Y.A.P.S (Yet Another Plasma Speaker)

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Ce projet est partagé sous licence

Ce projet a été repris dans le cadre le l'IPT par abtout annia et Ghillain De Labbey afin de protoyper un static speaker.

Coordinateurs principaux :

• Yanis MAZOUZ (contact : yannis.mazouz@pmclab.fr)
• Luis Mario Domenzain (contact : domenzain@pmclab.fr)

L'objectif de ce projet est de fabriquer un kit d'enceintes stéréos utilisant un plasma afin de produire une onde sonore. Le plasma sera créé par ionisation de l'air ou un autre gaz, grâce à une décharge haute tension entre deux électrodes. Le fait de chauffer ou non ce plasma (en faisant varier le courant qui le traverse) permet de dilater ou contracter l'air autour et ainsi créer une onde sonore.

• Rassembler toute la documentation possible sur les hauts parleurs à plasma
• Se renseigner sur les dangers que présente la haute tension ainsi que l'ozone dégagée par l'arc électrique
• Définir des spécifications claires et précises
• Faire la liste du matériel requis.

Toute la documentation rassemblée pour ce projet devra être mise sur cette page. Merci d'éviter les doublons, afin d'avoir la doc la plus claire possible.

Une fois le fonctionnement bien compris et le projet bien défini, nous rédigerons des spécifications précises sur cette page .

La liste du matériel nécessaire à ce projet se trouvera sur cette page .

21/01/2014: Aujourd'hui est un grand jour, notre transformateur flyback a craché ses premières étincelles, elles n’étaient pas musicales mais c'est un début.

Schéma PDF

Liste composants:

• C1 100µF
• C2 47nF
• C3 10nF
• C4 100nF
• J1 JACK_2P
• K1 Bornier 3 bornes
• P1 Bornier 2 bornes
• R1 $2.2k\Omega$
• R2 $10\Omega$
• RV1 $10k\Omega$
• RV2 $22k\Omega$
• TL494CN1 TL494CN
• U1 LM7812

La partie la plus importante de notre plasma speaker est la partie qui va piloter le Mosfet qui forcera le courant dans le primaire. Pour se faire nous utiliserons un composant communément utilisé dans les alimentations à découpage le TL494, Ce composant comporte tout le nécessaire afin d'obtenir ce que nous souhaitons un signale de 50kHz dont le rapport cyclique est modulé par une entrée analogique. En lisant la Datasheet du composant ainsi que les Applications Note on voit que la fréquence de fonctionnement est fixée par un oscillateur RC, la résistance étant connecté à la pin 6 et le condensateur sur la pin 5 ainsi $f_osc$ $=$ $ 1\over R_T\times C_T$ On choisis alors deux valeurs dans la plage de valeurs autorisées par le constructeur qui combiné nous donnes la fréquence désiré On fixe arbitrairement $C_T = 10nF$ Et on en déduit R : $R_T$ $=$ $1 \over C_T \times F_osc $ $=$ $1\over 10\times10^-9\times 50\times 10^3$=$20k\Omega$. On souhaite pourvoir modifier la fréquence de fonctionnement facilement, pour cela on utilisera un potentiomètre tout en ajoutant une résistance afin d’éviter d’être en dessous du minimum recommander par le constructeur, on prendra donc un potentiomètre de $20k\Omega$ en série avec une résistance de $2.2k\Omega$ sur la pin $R_T$

La pin 4 gère le rapport cyclique c'est sur cette pin qu'il faudra agir afin d'obtenir une modulation audio, le principe est simple: le composant va agir comme un comparateur, avec d'une part la tension en dent de scie générer par l'oscillateur interne et d'autre part l'entrée de la pin 4, ainsi si $V_osc>V_4$ alors la sortie est à l’état haut et si $V_osc>V_4$ alors la sortie est à l’état bas, ce qui générera notre PWM.

Signal de l'oscillateur, et seuil de déclenchement:

Sortie du circuit:

On va donc se servir de la pin 14 qui va nous fournir une tension constante quelque soit la tension appliqué au circuit,en effet grâce à un circuit intégrer au TL494 la sortie 14 à toujours un potentiel de $2.50V$ par rapport à la masse, et grâce au potentiomètre qui va agir en diviseur de tension on va pouvoir modifier le seuil du comparateur et ainsi modifier le rapport cyclique de base, le courant alternatif appliquer sur l'entrée jack va elle élevé ou abaisser ce seuil en fonction de la note de musique modifiant ainsi de maniéré dynamique le seuil et donc le rapport cyclique. On ajoutera un condensateur entre la prise jack et la pin 4 afin de supprimer la présence d'un éventuelle courant continue gardant ainsi que la composante alternative

Enfin pour terminer on va désactive les fonctions dont on ne se sert pas tel que les amplificateurs d'erreur et la boucle de rétroaction, et en reliant les pins d'alimentation.

On voit sur le diagramme fonctionnel que :

• La pin 12 doit être relié à $V_cc$ soit à l'alimentation du circuit.
• La pin 7 à la masse du circuit.
• La pin 13 permet de choisir le mode de fonctionnement dans notre cas on fonctionnera en mode sortie unique et nous connecterons donc la pin à la masse.
• La pin 14 est la pin donnant la tension de référence, on ajoutera un condensateur entre cette pin et la masse afin de stabilisé encore plus cette tension.
• La pin 3 permet un rétrocontrôle toutefois nous n'utiliserons pas cette fonction et laisserons donc la pin déconnectée.
• Les pins 1, 2, 16 et 15 correspondent à l'amplificateur d'erreur pour le désactivé les pins IN+ soit les pins 1 & 16 seront relié à la masse alors que les pins IN- soit les pins 2 et 15 seront relié à la tension de référence situé sur la pin 14.
• Les pins 8 et 11 correspondent au collecteur des sorties, elles sont donc relié au rail d'alimentation positifs.
• Enfin les pins 9 et 10 correspondent au sortie du circuit c'est sur ces pins qu’apparaît le PWM, la pin 9 sera relié directement au MOSFET et le pilotera, la deuxième sortie n'ayant aucune utilité la pin 10 restera déconnectée.

Une fois le montage tester sur Breadboard, je réalise une carte sous KiCad, je la fais de telle sorte qu'elle puisse s'utiliser avec n'importe quel montage a base de MOSFET et qu'elle soit la plus petit possible, et de préférence sur une seul face, après quelques essaies et un routage manuel méticuleux voici le résultat final

Le Rendu 3D étant satisfaisant je passe à la fabrication avec la TechnoDrill2, et après un essaie raté voici le résultat:

Expérience préliminaire