Alex : un préamplificateur audio performant commandé à la voix

Nous souhaitons réaliser un préamplificateur audio stéréo 4 entrées, très simple : uniquement la commutation et un bouton de volume, très performant, économique et commandé à la voix (en plus des boutons poussoirs en face avant de téléphones ou tablette et d'une télécommande).

Tout ça pour moins de 50 €...

Pas de boutons balance, grave, aigu, loudness...

Nous souhaitons que l'audio fasse un circuit minimum, sans passer par des semi-conducteurs.

La commande à la voix se fait par le système Alexa Echo Input (sur la photo : modèle sans haut-parleur qui n'est plus proposé) ou Echo Dot (avec haut-parleur et prise Jack stéréo) (environ 40 €) d'Amazon :

Nota : Les Alexa Amazon fonctionnent sans abonnement. (L'abonnement permet l'accès à plus de fonctions comme beaucoup plus de choix de musique)

Rappelons que ce petit système épatant, connecté par la Wifi, une fois configuré, permet de tout commander par la voix dans la maison : lampes, convecteurs, télévision, écouter la radio, la musique, la météo...

Il est muni d'une sortie audio stéréo (jack femelle Ø3.5) que nous avons reliée à l'entrée A du préampli. Nous utilisons essentiellement le truc pour écouter la radio FM.

Le défaut, c'est que ce boîtier permet d'espionner l'utilisateur (à la maison, il est alimenté en même temps que la chaîne audio et coupé le reste du temps).

Nota :  Alexa permet de s'appairer en Bluetooth avec un autre appareil comme un téléphone. Lorsque le téléphone ou la tablette Bluetooth arrive à proximité d'Alexa, Alexa démarre la musique du téléphone ou de la tablette (et on peut régler le volume à la voix). Un récepteur Bluetooth relié à une entrée Bluetooth sur Alex est donc pratique mais pas indispensable...

Partie Audio :

En face arrière d'Alex :

•   5 fois 2 embases Cinch/RCA dorées d'entrée, (la 4e paire est reliée en // à la 5e) :

• Un connecteur pour l'alimentation 12V du préampli : une embase Jack

• 2 embases Cinch/RCA dorées de sortie.

Nota : les masses audio des voies Gauche et Droite sont isolées galvaniquement du coffret et de la masse de l'alimentation.

Les commutations se font par des relais RZ 12V 2 RT, installés en face arrière, juste à côté des prises d'entrées avec une astuce pour éviter la diaphonie entre les voies.

L'astuce consiste à relier chaque embase Cinch/RCA d'entrée au commun du relais RZ à travers une résistance de 1.2 kΩ.

Le contact travail du relais RZ est relié au bus audio Gauche ou Droite.

Le contact repos du relais RZ est relié à la masse audio : ainsi les entrées inutilisées par Alex sont "court-circuitées" et ne peuvent pas créer de diaphonie avec l'entrée écoutée.

Attention : si on veut récupérer (ce qui est notre cas) l'audio de l'entrée 4 dans l'entrée 5 (qui dans ce cas sert aussi de sortie), il faut les connecter en // AVANT les 2 résistances de 1.2kΩ. Sinon, quand Alex n'est pas sur l'entrée 4, il n'y a plus rien sur l'entrée 5 !

Les contacts communs des relais sont reliés à un bus Gauche et Droite reliés à un "potentiomètre", (6€)

En fait un commutateur rotatif "Alps" chinois muni de résistances CMS pour suivre la loi log

Ce qui garantit d'excellentes commutations, une vraie loi log et surtout 2 voies d'atténuation strictement identiques (ce qui est loin d'être le cas avec des potentiomètres stéréo log classiques). Le "potentiomètre" est installé en face arrière pour raccourcir le circuit audio, les broches Loudness (s'il y en a) sont inutilisées. Il est muni d'un axe rallonge relié au bouton de volume en face avant.

On peut démonter (en ôtant les vis) le "potentiomètre" pour déformer la pièce en acier ressort qui pousse la bille si on veut rendre le "potentiomètre" moins dur à tourner.

Et c'est tout !

Pas de distorsion, une tension d'entrée maxi d'environ 100 V ! Bande passante : du continu à "l'infini" ! Pas de bruit électronique, pratiquement pas de de diaphonie entre les entrées et entre la Gauche et la Droite. Par contre le préamplificateur n'amplifie pas : son gain maxi est d'environ 1.

Partie Logique :

Elle est basée sur une carte logique 4 relais (environ 17 € sans les émetteurs HF 433 MHz et infrarouge, 2 € de plus avec) :

Attention : Les Alexa Input et les Alexa dot 1ère et 2e génération nécessitent un Hub Zigbee pour fonctionner (un petit boitier à environ 18 €). Les Alexa Echo Dot plus récents intègrent le Hub Zigbee.

Nota : rien n'empêche d'installer 2 de ces cartes pour faire un préamplificateur 8 entrées...

La carte peut être alimentée en 12 V DC. Elle est munie d'un récepteur HF 433 Mhz, d'un module Wifi, De 4 boutons poussoirs et d'un bouton poussoir M "Modes" et de 4 relais RT 10 A (surdimensionnés dans notre cas, mais le bruit de commutation des relais constitue un "retour" auditif pratique quand on commute les entrées).

Notre carte est installée vers l'avant de notre coffret, fixée par 4 vis écrous M3.

Le connecteur 2 broches d'alimentation est relié à l'embase Jack arrière 12 V du préampli.

Les 4 boutons poussoirs de la carte sont reliés en // aux 4 premiers boutons poussoirs en face avant du préampli Alex. (Le bouton est muni d'un contact fugitif et d'une Led rouge intégrée)

Le commun du 1er relais de puissance est relié au +12 V.

Le contact "repos" est relié au commun du relais suivant et ainsi de suite. (Ainsi les relais de puissance ne peuvent activer qu'un relais RZ à la fois).

Le contact "travail" de chaque relais est relié :

• A la Led rouge correspondante du bouton poussoir de face avant (à travers une résistance de 22 kΩ).

• Au relais RZ correspondant de la face arrière.

Le bouton Mode de la carte permet de choisir entre 3 modes :

• Mode 1 : un appui bref sur un bouton allume le relais correspondant, un autre appui bref l'éteint, on peut allumer plusieurs relais en même temps

• Mode 2 : le relais est allumé tout le temps que l'on maintient le bouton pressé, relâcher le bouton éteint le relais

• Mode 3 : comme le mode 1 mais allumer un relais éteint tous les autres : c'est celui-là qui nous intéresse

Nota : la carte conserve le mode en mémoire même si elle est hors tension.

Nota : la carte conserve le mode en mémoire avec les commandes vocales, la télécommande HF ou l'application ZigBee

Nota : à la mise sous tension de la carte, les 4 entrées sont "OFF". (Mais on peut programmer ZigBee pour en démarrer une)

Conception :

Installé dans un coffret aux dimensions Hifi standard : 430 x 230 mais très mince (pour la place et pour l'esthétique) : hauteur 25 mm alimenté en 12 V avec une embase Jack (la consommation est négligeable)

- A l'arrière : l'embase 12 V, les 12 embases Cinch RCA dorées (5 entrées et une sortie stéréo), les commutations et potentiomètre volume  

- A l'avant : les 4 boutons poussoir lumineux avec voyant, le bouton du potentiomètre

Le bouton de volume est équipé d'une Led et deux trous.

Le coffret est construit avec 2 profilés en U aluminium 25 x 20 (1 à l'avant et 1 à l'arrière) et les même 2 profilés pour les côtés, brossés et peints en noir.

Les poussoirs sont maintenus par un jonc en plastique D4 poussé contre l'arrière des poussoirs par 3 vis FM3x20 fixées sur le fond du profil avant en U.

Le bouton, est constitué d'un cylindre en plastique creux, peint en noir, dans lequel on a percé 2 trous. A l'intérieur, une Led rouge avec 2 fils souples qui suivent le bouton en tournant (le trou de passage de l'axe est plus grand pour laisser passer les fils tournant).

Vue en image de synthèse (sans dessus ni dessous, avec 6 boutons et 6 entrées et un bouton de volume provisoire) :

Vue la faible masse du préampli (autour de 1kg), il est sans doute préférable de l'installer sous un autre appareil dans la chaîne Hifi.

Ça tombe bien : nous proposons un amplificateur audio 2x200W d'environ 7 kg pour mettre dessus !

La masse audio est reliée (au niveau de l'embase Jack) à la masse de l'embase via une résistance de 10 Ω pour éviter les boucles de masse éventuelles. La masse de l'embase est reliée au châssis via une autre résistance de 10 Ω pour les mêmes raisons.

Éviter les boucles de masse permet de supprimer ou d'atténuer énormément les ronfles (50 Hz) résiduelles dans les enceintes.

Installation Zigbee : Les Alexa Input et les Alexa dot 1ère et 2e génération nécessitent un Hub Zigbee

1. Connecter le Hub Zigbee à son cordon microUSB (fourni) et à un adaptateur secteur USB (non fourni) : au bout de quelques s, la Led bleue du Hub Zigbee s'allume et la Led rouge clignote lentement

2. Sur un téléphone ou une tablette Android, Google Play, Télécharger et installer Tuya Smart Life (ou scanner le QR code de la doc du Hub Zigbee) et lancer l'application

Attention : pour que Tuya Smart fonctionne, en principe, il faut une Wifi à 2.4 Ghz (et non pas 5 Ghz). (Nota, en général, sur les box, on peut limiter les Wifi à 2.4 GHz, au prix d'une perte de débit probablement négligeable hors fibre)

Attention : pour pouvoir associer Tuya et Alexa, il faut s'être inscrit (gratuitement) à un compte Tuya (email + mot de passe)

3. + pour ajouter un appareil

4. Faire défiler les appareils, Contrôle de la passerelle

5. Passerelle (Zigbee)

6. Choisir la box Internet et rentrer le mot de passe

7. Suivant

8. Vérifier que le voyant clignote

9. Clignotement rapide

10. Attendre une vingtaine de s

11. Terminé

12. Autoriser les mises à jour éventuelles...

13. Mettre sous tension le préampli Alex

14. Ajouter un appareil

15. Ajouter

16. L'application apparaît avec ses 4 boutons blancs

17. Tester les 4 boutons pour activer ou non les 4 entrées d'Alex

Nota : on peut régler Zigbee pour qu'à la mise sous tension, par exemple, la voie 1 démarre...

1. Lancer Tuya Smart Life

2. 4ch - zigbee

3. Setting

4. Relay status (le premier de la liste des 4) clic sur OFF pour le passer sur ON, Confirm
   
   
   

5. A partir de là, il est possible de ne plus avoir à s'occuper de l'application Tuya Smart Life (sauf pour dépannage ou pour commuter les entrées du préampli directement par le téléphone).

6. (Sinon, fer à souder, 1 résistance, 2 diodes, 1 condensateur chimique : c'est moins pratique)

7. Ajouter Zigbee à Alexa :

8. Sur le téléphone ou la tablette, lancer Alexa

9. En bas à droite, Plus

10. Skills et jeux

11. ***************

12. Tout en bas, Vos Skills

13. Tuya Smart

14. Lancer

15. X - Echo Input

16. Lancer

17. Terminé

18. **************

19. Installer Tuya Smart

20. Attention : pour pouvoir associer Tuya et Alexa, il faut s'être inscrit (gratuitement) à un compte Tuya (email + mot de passe)

21. Associer

22. 5 appareils trouvés et connectés

23. Suivant, Voie 1, Voie 2, Voie 3, Voie 4, 4ch - Zigbee

24. Clic sur les 4 voies les unes après les autres pour les configurer

25. On peut renommer les voies : Entrée A, Entrée B, Lecteur CD, Framboise...

26. Tester les 4 voies : "Alexa allume Entrée A"..., "Alexa, allume la framboise"
    
    
    

Nota : allumer une entrée éteint les autres

Rappelons que la Framboise, c'est notre lecteur audio numérique (économique) haute définition (bien meilleur qu'un CD) que l'on peut piloter avec téléphones Android, IPhone, tablettes, ordinateurs... basé sur une carte Raspberry (framboise) munie d'un système Moode audio gratuit.

Et Voilà !

Nota : on ne peut pas régler, avec Alexa, le volume du préampli (Potentiomètre motorisé ?). Mais on peut régler le volume d'Alexa à la voix, on peut régler le volume de la framboise avec téléphone, tablette, ordinateur... On suppose qu'on peut régler le volume Bluetooth à distance, reste le lecteur de CD...

Pour un petit supplément (2 €), on peut aussi télécommander le préamplificateur Alex avec une télécommande HF 433 MHz. (Pile 12V 27A)

Nota : pour appairer une télécommande 433 MHz à Alex :

• Maintenir appuyé le bouton d'Alex de l'entrée à appairer pendant 3 s jusqu'à ce que le voyant bleu de la carte s'allume

• Presser longtemps le bouton correspondant de la télécommande 433 MHz à proximité

• Relâcher le bouton de la télécommande : l'appariement est effectué !
  
  

Nota : pour annuler les appariements 433 MHz avec Alex :

• Maintenir appuyé le bouton d'Alex de l'entrée à appairer pendant 15 s jusqu'à ce que le voyant bleu de la carte s'allume

• Relâcher le bouton : le voyant bleu doit s'éteindre, les codes ont été annulés

On peut maintenant utiliser le préampli Alex avec les boutons poussoirs ou la télécommande ou Alexa ou le téléphone ou la tablette...

En utilisant les routines Alexa, on peut ajouter des confirmations vocales différentes et personnalisées pour chaque commande :"Oui maître, tout de suite maître" :-)

"Alexa, entrée A" pour écouter Alexa ou la radio FM, la météo...

"Alexa, Bluetooth" pour écouter le Bluetooth.

"Alexa, CD" pour écouter le lecteur de CD, DVD

"Alexa, Framboise" pour écouter le lecteur numérique audio 

Exemple de créations de routines Alexa :

1. Lancer l'application Alexa sur le téléphone

2. En bas à gauche : Accueil

3. Routines

4. En haut à droite : +

5. Saisir un nom de routine : "Framboise"

6. Suivant

7. Lorsque cela se produit, Voix, "Framboise"

8. Suivant

9. Ajouter une action : +

10. Paramètres de l'appareil, Volume, Faire glisser sur 90%

11. Suivant, Suivant

12. Ajouter une action : +

13. Maison connectée, Voie 1, Activée, Suivant

14. Ajouter une action : +

15. Alexa dit, Personnalisée : "D'accord, Framboise connectée", Suivant, Suivant

16. Ajouter une action : +

17. Paramètres de l'appareil, Volume, Faire glisser sur 70%

18. Suivant, Suivant

19. Ajouter une action : +

20. Maison connectée, Voie 4, Activée, Suivant

21. Enregistrer

22. Attendre un instant

23. Clic sur le triangle Bleu de la routine créée pour la tester

24. Clic sur l'appareil concerné : la routine est lancée

25. Tester ensuite à la voix : "Alexa, Framboise"
    
    

Nota : on peut faire glisser les actions pour changer leur ordre dans une routine

Ce qui donne :

• Nom : Framboise Pour s'y retrouver

• Quand :

  • Alexa, Framboise

  • Alexa, Entrée D L'un ou l'autre

• Régler le volume sur 9 Pour bien entendre l'annonce

• Voie 1 allumée Pour entendre l'annonce d'Alexa

• Dire "D'accord, Framboise connectée" L'annonce d'Alexa

• Régler le volume sur 7 Un peu moins fort

• Voie 4 allumée Connecter la framboise

• Nom : Jazz

• Quand : Alexa, Jazz

• Régler le volume sur 9

• Voie 1 allumée

• Dire "Tout à fait maître, voici du jazz"

• Régler le volume sur 7

• Alexa, Jazz radio
  
  

Et ainsi de suite...

Réalisation :

Le préampli, vue arrière (le boîtier est quasiment vide !) :

• En face arrière, de gauche à droite :

  • La prise et l'embase Jack alimentation 12V

  • L'entretoise pour relier l'axe du potentiomètre stéréo (manquant)

  • Les 2 Cinch/RCA de sortie

  • 1 fil rouge et 1 fil blanc qui seront reliés au potentiomètre (G et D) : en attendant le potentiomètre, les entrées sont provisoirement connectées à la sortie sans atténuation.

  • Un morceau de profilé recoupé pour soutenir le capot en plexi bleu

  • Les 2 x 5 Cinch/RCA d'entrée (l'entrée 4 est en // sur l'entrée 5)

• En face avant, de gauche à droite :

  • Les 2 fils jaune et blanc qui alimentent la Led du bouton de volume. Ces fils ont été remplacés par un câble noir de casque d'écouteur, très souple, qui fait une dizaine de tours autour de l'axe.

  • Les 2 petites équerres en aluminium qui pincent, avec 2 vis M3, un roulement qui guide la tige filetée munie d'un écrou, d'une entretoise. Une autre entretoise, invisible sur la photo, définit la position du bouton par rapport à la face avant (jeu 0.5), le bouton, la tige filetée M6 et l'entretoise du potentiomètre

  • Un morceau de profilé recoupé pour soutenir le capot en plexi bleu

  • Une des 3 vis M3x15 qui maintiennent un jonc : une tige horizontale noire qui plaque les 4 boutons poussoirs contre la face avant (ce système est très pratique)

  • Les 4 résistances des 4 Leds (22kΩ)

  • Le câblage relié à la carte

• 2 plaques carrés en alu, fixé sur les profilés latéraux, à gauche et à droite, améliorent le maintien du plexi du dessous

Le préampli, vue avant

• En face arrière, de gauche à droite :

  • Les 2 fois 5 Cinch/RCA d'entrée

  • Les 4 relais RZ (collés au mastic silicone) (reliés aux prises d'entrée via des résistances de 1.2kΩ). (Les connexions arrière des relais ont été câblées avant collage)
    Un morceau de profilé recoupé pour soutenir le capot en plexi bleu

  • Les 2 Cinch/RCA de sortie

  • Une équerre alu fixée par 2 vis sur laquelle sera collé le "potentiomètre" stéréo au mastic silicone (le potentiomètre n'a pas encore été livré)
    Une vis M3x10 munie de deux cosses a été montée. Une cosse relie la masse de l'alimentation au coffret via une résistance de 10 ohms pour limiter les boucles de masse. L'autre cosse réunit la masse audio au coffret via une autre résistance de 10Ω.

  • L'embase Jack entrée 12V

  • Les 2 résistances de 150 Ω connectées à l'embase Jack et à 2 fils : 1 jaune et 1 noir qui alimentent la Led du bouton de volume
    
    

• Sur le dessous en plexi transparent (presque invisible sur la photo) :
  La carte 4 relais fixée par 4 vis écrous M3x10

  • Les connecteurs arrière de la carte sont reliés à l'alimentation, les 4 relais RZ et les 4 Leds des boutons poussoirs

  • A l'avant, le connecteur alimentation et 5 fils en // sur les boutons poussoirs de la carte (qui ne servent qu'à la mise au point)
    En face avant, de gauche à droite :

  • Les 4 boutons poussoirs avec chacun une Led rouge

  • Un morceau de profilé recoupé pour soutenir le capot en plexi bleu

  • Le bouton de volume fixé sur une tige filetée M6 qui entraîne l'entretoise du potentiomètre (avec 2 vis de serrage) et guidée par 2 petite équerres alu qui maintiennent un roulement à billes qui guide la tige filetée : un mouvement doux malgré la longueur de l'axe.

• Le boîtier est muni de 4 pieds adhésifs

Le préampli terminé :

Le capot en plexi bleu foncé masque partiellement l'intérieur mais laisse passer les ondes Wifi et 433 MHz et permet de voir la Led bleue de la carte pour l'appariement des télécommandes 433 MHz.

L'entrée 2 est activée.

A l'intérieur du bouton de volume : 2 trous, un morceau de plastique dépoli et 3 Leds rouges en série qui servent de voyant marche arrêt et d'indicateur de volume.

Le câble ultra souple (récupéré d'un écouteur) des Leds passe à travers le trou de face avant, fait une dizaine de tours autour de l'axe puis est raccordé à l'embase Jack 12 V de la face arrière à travers 2 résistances de 150 Ω en série ce qui fait environ 20 mA dans les Leds : le "gros" trou central du bouton de volume sert de voyant marche et l'autre, plus petit, d'indicateur de position du bouton de volume.

Essais :

Le système fonctionne très bien...

La tige filetée qui sert de rallonge d'axe pour le potentiomètre doit être parfaitement rectiligne.

Le "clac" des relais de puissance est pratique comme retour auditif quand on change de voie, surtout avec Alexa.

Encore une fois, on pourrait améliorer le système en motorisant le potentiomètre et ajouter une commande de volume à la voix. (A notre avis utile mais pas indispensable).

Si la Wifi et le ZigBee ne sont pas trop loins, on pourrait probablement remplacer le dessous et le dessus en plexi par de la tôle...

Alex : un préampli que l'on peut modifier et améliorer sans l'ouvrir, sans le toucher ni même l'approcher !

A suivre...

That's All, folks !

 Créé le 10/12/2022

A jour au 07/01/2025

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