Brevet FR2741229A1 — publié le 19970516

L'invention décrit un système complet et à bas prix de revient permettant de générer de la lumière à partir d'informations transitants sur le bus standard de transmission couramment appelé MIDI. II est composé d'un boîtier comprenant une électronique de commande et des spots de lumière pouvant être de différentes couleurs. L'invention touche le domaine de l'électronique grand public ainsi que ceux de la musique et de l'informatique. La plupart des ordinateurs personnels actuels peuvent recevoir, s'il n'en est pas déjà équipé, une carte son comprenant une interface de type MIDI. De plus l'invention n'est pas forcément dépendante d'un ordinateur mais peut se relier à n'importe quel appareil utilisant MIDI à condition qu'il y est un générateur de signaux MIDI dans la chaîne. Les jeux de lumières compacts et grand public sont généralement formés d'un boîtier de commande électronique et d'une série de spots comprenant des ampoules de différentes couleurs. Ils utilisent soit un microphone inteme soit une liaison son basse fréquence provenant d'un appareil de reproduction sonore. L'invention utilise quand à elle le standard de communication entre les instruments de musique électronique appelé MIDI (de l'anglais Musical Instrumental Digital Interface) pour commander les spots de lumière indut dans le système. L'invention comprend un à huit spots de lumière selon les versions réalisées. La lumière ainsi produite suit avec une précision toute informatique, les données musicales présentes en temps réel sur MIDI. Les effets lumineux produits sont ainsi d'une totale discrimination entre les notes ou les voies MIDI, surtout lorsque l'on compare le résultat à l'usage dassique de filtres électroniques qui, à cause entre autre de leur faible coût, sont très peu sélectifs. On obtient ainsi un spot de couleur par instrument, par canal MIDI ou par note jouée. L'utilisation d'un micrr > -contrôleur permet de réaliser un produit très performant dans un espace réduit et d'un faible coût le rendant accessible au grand public. L'idée est d'utilisé un bus standard au instrument de musique pour commander cet appareillage compact. Le bus MIDI offre aussi toutes les qualités de sécurité requises pour les utilisateurs comme pour le matériel dans ce type d'application utilisant le courant secteur comme commande de puissance. L'interface MIDI utilise une sortie boude de courant et une entrée isolée par opto-couplage. Spots de lumière Chaque spot de lumière est un bloc autonome comprenant un boîtier de dimension suffisante pour contenir une lampe de couleur et sa douille. II est réalisé dans une matière capable de résister à un usage permanent de la lampe dont la consommation est de l'ordre de 60 Watts. Dans le boîtier est fixé, grâce à sa bague de fixation, une douille de type E27. Un cordon secteur équipé d'une prise secteur mâle est relier à la douille. L'ensemble de l'équipement électrique du spot répond aux nomes de double isolation et est dimensionné en fonction de la puissance utilisée Le spot comprend un système de fixation permettant de le relier par l'une de ces faces soit au boîtier de commande soit à l'un des autres sots. Un boîtier de section hexagonale est donc particulièrement recommandé pour ce type d'usage, permettant ainsi un ensemble de six spots entourants un boîtier central de même dimension. Le spot peut être ainsi branché de manière autonome sur le courant secteur. Le système contient une lampe de couleur différente par spot. Chaque lampe a une puissance de 60 Watts. Le boîtier de commande peut reprendre la structure du boîtier des spots dans sa structure générale. Il comprend en plus une face avant supportant l'interrupteur secteur et un ou plusieurs poussoirs de sélection de mode de fonctionnement. La face arrière est simplement perforée des trous de sortie des différents cordons de liaison. On y trouve ainsi un cordon de liaison MIDI (cordon 1 paire relié à une prise DIN 5 broches 180 degrés femelle de série économique). Chaque spot y est branché à travers un cordon secteur terminé par une prise femelle le tout en la norme de double isolation secteur. Le boîtier de commande est relié au secteur par un cordon mâle répondant au même nomes que précédemment. Si la face carrière est réalisée en plastique elle peut, par la forme des trous qui y sont appliqués, servir de blocage pour les cordons la traversant. Sinon l'usage de passe-fil est recommandé. Electronique de commande Les figures 1 et 2 représentent le schéma électronique de l'invention. La figure 3 est une représentation symbolique du schéma électronique de l'invention. Le dispositif selon l'invention comprend une électronique de commande. Celle-ci est articulée autour d'un micro-contrôleur de type 80C31 (ICI) dont la vitesse de traitement (12 MHZ) permet la fonctionnalité de l'ensemble à partir de microcode. Le micro-code est enfermé dans une mémoire morte qui peut être soit une ROM (read oniy memory) ou une EPROM (erasable read only memory) extérieure au mi > ontrôleur soit une ROM ou EPROM inteme au micrecoirtroleur. Le microcode nécessaire à l'application peut être contenu dans une ROM d'une capacité de 8 Kilo Bytes, les circuits ainsi utilisables sont de type 27C64 ou 27C128 (lC3). Il est rappelé que la lettre 'C' dans la référence de ces circuits signifie une technologie de type CMOS et donc une faible consommation électrique qui est une des qualités de ce montage. L'usage d'une ROM externe nécessite un circuit intégré supplémentaire de type HC 573 (IC2). Le mico > code du système est optimisé pour n'utiliser que la mémoire inteme du miaocontrôleur ce qui évite l'usage d'une mémoire volatile exteme ainsi que les circuits associés. La ROM externe utilise les ports Po et P2 du miawcontrôleur, le décodage adresses / données de celui-ci étant réalisé à partir du signal ALE / P du micro-controleur. Le micrecontrôleur utilise un quartz externe de 12 MI-IZ pC1) ainsi que deux capacités de 22 pF (Cl et C2) pour générer son horloge inteme avec un temps de cycle de 1 S. Cette période permet par une division inteme au micro-contrôleur de générer la fréquence exacte nécessaire à la communication sur le port MIDI. L'entrée du bus MIDI se fat à travers une prise standard MIDI-IN (connecteur DIN 5 broches 180 degrés dont les broches 4 et 5 sont reliées, à travers une résistance de 22n n (R2) et une diode de protection de courant inverse de type iN4148 (dol) à un optcoup(eur rapide de type CNY 17-2 (IC4). La sortie de l'opto-coupleur est reliée à l'entrée RXD (pin 10) du miaocontrôleur avec une résistance de 1.8 kn (R3). Cette résistance assure la charge du collecteur ouvert du transistor de sortie de l'opto-coupleur. Le circuit de remise à zéro (reset) du micu > contrôleur comprend un circuit de charge d'un condensateur de 22 1F (C3) réalisé grâce à une résistance de 10 Kn (R1). La commande de puissance des sources lumineuses est effectuée à travers un transistor de commande CTS) associé à deux résistances de rappel reliées à l'alimentation non régulée du système. La commande de puissance elle-même est produite par des TRIAC d'une tension de service de 600 V utilisant un faible courant de déclenchement de gâchette (5 mA typique) ex: TIC 225M. Sur la figure 1 il n'est représenté que l'une des commandes de puissance du système. Chaque autre canal est identique et est relié aux autres broches du port de sortie PO du miaecontrôleur. Un ensemble de quatre transistors (Tl à T4) et de cinq resistances (R4 à R8) réalise un dispositif de détection de passage à zéro de la tension secteur et génère ainsi des impulsions brèves toutes les 10 ms. Ces impulsions sont appliquées à la pin INT O du micro-contrôleur pour créer les interruptions nécessaires au programme. L'alimentation du montage est réalisée classiquement par un transformateur 2 x 6 V (TR), deux diodes de redressement (D2 et D3), un régulateur (7805) et quelques capacités de fittrage (C4 à C7). La consommation du montage devrait être, hors circuit de puissance,de moins de 100 mA. Un intenupteur secteur bipolaire est intercalé entre le cordon secteur et le circuit imprimé. Une protection de surintensité sera réalisée par un fusible (F1) monté sur un porte fusible. Un poussoir permet de mettre à zéro la pin INT 1 du micro-contrdleur. Cela génère des intenuptions qui permettent de définir les modes de fondionnement du système. Les spots lumineux permettant d'indiquer le mode sélectionné. La fonctionnalité du système dépend pour beaucoup de la spécificité du micro-code du micro contrôleur. Celui est capable d'analyser les signaux provenant de l'interface MIDI. II en extrait, entre autre les messages de numéro de canal utilisé, de début et de fin de note, les informations de vélocité et d'autre message plus spécifique aux différents appareils à la norme MIDI. MIDI permet, en standard, l'usage simultané de 16 canaux mais certains constructeurs d'instruments de musique électronique incorpore une gestion de 48 canaux. Le système peut choisir de fonctionner sot sur un canal soit sur plusieurs canaux simultanément. Le mode mono-canal utilise le code début et fin de note pour allumer et éteindre une voie lumineuse par note active. L'affectation des voies lumineuses peut se faire soit sur des notes fixes soit sur les premières notes actives. Le mode multi canaux utilise un canal MIDI, choisit parmi 16 voire 48 canaux, par voie lumineuse. Pour obtenir une fonction gradateur (intensité lumineuse réglable) un processus de commande est réalisé par microcode pour un asservissement en largeur d'impulsion de la phase du courant secteur. Chaque 10 ms à partir de l'interruption de passage à zéro du courant secteur le microcontrôZeur détermine la longueur du temps de commutation des TRIAC en fonction des informations MIDI et du mode de fonctionnement. Par exemple un mode de fonctionnement utilise l'information de vélocité pour définir l'intensité lumineuse. Ce procédé assure une commutation douce de l'étage de puissance et garanti un faible niveau de parasite. Une telle commande de lumière si elle est dépendante des informations MIDI n'est pas forcément liée à une donnée musicale. Un séquenceur MIDI sur un ordinateur pouvant être utilisé alors comme séquenceur d'ambiances lumineuses. Il en résulte un mode de fonctionnement du système, utilisant les informations MIDI, mais indépendant de toute information musicale. D'autres fonctionnalités sont intégrées au microcode: un mode test pour les spots, une fonction chenillard (clignotement séquentielle des spots), un mode de fonctionnement dégradé de commutation simple sans information d'intensité lumineuse. L'ensemble de l'électronique de commande sera implanté sur un circuit imprimé de petite dimensions et mono face. II sera intégrer dans un boîtier répondant au norme de double isolation L'ensemble devra être conforme aux momes en vigueur dont la norme NF. Un cordon de liaison spécialisé peut être livré avec l'appareil. Il s'agit d'un cordon pour liaison avec carte son de d'ordinateur de type P.C.. En effet les cartes son des P.C. sont en général livrées avec une interface MIDI / Joystick réalisé par un connecteur de type DB 15 Femelle. Pour obtenir une liaison MIDI standard le possesseur d'une telle carte dot se procurer un boîtier appelé couramment MIDI MATE. Afin de garder le caractère économique du système un cordon de liaison simplifié peut être foumi avec l'invention ici décrite. Ce cordon comprend un connecteur de type DBl5 mâle dont le capot enferme une résistance de 220 fl qui permet de charger la boude de courant de l'interface MIDI. Ce cordon bien sur ne gère que la sortie MIDI-DUT du P.C. qui est ainsi relié à l'entrée MIDI de l'invention. Le connecteur à l'autre bout du cordon est une prise DIN 5 broches mâle 180 degrés de série économique. REVENDICATIONS 1. Système à bas prix de revient permettant de générer de la lumière. II est composé d'un boîtier comprenant une électronique de commande et des spots de lumière de différentes couleurs. Il est caractérisé en ce qu'il fonctionne à partir d'informations transitants sur le bus standard de transmission couramment appelé MIDI. 2. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un micr > contrôleur pour la gestion des informations MIDI et lumineuses. 3. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise le mode de fonctionnement mono-canal, c'est à dire utilisant les informations d'un seul canal MIDI pour commander une ou plusieurs voies de lumière. 4. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise le mode de fonctionnement multi-canaux, c'est à dire utilisant les informations de plusieurs canaux MIDI pour commander plusieurs voies de lumière. 5. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un mode de fonctionnement gradateur à partir des informations MIDI. 6. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un mode de fonctionnement à partir des informations MIDI ne correspondant pas à des informations musicales. 7. Système générateur de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un circuit de détection de passage à zéro du courant secteur. 8. Système générateur de lumière selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il utilise un circuit imprimé simple face. 9. Système générateur de lumière selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il utilise la technologie CMOS pour une faible consommation. 10. Système générateur de lumière selon les revendications i et 2, caractérisé en ce que le micro code utilise seulement la mémoire vive inteme au miaocontroleur.