que 5v, ce qui n'ai pas suffisant pour couvrir une dizaine d'octave ( puisque le circuit fonctionne en 1V/octave). Avec quelques modification il est possible de faire fonctionner le circuit en 0.5V/oct ce qui permet à 'arduino de couvrir une dizaine d'octaves.

En somme si le circuit tourne en +/-12v, et en 0.5V/octave, alors Ua3 n'a besoin finalement que de 6V pour fonctionner correctement, ce qui n'interdit plus l'utilisation d'un potentiomètre numérique.

Cependant j'aimerais en savoir plus sur les optocoupleurs, car leur résolution semblent meilleur vis-a-vis des Digipots.

[penthode]

avant de songer technique , il faudrait prendre du recul....

vu le nombre de commandes à piloter , je crains qu'un arduichose soit un peu débordé.

il faudrait songer à une commande par PC avec le GUI idoine

[A voir en vidéo sur Futura]

[Teknic]

Bonjour,

je suis dans le même délire que vous, autodidacte je me frotte à l'électronique analogique et numérique depuis quelques temps pour réaliser des protos de synthés et autres boites à sons...

La meilleure solution est sûrement l'utilisation de DACs, pour ma part j'utilise les MCP4922, c'est un double convertisseur 12bits et ça communique avec les arduino en SPI. Il faut creuser un peu pour faire fonctionner le code car les Arduinos sont faites pour envoyer des messages SPI en 8 bits.

Il faut un convertisseur par commande: l'un pour la fréquence de l'oscillateur, un pour le PWM, etc.. je ne connais pas trop les limites. Si vous utilisez une UNO, quatre DACs me semblent être le maximum, pour ma part sur cette carte je n'ai jamais cherché à en utiliser plus que deux.


En effet vous pouvez utiliser des Vactrols, ça peut faciliter la conception des circuits analogiques (pour le filtre, le VCA...) mais ça ne vous exonérera pas de l'utilisation de DACs puisque vous voulez faire un synthé entièrement midifié.
Les vactrols coûtent assez chers, on peut les remplacer par une simple LDR + une Led. Mais il faut aussi y mettre le prix pour avoir des LDR assez rapides et obtenir des temps d'attaque et de release bien francs.
http://2.bp.blogspot.com/--q-TkR2yQN...+a+vactrol.png


Pour le Fun, un synthé numérique (+ séquenceur + boite à rythme + delay +midi)) que j'ai réalisé avec une Due:
https://www.youtube.com/watch?v=UO5aa68ijFg

[PA5CAL]

Bonsoir

Un PC seul ne peut rien faire : il faut nécessairement lui rajouter des circuits d'interface pour agir sur les commandes du synthétiseur. C'est là que les « arduichoses » (dont il existe différents modèles présentant des caractéristiques variées) peuvent intervenir, même s'ils ne peuvent pas faire tout le travail.


Concernant les optocoupleurs, il en existe de plusieurs sorte, selon le type de récepteur côté sortie :
1 - à photodiode,
2 - à phototransistor,
3 - à triac,
4 - à photopile,
5 - à photorésistance.

Les deux premiers laissent passer un courant plus ou moins proportionnel au courant injecté dans l'émetteur, avec une meilleure linéarité et une sensibilité plus réduite pour le second. L'effet obtenu n'a donc rien à voir avec une variation de résistance et ne convient pas pour réaliser une atténuation potentiométrique analogique d'un signal. De plus, le récepteur devant être polarisé, le courant ne peut circuler que dans un sens.

Le troisième sert généralement à commuter (plus ou moins directement) un charge alimentée en alternatif branchée sur le secteur.

Le quatrième se comporte un peu comme le premier, à ceci près qu'il produit du courant au lieu d'en absorber. Son intérêt réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de fournir d'alimentation à son récepteur.

Enfin, le cinquième, qui est le seul à pouvoir vraiment servir de résistance commandée, présente malheureusement un taux de transfert relativement non-linéaire, qui évolue avec la température et le vieillissement et qui présente des variations d'un composant à l'autre. Il est par conséquent difficile de réaliser une commande dont le fonctionnement serait suffisamment reproductible pour le VCO avec ce type de composant.

En fait, les optocoupleurs sont plutôt utilisés :
- pour transmettre un signal tout-ou-rien,
- pour transmettre une grandeur analogique sous forme de courant (transformable en tension à l'aide d'une résistance), avec un précision limitée,
- pour piloter la valeur d'une résistance, avec une précision limitée,
- pour détecter une présence matérielle par coupure du faisceau optique entre l'émetteur et le récepteur (fourche).


Les différents éléments de contrôle potentiométrique pourraient être commandés :
- par la commutation de réseaux de résistances R-2R ;
- par le hachage à haute fréquence et rapport cyclique variable (PWM) des liaisons BF (avec des filtres pour supprimer la HF du signal BF avant et après traitement) ;
- par un mélange de ces deux solutions.

Quoi qu'il en soit, il faut garder à l'esprit que la résolution d'une commande numérique est forcément finie, et que les « marches d'escalier » entre les différents réglages possibles existera toujours. Tout ce qu'on peut faire, c'est en augmenter le nombre pour réduire suffisamment leur taille. Par ailleurs, la précision obtenue est nécessairement plus mauvaise que la résolution, compte tenu du fait que les imperfections des circuits introduisent des erreurs (par exemple, un circuit avec une résolution de 10 bits introduisant une erreur totale de ±3 LSB ne permettra de réaliser un contrôle qu'avec une précision de 0,586%).

[masterclassic]

Bonjour.


Synthétiseur analogique et arduino... mais enfin...

Etant amateur à la fois de la musique et de l'électronique moi aussi, je me suis intéressé à la question des synthétiseurs depuis mon enfance presque. J'ai trouvé et acheté, en début des années 80, un livre sur ce sujet: "Réalisez vous-même un synthétiseur musical", par Girard (P.) et Gaillard (F.), aux Editions Techniques et Scientifiques Françaises - ETSF.
Ce projet a été publié initialement à une revue d'électronique des années 70, probablement "Electronique pratique" ou autre.

La conception du projet était complètement analogique et modulaire, et donc les diverses tensions de commande pourraient venir d' autres modules (par exemple par des oscillateurs très basse fréquence).
Je me rappelle que le contrôle de quelques circuits était fait au moyen d'un couple LED + LDR (modèles courants), placées dans une petit boitier opaque. Le but était d'obtenir une commande graduée et non pas tout ou rien. Dans les commentaires il était signalé que la réponse de ce système ne pourrait pas sservir à des fréquences plus grandes que 10 Hz, mais comme il s'agissait de signaux de commande et non pas du signal audio, cela ne serait pas un problème. Je crois que cela était employé pour les modules VCF.

Dans ce projet presque purement analogique (à ampli-ops et transistors) on utilisait une double tension d'alimentation +/- 15V. Les rares éléments digitaux (pour la plupart des circuits TTL monostables pour les temporisations) nécessitaient 5V, qui venait d'habitude de diodes Zener. Mais dans tous les cas il n'y avait pas de fonction digitale à processeur.

La conception des modules était assez simple. Cela faisait que l'on avait besoin d'utiliser plusieurs boitiers pour une fonction quelque peu compliquée, mais cela serait possible et facilement réalisable. Par exemple, j'ai imaginé des modules de commande par la lumière, ou une intensité sonore ambiante ou autre. J'ai retrouvé ce livre l'année dernière, mais j'ai l'impression que certains circuits intégrés seraient difficiles à trouver.

Concernant le remplacement de tous les points de réglage par des solutions numériques, je vois que nombre de tels point sont des trimmer, ce qui veut dire qu'il s'agit de réglages faits une fois pour toutes pendant la mise au point du module, ou rarement touchés. Il y a cependant 6 potentiomètres extérieurs qui pourraient faire l'objet de controle extérieur par programme.
Je pense que le projet risque de devenir trop compliqué et donc susceptible à beaucoup de problèmes. S'il faut changer trop de choses pour obtenir la solution "hybride", on peut penser qu'il serait envisageable de refaire le schéma sur des bases différentes.

Avez vous déjà réalisé le module tel quel, avant de procéder à des modifications? Le circuit analogique tel quel doit avoir ses propres difficultés de réalistation, mise au point et réglages. savoir faire, équipement, instruments de mesure (un oscilloscope aussi). Je vois qu' il y a 3 ou 4 versions légèrement différentes, qui déjà nécessitent des adaptations. Les doubles transistors que je vois doivent être obsolètes depuis des années, je ne sais donc pas s'il serait prudent de les utiliser dans une réalisation toute neuve (penser aussi à un éventuel dépannage).

[mizambal]

Hello. J'ai oui dire que les transistor Jfet était bidirectionnel et pouvait servir de résistance commandée en revanche j'ignore dans quel gamme de résistance (?). J'en sais pas plus car je commence tout juste à m'y intéresser et dans un autre but : tirer avantage de leur forte impédance d'entrée ^^

[DAUDET78]

Hello. J'ai oui dire que les transistor Jfet était bidirectionnel et pouvait servir de résistance commandée en revanche j'ignore dans quel gamme de résistance (?).

C'est le cas de Q1 dans le schéma de VCO
Ca marche dans une large plage (disons, à la louche , entre 100 et 100K), mais pour une tension drain-source de quelque centaine de mV

[Teknic]

Avez vous déjà réalisé le module tel quel, avant de procéder à des modifications? Le circuit analogique tel quel doit avoir ses propres difficultés de réalistation, mise au point et réglages. savoir faire, équipement, instruments de mesure (un oscilloscope aussi). Je vois qu' il y a 3 ou 4 versions légèrement différentes, qui déjà nécessitent des adaptations. Les doubles transistors que je vois doivent être obsolètes depuis des années, je ne sais donc pas s'il serait prudent de les utiliser dans une réalisation toute neuve (penser aussi à un éventuel dépannage).

Oui, c'est vrai que je me demande aussi si Anoat et son frère ont réalisé l'oscillateur, en particulier si ils ont réglé la problématique de la compensation de température: les paires de transistors appareillés (matched transistor) sont nécessaires pour obtenir un bon comportement exponentiel de l'oscillateur, il en va de la justesse de l'instrument (surtout sur 10 octaves) .... hors ce montage est extrêmement sensible à la chaleur. C'est l'un des points difficiles sur un synthé analogique.

Bref j'attends de voir ce que nous dit Anoat.

[mizambal]

C'est le cas de Q1 dans le schéma de VCO
Ca marche dans une large plage (disons, à la louche , entre 100 et 100K), mais pour une tension drain-source de quelque centaine de mV

Hello. Okay et bien merci pour l'info je le note pour fouiller la question par la suite. C'est bien intéressant comme procédé pour des signaux alternatif (par rapport aux bjt). Avec si peu de tension de commande j'imagine que les dispersions sur les caractéristiques des composants seront un piti problème pour se retrouver pile dans la situation calculé (et/ou simulé) au préalable !
Faudra probablement testé un bon moment le Jfet et ajusté les composants autour pour que tout soit conforme.
Donc pas le genre de schéma qu'on peut espérer voir fonctionner du 1er coup et de quoi permettre de s'amuser avec ses instrus de mesure et sa breadboard ^^

Au passage hier, j'ai trouvé ça au sujet de synthé DIY : http://yusynth.net/archives/ETSF.html

[DAUDET78]

Faudra probablement testé un bon moment le Jfet et ajusté les composants autour pour que tout soit conforme.

Surtout que ce n'est pas trop spécifié dans les datasheets. Par contre, si c'est utilisé en contrôle de gain (comme dans le VCO), c'est un asservissement et le gain de boucle est assez grand pour compenser les dispersions du JFET.
Si on veut faire un contrôle précis de la fonction de transfert, on utilise un potentiomètre électronique ou un multiplieur analogique. Le JFET, c'est de l'histoire ancienne.

[masterclassic]

Au passage hier, j'ai trouvé ça au sujet de synthé DIY : http://yusynth.net/archives/ETSF.html

C' est bien ce livre dont j' ai parlé. C' est un projet moyen, à la portée d'amateurs avec une expérience pas très poussée (certains modules sont à la portée de débutants aussi). Mais le projet ne revendique les lauriers du synthé de rêve, on ne cherche pas la précision poussée. Il faut quand même un labo avec des multimètres/controleurs, un oscilloscope, une alim symétrique.

[Yvan_Delaserge]

je peux faire fonctionner le circuit en 12v, concernant le fameux potard Ua3 ( si on parle bien du même ) qui tire directement sur le +/-15v, j'aurais une solution.

Ma source de CV provient d'un arduino, celui-ci ne peux délivrer au max que 5v, ce qui n'ai pas suffisant pour couvrir une dizaine d'octave ( puisque le circuit fonctionne en 1V/octave). Avec quelques modification il est possible de faire fonctionner le circuit en 0.5V/oct ce qui permet à 'arduino de couvrir une dizaine d'octaves.

En somme si le circuit tourne en +/-12v, et en 0.5V/octave, alors Ua3 n'a besoin finalement que de 6V pour fonctionner correctement, ce qui n'interdit plus l'utilisation d'un potentiomètre numérique.

Cependant j'aimerais en savoir plus sur les optocoupleurs, car leur résolution semblent meilleur vis-a-vis des Digipots.

Je ne sais pas si j'ai bien compris ce que anoat cherche à faire:

Il ne s'agit pas d'émuler un potentiomètre par un montage électronique, mais de commander un VCO au moyen d'une tension provenant d'un Arduino. ( Au lieu d'une tension provenant d'un potentiomètre de 25 K).

Mais l'Arduino peut fournir au maximum 5 V et le VCO a besoin d'un signal compris entre 0 et 12 V.

Si c'est bien ça, il suffirait d'un simple ampli op, précédé d'un filtre passe-bas chargé d'éliminer la composante alternative du signal PWM à 450 Hz fourni par l'Arduino.



Un Arduino Uno possède 6 sorties capables de produire un signal PWM. On peut donc en principe commander un VCO, un VCA, un VCF, etc. simultanément.

[Teknic]

Un Arduino Uno possède 6 sorties capables de produire un signal PWM. On peut donc en principe commander un VCO, un VCA, un VCF, etc. simultanément.

En principe seulement car la programmation des PWM se fait en 8 bits: ça peut faire la blague pour le VCF et le VCA mais pas pour le VCO qui demande plus de résolution.

En théorie un instrument est accordable au centième de demi-ton. Une octave contient 1200 centièmes, 10 octaves contiennent donc 1200000 centièmes.
En pratique, sur un instrument analogique on peut tolérer une justesse de 3 centièmes.

[masterclassic]

1/100 de demi-ton c' est sans doute excessif. 1/10 pourrait suffire dans la pratique si cela simplifie quelque peu la chose, vu les insertitudes de stabilité en température etc. Il est vrai cependant que si on veut avoir deux ou trois de ces VCO en parallèle on doit obtenir une bonne précision.

[Yvan_Delaserge]

On a 256 niveaux possibles avec 8 bits, mais on pourrait utiliser une seconde sortie PWM pour attaquer l'entrée "fine tune" du VCO. Ou bien combiner les deux signaux dans un sommateur après intégration et poderation pour attaquer un VCO à entrée unique. On obtiendrait ainsi une résolution équivalant à 16 bits.

[Yvan_Delaserge]

Il y a aussi un autre élément dont il faut tenir compte:
Selon l'initiateur de ce fil, il s'agit de contrôler un synthétiseur au moyen d'un signal MIDI. L'Arduino sert d'interface entre le signal MIDI envoyé par un ordi ou un autre synthé.

Or, selon le protocole MIDI, la commande "NOTE" peut prendre une valeur comprise entre 0 et 127, selon la table suivante.

[Yvan_Delaserge]

En principe seulement car la programmation des PWM se fait en 8 bits: ça peut faire la blague pour le VCF et le VCA mais pas pour le VCO qui demande plus de résolution.

En théorie un instrument est accordable au centième de demi-ton. Une octave contient 1200 centièmes, 10 octaves contiennent donc 1200000 centièmes.
En pratique, sur un instrument analogique on peut tolérer une justesse de 3 centièmes.

1200 x 10 = 12 000.

[masterclassic]

Or, selon le protocole MIDI, la commande "NOTE" peut prendre une valeur comprise entre 0 et 127, selon la table suivante.

Pièce jointe 350154

Ce 127 signifie qu' on aura 127 notes possibles au total, il ne concerne pas les microfractions pour accorder le synth. C' est comme les touches du piano (il y en a 88 je crois dans un piano de concert, 85 sur les vieux piano droits de 7 octaves). Mais les fractions de l' accord, je ne sais pas si elles sont couvertes par le protocole de MIDI.

[Yvan_Delaserge]

Apparemment pas. Le maître dit à l'esclave " joue un ré dièse de telle octave " et le protocole MIDI se borne à transmettre cet ordre. C'est au synthé esclave de jouer la note correcte.

Un signal PWM avec 256 niveaux possibles pour transmettre 128 ordres possibles directement à un VCO, ça me paraît très limite pour un instrument professionnel, mais pour un bricolage, pourquoi pas?

[Yvan_Delaserge]

...A moins de faire jouer pleinement la technologie moderne:



Ce circuit de synthèse digitale directe peut, pour un prix ridicule, fournir du sinus, du triangle ou du carré de 0 à 12,5 MHz, avec une résolution de 0,1 Hz. On peut le commander en SPI. Ce serait parfait pour un Arduino.

[masterclassic]

Ce circuit de synthèse digitale directe peut, pour un prix ridicule, fournir du sinus, du triangle ou du carré de 0 à 12,5 MHz, avec une résolution de 0,1 Hz. On peut le commander en SPI. Ce serait parfait pour un Arduino.

Ça veut dire quoi? que le plan du VCO analogique va à la poubelle?

[Yvan_Delaserge]

Ben disons qu'il fera certainement beaucoup moins bien que le DDS, pour beaucoup plus cher en temps et en argent.

Mais un synthé analogique est constitué de bien d'autre modules: VCO, VCF, générateurs d'enveloppe. On peut s'amuser avec un bon moment.

[masterclassic]

Bien difficile pour commencer en électronique, quand même...

[Teknic]

1200 x 10 = 12 000.

.... c'est ma touche 0000000000 qui est bloquée!

...A moins de faire jouer pleinement la technologie moderne:

Pièce jointe 350184

Ce circuit de synthèse digitale directe peut, pour un prix ridicule, fournir du sinus, du triangle ou du carré de 0 à 12,5 MHz, avec une résolution de 0,1 Hz. On peut le commander en SPI. Ce serait parfait pour un Arduino.

Dans ce cas autant générer le signal avec l'arduino et utiliser un DAC SPI à 1 euro.


Pour revenir à ton idée de l'utilisation de 2 PWMs: ça me semble réalisable et ça pourrait être une solution.


On attend toujours que notre invité se réveille, toujours pas de trace de vie...

[masterclassic]

On attend toujours que notre invité se réveille, toujours pas de trace de vie...

Dernière activité 14 septembre après midi.
On reste donc là, attendant des nouvelles!

[Teknic]

Dernière activité 14 septembre après midi.
On reste donc là, attendant des nouvelles!

C'est pourtant bon de parler de tout ça! c'est tellement rare dans la vraie vie...

[Yvan_Delaserge]

100% d'accord avec toi!

[Yvan_Delaserge]

Dans ce cas autant générer le signal avec l'arduino et utiliser un DAC SPI à 1 euro. .

Dans un fil de division s'il y a plusieurs mois je m'étais amusé à programmer un générateur de sinus 60 Hz destiné à moteur de tourne-disque. Je crois me rappeler que l'Arduino était proche de sa limite en termes de fréquence. Mais en parallèle, Zibuth avait écrit un autre programme arrivant au même résultat en alimentant un convertisseur digital-analogique réalise avec quelques résistances. Et probablement qu'il arrivait à générer un sinus a plus haute fréquence. Mais à combien?