Un enregistreur de voix à mémoire numérique

Avec le microprocesseur Voice Recorder Playback construit aux USA par Winbond, il est possible de réaliser des “magnétophones solid state” (ou plus justement des enregistreurs audio à mémoire numérique) pouvant être utilisés dans le domaine des loisirs comme pour des applications professionnelles.


Ce ne sont pas des magnétophones puisqu’il n’y a pas de bande magnétique. “Solid state” (à l’état solide ou plutôt compact) veut dire ici qu’aucune pièce (électromécanique) n’est en mouvement : ni disque ni lecture par pointe à contact ou par faisceau laser. Adieu le cylindre ciré auquel on échappe finalement par la mémoire numérique.
Ces appareils présentent des avantages indéniables :
- Dimensions réduites grâce à l’absence de toute mécanique et de toute bande ou disque.
- Pas de moteur car pas de mouvement.
- Consommation très réduite et donc grande autonomie de la pile d’alimentation.
- Fidélité optimale de reproduction et possibilité d’enregistrer la parole comme la musique.
- Absence de craquements et de bruits de fond grâce à l’absence de frottements.
- Possibilité de répéter à l’infini le message ou le morceau de musique et aucune usure ou dégradation.
Une fois énumérés les avantages, voyons tout de même les inconvénients :
- La durée maximale d’enregistrement ne peut dépasser une minute, cela fait peu, mais notez tout de même qu’en une minute on peut enregistrer 100 mots !
- La puissance maximale de sortie est de l’ordre de 50 mW, puissance du reste plus que suffisante pour être écoutée avec un petit haut-parleur ou un casque. De plus, rien n’empêche, avec ces 50 mW, d’attaquer l’entrée d’un amplificateur de puissance BF !

Les applications pratiques de notre réalisation
Elles sont très vastes, à tel point qu’un tel “Voice Recorder” n’est guère remplaçable par un modèle de conception plus ancienne. Voici quelques-uns de ces emplois réservés :
- Il peut être utilisé pour laisser un message téléphonique, par exemple “Je suis allé chez tante Marie et je serai de retour à la maison après 20 heures”.
- Pour rester dans le domaine des messages, une application très importante consiste à pouvoir demander de l’aide par téléphone, envoyer des SOS si vous préférez, “Envoyez d’urgence une ambulance au 41, rue Racine à Toulon, c’est à côté de l’opéra, troisième étage, Madame Martin”.
- Cet enregistreur miniature peut aussi servir de pense-bête, il peut en effet rappeler aux oublieux ce qu’ils doivent faire tel jour à telle heure, “Jeudi à neuf heures, passer à la banque, rendez-vous avec le conseiller M. Charbonnier–à 14 h passer à l’hôpital d’Annecy visiter Tonton Marius”.
- Si nous attaquons avec notre Voice Recorder un amplificateur BF de puissance, voici un système pour faire des annonces promotionnelles dans le domaine commercial. Il suffit par exemple de déclencher l’appareil par un micro-interrupteur situé dans la feuillure de la porte d’entrée du magasin.
- Même domaine mais côté client, l’appareil tenant dans la poche ou le sac peut servir à la ménagère faisant ses courses pour lister les produits dont elle a besoin.
- Dans l’industrie comme dans le commerce cet appareil peut être confié aux représentants, livreurs et autres démarcheurs pour faire dans le bon ordre la tournée de la clientèle.
- Pour un nouveau-né, il peut même remplacer la nounou… du moins pour lui chanter une berceuse.
- Le chasseur peut l’utiliser comme appeau… si toutefois son garde-chasse trouve cela légalement acceptable.
- L’agriculteur ayant des vergers pourra en revanche effrayer les oiseaux avec des messages appropriés et dûment amplifiés.
- Les radioamateurs en contest pourront mémoriser leur CQ suivi de leur indicatif dans le Voice Recorder afin que l’appel puisse être répété indéfiniment.
Et ainsi de suite : mais nous ne doutons pas qu’en voyant le schéma électrique de la figure 1, des foules d’utilisations personnelles vous viendront à l’esprit.

Les caractéristiques techniques
Pour réaliser un circuit capable d’enregistrer, mémoriser et reproduire, avec le minimum d’encombrement mais sans pour autant sacrifier la qualité du signal audio enregistré, il fallait choisir un circuit intégré permettant d’exécuter impeccablement toutes ces fonctions : le circuit intégré WINBOND ISD2560 est cet oiseau rare.
En voici les caractéristiques techniques :

Nom circuit intégré Voice Recorder ................................... ISD2560
Volts alimentation ................................................... 4,5 à 6 V
Consommation au repos ................................................ 1 μA
Consommation en enregistrement ....................................... 22 mA
Consommation en écoute ............................................... 40 mA
Puissance de sortie maximale ......................................... 50 mW
Charge conseillée .................................................... 8 à 16 ohms
Signal d’entrée maximum .............................................. 50 mVpp
Distorsion harmonique ................................................ 1 % à 1 kHz
Fréquence minimale enregistrable ......................................30 Hz
Fréquence maximale enregistrable ..................................... 6 kHz
Durée maximale d’enregistrement ...................................... 1 minute

Etant donné que la fréquence maximale enregistrable de la plupart des “Voice Recorders” est autour de 2 kHz, l’écoute du ISD2560 vous étonnera car il est capable, lui, de restituer jusqu’à 6 kHz.

L’organigramme interne du circuit intégré ISD2560
Il est représenté, ainsi que le brochage (DIL 28 broches), figure 3 :
- Broches 1, 2 et 3. Elles sont reliées à la masse de l’alimentation (figure 1, schéma électrique).
- Broche 4. Sert à obtenir la fonction d’écoute répétitive ou d’écoute simple. Quand la broche est connectée à la masse, on a une écoute de phrase unique, quand elle est connectée à la tension positive de 6 V, on a une écoute répétitive (inverseur S2).
- Broches 5 et 6. Vont à la masse d’alimentation.
- Broche 7. Va à la tension d’alimentation positive de 6 V.
- Broche 8. Va à la masse d’alimentation.
- Broches 9 et 10. Vont à la tension positive de 6 V.
- Broche 11. N’est pas utilisée.
- Broches 12 et 13. Vont à la masse d’alimentation.
- Broches 14 et 15. Sortie BF à appliquer au haut-parleur. De la 14 on peut prélever le signal à appliquer à l’entrée d’un amplificateur de puissance.
- Broche 16. Va à la tension positive de 6 V.
- Broche 17. On applique sur cette broche le signal d’entrée BF que l’on veut enregistrer.
- Broche 18. N’est pas utilisée.
- Broche 19. Règle le délai d’intervention du CAG.
- Broches 20 et 21. Servent à transférer le signal prélevé dans l’étage préamplificateur vers le second étage amplificateur.
- Broche 22. N’est pas utilisée.
- Broche 23. Contrôle la fonction ON/OFF pendant l’enregistrement et pendant l’écoute. Pour commencer l’enregistrement, vous devez presser une fois P1. Pour vous mettre en pause, pressez-le une seconde fois.
Si vous le pressez une troisième fois, vous pouvez ajouter un nouveau texte à celui que vous avez déjà enregistré.
Par conséquent, si par exemple le premier enregistrement a duré 25 secondes, il vous reste 35 secondes pour le deuxième enregistrement.
- Broche 24. Utilisée comme “Start” pour l’écoute. Si l’on presse P2, le compteur se met au début du texte mémorisé. Pour écouter ce qui a été mémorisé, il suffit de presser P1.
- Broche 25. De cette broche sort une tension positive de 5 V chaque fois que le circuit intégré passe en enregistrement ou en écoute. Cette tension est utilisée pour allumer la LED DL1 et pour alimenter le microphone préamplifié. La LED s’éteint en enregistrement quand la durée d’une minute est écoulée, ce qui vous avertit que vous avez rempli tout l’espace de mémoire disponible.
- Broche 26. Va à la masse d’alimentation.
- Broche 27. Utilisée pour passer d’écoute en enregistrement et vice versa, au moyen de S1. Lorsque cette broche va à la masse, par le poussoir P1 de ON/OFF, l’enregistrement du message peut commencer. Lorsqu’elle va au positif d’alimentation de 6 V, par le poussoir P1, l’écoute du message commence.
- Broche 28. Va à la tension positive d’alimentation de 6 V.

Le schéma électrique de l’enregistreur à mémoire numérique
Il se trouve figure 1. Commençons par la capsule microphonique préamplifiée (Mic.) : elle capte les vibrations acoustiques du son, les convertit en un signal électrique que C3 transfère sur la broche 17 de IC1. Chaque fois que l’on presse P2 apparaît sur la broche 25 une tension positive d’environ 5 V laquelle, non seulement allume DL1, mais encore alimente, à travers R6 et R7, la capsule microphonique Mic.
L’inverseur S1, relié à la broche 27, va à la masse quand nous voulons enregistrer un son ou une phrase et vers la tension positive d’alimentation lorsque nous désirons réécouter ce qui vient d’être mémorisé. Le second inverseur S2, relié à la broche 4, est maintenu ouvert quand nous voulons effectuer une écoute unique et au positif d’alimentation de 6 V lorsque nous désirons effectuer une écoute répétitive.
Passons aux poussoirs, justement : quand nous pressons P2, relié à la broche 24, chaque fois que l’inverseur S1 est en position d’écoute, nous réécoutons le message enregistré depuis le début. Si nous ne pressons pas P2, nous commençons à écouter à partir du point où nous nous étions arrêtés pendant l’enregistrement. Le second poussoir P1, relié à la broche 23, est à presser chaque fois que nous voulons commencer à mémoriser un son ou une phrase et pressé à nouveau lorsque nous l’avons fait, de façon à mettre notre appareil en pause.
Si, quand une phrase a été mémorisée, vous ne pressez pas P1, l’appareil continuera à enregistrer le bruit de fond jusqu’à ce que la minute soit écoulée et que la LED se soit éteinte.

Figure 1 : Schéma électrique de l’enregistreur de voix à mémoire numérique utilisant le circuit intégré ISD2560. Pour alimenter ce circuit, il faut une tension de 6 V pouvant être obtenue au moyen de 4 piles (ou batteries rechargeables) bâton de 1,5 V en série dans un coupleur de piles plastique comme celui visible figure 6.

Liste des composants
R1 = 100 kΩ
R2 = 100 kΩ
R3 = 100 kΩ
R4 = 4,7 kΩ
R5 = 470 kΩ
R6 = 10 kΩ
R7 = 1 kΩ
R8 = 1 kΩ
R9 = 1 kΩ
C1 = 100 nF polyester
C2 = 4,7 μF électrolytique
C3 = 100 nF polyester
C4 = 47 μF électrolytique
C5 = 47 μF électrolytique
C6 = 100 nF polyester
C7 = 100 nF polyester
C8 = 470 nF polyester
DL1 = LED
IC1 = Intégré ISD2560
P1 = Poussoir
P2 = Poussoir
S1 = Inverseur
S2 = Inverseur
S3 = Interrupteur
MICRO = Capsule électret préamp.
HP = Haut-parleur 8 Ω


Figure 2 : Brochages du microphone et de la LED. Au dos de la capsule microphonique se trouvent deux pastilles en demie lune. Celle connectée au corps métallique de la capsule par de petites pistes conductrices est à relier à la masse, l’autre à la tension positive prélevée à travers R6.


Figure 3 : Organigramme interne du circuit intégré Voice Recorder ISD2560 et, à droite, son brochage vu de dessus. Le repère-détrompeur en point latéral, près de la broche 1, est orienté ici en haut à gauche (dans le montage, il “regarde” R2).


Figure 4a : Schéma d’implantation des composants de l’enregistreur de voix à mémoire numérique EN1524. On voit comment relier la capsule microphonique à la platine sans se tromper de polarité, ainsi que la connexion correcte des inverseurs, poussoirs, LED et douille de sortie BF RCA. La mode est à l’anglais pour la face avant. On peut également la réaliser en français :
On/Off = Marche/Arrêt • Start = Départ • Play = Lecture • Record = Enregistrement • Repeat = Répétition • Single = Une seule fois.


Figure 4b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine EN1524, côté composants.

Figure 4b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de la platine EN1524, côté soudures. Si vous réalisez vous-même ce circuit imprimé, n’oubliez pas toutes les liaisons indispensables entre les deux faces.

Figure 5 : Photo d’un des prototypes de la platine enregistreur de voix à mémoire numérique. On peut voir ici les picots permettant de relier par des fils les composants externes à la platine.

Comment s’en servir
Voici quelques brèves instructions qui vous faciliteront la prise en mains de l’enregistreur.

L’enregistrement
Le dispositif peut être utilisé pour enregistrer un message d’une durée maximale d’une minute, ou bien pour enregistrer deux ou plusieurs messages dont la durée totale ne dépasse pas une minute.
Chaque fois que nous enregistrons un message, notre enregistreur mémorise un signal de “fin de message” au moment où en pressant P1 nous effectuons une pause. Quand ensuite nous réécoutons les messages, nous voyons que l’enregistreur reproduit le premier message puis s’arrête. Pour écouter le second message, nous devons presser P1 à nouveau et, à la fin du message, l’appareil s’arrête encore, et ainsi de suite pour les éventuels messages suivants. Chaque fois que nous enregistrons un message, la LED s’allume et reste allumée pendant toute la durée de l’enregistrement.
Elle s’éteint quand la durée totale d’enregistrement disponible est écoulée (1 minute).
Pour enregistrer un message, vous devez effectuer les opérations récapitulées ici :
- Sélectionnez avec S1 la position Enregistrement.
- Pressez P2 pour vous placer au début de la mémoire d’enregistrement.
- Pressez puis relâchez P1 pour lancer l’enregistrement du premier message.
- Pressez à nouveau et relâchez P1 pour arrêter l’enregistrement.
- Pressez et relâchez une troisième fois P1 si vous voulez enregistrer un deuxième message.
- Pressez et relâchez P1 pour arrêter l’enregistrement du deuxième message et ainsi de suite jusqu’à l’épuisement de la mémoire (1 minute).
Si ensuite, les messages étant enregistrés, vous désirez les effacer pour en enregistrer de nouveaux, il suffit de presser P2 pour vous replacer au début de la mémoire numérique. Ainsi vous êtes prêts à enregistrer vos nouveaux messages par-dessus les précédents selon la procédure ci-dessus.
Si le message que vous voulez enregistrer a une durée inférieure à une minute, par exemple 40 secondes, vous devez continuer l’enregistrement pendant les 20 secondes restantes en couvrant le microphone afin qu’il ne capte pas le bruit de fond ou un quelconque son pouvant effacer le message précédent.

L’écoute
Pour activer la fonction d’écoute, il faut suivre la procédure suivante :
- Positionnez S1 sur Ecoute.
- Pressez P2 pour vous placer au début de la plage d’écoute.
- Pressez puis relâchez P1 : l’enregistreur effectue la reproduction du premier message enregistré puis s’arrête tout seul à la fin du message.
- Pressez et relâchez P1 : l’enregistreur effectue la reproduction du deuxième message enregistré et ainsi de suite jusqu’à la fin de la plage enregistrée d’une minute.
- Si vous désirez effectuer la répétition en continu des messages enregistrés, il suffit de placer S2 sur Répétition.
En pressant P1, l’enregistreur commence alors la répétition continue du message. Attention : quand la répétition de l’écoute en continu est activée, l’enregistreur reproduit toujours et seulement le premier message enregistré.

Figure 6 : Dessin du coupleur de piles dans lequel on mettra en série 4 piles ou batteries rechargeables type bâton de 1,5 V. A l’intérieur de ce boîtier coupleur le sens d’insertion des piles, afin de respecter l’exacte polarité, est indiqué clairement.

Figure 7 : Pour augmenter légèrement la puissance sonore, il est conseillé de fixer le haut-parleur sur un petit panneau réalisé à l’aide de carton rigide, d’isorel ou matériau similaire. On peut aussi réaliser une petite enceinte rembourrée avec de la laine de verre ou du coton, etc.

La réalisation pratique de l’enregistreur à mémoire numérique
Les figures 4 et 5 vous éviteront, avec les indications qui suivent, de commettre la moindre erreur de montage.
Prenez le circuit imprimé et montez tout d’abord le support du circuit intégré IC1 à 28 broches, puis contrôlez bien la qualité de vos soudures (ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée).
Montez ensuite les 9 résistances, non sans les avoir au préalable triées par valeurs, puis les 5 condensateurs polyesters et les 3 électrolytiques en respectant leur polarité +/– (le + est la patte la plus longue et le – est repéré par le symbole – sur le côté du cylindre).
Le circuit imprimé ne contient pas, bien sûr, les composants externes de commande et signalisation, ni le boîtier coupleur de piles. Enfoncez et soudez sur le circuit imprimé les nombreux picots d’interconnexions.
Ensuite reliez ces picots aux différents éléments externes avec des fils torsadés (LED, poussoirs) ou non, simplement isolés (inverseurs, hautparleur, alimentation) ou blindés (RCA de sortie BF à amplifier).
N’oubliez pas le microphone et si vous voulez le déporter, faites-le avec un câble coaxial BF de bonne qualité. Précisons encore que l’alimentation de ce microphone électret à FET doit se faire en respectant bien la polarité du branchement (figure 2).
En effet, nous n’avons pas prévu de boîtier pour habiller ce montage car il nous a paru évident que chacun de vous pourrait vouloir faire de ce circuit un usage personnel : l’inclure dans tel ou tel autre appareil en utilisant l’alimentation locale, ou bien en faire un appareil autonome, etc. Les longueurs des connexions externes ne sont donc pas indiquées. De même, certains utiliseront la sortie BF et non le hautparleur et d’autres, en revanche, se contenteront du haut-parleur…à moins qu’ils ne le remplacent par un mini-jack pour casque.
Le coupleur de piles est un boîtier porte-piles à 4 logements permettant de mettre en série et de maintenir ensemble 4 piles ou batteries rechargeables type bâton de 1,5 V chacune (figure 6). Au moment de souder les fils R/N sur la platine ne vous trompez pas de polarité : le fil rouge va au + et le noir à la masse –.
Pour augmenter le volume sonore et la fidélité de la reproduction, faites un panneau avant, sinon une boîte close et rembourrée, pour le petit hautparleur (figure 7).
N’oubliez pas non plus d’insérer délicatement le circuit intégré à 28 broches dans son support : son point latéral de référence (repère-détrompeur), correspondant à la broche 1, doit “regarder” R2 (figures 4 et 5).
Cette insertion est un peu délicate, étant donné le nombre important de broches : présentez les broches mâles du composant bien en face des broches femelles du support et enfoncez-les toutes ensemble (si ce n’est pas le cas, revenez en arrière et recommencez).
Si vous craignez de casser le circuit intégré, vous pouvez utiliser, pour un appui bien réparti et horizontal, une planchette ou autre petite plaque rigide, le circuit imprimé étant appuyé lui-même sur une surface rigide et plane (une table).

1 commentaires:

  1. Peut-on remplacer l'isd 2560 par un autre isd ayant une capacité mémoire plus grande exemple **isd 4003*** s'il vous plait;merci d'avance

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