Brevet FR2573900A3 — publié le 19860530

FR 2573900 A3 19860530 FR 8406787 A 19840502 La présente invention concerne un nouveau procédé de réalisation d'accon deur électronique d'instruments de musique. Un procédé déjà connu est l'ac cordeur à oscillographe cathodique, dont il existe deux versions :l'une à balayage circulaire, l'autre à balayage linéaire; dans les deux cas, on envoie aux électrodes d'un tube cathodique le signal-étalon et le signal à accorder, et la comparaison des deux fréquences se traduit sur l'écran du tube par une image immobile au moment de l'accord et mobile dans un sens ou dans l'autre selon le sens du désaccord. Ces appareils oscillographiques sont de bonne précision, mais coûteux et encombrants et lourds.Un autre procédé dé est le fréquencelmètre analogique à intégration: le signal musical est sou- mis, après l'amplificateur microphonique, à un convertisseur Fréquenceften sion qui engendre une tension continue proportiohnelle à la fréquence d'en triée. Le signal est d'abord mis en forme rectangulaire, puis dérivé en impulsions dont l'on n'utilise que celles d'une meAme polarité, que l'on applique à un Monostable calibré donnant des créneaux rectangulaires de durée constante et d'amplitude constante;; l'intégratibn par un filtre passe-bas de ces créneaux donne une tension continue proportionnelle à la fréquence.Le système est simple et économique, mais toute sa précision et sa stabilité reposent sur celles du circuit monostablet et il est difficile d'atteindre une précision meme de I%, alors que l'industrie musicale requiert moins de I pour 1.000, et souvent meAme I0-4. L'objet de la présente invention est d'ob~ tenir à la fois une grande précision, upe grande stabilité, une grande économie par rapport aux appareils oscillographiques, un faible encombrement et un faible poids.Le principe de l'invention consiste à comparer 2 fréquent. ces,( la fréquence à accorder et la fréquence-étalon), après conversion Fré- quence-Tension, sur un amplificateur différentiel en comparateur de tensions donnant sortie-zéro à l'égalité des fréquences( donc des tensions) et sortie positive ou négative selon le sens du désaccord0 L'indicateur d'accord sera soit un galvanomètre à zéro central, soit 2 voyants tels que 2 diodes-Led ou autres, chacune s éclairant alternativement selon le sens du désaccord, ou s'éteignant simultanément au moment de l'accord à sortie-zéro. Le procédé selon l'invention utilise 2 canaux identiques: un canal-étalon et un canal-signal. Le canal-étalon comporte un oscillateur-étalon de grande précision, par exemple un oscillateur RC à compensation de température des composants R et C, engendrant une tension E, que l'on envoie à un convertisseur FréquenceTension, qui sera, par exemple,le système à mono stable et intégration, dont la succession des opérations est représentée sur la figue re I par les 5 courbes a-b-c-d-e-superposées en phase, en fonction du temps.Les 4 opérations successives sont les suivantes: - la tension d'entrée EI ( courbe a) est mise en forme rectangulaire( b) - ce signal rectangulaire est dérivé en impulsions dont on ne garde que celles de meme polarité (courbe c) - ces impulsions déclenchent un mono stable engendrant des créneaux rectan- gulaires ( ou tops) de durée constante k (courbe d) - ces créneaux sont intégrés en une tension moyenne continue V1 proportio nnelle à la fréquence ( courbe e ).Cette tension continue VI est appliquée à l'une des 2 entrées d'un amplificateur différentiel fonctionnant en compara teur de tensions (figure 2). Le canal-signal reçoit la tension E2 provenant de l'amplificateur micropho nique du signal musical à accorder, et subit exactement la meme succession d'opérations que la tension EI du canal-étalons avec la même valeur k du créneau ou top rectangulaire du monostable.La sortie de l'intégrateur ou sens sion moyenne continue V2 , proportionnelle à la fréquence, est appliquée à la deuxième entrée du comparateur différentiel ( fig.2).A l'égalité de fréquences des 2 entrées on a V1=V2, et la sortie du comparateur différentiel Vs=O. Si V2 > V1, la sortie Vs est positivei si V2 Vs est négative.Le comparateur sera, par exemple, un circuit intégré d'ami plificateur différentiel fonctionnant en boucle ouverte, donc de gain quasiinfini et ne présentant que 2 états stables de tension de sortie Vs : positif ou négatif, séparés par la position Vs - qui ne peut durer que pendant l'égalise té parfaite des 2 fréquences.Une très petite différence entre VI et V2 fera basculer brutalement la sortie du positif au négatif et inversement: le systè- me peut donc être extremement sensible et donner un accord de grande pré- cision. L'accord exact est donné par le passage à zéro de la sortie Vs La figure 2 REPRESENTE LES 2 canaux identiques convergeant vers le com- parateur différentiel.Sur cette figure, EI désigne la tension de l'oscillation~ étalon; on désigne par I le circuit de mise en forme rectangulaire, par ex- emple une Bascule de Schmitt; par 2 et 3 le condensateur et la résistance de la liaison de dérivation en impulsions par 4 le mono stable; par 5 et 6 la résis- tance et le condensateur d'intégration, donnant une tension de sortie VI par 7 une résistance série de limitation allant à l'entrée e inverseuse de phase de l'amplificateur différentiel; par 8, l'amplificateur différentiel ou coza- parateur de tensions, par +A et -A les pales positif et négatif de l'alimen~ tation symétrique avec point milieu à zéro; par Vs la tension de sortie du comparateur; par 9 un galvanomètre de lecture à aiguille avec graduation zéro centrale. Sur le deuxième canal, E2 désigne la tension du signal musiez cal à accorder0 On désigne par 10 le circuit de mise en forme rectangulaire du signal E2; ; par Il et 12 le condensateur et la résistance de dérivation; par I3 le mono stable; par 14 et I5 la résistance et le condensateur d'intégration, donnant une tension de sortie V2; par I6 une résistance-série de limitation allant à l'entrée e+ non-inverseuse de l'amplificateur différentiel. L'indicateur de passage à zéro peut être soit un galvanomètre à zéro central, soit une résistance de charge R shuntée par 2 diodes luminescentes (LED) LI et L2 montées en polarités opposées, comme indiqué figure 3; donnant allumages alternés selon le sens du désaccord ou extinctions simultanées au moment de l'accord. Sur la figure 3, comme sur la figure 4, les désignations 8, +A -A, Vs, ont évidemment le meme sens que sur la figure 2. Une variante d'indicateur à voyants lumineux (figure 4) consiste à utiliser 2 voyants NI et N2 en série avec les diodes ordinaires D1 et D2 montées en polarités opposéessà sortie Vs.Une autre variante, indiquée par la figure !;, consiste à faire suivre le comparateur par un amplificateur symétrique à 2 transistors complémentaires TI et T2, avec sortie à a jonction des deux émetteurs sur résistance de charge R5, la tension de sortie Us passant du positif au négatif.Sur cette figure 5, RI désigne uae résistance de liai son entre Vs et l'amplificateur symétrique; R3 et R4 deux résistances de protection; +B et -B l'alimeftatio-n de l'amplificateur de sortie s qui pourra donc are bien supérieure à celle du comparateur et permettre, par exemple, un voyant Néon comme indicateur lumineux Une autre variante, indiquée en figure 6, consiste à faire suivre le comparateur par un amplificateur non-symétrique terminé par un transistor T3 > par exemple NPN avec voyant L3 sur la charge de collecteur, en voyant lumineux unique ne comportant que 2 états: lumineux ou obscur Si, par exemple, la fréquence du signal musical est plus élevée que celle de l'étalon, et donne V2) VI et Vs positif, le voyant L3 sera lumineux; S'il est obscur, il. indique que la fréquence du signal musical est inférieure à celle de l'étalon; à l'instant de la transition de lumineux à obscur, on passe à l'accord. Ce système prmet à l'opérateur de n'avoir qu'un voyant à regarder, et ce voyant peut eAtre de bonne dimension et de forte luminosité puisqu'alimenté par une source séparée +C. Sur la figure 6, R6 désigne une résistance de liaison, et R7 une résistance de limitation. En résumé, le procédé selon l'invention consiste à effectuer d'abord la conversion FréquenceJTension, puis à comparer la tension-étalon et la tensionsignal sur un comparateur différentiel, tel qu'un Xlificateur différentiel en boucle ouverte, donnant à sa sortie 2 états stables selon le sens du désaccord et un état métastable à sortie-zéro au moment de l'accord.Ce procédé différentiel permet une précision et une stabilité beaucoup plus grandes que la méthode analogique par intégration, dont la précision est entièrement liée à celle du mono stable , laquelle ne peut pas prétendre à une stabilité de 1O Au contraire, dans le procédé selon l'invention, comportant 2 canaux avec 2 monostables rigoureusement identiques et juxtaposés dans une même ambian ce, toute variation de l'un comportera une variation identique de l'autre, et les deux tensions conserveront la même différence entre elles, donc la même tension de sortie de l'amplificateur différentiel. L'accord sera complètement indépendant des fluctuations éventuelles des monostables.Mieux même, au cas où surviendrait une légère dissymétrie entre les 2 canaux une remise à zéro très simple consiste à appliquer en EI et E2 un même signal et à vérifier la sortie-zéro; une correction de ltune des valeurs RC des monostables, ou d'un seul, ou encore un réglage différentiel des deux RC à l'aide d'un petit poten tiomètre-vernier, assurerait la remise à zéro très simple, que l'opérateur pourrait effectuer, par exemple, avant une série d'accords d'in-struments Quant à la réalisation d'appareils accordeurs basés sur ce nouveau procédé il est évident que seul un accord par égalité de fréquences est possibleton partira donc d'un octave-étalon ( appelé Horloge) correspondant au dernier octave aigi du piano (par exemple), puis on procèdera par division de fréquen ce (7 diviseurs successifs), à circuits intégrés, pour obtenir, par commuta tion,les 7 octaves-étalons du piano, bénéficiant exactement de la stabilité de 1'Horloge de départs On accordera ainsi toutes les notes d'un instrument par comparaison différentielle avec chaque note de même fréquence*etalonw A noter que, sur la figure 3, les 2 résistances r1 et r2 en série avec les diodes LED sont des résistances de limitation de tension. A noter que les diverses figures représentées sont données à titre d'exem ples non limitatifs, en vue de faciliter la compréhension de l'exposé. Par exemple, la figure 6 donne un couplage très simplifié entre la sortie du com- parateur et l'amplificateur de puissance; le plus souvent on ixilErcale une dio de et un étage à transistor FRT entre la sortie du comparateur et l'amplifi- cateur de sortie.Tous les développements sont évidemment possibles à par tir du principe de base qui utilise 2 canaux de conversion Fréquence/Tension convergeant sur un comparateur differentiel.On sait, en Physique générale, que les méthodes de mesure différentielles, souvent appelées " méthodes de zéro ", sont toujours les plus précises. REVENDICATIONS Procédé ite réalisation d'accordeur électronique drinstruments de musique par comparaison entre la fréquence~signal et la fréquence-étalon, consistant à effectuer la conversion FréquenceJTension et à utiliser 2 canaux identiques pour le signal et pour l'étalon, et à appliquer les sorties de ces 2 canaux aux 2 entrées d'un amplificateur différentiel fonctionnant en comparateur de tensions, donnant une sortie à 2 états stables selon le sens du désaccord et I état métastable à tension-zéro au moment de l'accord. 2. Procédé d'indicateur visuel, selon la revendication I, utilisant un galvanomètre à aiguille à zéro central, avec déviation de l'aiguille à droite ou à gauche selon le sens du désaccord, et passage à zéro au moment de l'accord 3, Procédé d'indicateur visuel, selon la revendication I, utilisant deux diodes luminescentes (LED) montées en polarités inversées, donnant allumages alternés selon le sens du désaccord ou extinctions simultanées au moment de l'accord. 4. Procédé d'indicateur visuel, selon la revendication I, utilisant deux voy arts chacun en série avec une diode ordinaire, les deux diodes étant montées en polarités inversées 5. Variante des revendications 2 3, 4, en vue de disposer de courants plus élevés, caractérisée en ce que la sortie du comparateur est appliquée à un amplificateur symétrique à 2 transistors complémentairess donnant sortie positive ou négative ou nulle 6. Variante des revendications 2s3,42 en vue de disposer de courants plus élevés, caractérisée en ce que la sortie du comparateur est appliquée à un amplificateur non symétrique ayant un transistor de sortie présentant seulement deux états O et Is donc lumière ou obscurité d'un voyant unique l'instant de l'accord étant indiqué par le passage brutal d'un état à l'autre0