Réalisation d'un Theremin à lampes





Oscillateurs de pitch



Réflexions préliminaires
Bobinages des oscillateurs
Châssis mécanique
Oscillateur commandé
Oscillateur fixe
Mélangeur : mise au point
Mélangeur : circuit définitif
Oscillateur commandé : nouvelle self de glissement
Oscillateur commandé : vérification avec la nouvelle self
Oscillateur commandé : seconde self de glissement
Vérification de l'oscillateur de pitch






3. Problème pour générer une note de musique

Les sons (audibles) sont des vibrations de l'air. Dans les instruments classiques, on fait donc vibrer l'air soit par le truchement de cordes, de lames vibrantes, de plaques ....
Dans les instruments électroniques, on crée une tension alternative à la bonne fréquence, on l'amplifie et on fait vibrer une membrane (haut-parleur)
Les fréquences vont de 16Hz (DO octave 0) à près de 8000Hz (SI octave 8), même si l'oreille humaine est capable d'entendre plus haut encore.
Il faut donc pouvoir générer une fréquence électrique sur une grande plage. Si on fait le rapport entre ces 2 fréquence, on trouve 500 !
Electroniquement, on est incapable de faire un oscillateur simple variable dans un rapport 500.
Il faut donc ruser : on va utiliser 2 oscillateurs à des fréquences élevées proches et les faire battre ensemble.
Par exemple si on part sur une fréquence de 100.000Hz, il suffira de faire varier un oscillateur de 100.016 à 108.000Hz et le faire battre avec un oscillateur de fréquence fixe à 100.000Hz.
Lorsqu'on fait battre 2 oscillateurs (et c'est valables aussi avec 2 sources sonores) ensemble, on obtient 2 fréquences : la fréquence somme et la fréquence différence des 2 fréquences de départ.
Dans notre exemple, on va donc obtenir une fréquence variable de 16 à 8000Hz, c'est ce qu'on veut, mais aussi une fréquence variable de 200.016 à 208.000Hz, et ça on n'en veut pas ! On devra donc supprimer cette fréquence par filtrage.

Résumons : Il faut donc deux oscillateurs, un à fréquence fixe (mais ajustable ce qui permettra de régler le 0 ou la note la plus basse possible), et un à fréquence variable, commandée.
Puis on fait battre ces deux oscillateurs et on ne garde que la fréquence la plus basse en éliminant par filtrage la plus haute.



4. Problème de commande

Comment faire varier par effet de main, la fréquence d'un oscillateur dans une proportion somme toute relativement faible ?

La contrainte majeure (et donc l'idée de génie du concepteur) c'est la commande par effet de main. Lorsqu'on approche la main d'un conducteur, on fait varier la capacité de ce conducteur par rapport à la terre.
Le problème, c'est que la variation est minime. Il faut donc trouver "un truc" pour transformer cette variation minime en une variation de fréquence.
Les électroniciens auront trouvé la solution immédiatement : un oscillateur LC oscille à une fréquence dépendante de la valeur L de la self d'une bobine et de la valeur C de la capacité d'un condensateur.
Seulement, la capacité d'une main tenue mettons à 50cm d'un conducteur est très très faible. Il faut donc trouver un autre truc. Il faut plutôt agir sur la self. Mais comment faire ?
En utilisant une très grosse self par rapport à la fréquence, mais commandée par la capacité de la main. En fait, la capaccité de la main va être une sorte de "bouton de réglage" de la self : une proportion de celle-ci va se retrouver en parallèle avec celle de l'oscillateur, or, la self équivalente de 2 selfs en parallèle est plus petite que la plus petite des deux. La fréquence de l'oscillateur qui est inversement proportionnelle à la racine carrée de la self, va donc varier en sens inverse.
Ainsi, quand on va approcher la main d'un conducteur relié à la bobine de glissement, on va augmenter la proportion de self qu'on met en parallèle avec l'oscillateur, la fréquence de celui-ci va donc augmenter !
D'autre part la variation de fréquence va dépendre essentiellement de la self équivalente maximale qu'on peut obtenir (la main le plus près possible du conducteur)

On obtient donc le fonctionnement suivant : plus on approche la main du conducteur, plus la note est élevée (aigüe)
Lorsque la main est très loin du conducteur, on obtient la note la plus basse, on peut alors s'arranger par réglage de façon à ce que sa fréquence soit nulle (ou presque) : cette note sera inaudible car trop grave.



5. Qu'est-ce que je garde du N°1 ?

Il n'est pas utile de recommencer l'étude complète menée pour réaliser la première maquette. Certains composants sont à conserver, d'autant que sont des composants très particuliers :

- transformateurs des oscillateurs : ils étaient "fabrication maison", ils le resteront. En effet, ce genre de bobinage n'est pas commercialisé.
- self de glissement : même chose. En plus, elle est bien visible donc esthétique. On pourrait même dire qu'elle fait partie, avec celle de l'oscillateur de volume du charme de l'appareil.
- condensateurs variables et ajustables : pas simple d'en trouver à air maintenant. Là, je vais être obligé de trouver des épaves de postes de radio ....
- fréquence de travail (173 kHz) : il vaut mieux la conserver. D'elle dépend les bobines et les condensateurs et aussi la tessiture. En effet, si on la change, on va changer la variation relative de fréquence et donc la différence entre la note la plus basse et la plus haute.



6. C'est parti : oscillateur à 173kHz (bobinages)

Comme il faut faire les transfos, je vais en profiter aussi pour faire celui qui servira dans l'oscillateur de volume (en tout, il en faut 3 qui sont réalisés sur un même mandrin)
La fabrication est toujours la même : je prends un support facile à trouver (du tube PVC de 40), j'enroule du papier épais (chemise) que je colle pour faire le mandrin. Je bobine sur place, je vernis et c'est tout ...


le tube PVC de 40 et un rectangle de papier de 5/10, coupé en 140 mm de large pour faire un tour autour du tube




le papier enroulé sur un tour et scotché à la jointure peut toujours glisser sur le tube : cela permettra le démontage !




On coupe 3 bandes de 50 mm de large sur 30 cm de long dans un papier de même épaisseur




Les bandes sont enroulées, collées entre les spires afin de réaliser des tubes (les mandrins) qui doivent pouvoir coulisser aussi sur le papier rouge


Passons au bobinage .... d'abord la bobine de grille :


85 spires de 25/100 mm de diamètre. Notez le sens d'enroulement !
Il faut commencer le bobinage à environ 13 mm du bord, afin qu'il soit à peu près centré sur la longueur de 50 mm (mais ce n'est pas très critique)



Immobilisation des spires à la colle vynylique (à bois, rapide)
Il faut immobiliser les spires afin que la self soit stable, donc la fréquence, donc la note jouée. En effet, lorsque les spires sont libres, avec le temps, les vibrations, la température, elles peuvent bouger, faisant varier la self donc la fréquence.


Repérage des connexions

Une fois la colle sèche, il faut enrouler une bande d'isolement avant de bobiner l'enroulement d'anode :


Découpe de bandes de 30 mm de large sur 30 cm de long




Enroulement de la bande sur 2 tours exactement. Ainsi, on a 1 mm d'espace entre les 2 enroulements

A noter que le couplage entre les 2 bobines est très grand : elles sont l'une sur l'autre. Le fait de les enrouler en sens contraire limite la capacité car les points froids sont d'un côté, les points chauds de l'autre.
Puis on bobine le second enroulement : 85 spires, mais en tournant dans l'autre sens. Une fois que cela est fait, on enduit de colle :


Notez le repérage des connexions du second enroulement




La colle est sèche




LPerçage de petits trous de chaque côté de chaque fil




Soudage des fils sur une sorte de cavaliers passant par les 2 trous




Les cavaliers vus de l'intérieur

Le bobinage est terminé, il faut vernir l'ensemble pour le rigidifier encore :


Dernier vernissage

Pour fixer cette bobine, j'ai imprimé des supports qui comportent une gorge circulaire de même rayon de courbur que le mandrin de la bobine :


La bobine et ses 2 supports





Essai de positionnement des supports
Bien, ce premier transfo d'oscillateur est prêt !



7. Un peu de mécanique : le châssis

Comme il faut tester le premier transfo réalisé, il faut câbler le premier oscillateur et donc, il faut .... un support : le châssis.
Je vais dès maintenant faire le châssis définitif, pas de maquette, il suffira de refaire à l'identique celui déjà fait (du moins en respectant à peu près ses dimensions)
Vu que les tubes que je vais utiliser sont beaucoup plus petits que ceux utilisés sur la maquette, je devrais avoir de la place ...
Pour le châssis, il faut un matériau facile à travailler. Le boi est pas mal, mais il faut le protéger. Le métal est très bien, sauf que c'est plus difficile à travailler. J'ai choisi le plastique.
Plus exactement, du PVC de 4 mm d'épaisseur de récupération. Comme ce matériau n'est pas facile à plier, je vais donc assembler des plaques à l'aide de cornières en alu rivetées. Le plus simple est de faire quelques photos :



Il faut 5 plaques : 1= une de 400x170 (le dessus), 2= deux de 400x85 (l'avant, l'arrière) et 3= deux de 162x60 (les côtés)

Puis il faut découper la cornière et la percer :


en haut, une cornière coupée à 400mm, en bas, la même percée (à 3,2mm, tous les 50 mm)





La première cornière est rivetée (pop) sur la grande plaque (percée en place)




Pose de la seconde cornière




rivetage sur la plaque avant




comme les trous sont très près du bord, des rondelles sont intercalées pour éviter la casse du PVC

Je passe le reste, voici le châssis fini :




8. Oscillateur commandé seul

Je commence par l'oscillateur commandé par l'antenne (donc celui qui sera relié à la grande bobine de glissement).
Il s'agit d'installer la bobine que je viens de faire et un support de lampe. Comme j'ai l'intention d'utiliser une double triode pour les 2 oscillateurs (ce qui fera gagner un support), et qu'il faut installer les 2 bobines de façon à diminuer le couplage, j'ai décidé de metrte le support entre les deux :


La première bobine et le support installés. L'autre bobine sera installée dans la zone entourée

Vue du dessus et de la droite :


Cotes des axes de perçage (l'avant du châssis se situe vers la gauche de la photo)

Passons maintenant au câblage :


Les composants nécessaires (pour les 2 oscillateurs)
La plaquette va supporter les composants des 2 oscillateurs (il n'y en a pas tant que ça), les condos ajustables seront réglables par le dessus du châssis, au travers de 2 trous que je devrai percer
La plaquette sera fixée sur 2 colonettes, à droite du support, de façon à être centrée sur l'axe de celui-ci




La plaquette câblée

Pour fixer cette plaquette, il faut percer le châssis :


Perçages nécessaires pour fixer la plaquette




La visserie





La plaquette est maintenant fixée sous le châssis

Le câblage à la lampe ne présente pas de difficultés particulières :


Notez la présence du potentiomètre de 10k dans le circuit de cathode
Ce potard permet de modifier la polarisation de la lampe, en espérant déformer le signal pour introduire des harmoniques (afin de modifier le timbre obtenu)
J'ai fait 3 essais : potard = 0, 5k et 10k (maxi). Voici le signal obtenu, ainsi que les tensions mesurées sur le circuit :



potard = 0 (minimum). Le signal est très fort : 140V crête à crête





potard = 5k (mi-course). Le signal est moins fort : 105V crête à crête





potard = 10k (maximum). Le signal est plus faible encore : 80V crête à crête

Difficile de dire que le taux d'harmoniques a changé d'un oscillogramme à l'autre ! J'ai du mal à croire que ce potard puisse changer le timbre. Il est vrai qu'il faut attendre d'avoir le second oscillateur et le mélangeur à battement ...

Autre défaut observé : la fréquence est bien trop grande (230kHz) elle devrait être de 170 kHz environ. J'ai donc vérifié le câblage et je me suis aperçu qu'un des condo fixe de 274pF était mal soudé !!
Une fois la soudure refaite, la fréquence est conforme. J'ai ajouté un petit condo de 27pF pour que la fréquence nominale de 173kHz soit obtenue lorsque le condo ajustable est à mi-course :

Un condo de 27pF pour centrer le réglage de fréquence sur 173kHz environ



Le signal obtenu, à la bonne fréquence

Bon, je garde pour l'instant le potard, je vais câbler le second oscillateur, mais avant je vais vérifier le fonctionnement avec la self de glissement.



9. Oscillateur commandé avec la self de glissement : premier essai

Je vais faire l'essai avec la self du premier Theremin. Evidemment, il faudra en refaire une identique si je veux que ce premier Theremin refonctionne ...
Voilà le montage :


à gauche : vue d'ensemble. A droite : détail de connexion de l'antenne
La self est éloignée de l'établi pour éviter toute influence capacitive. De même, je l'ai aussi éloignée le plus possible du reste (appareils, fer à souder ...)
L'antenne est un tube de laiton de 5 mm de diamètre, raccordé par pincement (1) au fil d'antenne de la self. La pince (2) ne sert qu'à maintenir le tube contre le mandrin de la self.


Le tube de laiton fait 50 cm de longueur

La position du contact (en jaune) n'a pas d'importance.
J'ai mesuré la fréquence d'oscillation (sur l'anode de la lampe), au repos (donc tout corps éloigné de la self) et en approchant la main du tube de laiton :


Ecart de fréquence = près de 3000 Hz
Cela veut dire que si on part sur un DO1 (65Hz), on peut espérer "aller" jusqu'au FA6 ...

Pour se rendre compte exactement, il faut maintenant câbler l'oscillateur fixe et le mélangeur afin d'obtenir le signal BF utile.

Voici le schéma complété :


Le premier oscillateur avec sa self de glissement (R11=4,7k)

Quelques remarques :

- j'ai fait l'essai en alimentant le circuit en 80V. On remarque, en relevant la tension négative apparaissant sur C11 (-25V) qu'elle est nettement plus forte maintenant, avec la self de glissement que sans (-8V)
- l'amplitude de sortie est de 140V crête à crête, ce qui est énorme. Cela veut dire que la self de glissement est calculée pour être pas loin de la résonance (173kHz)
- vu la réserve d'amplitude, je pourrai mettre un pont diviseur en sortie pour attaquer la lampe modulatrice



10. Oscillateur : réglage de la self de glissement

Pour régler la self de glissement, on doit agir sur sa self afin d'ajuster sa fréquence de résonance aux alentours de 173 kHz.
Ce réglage est possible car la bobine est en fait forméé de 2 bobines en série, L12 et L13, L13 possède un noyau réglable et c'est sur ce noyau qu'on peut agir.
En effet, L12 est à air, et on voit mal comment on pourrait la régler facilement (on ne peut pas ajouter ou enlever des spires !

La manip est la suivante :



La bobine de glissement (ou de résonance) et la bobine de mesure

L'oscilloscope permet de visualiser la tension aux bornes de 5 spires de fil enroulées sur un diamètre de 15 cm environ, en bas de la bobine L12, c'est-à-dire tout près du fil sur lequel on injectera le signal sinusoïdal autour de 173kHz.
La masse du générateur est simplement connecté à la terre, la fermeture du circuit HF se fait par capacité avec l'établi ! Remarquez que l'antenne provisoire en laiton de 50 cm de long doit être montée sur la bobine, loin de toute masse métallique.

On commence par injecter un signal de l'ordre de 173 kHz, on règle le noyau pour avoir résonance (maxi d'amplitude donc). Par tatônnements, on y arrive :


Résonance antenne "libre" de toute capacité additionnelle : pratiquement 173kHz




Je touche carrément l'antenne : pratiquement 165kHz

Cela fait une variation de 8kHz, cela peut paraitre beaucoup, mais cette variation diminuera en pratique puisqu'on ne touche jamais l'antenne, on se contente d'approcher la main. Et puis, il y aura aussi le circuit de l'osccilateur lui-même qui limitera la variation, puisqu'en fin de compte, c'est bien lui qui doit varier en fréquence.
Voilà la bobine est préréglée. Je dis "préréglée" car il n'est pas impossible que je sois obligé d'y retoucher par la suite. Je peux maintenant mettre au propre le circuit oscillateur, mettre à jour le schéma et vérifier le fonctionnement.



11. Oscillateur commandé final

Je vais en profiter pour installer le support de la lampe mélangeuse. J'ai choisi une 6AU6 (EF94) donc une miniature 7 broches. J'ai mis une borne pour connecter la self de glissement :


La borne de connexion de la self de glissement (cosse à souder démontable)

En dessous, j'ai relié la borne à la connexion de grille de la lampe :


Notez le support de la lampe mélangeuse L2 que je câblerai plus tard

Voici le positionnement de ce support :



Il est temps de vérifier que l'oscillateur fonctionne toujours, maintenant que la self de glissement est connectée à sa borne; voici une vidéo montrant l'effet de main.
Bon, l'oscillateur commandé est ok. Voici le schéma mis à jour :



12. Oscillateur fixe

Cet oscillateur, le deuxième donc, doit fournir la fréquence correspondant à la fréquence de repos de l'oscillateur commandé, donc 173 kHz. Il faut qu'il puisse être ajusté par le musicien, il comporte donc un CV accessible sur la face avant.
Le schéma est quasi identique, évidemment, saut que la self de glissement est remplacée par un condensateur variable (CV).

Commençons par fixer le second transfo de cet oscillateur :


Il faut d'abord fixer le premier support





Puis on insère le transfo et on fixe le second support
Notez que les axes des 2 transfos sont perpendiculaires, pour éviter le couplage !! (sinon, les oscillateurs seraient dépendants et on n'arriverait pas à en faire "glisser" un en fréquence).

Puis on câble la seconde triode, sans le CV dans un premier temps :


Notez la seconde résistance de 1k sur l'alim HT afin de procéder aux essais

Je passe sur ce premier essai tout à fait satisfaisant. Maintenant, il faut préparer la suite ... il faut déjà mettre le CV en vrac pour l'instant, on verra la mécanique plus tard, mais il faut prévoir le réglage des amplitudes relatives des 2 oscillateurs !
Je m'explique : le mélange (le battement) va se faire par la pentode 6AU6, L2. La sortie de l'oscillateur commandé sera reliée à la grille 1 de la lampe, la sortie de l'oscillateur fixe sera reliée à sa grille 2.
Or, la pente de la lampe est nettement plus grande que sa transconductance dIa/dVG2 (de l'ordre de plusieurs dizaines fois plus grande en général). Il faut donc pouvoir ajuster les amplitudes relatives des 2 sorties pour "coller" au rapport pente/transconductance G2.
Je vais refaire ce que j'ai déjà fait sur la maquette (Theremin N°) : une résistance série pour l'oscillateur commandé et un potard entre les 2 :


Entouré en rouge, le potard, en jaune le CV de 470 pF

J'ai préréglé le potard pour avoir un rapport d'amplitude de 4 environ :


Les amplitudes sont assez fortes, il faudra sûrement mettre des ponts diviseurs, comme sur la maquette d'ailleurs ...

Voici le schéma des 2 oscillateurs :



Vous remarquerez que les condos fixes C12 et C22 sont un peu différents (C12=274+274+68, C13=274+274+27), cela tient au fait que je me suis arrangé pour que les fréquences des 2 oscillateurs soient les mêmes lorsque le CV est à mi-course (et l'antenne "libre")
voici une vidéo montrant les 2 signaux : lorsqu'on approche la main, ceux-ci se désynchronisent, preuve que les fréquences sont différentes !

Bien, maintenant, le mélangeur afin de faire apparaitre le battement, objectif principal !



13. Mélangeur : réflexions

J'ai donc choisi une 6AU6 (=EF94) miniature 7 broches, car en fait, j'en ai des neuves en stock. J'aurais pu utiliser une noval, par exemple une EF86 ...
Bref, voyons donc la caractéristique Ia=f(Vg1) de cette lampe :



Cette caractéristique est intéressante car le constructeur y a fait figurer plusieurs caractéristiques Ia=f(Vg1), paramétrées par la tension de grille 2 (U2).
On n'a pas toujours cette chance ... Figure aussi l'intensité consommée par la grille 2 : c'est intéressant aussi car on va attaquer cette grille par la sortie de l'oscillateur fixe. Il faut vérifier que celui-ci sera assez "pêchu" pour fournir le courant.

Comme ce n'est pas vraiment utile de consommer trop de courant en général, et qu'il faut bien choisir un point de départ, j'ai décidé de prendre comme point de fonctionnement :

- Va = 100 à 200V (pas critique et je rappelle que dans une pentode, l'intensité d'anode ne dépend quasiment pas de la tension d'anode)
- VG2 = 75V
- VG1 = -1V

Voici ce que donne la zone utile sur la caractéristique :



J'ai fait figurer le point de fonctionnement, Q, conformément à ce qui précède. Ce point correspond à une intensité anodique de 3,5 mA, ce qui est raisonnable, et à une intensité de grille 2 de 1,2 mA environ.
J'ai limité les excursions de tension à :
- 1V crête pour l'attaque de grille 1
- 25V crête pour l'attaque de grille 2

On voit donc qu'il faut que l'attaque de grille 2 soit 25 fois plus grande que celle de grille 1.
En fonctionnement, le point Q va donc se déplacer, au gré des 2 signaux d'attaque sur G1 et G2, dans la zone délimitée par les points ABA'B'.

Voilà la base de départ. Il faut maintenant vérifier que ça marche, quitte à adapter un peu.



14. Mélangeur : attaque de grille 2

Le "jeu" consiste à relier la sortie de l'oscillateur fixe à la grille 2 de la pentode mélangeuse, en respectant le point de repos Q décidé et de vérifier sur une charge qu'on obtient bien la variation espérée.
Le plus simple serait de relier directement l'anode de la triode oscillatrice à la grille 2 de la pentode ....
Mais ce n'est pas le plus rationnel. En effet, en faisant cela, on imposera la tension de repos de la grille 2 de la pentode par la valeur moyenne de la tension d'anode de la triode.
Or, on veut +75V sur la grille 2 de la pentode, et on ne veut que 25V d'amplitude du signal alternatif. Il faudrait donc que la triode oscille entre 50 et 100V. Mais l'oscillateur choisi, par son fonctionnement, fournit un signal sur l'anode qui approche 0V parfois (en fait la tension de déchet de la triode)
On voit qu'on ne peut pas à la fois choisir la bonne amplitude et le point de repos.

La solution est de créer la tension de 75V sur la grille 2 de la pentode directement par l'alimentation HT et de coupler uniquement la composante alternative de l'oscillateur.
Il se pose alors une question : l'oscillateur est-il capable d'attaquer la grille 2 de la pentode , autrement dit, est-il capable de fournir (ou de consommer) un courant suffisant de l'ordre de quelques milliampères ?
Pour s'en assurer, il suffit de charger l'oscillateur par une résistance couplée par un ondensateur (pour ne pas consommer de courant continu) et de mesurer la chute de tension. Ainsi on aura une idée de l'impédance de sortie de l'oscillateur.


Charge de l'oscillateur fixe pour déterminer son impédance de sortie

Voici comment on détermine cette impédance :
- à vide (non chargé), le potentiomètre P10 a été réglé pour que l'oscillateur fournisse une amplitude de 81 Vpp (crête à crête)
- chargé avec 47k, l'amplitude a baissé à 77 Vpp.
- cela veut dire qu'il y a 81-77 = 4V de perdus dans l'impédance de sortie
- aux bornes de la 47k, il y a 77V, on fait donc une proportion : 47*(4/77) = 2,5kohm environ. C'est la valeur de l'impédance de sortie de l'oscillateur.

Cela veut dire que même si le courant à fournir est de quelques milliampères, la chute de tension sera limitée (10V pour 4 mA). On pourra de toute façon régler P10 de façon à compenser ...
J'ai donc réglé P10 de façon à ce que l'oscillateur fixe fournisse 50Vpp :


Préréglage de P10 : V oscillateur fixe = 50Vpp

Evidemment, l'amplitude de l'autre oscillateur a augmenté fortement. Je pourrais toujours ajouter une résistance (ou baisser la HT), mais comme j'ai prévu un couplage par diviseur de tension ...
Ensuite, j'ai estimé la valeur de la résistance série qu'il faut installer entre le +HT et la grille 2 de la pentode pour obtenir 75V :
- si on part sur une HT de 120V, cela fait une chute de 120-75 = 45V aux bornes de la résistance
- Au point de repos, l'intensité de G2 est de l'ordre de 1,2mA
- La résistance doit être une 45/1,2 = 39k environ.

Voici le schéma de principe du couplage "oscillateur fixe - G2 du mélangeur" :


Couplage de l'oscillateur fixe au mélangeur
+B2 est la même tension que +B1, du moins dans un premier temps (il se peut que je sépare l'anode et la G2)


Voici le câblage de la lampe modulatrice :


J'ai déporté P10 afin d'éclaicir le montage, mais aussi pour qu'il soit accessible sur le dessus du châssis




La lampe câblée. Notez la self provisoire (bobine de relais ILS

Essais :

Et bien c'est ok. On retrouve sur l'anode de la lampe une tension de même fréquence que l'oscillateur fixe. Son amplitude est assez faible (moins de 10V), mais cela dépend de la self qui de toute façon n'est pas adaptée : en effet, à terme, celle-ci doit être très grande car on ne veut que conserver la BF issue du battement ...



15. Mélangeur : attaque de grille 1

Passons maintenant à l'attaque de la grille 1 de la lampe par la sortie de l'oscillateur commandé. Voici le schéma de la liaison que je me propose de réaliser :


Couplage de l'oscillateur commandé au mélangeur

Quelques explications :

- il faut polariser la grille 1 à -1V et atténuer la sortie de l'oscillateur commandé pour ne conserver qu'une amplitude de 2V càc.
- ainsi, la tension de grille 1 variera de -2V à 0V au rythme de la fréquence commandée par la main.
- le pont diviseur R13/R32 permet de créer une tension de -1V à partir de la tension apparaissant aux bornes de R11 (-5V environ)
- C14 bloque le niveau continu présent sur la grille de l'oscillateur
- le pont diviseur R12/(R32//R13) permet d'abaisser l'amplitude à 2Vcàc à partir de l'amplitude de sortie de l'oscillateur (24Vcàc)

Essai :

R32=100k, R13=390k, R12=1,5M, C14=10nF
Et bien, ça ne va pas du tout. La sortie présente un phénomène bizarre : c'est comme si les 2 oscillateurs étaient verrouillés en fréquence, pas moyen d'obtenir un battement à une fréquence inférieure à 1000Hz environ.
Que se passe-t-il ? En fait, c'est tout à fait logique : comme la tension sur la grille 1 varie, le courant anodique varie, mais aussi le courant de grille 2. Ce faisant, le courant consommé sur la sortie de l'oscillateur fixe varie aussi. Cela affecte forcément la tension d'anode de l'oscillateur. Il y a réaction entre les 2 oscillateurs, l'oscillateur commandé agit sur l'oscillateur fixe (mais pas le contraire car il n'y a pas de courant de grille 1)

Quel est le remède ? Isoler l'oscillateur fixe de l'étage de modulation. Un simple étage adaptateur d'impédance suffira.



16. Oscillateur fixe : étage d'isolation

Avant de câbler ce nouvel étage, je vais faire un peu de place. En particulier, il faut que je résolve le problème de la commande du CV de l'oscillateur.
Je vais faire un renvoi d'angle afin de positionner le CV au plus près de l'oscillateur.
N'ayant pas de pignonnerie, je vais la faire :



L'imprimante 3D est bien utile !




Les 4 pièces ébavurées, alésées et taraudées

Après avoir remplacé le support miniature par un noval pour la nouvelle lampe, déplacé le support miniature, je peux installer le CV (C24) :



Raccordement des connexions du CV et pose du support pour perçage en place

D'autre part, toujours pour mettre au propre, j'ai installé une barrette de cosses qui servira pour raccorder les alimentations :


La masse est matérialisée par un fil de cuivre nu de 1,5mm². Le CV est déjà fixé




Raccordement des connexions de C24

Il faut maintenant fixer l'équerre du renvoi d'angle :


Le positionnement de l'axe de commande (bouton utilisateur) est le même que sur le Theremin #1

Entre le CV et le renvoi d'angle, un cardan est nécessaire car ce n'est pas simple de respecter la concordances des axes :


Les axes sont des tubes en laiton de 6x0,5 mm. Les pignons y sont fixés par vis de blocage (M3)




Le bouton définitif est installé également

Sur le dessus, on découvre les vis de fixation du CV, munies de rondelles larges car les trous sont suffisamment grands pour pouvoir régler le posiitonnement du CV :



Voilà, je peux maintenant câbler l'étage d'adaptation/isolation. Voici le schéma :


Etage cathod follower classique (entouré en jaune)

Cette 3° lampe est aussi une ECC82. (une seule triode utilisée pour l'instant mais la seconde servira sûrement plus tard ...).
Un pont diviseur (R33/R34) permet de fixer la tension de repos à 75V. La résistance R31 a été déterminée pour obtenir une impédance de sortie très faible.
La liaison se fait par C31 dont la valeur n'a pas besoin d'être énorme (on est à 173kHz). L'amplitude de sortie, qui doit être de 50Vcàc sera réglée par P10 comme précédemment.
Notez que pour simplifier, j'alimente maintenant tous les étages en 150V, et une résistance R32 permet d'abaisser la tension pour les 2 oscillateurs à une valeur amplement suffisante (60V environ). Cette tension secondaire est découplée par C32.


Voyons le câblage :


R31 est un modèle de 2W !

Essais :

Comme prévu, cela marche bien. J'ai également vérifié que les 2 oscillateurs étaient indépendants. Ce n'est pas tout à fait vrai, je pense que si on veut vraiment produire un battement à la fréquence la plus basse, il faut tout faire pour que les oscillateurs ne se verrouillent pas l'un l'autre.
L'étage isolateur est une solution. Mais je peux faire mieux encore : blinder une des bobines des oscillateurs.
Le plus simple est de mettre une tôle de fer blanc autour de L10/L11 (oscillateur commandé). Evidemment, cela va sûrement ahgir sur la fréquence, il faudra retoucher ...
Voici ce que j'ai fait :


J'ai bloqué sous les supports de bobine (flèches) une plaque de fer blanc qui présente 2 pattes (enrourées)




Puis j'ai fait un U (longueur=60+65+60, largeur=50)

Les pattes sont repliées et soudées. La "boite" ainsi réalisée est reliée à la masse et une échancrure permet de laisser passer les connexions allant vers la lampe :


Le passage des connexions et la prise de masse (entourés)

J'ai du augmenter un peu le condo C12 (68pF >> 82pF) pour baisser la fréquence de l'oscillateur qui avait augmenté à cause du blindage (qui diminue la self).
Voici le schéma mis à jour, avec relevé des tensions :



J'ai également du retoucher au réglage de la self de résonance/glissement (L12/L13).

Voici d'ailleurs la nouvelle procédure de réglage :


* Oscillateur commandé :

- débrancher la self L12/L13 et régler C13 pour obtenir une fréquence de 169 kHz
- rebrancher la self L12/L13 et visser complètement le noyau de L13 afin qu'il affleure le support en bois
- régler le noyau en le dévissant de façon à ce que la variation de la fréquence lorsqu'on approche la main soit la plus grande possible
- lorsque l'oscillation devient chaotique -la fréquence augmente d'un seul coup lorsque la main est très proche de l'antenne-, revisser le noyau d'un quart de tour
- vérifier l'absence de fonctionnement chaotique. Si ce n'est pas le cas, visser de nouveau un quart de tour.

- Normalement, la fréquence main à l'infini doit être de l'ordre de 173 kHz (+/- 0,5 kHz) et de 169 kHz lorsque la main touche l'antenne


* Oscillateur fixe :

- positionner le CV C24 à 50%
- visualiser en XY les sorties des 2 oscillateurs (oscillateur commandé avec sa self L12/L13, main à l'infini)
- régler C23 pour obtenir la quadrature (cercle ou ellipse horizontale sur l'écran). Les oscillateurs sont alors verrouillés.
- tourner alors C24 doucement sens trigo pour obtenir la limite de verrouillage (le déverrouillage se manifeste par la désynchronisation d'une trace sur l'oscillo)
- vérifier alors que la désynchronisation est obtenue dès que la main s'approche de l'antenne à moins de 50 cm.



17. Mélangeur

Voici le schéma :



On retrouve la même disposition que j'avais prévue avant d'être obligé d'ajouter V3. Le principe est le même : la tension aux bornes de R11 sert à polariser la grille 1 de V2, et on prélève le signal par un pont diviseur en alternatif.
En revanche, côté grille 2 c'est plus simple : on connecte directement la cathode de V3 (R31) à la grille 2.
Voici la partie utile en détail :


Les composants ont changé de références, mais à part çà, rien de nouveau !

Le problème est assez simple :
- on veut une polar de -1V et on a -2V de disponibles (donc un atténuateur de 1/2 devrait convenir)
- on veut une amplitude de 2Vcàc et on a 10Vcàc de dispnibles (donc un atténuateur de 1/5)

On peut partir sur : R41=R43=1M, R42=2M, C41=470pF
Il est possible que je sois obligé de shunter R42 par un petit condo pour compenser les capas parasites (câblage et entrée grille 1). Je vais voir ça en mesurant les amplitudes ..

Essai :

Zut, ça ne marche non plus ! Je m'aperçois que je retrouve sur la grille 1 de la pentode mélangeuse le signal présent sur la grille 2. Voici des oscillogrammes relevés alors que l'oscillateur commandé est débranché de la grille 1 :


Effet de la capacité interne G1/G2 de la pentode

L'explication est simple : intérieurement, les deux grilles G1 et G2 sont enroulées l'une autour de l'autre. Elles forment donc un condensateur de très petite capacité certes, mais pas nulle.
Vu que la grille 1 a une impédance quasiment infinie, le courant alternatif qui circule de la grille 2 au travers de ce condensateur se retrouve intégralement sur la grille 1. Il se développe alors une tension entre grille 1 et cathode. En plus, vu qu'un courant peut passer de la grille vers la cathode, la tension sera "clampée" : son maximum sera la tension de cathode, c'est-à-dire 0V dans le cas présent.

Quel est le remède ? On pourrait imaginer d'injecter une tension en opposition de phase issue de l'oscillateur fixe, une sorte de neutrodynage ...
Mais la meilleure solution, c'est la lampe hexode. Cette lampe comporte deux grilles de commande séparées par une grille écran, évitant ce fameux condensateur entre les 2 grilles de commande.
Elle comporte aussi une 4° grille reliée à l'écran, pour éviter la capacité entre la seconde grille de commande et l'anode.
On a donc une lampe qui a deux grilles de commande, "coincées" chacune entre 2 écrans : impossible d'avoir des capacités parasites dans ce cas.
En fait, je viens de découvrir le problème qu'on a eu sur les super-hétérodyne en OC utilisant une simple pentode (ou bigrille) : Lorsque les fréquences des 2 signaux (oscillateur local et signal reçu) sont très proches, la capacité etre les 2 grilles de commande fait qu'on assiste à un verrouillage des 2 signaux ensemble. Dans un super, c'est l'oscillateur local qui "shifte" en fréquence pour se verrouiller sur le signal reçu.
Il faut bien se rendre compte que lorsque les fréquences sont suffisamment éloignées, le phénomène n'apparait pas. Donc dans un super ce problème n'était jamais apparu en GO ou en PO, car la différence relative entre les 2 fréquences était importante. En OC, ce n'est pas le cas : sur 20 mètres, par exemple, le signal reçu est à 15MHz et l'oscillateur local est à 15,5MHz environ (FI=500kHz)

Dans le cas du Theremin, la différence de fréquence est très très faible : si on veut produire une note basse, on peut avoir moins de 100Hz d'écart entre les 2 signaux à 173kHz !
Bref, il faut changer le principe. Avantage d'une hexode : elle est commandée par des signaux assez faibles, de même polarisation à peu de choses près ...



18. Mélangeur : hexode

Bon, en fait, c'est une heptode que je vais utiliser, une 6BE6/EK90. Elle comporte juste 1 grille supplémentaire qui reliée à la cathode qui évite les émissions secondaires du dernier écran.
Voici le schéma :



L'étage d'adaptation (V3) n'est plus utile, les sorties des deux oscillateurs étant reliées directement à la mélangeuse V2.
Cela a le mérite de simplifier ! Notez également que les oscillateurs sont maintenant alimentés séparément, par une tension très faible, ajustable, issue d'une tension stabilisée par un petit néon à 65V.
Les 2 écrans de la lampe sont reliées à un potentiel fixe, 60V environ, par une résistance R31 reliée à la HT. Cette tension doit être bien découplée pour que le rôle d'écran électrostatique soit assuré (C31).
La self L31 a été momentanément remplacée par un transfo de sortie pour haut-parleur, je n'ai pas résisté à l'envie d'écouter ce que ça donne !

Voici le premier enregistrement


J'ai éclairci le montage, voici une photo de ce que ça donne :



Le support V3 (entouré) est pour l'instant libre ... je pourrai y installer l'étage BF.
Le transfo de sortie et le HP sont reliés par fils et ne sont pas sur la photo, bien sûr.
Voici le schéma exact de l'étage mélangeur avec le HP :



La self L31 est remplacée par le transfo adaptateur T31, dont le secondaire attaque un HP
Le condo C32 "filtre" : il élimine les composantes HF issues du mélange (F1, F2 et F1+F2), ne laissant que la composante BF (F1-F2), des tensions générées par les 2 oscillateurs (osc1 et osc2)

Voici une vidéo montrant la tension aux bornes de C32 (et du primaire de T31 donc) (cliquez sur la photo) :



19. Oscillateur commandé : nouvelle self de glissement

Il faut maintenant réaliser une nouvelle self de glissement pour pouvoir réinstaller celle que j'ai utilisée pour les essais dans le premier Theremin ...
Petits problèmes : je n'ai plus de tube de carton comme celui que j'avais utilisé, et je n'ai plus non plus de fil émaillé de 16/100 ...

Je vais donc refaire une bobine avec des matériaux plus faciles à trouver : du tube PVC et du fil de 2/10.
Le tube PVC dont le diamètre s'approche le plus est de la descente de gouttière de 80 mm (au lieu de 82-83 comme le tube carton d'origine)
Utiliser du fil plus gros (2/10 au lieu de 16/100) va forcément diminuer le nombre de spire puisque je vais limiter la longueur de la bobine à celle d'origine (270 mm)
Cela veut dire qu'il va falloir ajuster l'ensemble des 2 bobines, et donc que la bobine intérieure devra avoir une self plus grande. Donc essais en perspective ....


Le tube PVC de 80 est coupé à une longueur de 300 mm et percé de quelques trous pour les connexions et les fixations :



A une extrémité (ce sera le bas de la bobine), on a 7 trous :



C : connexions des fils
T : fixations du support de bobine intérieure
F : fixations de l'ensemble dans l'ébénisterie de l'appareil

Il y a aussi un trou à l'autre extrémité, pour la seconde connexion de la bobine extérieure.
Pour augmenter un peu le diamètre du tube, j'enroule 2 tours de papier de 5/10 mm d'épaisseur que je colle :




La feuille de papier est plus longue que le tube, c'est voulu, ainsi je peux la rabattre à l'intérieur après avoir fait des découpes :




Deux oeillets laiton sont rivetés aux bons endroits (repères C), ils serviront de bornes aux bobines intérieure et extérieure :



Pour éviter que le papier n'absorbe l'humidité de l'air, il faut le vernir :




Voilà le tube prêt à recevoir le fil émailé du bobinage :



J'ai aussi réalisé une bobineuse à main, vite faite, à l'aide de pièces imprimées 3D, d'une tige filetée et de quelques écrous/rondelles :


Deux pieds selon ce modèle supportent la tige filetée




Deux joues selon ce modèle serrent le mandrin de bobinage sur la tige filetée

Voilà ce que ça donne :



M : mandrin de bobinage monté sur la tige
C : compte-tours
T : porte touret de fil

Ce touret est formé de 2 côtés selon ce modèle :



Ces 2 côtés sont assemblés par 2 tiges de bois de dia 6 supportant également 4 roulements :



Le touret de fil est juste posé sur les 4 roulements :



Le compte-tours est un modèle que j'avais fait pour vérifier le compteur installé sur un vélo. Le capteur est un ILS et un aimant est collé sur la manivelle :


A : aimant, D : ILS

Je n'ai pas imprimé la manivelle, c'est juste un tasseau. Le maneton est fait avec une cheville bois de 8.

Le bobinage commence en fixant le fil émaillé près de l'oeillet supérieur de la bobine (celui qui est tout seul à une extrémités du mandrin) :


Pour l'instant le fil n'est pas soudé, il est juste scotché à proximité

Il n'y a plus qu'à tourner la manivelle en guidant le fil de façon à ce que les spires soient jointives :


Petite pause au bout d'une demi-heure, le premier tiers du bobinage est fait

Parfois, il faut arrêter et pousser les spires vers la gauche pour les resserrer ...


La moitié est faite ...

Et voilà le travail :


Total : 1170 tours

Pour que le bobinage ne se défasse pas, il faut le vernir :



Passons aux mesures ... il faut déjà souder les fils sur les oeillets ...
et là, je m'aperçois que les oeillets sont en aluminium ! Pas question de souder. Peu importe, je les enlève et je mets des boulons de 4 et des cosses à souder.
Puis je mesure la résistance pour vérifier déjà la continuité :


R=160 ohm environ

Pour mémoire, la bobine de la version 1 faisait le double :



Bon, passons maintenant à l'inductance. Dans les tableaux de mesures qui suivent, j'ai appelé L1 la grande bobine extérieure (L12 sur les schémas) et L2 la petite bobine intérieure (L13 sur les schémas).


L1=30,6mH

C'est environ les 2/3 de celle de la bobine version 1 :


L1=46,7mH

En soi, ce n'est pas gênant, à condition de modifier la bobine L2 pour pouvoir atteindre la bonne valeur d'inductance totale.

J'ai donc mesuré la bobine L2 et l'association L1+L2 de la version 1 pour avoir une idée des valeurs d'inductances :


Bobine L2, telle que je l'ai réglée lors des essais précédents : L2=14,3mH




Toujours avec le même réglage de L2 : inductance totale (en haut : L1 et L2 dans le même sens, en bas : croisement des fils de L2)

On voit que l'inductance nominale est de 63,3 mH et que si on inverse L2, elle passe à 58,9 mH.
Si on additionne L1 et L2, on trouve 46,7+14,3 = 61 mH. Or les 2 bobines sont légèrement couplées :
- dans le même sens, la différence entre l'inductance réelle (63,3 mH) et la somme des 2 inductances séparées (61 mH= est de 2,3 mH). Cette différence est égale au double de la mutuelle. On en déduit que M= 1,15 mH.
- L2 inversée, la différence est négative : 58,9 - 61 = -2,1 mH on trouve alors une mutuelle égale à -1,05mH. Ce qui est normal (on devrait trouver la même mutuelle, mais opposée)

J'en ai profité aussi pour mesurer la variation de L2 possible :


Bobine L2, en réglant le noyau au maximum dans le bobinage : L2=29,1mH




Bobine L2, noyau retiré : L2=8,9mH

On peut donc régler l'inductance totale entre 46,7+8,9+2,2 = 57,8mH et 46,7+29,1+2,2 = 78,0mH.


Il suffit donc de créer une bobine L2 qui va permettre d'obtenir à peu près le même intervalle de réglage ...
J'ai utilisé un mandrin identique à la version 1, du moins en dimensions :



J'ai bobiné en semi-vrac 1800 tours de 1/10mm. Le noyau a une longueur de 12 mm. Le mandrin un diamètre de 9,5 mm, la gorge fait 21 mm.
J'ai mesuré la résistance de cette bobine :


R = 140 ohm

Puis j'ai fait les mesures d'inductance sur L2 :


Bobine L2, en réglant le noyau au maximum dans le bobinage : L2=58,2mH




Bobine L2, noyau retiré : L2=14,7mH

Puis j'ai mesuré l'ensemble L1/L2, en réglant le noyau de façon à m'approcher de l'inductance nominale de 63,3mH :


L'inductance est un peu plus forte : 64,5 mH. Si on croise L2, elle est de 60,1 mH
On retrouve une mutuelle de 1,1 mH (4,4/4), ce qui est logique vu que les bobines ont les mêmes dimensions géométriques que la version 1.

J'ai alors mesuré l'inductance de L2 seule :


L2=31,7mH

Si on fait 31,7+30,6+2,2 on trouve : 64,5mH, ce qui est bien l'inductance totale mesurée.

Résumons :

- Inductance totale nominale : 63,3 mH
- Inductance L1 seule : 46,6 mH (V1) / 30,6 mH (V2)
- Inductance L2 seule : 14,3 mH (V1) / 31,7 mH (V2)
- Mutuelle : 1,1 mH (V1 et V2)
- Réglage possible L1+L2 : [57,8 ; 78,0] mH (V1) / [47,5 ; 91,0] mH

La version V2 a donc un réglage possible plus étendu.

Voici comment j'ai soudé L2 dans L1 pour mesurer les inductances:


L1 et L2 dans le même sens




L1 et L2 en sens inverse

Puis j'ai fixé L2 dans L1 de cette manière :


J'ai imprimé 3D une traverse. 1 : trous de fixation de l'ensemble, 2 : trous de fixation de la traverse à L1, 3 : logement de L2




Collage de L2 dans le logement de la traverse (Epoxy)




Les 2 vis serviront à fixer l'ensemble L1/L2





Fixation de la traverse dans L1 par 2 vis (une entourée en jaune)




Soudage du fil allant au transfo oscillateur




Installation d'une seconde cosse pour raccorder plus tard l'antenne



20. Oscillateur commandé : vérification avec la nouvelle self

Vérifions le fonctionnement avec cette nouvelle self. Il faut déjà que je la règle. Je vais utiliser la dernière procédure :

- débrancher la self L12/L13 et vérifier la fréquence de 169 kHz de l'oscillateur commandé (retoucher à C13 évenutellement) : OK
- rebrancher la self L12/L13 et visser complètement le noyau de L13 afin de rentrer le noyau : OK
- régler le noyau en le dévissant de façon à ce que la variation de la fréquence lorsqu'on approche la main soit la plus grande possible : pas OK !!!

Que se passe-t-il ? Pas moyen de régler L13 : il est impossible de trouver un réglage qui corresponde à une variation correcte de fréquence lorsqu'on approche la main.
La variation de fréquence est très faible, comme si la self était complètement décalée ...
Par acquis de conscience, j'ai remis la self "version 1" : ça marche correctement. Conclusion : le fait d'avoir modifié L12 (diamètre du fil, nombre de tours) a entrainé un mauvais fonctionnement et L13 ne parvient pas à compenser.



21. Oscillateur commandé : mesures et réflexions

J'ai donc refait les mesures de résonance. Avec la première self (version 1) et avec la nouvelle (version 2).
La manip est la suivante :


Principe de la mesure de résonance de l'ensemble de la bobine de glissement
U est la tension visualisée sur un oscilloscope. On cherche naturellement le maximum de tension en faisant varier la fréquence du générateur G. A est l'antenne : tube de laiton de 50 cm de diamètre 4 mm. R est une résistance de 12k qui permet d'attaquer la bobine en courant et donc de ne pas l'amortir par la résistance interne du générateur.


Voici les mesures pour la version 1 (réglée précédemment avec l'oscillateur):

- fréquence de résonance , bobines L1+L2, sans antenne (schéma 4): 175,5 kHz
- fréquence de résonance , bobines L1+L2, avec antenne, main loin de celle-ci (schéma 5): 164,3 kHz
- fréquence de résonance , bobines L1+L2, avec antenne, main à 1 cm environ de celle-ci (schéma 6) : 157,0 kHz

L'antenne est un tube de laiton de 4 mm, de longueur 500 mm.

Voici maintenant les mesures pour la version 2 (bobine intérieure réglée pour obtenir la bonne inductance) :

- fréquence de résonance , bobines L12+L13, sans antenne : 414 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12+L13, avec antenne, main loin de celle-ci : 316 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12+L13, avec antenne, main à 1 cm environ de celle-ci : 296 kHz

Comme on peut le voir, c'est complètement différent. Et pourtant, la mesure d'inductance de l'ensemble donnait 64 mH environ, comme la version 1.
J'ai aussi mesuré la bobine L12 extérieure seule (donc en déconnectant complètement L13 intérieure):


Principe de la mesure de résonance de la bobine extérieure seule

- fréquence de résonance , bobine L12 seule, sans antenne (schéma 1): V1 : 314 kHz , V2 : 396 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12 seule, avec antenne, main loin de celle-ci (schéma 2): V1 : 234 kHz , V2 : 285 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12 seule, avec antenne, main à 1 cm environ de celle-ci (schéma 3): V1 : 210 kHz , V2 : 262 kHz

On remarque deux choses : tout d'abord les fréquences sont plus élevées pour la V2 que la V1, ce qui est logique puisque la self est plus petite (31 mH au lieu de 47 mH). Mais surtout, on a l'impression que la bobine intérieure ne sert à rien pour la version V2, il y a peu de différence de fréquence entre les mesures avec L13 et sans.
Cela tient très certainement au fait que pour compenser la diminution de la self de la bobine L12 extérieure, j'ai du augmenter la self L13 intérieure. Je l'ai réalisée avec du fil plus fin (1/10) et du coup sa capacité répartie est grande (100pF au lieu de 60 pF pour la version V1).
Lorsqu'on relève les fréquences propres des selfs, on s'aperçoit qu'elles sont presqu'égales pour L12 et L13 de V1 (140-150kHz) alors que pour V2, elles sont dans un rapport 2 (165 kHz pour L12 et 83 kHz pour L13)

Bref, le mieux est de refaire les 2 bobines à l'identique de V1 : je dois acheter du fil de 15 ou 16/100 ....



22. Oscillateur commandé : seconde self de glissement

Bobinage de L12


Je ne vais pas vous montrer tous les détails de sa fabrication qui ressemble beaucoup à la première. Simplement, je vais en profiter pour faire quelques aménagements, principalement mécaniques.



J'ai fait 4 tours de papier de 2/10 sur le tube PVC, mais j'ai laissé une bande à chaque bout




L'ensemble a été vernis. Remarquez les 2 bandes sans papier à chaque bout

Cette fois, j'ai utilisé du fil émaillé de 15/100 mm :


Les 100 premiers tours




200 tours ... 52 mètres pour l'instant




A la moitié de la longueur, j'ai bobiné 850 tours




1500 tours ... il reste de la place, je continue




Presque 1700 tours, soit 440 mètres de fil.




La bobine terminée





Soudage des raccords. La résistance de la bobine est de 425 ohms


Mesure de L12

J'ai donc refait les mesures de résonance de L12 seule :

- fréquence de résonance , bobine L12 seule, sans antenne (schéma 1): V3 : 290 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12 seule, avec antenne, main loin de celle-ci (schéma 2): V3 : 210 kHz
- fréquence de résonance , bobines L12 seule, avec antenne, main à 1 cm environ de celle-ci (schéma 3): V3 : 190 kHz

Comme on peut le voir, cette bobine est plus proche de la première version V1. Les fréquences obtenues sont plus basses, ce qui est normal puisque j'ai bobiné plus que 1500 tours.
Je ne pense pas que ce soit très gênant, au contraire, puisqu'on pourra toujours faire L13 plus petite que la version V1

J'ai aussi mesuré l'inductance de L12 :


Effectivement, l'inductance, 59 mH, est supérieure à la version V1


Bobinage de L13

Après un premier essai infructueux, j'ai bobiné 1150 spires de fil 2/10 avec un fil coton pour diminuer la capacité répartie :


La nouvelle bobine L13. Sa résistance fait 29 ohms




Connexions de L13 en série avec L12 pour les mesures d'ensemble



Mesure de l'ensemble

J'ai d'abord réglé L13 pour obtenir 170 kHz de résonance avec l'antenne, mais la main éloignée (schéma 2). Cette valeur est la même que pour la version V1.
Puis j'ai fait les mesures :

- fréquence de résonance , bobines L12+L13, sans antenne (schéma 1): 195 kHz (V1 : 180)
- fréquence de résonance , bobines L12+L13, avec antenne, main loin de celle-ci (schéma 2): 170 kHz (=V1)
- fréquence de résonance , bobines L12+L13, avec antenne, main à 1 cm environ de celle-ci (schéma 3): 155 kHz (=V1)

Comme on peut le voir, le comportement de cette nouvelle bobine version V3 est similaire à la première version V1.

Enfin, j'ai fait les mesures d'inductance de L13 et de l'ensemble :


L13 avec le réglage correspondant aux mesures ci-dessus




L13 sans noyau




L13 avec le noyau au centre

On a une inductance qui varie entre 7,7 et 20 mH, ce qui laisse une bonne marge de réglage. Le réglage nominal est de 16 mH.

Enfin, mesure de l'ensemble L12+L13 :


Ensemble L12+L13 en série dans le même sens et croisées

L'inductance de l'ensemble (80 mH) est plus grande que celle de la version V1 (64 mH), et comme les fréquences de résonance avec antenne sont les mêmes, on peut supposer que la capacité répartie est plus faible.
Cela veut dire qu'à priori, l'influence de la main devrait être meilleure ...



Finitions

Il n'y a plus qu'à fixer la bobine L13 dans la bobine L12 :




Pour finir, voici une photos des 3 bobines (V1 à gauche, émail rouge, V2 au milieu, V3 à droite) :



23. Oscillateur de pitch : vérification du fonctionnement

Voilà, il faut maintenant que je vérifie que l'oscillateur de pitch complet fonctionne bien avec cette nouvelle self de glissement.
La manip est remontée, à savoir la self est posée sur une boite en carton pour l'isoler le plus possible de l'établi, elle est reliée au châssis et une antenne provisoire est installée :



Installation du châssis et de la self de glissement

Et bien, ça c'est fort : avec le réglage de la self L13 que j'ai fait précédemment, le fonctionnement est exactement ce qu'il faut ! Je dirai même que ce réglage n'est pas aussi critique que sur la version V1, preuve que le fait de réaliser une self L12 de plus grande inductance est bien plus efficace pour le fonctionnement.
En attendant de faire des mesures plus fines (de fréquence), voici quelques vidéos à télécharger :





Voici maintenant la mesure de fréquence. Il est bien entendu que le réglage de L13 sera fait ultérieurement, lorsque l'appareil sera assemblé avec son antenne définitive. En effet, la longueur de celle-ci influe sur la valeur de la fréquence haute (lorsque la main est éloignée de l'antenne)
En revanche, la fréquence lorsque la main touche l'antenne ne dépend quasiment pas de l'antenne.
Main touchant l'antenne :


169,3 kHz. La note produite est alors la plus aigüe possible et dépend aussi du réglage du CV de l'oscillateur fixe

Main très éloignée l'antenne :


172,8 kHz. On a alors le battement 0, autrement dit pas de note audible

On a un glissement de fréquence maximal de 3500 Hz. Evidemment, le glissement maximal pratique sera plus faible : le battement de fréquence minimal audible est de quelques dizaines de Hz, et la note la plus haute possible sera inférieure à 3500Hz, puisqu'elle correspondra à une position de la main à 1 cm environ de l'antenne.
Je verrai tout ça à la fin, lors des réglages et des mesures d'ensemble.

Je peux maintenant passer à l'oscillateur de commande de volume ....




à suivre : oscillateur de volume