Brevet FR2567298A1 — publié le 19860110

La pressente invention concerne un appareil pour synchroniser les instruments de musique automatiques avec un magnétophone. Les instruments de musique automatiques sont ceux produisant des sons suivant une séquence et un rythme établis par l'utilisateur. La présente invention a pour but de permettre de synchroniser le déroulement de la séquence sonore de l'instrument avec le défilement de la bande magnétique du magnétophone. I1 est nécessaire pour effectuer cette opération d'élaborer un signal de synchronisation qui est enregistré sur une des pistes du magnétophone, et qui, reproduit puis décodé, sert à commander le fonctionnement de l'instrument. Les instruments de musique automatiques concernés par la présente invention ont la caractéristique d'émettre et de recevoir deux signaux électriques indépendants des sons produits et en relation avec le fonctionnement de l'instrument et le rythme de production des sons. Le premier signal est un signal alternatif de forme carrée, et de fréquence proportionnelle au rythme de production des sons et dont la valeur varie habitueliement entre 8 et 42 hertz. Le deuxième signal est une tension continue apparaissant lorsque la séquence de l'instrument est Jouée. Cette caractéristique permet de synchroniser ces instruments de musique automatiques entre eux. Ces deux signaux, de par leur nature même, sont impropres à servir directement de signal de synchronisation du fait de l'incapacité d'enregistrer de tels signaux sur un magnétophone conventionnel.L'appareil selon l'invention permet de remèdier à ce problème. L'appareil selon 11 invention est constitue' d'un boitier de préférence métallique comportant : sur sa face avant les organes de commandes de l'appareil; sur sa face arrière les connecteurs d'entrée et de sortie des signaux; à l'intérieur, outre une alimentation un circuit électronique dont la fonction est l'élaboration et le décodage du signal de synchronisation L'élaboration du signal de synchronisation se fait à partir des deux signaux émis par l'instrument qui arrivent sur un connecteur disposé sur la face arrière de l'appareil. Ces deux signaux traversent un opérateur logique réalisant une opération de produit logique destinée à obtenir un seul signal d'aspect identique au signal alternatif émis par l'instrument, mais présent uniquement lorsque la tension continue est émise par l'instrument.Le signal obtenu sert à moduler un autre signal de forme sinusòSda'e délivré par un oscillateur et dont la fréquence a pour valeur préférentiel- le 3 khz. Selon une forme de réalisation préférentielle, la modulation en tout-ou-rien est utilisée. Le signal ainsi obtenu satisfait aux capacités d'enregistrement d'un magnétophnne. Il sert de signal de synchronisation. Ce dernier traverse un amplificateur dont le gain est réglable par un potentiomètre accessible sur la face avant de l'appareil, afin d'adapter son niveau électrique au niveau d'entrée du magnétophone. Le signal de synchronisation est disponible sur un connecteur disposé sur la face arrière de l'appareil. Le décodage du signal de synchronisation se fait à partir du signal de synchronisation qui est enregistré et reproduit par le magnétophone. Ce signal arrive sur un connecteur disposé sur la face arrière de l'appareil. I1 passe ensuite par un atténuateur à deux positions sélectionnées par un commutateur accessible sur la face avant de l'appareil, ayant pour fonction de permettre le choix entre deux plages de niveau d'entrée. Le signal passe ensuite par un amplificateur afin d'assurer un niveau de signal suffisant pour attaquer convenablement le circuit qui suit. Le signal est ensuite redressé à l'aide d'une diode laissant passer la partie positive du signal. Il est alors filtré à l'aide d'un filtre de type passe-bas, afin de réaliser une démodulation de ce signal. Le signal obtenu est ensuite mis en forme par un trigger de schmitt de manière à obtenir un signal de forme carrée.Le signal alors obtenu est celui qui est obtenu par l'opération de produit logique dans la phase d'élaboration du signal de synchronisation. n sert de signal alternatif dans les deux signaux servant à commander l'instrument. La tension continue est obtenue à la sortie d'un monostable redéclenchable déclenché par le signal alternatif et dont la constante de temps a de préférence une valeur comprise entre 200 ms et I S. Les deux signaux obtenus sont disponibles sur un connecteur accessible sur la face arrière de l'appareil. Ils sont émis vers l'insu trument afin de commander son fonctionnement en synchronisme avec le défilement de la bande magnétique du magnétophone. Selon une première variante, deux triggers de schmitt sont insérés dans le circuit d'élaboration du signal de synchronisation avant l'opérateur logique, afin de réaliser une mise en forme des signaux émis par l'instrument qui pourraient être déformés par 2a capacité parasite du cable de liaison entre l'instrument et l'appareil et l'impédance de charge des signaux élevée. Un filtre à caractéristique passe-bande, de type actif, est inséré dans le circuit de décodage du signal de synchronisation, après l'amplificateur, et dont la fonction est de supprimer les signaux parasites pouvant apparaitre lors de l'enregistrement et la reproduction du signal de synchronisation par le magnétophone. Le redressement du signal de synchronisation est aussi réalisé par le filtre passe-bande.Un filtre d caractéristique passe-bas, de type actif, ayant une pente de I2 db/octave et de préférence une fréquence de coupure de 400 ha, est utilisé afin d'obrenir une meilleure démodulation du signal redressé. Selon une deuxième variante, les deux signaux émis par l'instrument sont utilisés indépendamment l'un de l'autre. Cette caractéristique permet d'utiliser l'appareil avec des instruments de musi que autowatiques qui émettent et peuvent -recevoir un ou deux signaux dépendants du fonctionnement de l'instrument et du rythme de produc- tion des sons par l'instrumentX mais qui ne peut ou ne peuvent pas 8tre(s) enregistré(s) et reproduits) correctement par un magneto- phone. Dans le circuit d'élaboration du signal de synchronisation, l'opérateur logique est omise Le signal alternatif module en-tout- ou-rien le signal sinusoïdal de 3 khz. Le signal continu autorise un second oscillateur à délivrer un signal sinusoldal dont la fré- quence a de préférence pour valeur I khz. Les deux signaux obtenus sont mélangés et constituent le signal de synchronisation. Dans le circuit de décodage du signal de synchronisation0 après l'amplificateur d'entrée, le signal passe par deux filtres de type actif à caractéristique passe-bande. Ces deux filtres sont utilisés pour séparer les deux signas sinusoidaux composant le signal de synchronisation. La fonction de redressement est aussi réalisée par chacun des filtres. Les deux signaux obtenus sont en suite démodulés chacun par un filtre actif à caractéristique passebas dont la fréquence- de coupure a de préférence pour valeur 400 hz. Les deux signaux démodulés sont ensuite mis en forme chacun par un trigger de schmitt. Les deux signaux obtenus sont identiques à ceux émis par l'instrument et aptes a commander son fonctionnement. La figure I représente le schéma de la partie électronique de l'appareil servant à l'élaboration du signal de synchronisation0 La figure 2 représente le schéma de la partie électronique de l'appareil selon l'invention servant au décodage du signal de syn chroni sation. La figure 3 représente le schéma de la partie électronique de l'appareil selon la première variante servant à l'élaboration du signal de synchronisation. La figure 4 représente le schéma de la partie électronique de l'appareil selon la première variante servant au décodage du signal de synchronisation. Le premier prototype de 11 appareil qui a été réalisé a ses schémas électroniques représentés sur les figures I et 2. Les circuits électroniques ont été élaborés pour des signaux émis par l'instrument variant entre 0 et 5 volts les circuits logiques sont alimentés sous une tension de volts par rapport à la masse, les amplificateurs opérationnels sont alimentés avec deux tensions de 5 volts symétriqués. Les circuits logiques employés sont de technologie c-mos. Sur le schéma électronique représenté sur la figure I, les deux signaux émis par l'instrument arrivent sur un connecteur (FI). Les deux résistances (R5) et (R6) constituent les impédances de charge pour les signaux. Une porte nand (NI)attaquéepar les deux signaux et suivie par une seconde porte nand (N2) montée en inverseuse réalisent le produit logique des deux signaux. Le signal obtenu variant entre 0 et 5 volts est converti en un signal variant entre 5 volts et -5 volts-par l'amplificateur opérationnel (A2) monté en comparateur inverseur. Le seuil de déclenchement est fixé à 2,5 volts par les résistances (R7) et (R8). Le point (I) est relié au pôle positif de l'alimentation. Un oscillateur à pont de Wien constitué de (AI), (RI), (R2), (R3), (R4), (PI), (CI), (C2), (DI), (D2), délivre un signal sinusoidal de fréquence voisine de 3 khz. l'amplitude de ce signal est ajustable par la résistance ajustable (PI). Le signal sinusoidal est modulé en tout-ou-rien par l'ensemble constitué par la résistance (RI0) et le transistor (TI) dont la base est attaqué par le signal issu de la sortie de l'amplificateur opérationnel (A2) par l'intermédiaire de la résistance (R9). L'ensemble constitué par le potentiomètre (P2) et la résistance (RII) constitue un diviseur de tension dont l'atténuation maximale est de 30 décibels. Le condensateur (C3) est utilisé pour la suppression d'une éventuelle tension continue superposée au signal sinu soldat modulé. Un amplificateur opérationnel (A3) monte avec un gain unitaire et non inverseur constitue l'amplificateur de sortie du circuit et délivre le signal de synchronisation qui est disponible sur le connecteur (F2). L'amplitude du signal de synchronisation à la sortie du circuit est réglable entre I,4 volts efficaces et 45 millivolts efficaces environ par-le potentiomètre (P2). Sur le schéma électronique représenté sur la figure 2, le signal de synchronisation issu du magnétophone arrive sur le connecteur (F3). Le signal traverse ensuite un atténuateur constitué par les résistances (RI2) et .(RI3) offrant deux atténuations l'une de 0 db, l'autre de 20 db, sélectionnables par un commutateur (K). Un condensateur (C4) est utilisé pour atténuer les fréquences inférieures f 500hz.Le signal est ensuite amplifié par l'amplifi- cateur opérationnel (A4) monté en non inverseur avec un gain de 20 db déterminé par les résistances (RI4) et (RI5). Les condensa teurs (C6) et (C5) sont ntilsés pour réduire le gain de ;t'ampli- ficateur pour les fréquences inférieures à 500 hz et supérieures à 4 khz respectivement. Le signal redressé par la diode (D3) est démodulé par un circuit composé de la résistance (RI7) et du condensateur (C7) avec une constante de temps de 10 ms.Le signal obtenu est mis en fore carrée par un trigger de schmitt réalisé pour des raisons pratiques par deux triggers de schmitt inverseurs (SI) et (52) disponibles sous forme intégrée. Le signal mis en forme constitue le signal alternatif des deux signaux de l'instrument. La fonction monostable, destinée a obtenir la tension continue, est réalisée par la démodulation dp signal de synchronisation redressé par la diode (D4), parie circuit constitué du condensateur (C8) et de la résistance (RI8) avec une constante de temps de 500 ms Le signal obtenu est mis en forme par un trigger de schmitt inverseur (S3). La tension continue finale est obtenue à la sortie d'une porte nand (N3) recevant sur l'une des entrées le complément logique du signal alternatif et sur l'autre entrée le complément logique de la tension continue.Cet artifice est utilisé pour obtenir la présence de la tension continue dès l'apparition de signal alternatif afin de compenser le temps nécessaire au circuit composé de la résistance (RI8) et du condensateur (C8) pour fournir une tension continue de valeur satisfaisante. La résistance (RI6) est utilisée pour limiter le courant à une valeur de 5 mA. Les deux signaux obtenus sont disponibles sur un connecteur (F4). Le deuxième prototype de l'appareil correspondant à la première variante qui a été réalisé a ses schémas électroniques représentés sur les figures 3 et 4. Le schéma électronique de la figure 3 diffère de celui de la figure I par l'adjonction des circuits de mise en forme des signaux émis par l'instrument. Pour des raisons pratiques, deux triggers de schmitt inverseurs disponibles en version intégrée sont utilisés pour chacun des deux circuits de mise en forme; (S4), (S5) et (S6), (S7) respectivement. Le gain de l'amplificateur opérationnel (A3) est modifié à l'aide des résistances (RI9) et (R20), et est égal à 2, ceci afin d'augmenter le niveau de sortie pour des raisons pratique s. Sur le schéma électronique de la figure 4, par rapport à celui de la figure 2, les condensateurs (C5) et (C6) sont supprimés. Un filtre classique de e passe-bande est ajouté et est constitué des éléments (R2I), (R22), (CI3), (R33),(C9), (R24), (R25, (R26), (A5). Les paramètres donnés à ce filtre sont : gain égal à 2; fré quence de résonnante : 3 Ez; largeur de bande I octave. Deux diodes (D4) et (D5) sont ajoutées aux autres éléments du filtre afin de séparer la partie positive du signal disponible après la diode (D5). Le signal redressé est demodulé par un filtre classique de type passe--bas constitué des éléments (R29), (R30), (CII), (CIO), (R2?), (R28), (A6). Les paramètres donnés à ce filtre sont : gain égal à 2; fréquence de coupure -:400hz; facteur de résonnance égal à I,4 environ.Le signal démodulé est ensuite mis en forme à l'aide d'un trigger de schmitt classique réalisé à l'aide d'éléments discrets et caractérisé par un seuil voisin de I volt et un courant constant de 10 mA; il est constitué des éléments (R3I), (T2), (R32), (R34), (C12), (R35), (T3), (R36). Les composants (D3), (C7), (R17) sont omis puisque le signal la sortie du trigger de schmitt constitue le signal alternatif des deux signaux émis par l'instrument. Les autres circuits suivants sont identiques à ceux du circuit de la figure 2, sauf la résistance (RI6) qui est placée après la diode (D4). Les circuits électroniques du troisième prototype de l'appareil réalisé selon la deuxième variante ont été conçus à partir de ceux utilisés pour le deuxième prototype. Dans le circuit d'élaboration du signal de synchronisation, les éléments (55), (S7) et (NI) sont omis. Le signal issu du trigger de schmitt (S4), et qui est le signal alternatif des deux signaux émis par l'instrument, attaque la porte nand (N2) et module en tout -ou-rien le signal sinusoïdal de 3 khz à laide des memes éléments du deuxième prototype. La tension continue issue du trigger de schmitt (S6) module en tout-ou-rien un autre signal sinusoïdal à signal l'aide d'éléments similaires à ceux utilisés pour l'autre/,la dif- férence concerne la fréquence du signal sinusoïdal qui est de I khz. Les deux signaux obtenus sont ensuite mélangés à l'aide d'un somma- teur classique réalisé avec un amplificateur opérationnel. La sommation de ces deux signaux constitue le signal de synchronisation Il passe ensuite par les éléments (C3), (P2), (R11), et par l'amplificateur de sortie constitué des éléments (A3), (R19), (R20), de mafière identique à celle du deuxième prototype. Le signal de syn- chronisation est disponible sur le connecteur (F2). Dans le circuit de décodage du signal de synchronisation, un deuxième filtre de type passe-bande est utilisé parrallèlement à celui utilisé dans le deuxième prototype. Ces deux filtres sont si milaires, la différence concerne la fréquence de résonnante qui est de I khz. Ce filtre est suivi par un filtre de type passe-bas iden- tique à celui utilisé pour le deuxième prototype..Un trigger de schmitt, identique à celui du deuxième prototype réalise à l'aide d'éléments discrets, met en forme le signal filtré par le filtre passe-bas. Le circuit remplissant la fonction de monostable est omis. Les éléments (D3), (R16), (C8), (R18), (S3), (N3) sont donc omis.Deux triggers de schmitt inverseurs identiques à (S1) et (S2) sont utilisés pour le deuxième signal démodulé. Les deux signaux obtenus sont disponibles su; le connecteur (24). L'appareil selon l'invention est particulièrement destiné pour synchroniser les instruments de musique automatiques ave: un magnétophone. L'appareil selon l'invention permet de commander la production des sons par des instruments de musique automatiques avec un rythme identique à celui de sons mu-si eaux délivrés par des instruments de musique non automatques et enregistrés sur les pistes du magnéto- phone lorsque le signal de synchronisation a été préalablement enre- gistré sur le magnétophone. L'appareil selon l'invention permet de ne pas enregistrer les sons produits par les instruments de musique automatiques puisqu'il permet de synchroniser les instruments de musique automatiques avec un magnétophone. L'appareil selon 11 invention permet de modifier les sons produits par les instruments de musique automatiques lorsqu'ils sont synchronisés à l'aide de appareil avec un magnétophone sur lequel sont enregistrés d'autres sons musicaux. R3VENDICTI0NS I/ Appareil pour synchroniser les instr'r.ents de musique automati-ques avec un magnétophone caractérisé en ce qu'il comporte d'une part: un oscillateur sinusoZdal composé des résistances RI, R2, R3, R4 et PI, des condensateurs CI et C2, des diodes DI et D2, de l'amplificateur opérationnel AI, dont l'amplitude du signal délivré est-modulé en touou-rien par la résistance RiO et le transistor II suivant la nature du produit t logique de deux signaux logiques émis par l'instrument de musique et dépendants de son état de enctionnement, qui est réalisé par une porte logique@nand@NI;; le niveau du signal de synchronisation obtenu est réglé par un potentiomètre P2 et amplifié par un amplificateur A3 pour être enregistré sur un magnétophone; d'autre part circuit démodulateur du signal de synchronisation, lu par le magnétophone, composé d'un condensateur C7, une résistance RI7 et une diode D3, suivi d'un circuit de mise en forme composé de deux triggers de schmitt inverseurs SI et S2 fournissant un des deux signaux de commande de l'instrument de musique, l'autre signal est une tension continue délivré par un circuit monostable redéclenchable composé d'une diode D4, d'un condensateur C8, d'une résistance Rie, d'un trigger de schmitt inverseur S3 et d'une porte logique SiandVN3. 2/ Appareil selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte un filtre passe-bande redresseur, composé des résistances R2I, R22, R24, R25, R26, R33, des condensateurs C9, CI3, de l'amplificateurA5, des diodes D4 et D5, qui élimine les éventuels signaux parasites au signal de synchronisation lu par le magnétophone et qui délivre la partie positive du signal de synchronisation. 3/ Appareil selon les revendications I et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un filtre passe-bas, composé des résistances R27, R28, R29, R30, des condensateurs ClO et CII, de l'amplificateur A6, qui ####### démodule le signal de synchronisation, suivi d'un trigger de schmitt, composé des résistances R31, R32, R34, R35, R36, du condensateur CI2, des transistors T2 et T3, qui met en forme carrée le signal de synchronisation démodulé.