Réalisation d'un sélecteur de sources à relais


Origine du projet

Le sélecteur de sources de mon premier pré-ampli Hi-fi était réalisé a partir d'un commutateurs rotatifs à galettes dans le genre de celui qui est présenté sur la figure ci-dessous :

Figure 1
Figure 1 - Un commutateur rotatif à galettes

Malheureusement, avec un sélecteur de ce type, les entrées se parasites les unes les autres. Dans mon cas ce fut limite extrême car si on ne reliait qu'une seule source au pré-ampli, il était possible de l'entendre quelque soit la position du sélecteur (Le volume variant suivant la source sélectionnée). Le but étant de réaliser un pré-ampli et non une table de mixage, il a donc fallut remplacer le sélecteur fallacieux. Pour réaliser cette opération, trois solutions s'offraient a moi :
  • L'achat d'un commutateur rotatif plus haut de gamme
  • La réalisation d'un sélecteur de sources a relais
  • La réalisation d'un sélecteur de sources a base de switch analogique
  • L'utilisation de switchs analogiques ne permet pas une séparation totale des canaux (même si elle est très élevées). Le prix d'un commutateur rotatif certifié « Hi-fi » et le même que le prix de revient d'un commutateur a base de relais. Ne voulant pas subir un second échec, ce fut le réalisation d'un commutateur de sources a base de relais mécaniques qui fue choisie. N'ayant pas trouvé sur le net de schéma me satisfaisant, il a bien fallut que j'en réalise un moi-même. Voici donc le résultats de mes profondes réflexions.

    Schéma de commande d'un relais

    Le schéma de commande d'un relais est présenté figure 2. Le schéma est assez simple et ne comporte pas d'astuce particulière. Il a été bâti sur le concept « je n'aime pas les fils dont le potentiel n'est pas déterminé ».

    Figure 2
    Figure 2 - Schéma de commande d'un relais

    La tension VR dépend du relais utilisé (12V dans mon cas). Le trio JP13, JP14 et JP15 représente les trois cosses poignard reliant la carte a l'entrée qui est reliée au relais considéré. La tension SRC1 doit être capable de saturer le transistor si on a sélectionné cette source et 0 dans le cas contraire. Dans mon cas, le commutateur rotatif utilisé pour choisir le relais a commander amène SRC1 a VR lorsque le relais est sélectionné et laisse ce fil « en l'air » dans le cas contraire. Les sorties S1 et S2 sont communes a tous les relais : se sont les sorties de la carte.

    Le transistor sert a commander le relais : s'il est saturé, on applique la tension VR aux bornes du relais et l'entrée est recopiée en sortie. Si le transistor n'est pas commandé, la résistance R3 s'assure que sa tension de base n'est pas flottante mais bien a la masse (Rappel : dans ce cas SRC1 est laissé flottant par le commutateur rotatif). Les résistances R1 et R2 fixent l'impédance du pré-ampli a 47k vis a vis de la source lorsque celle-ci n'est pas sélectionnée. Ainsi, les entrées ne sont jamais reliée a rien. R3 sert a absorber la différence de tension entre SRC1 et le Vbesat du transistor lorsque celui-ci est saturé.

    La diode D1 sert de diode de roue libre à la commande du relais. Si D1 n'était pas présente, on aurait une surtension a chaque changement d'état du relais. Ce pic de tension serait du à la variation rapide de tension aux bornes de la bobine qui constitue la commande du relais (bornes 1 et 16 de K1).

    L'utilisation d'un transistor pour commander le relais peut paraître inutile, mais ce choix me permet d'utiliser par la suite une commande ne pouvant pas fournir de courant comme un microcontrôleur.

    Le transistor étant utilisé comme interrupteur et n'étant jamais en contact direct avec le signal, son choix n'est pas réellement sensible. Il faut juste s'assurer qu'il puisse supporter le courant traversant le relais lorsqu'il est commandé (41mA avec le relais que j'utilise). Il est recommandé d'utiliser un relais faible signaux car les contacts d'un relais de forte puissance risquent de s'oxyder a force de commuter des signaux de faible puissance. Pour ma part, j'ai utilisé un « DS2E-S » disponible chez la plupart des boutiques d'électronique. Ce relais s'alimente en 12V, possède une résistance de contacts de moins de 35 mOhms et une bobine de commande de 290 Ohm d'impédance. En 2006, lors de la réalisation de cette carte, on pouvait un acquérir un en échange d'un billet de 5 euros.

    Schéma complet de la carte

    Comme on peut le deviner sur le typon disponible figure 3, le routage d'un relais a été recopié 5 fois de façon a avoir 5 entrées totalement équivalentes.

    Figure 3
    Figure 3 - Vue miniature du pcb de la carte

    On peut aussi remarquer que la masse utilisée pour la commande des relais n'est jamais mise en commun avec celle du signal histoire de ne pas casser l'isolation galvanique entre la commande et la partie signaux de la carte. A priori, c'est inutile (les masses sont reliées entre elles ailleurs dans le pré-ampli). Libre a vous de ne pas faire pareil.

    Le test

    Contrairement a ce que j'avais pu penser au début, le relais fait moins de bruit en changeant d'état que le sélecteur de sources qui choisis la source qui sera recopiée en sortie. Lorsque l'on choisit certaine source, on peut entendre très très légèrement celle qui est juste a coté de celle-ci. Vu que le tracé des pistes sur le pcb est exactement le même pour chacun des cinq relais, je penche pour un problème de câblage (voie a explorer). Sinon, RAS.

    Et si c'était a refaire ...

    Afin de fournir le 12V nécessaire à l'alimentation du relais, j'avais choisis a l'époque de rajouter une seconde carte d'alimentation au pré-amplificateur. Le sélecteur de source ne demandant pas plus de 45mA, il aurait été plus simple et moins coûteux (surtout en place), d'intégrer directement un régulateur de type 7805 en boîtier TO92 directement sur la carte et d'alimenter la carte en +15V.

    Liens :