Aélis

Pédale d’effet pour la voix

Présentation

Aélis est une pédale d’effet à construire soi-même (Do It Yourself), d’abord destinée à la voix (entrée micro) mais elle peut être adaptée facilement aux instruments comme la guitare ou la basse. Cette page en contient les plans de réalisation.

À l’origine, il s’agissait d’un cadeau d’anniversaire pour Alice, la chanteuse du groupe SheWolf. Ne trouvant pas les plans d’une pédale de réverb de bonne qualité pour la voix, j’en ai conçu une et nous l’avons réalisée avec les autres membres du groupe.

Techniquement, le circuit est basé sur un processeur Spin FV-1. Comme il s’agit d’un DSP programmable, il a été possible d’ajouter d’autres effets. Le préamplificateur micro est sommaire mais de bonne qualité. Il ne dispose cependant pas d’alimentation fantôme.

Ci-dessus, la version prototype avec quelques rustines sur le circuit. Dessin de Diane Aberdam.

Ressources

Fournitures

Désignation	Q^té	Valeur	Contraintes spécifiques ou modèle particulier
C5, C13	2	18p	Céramique, pas 2,5 mm
C11	1	1n	Film, 7,2 × 4,5 mm² pas 5 mm
C19	1	2n2	Film, 7,2 × 4,5 mm² pas 5 mm
C1, C15, C16, C30, C42, C44	6	100n	Céramique, pas 2,5 mm
C4, C10, C12, C18	4	3u3	Électrolytique, 16 V, ⌀ 5 mm, pas 2 mm
C2, C3, C14, C17, C45	5	10u	Électrolytique, 16 V, ⌀ 5 mm, pas 2 mm
C41	1	47u	Électrolytique, 25 V, ⌀ 5 mm, pas 2 mm
C40, C43	2	220u	Électrolytique, 16 V, ⌀ 6,3 mm, pas 2,5 mm
C0	1	470u	Électrolytique, 10 V, ⌀ 8 mm, pas 3,5 mm
Q1, Q2	2	Transistor PNP	Brochage EBC, 2N4403
Q3, Q4, Q5	3	Transistor NPN	Brochage CBE, gain élevé, BC550C
Y1	1	Quartz 32768 Hz	⌀ 3,2 mm, pas 1,1 mm
RV1	1	Potentiomètre 10k	Logarithmique inversé (type C), ⌀ 16 mm, axe vertical sur PCB, pattes 16 mm min. Alpha 16 mm type 4
RV2, RV3, RV4	3	Potentiomètre 50k	Linéaire, ⌀ 16 mm, axe vertical sur PCB, pattes 16 mm min. Alpha 16 mm type 4
SW1	1	Sélecteur 12 positions	Lorlin CK1049
D10, D22	2	LED	5 mm, intensité nominale 20–40 mA
D11–D19	9	Diode standard	1N4148 ou 1N4448
D20, D21, D30	3	Diode schottky	1N5817
JP1, JP2	2	Pin header 2 × 1
R8	1	22	1 %, ¼ W
R21, R23, R29, R40, R41	5	100	1 %, ¼ W
R2, R3	2	680	1 %, ¼ W
R15, R20, R25, R42, R43	5	1k	1 %, ¼ W
R4, R5	2	2k2	1 %, ¼ W
R0, R1, R45	3	3k3	1 %, ¼ W
R6, R7	2	4k7	1 %, ¼ W
R22, R24, R26, R27, R28, R50	6	10k	1 %, ¼ W
R10, R11	2	22k	1 %, ¼ W
R9, R12, R13, R14, R44	5	100k	1 %, ¼ W
U1, U4	2	Amplificateur opérationnel	Dual, DIL 8, NE5532
U2	1	DSP	Spin FV-1
U3	1	EEPROM	Interface I²C, DIL 8, 24LC32A min
U5	1	Convertisseur de tension négative	LT1054, DIL 8
U6 ou U7	1	LDO 3,3 V	L4931ABD33 (SOIC-8), L4931CZ33 (TO-92) ou encore LP2950CZ33 (TO-92)
U1, U3, U4	3	Support DIL 8	Évidés pour placer un condensateur 100 nF au centre
Footswitch	1	3PDT	20 mm de côté maxi
Boîtier	1	1590BB	94 × 119,5 × 34 mm³ de dimensions extérieures mini, épaisseur 2 mm. À percer soi-même.
Fil de câblage		Environ 2 m	Isolé
Entrée alimentation	1	Embase jack 2,1 mm mâle	Doit être isolée du boîtier
Entrée audio	1	Embase XLR femelle	26×30 mm², profondeur intérieure 20 mm maxi incluant les bornes à souder. Neutrik NC3FD-L-1
Sortie audio	1	Embase XLR mâle	26×30 mm², profondeur intérieure 20 mm maxi incluant les bornes à souder. Neutrik NC3MD-L-1
Boutons pour les potentiomètres	4
Bouton pour le sélecteur rotatif	1		Tige ⌀ 6 mm, avec vis
Circuit imprimé	1		Voir plus bas

Notes importantes :

Les composants doivent tous faire au plus 12 mm de haut afin de tenir dans un boîtier standard type 1590BB.
Les résistances et les diodes (hors LED) doivent mesurer au plus 7 mm de longueur, sinon il faut les faire tenir verticalement.
Les résistances sont à 1 % de tolérance, surtout R0–R7 et R40–R41. Mais dans la plupart des cas, une tolérance de 5 % est tout à fait acceptable.
Les pattes des potentiomètres doivent être suffisamment longues pour pouvoir traverser le circuit imprimé une fois fixés au boîtier car le sélecteur 12 positions est nettement plus haut.
Les boutons des potentiomètres doivent être adaptés à la tige de ceux-ci.
Pour U6 et U7, il est vivement recommandé d’utiliser la version SOIC qui chauffe nettement moins. Les empreintes pour les deux versions figurent sur le PCB, n’en peupler qu’une seule. Le LP2950CZ33 est une solution alternative. Il existe sous forme traversante avec le même brochage et il chauffe relativement peu, mais est un peu plus bruyant que les L4931 (sur papier, non testé).
La tension d’alimentation 9 V n’est pas filtrée et demande donc un bloc d’alimentation de qualité correcte pour éviter les ronflettes. Au besoin, ajouter en série une résistance d’une vingtaine d’ohm sur le +9 V.
S’assurer que les boutons choisis ne se touchent pas et qu’ils ne frottent pas contre les LED.

Compter environ 60 € de composants de bonne qualité (prix de 2017).

Outillage : nécessaire à souder, tournevis cruciforme, pince coupante, perceuse, forêts pour alu de différents diamètres, fraise, lime métal ronde, clés plates ou clé à molette, de quoi dénuder les câbles, adhésif isolant, scie à métaux.

Schémas et circuits imprimés

Les schémas électroniques, fichiers Gerber pour gravure, plans d’implantation, programmes FV-1 et sources KiCAD se trouvent dans l’archive aelis-2020-06-14.zip (1214 kB).

~~Je peux céder des circuits imprimés à prix coûtant, frais de port compris, pour un total de 4 timbres verts à l’unité. Me contacter si vous êtes intéressé·e.~~ Désolé, tous les PCB sont partis.

Montage

Instructions générales

Le montage tient de manière assez serrée dans le boîtier 1590BB. Il n’y a pas de place pour une pile, l’alimentation devra obligatoirement être externe. Les trous doivent être placés aussi précisément que possible. Les XLR logent à l’arrière du boîtier. S’assurer que elles sont bien ajustée en hauteur. Utiliser une lime ronde pour finir de sculpter les trous des embases.

Les cotes pour le placement des trous des potentiomètres, des LED et du footswitch sont données sur le schéma d’implantation.

Utiliser une fraise, si possible étagée, pour percer les trous les plus gros (12 mm pour le footswitch).

Souder en tout premier les composants montés sur surface : le FV-1 et éventuellement le L4931. Souder le reste des éléments de la face composants, par ordre de hauteur. Souder aussi les câbles en ayant prévu soigneusement leur longueur. Couper court les pattes des composants qui se superposent aux potentiomètres.

Souder les fils des connecteurs qui s’emboîtent par l’extérieur (les XLR en partiuclier). À partir de ce moment, la plaque va restée attachée au boîtier qui doit être fin prêt (percé, décoré, verni).

À l’aide d’une pince coupante, retirer les plots anti-rotation des potentiomètres et du sélecteur. Couper à la scie la tige du sélecteur à la bonne longueur. Ajuster sa bague de façon à le limiter à 8 positions. Attacher tout ce petit monde au boîtier. Coller de l’adhésif isolant au dos de RV2 et RV4 (ceux du bas) afin de s’assurer qu’ils ne toucheront pas les soudures de la plaque.

Placer les LED et faire rentrer le circuit. Commencer par souder le sélecteur, puis les potentiomètres, et enfin les LED. Essayer de ne pas faire dépasser ces dernières du boîtier afin de les protéger des chocs. Fixer le footswitch et souder les fils qui restent.

Quand tout est prêt, visser les boutons sur les tiges.

Programmation de l’EEPROM

N’ayant pas de programmateur d’EEPROM dédié, j’ai bricolé un montage très simple utilisant l’interface I²C du GPIO de mon Raspberry Pi 3 (marche avec n’importe quel modèle du Pi).

Les résistances de tirage sont de 10 kΩ.

Les effets sont conçus sur SpinCAD sous Windows. Ils sont exportés en fichier HEX et copiés sur le Pi. De là, j’utilise hextobin, un programme de mon cru qu’on peut trouver dans l’archive, pour transformer le fichier HEX en fichier binaire brut. Je transfère ensuite le fichier obtenu sur l’EEPROM à l’aide d’eeprog.

Il est toujours possible d’utiliser les programmes d’usine du FV-1 en ajoutant un cavalier sur JP1.

Adaptation pour guitare et basse

Il est tout à fait possible d’adapter le montage pour les instruments. Le circuit imprimé est identique, il n’y a que quelques composants à retirer (la partie préampli) ou changer. Se reporter au différentes pages du schéma pour les modifications à effectuer. Les embases XLR seront remplacées par des embases jack femelles mono.

Améliorations possibles

Un petit coupe-bas en entrée autour de 80 Hz pour éliminer les bruits de chocs et grattement. Il suffit probablement de changer les valeurs des condensateurs de découplage existants.
Il faudrait pouvoir reporter sur l’entrée une éventuelle alimentation fantôme provenant de la sortie.
Ajouter un bouton Ground/lift pour connecter ou déconnecter manuellement la masse de la sortie.

Utilisation

Il convient en premier lieu de régler le niveau d’entrée (bouton en haut à droite). Activer l’effet et régler le gain aussi fort que possible sans que la LED de clipping ne s’allume.

Le bouton central sert à régler l’effet. Les potentiomètres ont des rôles différents en fonction des effets activés. De manière générale, celui en bas à droite sert à régler la quantité d’effet dans le mix. Pour les effets de réverb, celui en haut à gauche donne le temps de réverbération, et celui en bas à gauche contrôle le filtre. L’effet n’intègre pas d’alimentation fantôme. Il n’est pas non plus recommandé d’en fournir une à sa sortie, cependant cela ne devrait pas l’endommager.

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