Créer un insecte électronique qui chante au soleil

Publié le 30 janvier 2018 par la rédaction

Bzzz. Pour faire venir le printemps, on a demandé à Veronika Krenn et Davide Bevilacqua, qui nous avaient bluffés avec leur bestiaire électro, leur recette pour fabriquer un insecte sonore et solaire.

Au festival Unconscious Archives, on avait littéralement craqué pour leur bestiaire sonore réalisé à partir de circuits électroniques tridimensionnels. Dans l’exposition Emotion + the Tech(no)body au Forum culturel autrichien de Londres, leurs insectes créaient un paysage sonore de petits bruits évoluant en fonction des conditions lumineuses et de la présence d’êtres humains.

On a demandé à Davide Bevilacqua et Veronika Krenn, deux artistes installés à Linz (Autriche), de nous livrer leur recette. Dans le tutoriel ci-dessous, Davide et Veronika nous expliquent comment ils fabriquent leurs objets sonores, étape par étape.

Temps

Pour fabriquer un insecte, comptez environ 5h :

– 30min pour décider de l’apparence de l’objet et comment arranger les composants de base ;
– un minimum de 30min pour concevoir le circuit audio (ou beaucoup plus si vous n’êtes pas satisfait) ;
– 2h30 pour souder l’insecte.

Outils

– Breadboard + fils de connexion souples ;
– Pinces crocodile ;
– Lampe de bureau directionnelle ;
– Multimètre ;
– Petites pinces coupantes ;
– Fer à souder + outils pour dessouder ;
– Un coup de main.

Matériel

Le matériel suivant est nécessaire pour ce tutoriel. D’autres composants peuvent également être utilisés pour varier la forme ou le son.

– Un IC 74HC14 ;
– Une prise IC DIP 14 ;
– Du fil de cuivre (1mm d’épaisseur) ;
– 4 cellules solaires carrées 30x30mm (2V 45mAh 0.09W), disponibles en plusieurs tailles. Il est aussi possible d’enlever les cellules d’un jouet ;
– Des résistances assorties (on utilise 1x 0.47MΩ, 1x 19kΩ, 1x 5,1Ω, 1x 39Ω et une photorésistance) ;
– Des condensateurs assortis (2x 0.47μF, 1x 22μF, 1x 47μF, 1x 470μF) ;
– Diodes (1x 1N4001, 1x 1N4007) ;
– 2 petits transducteurs piézoélectriques. Plusieurs tailles et boîtiers sont disponibles sur Internet. Ceux qui sont couverts d’aluminium émettent un son plus fort, sont plus résistants, plus faciles à souder et plus intéressants au niveau esthétique. Les transducteurs piézoélectriques reproduisent des fréquences variées à différents niveaux sonores en fonction de leur taille.

Coût

Pour réaliser un insecte, il vous en coûtera environ 20€ (moins si le matériel est déjà disponible ou recyclé à partir de jouets).

Etape 1 – Forme et apparence

Bestiole, papillon, abeille, araignée… il y a plein de beaux insectes ! Cherchez des images de référence pour bien réfléchir à l’aspect final de votre insecte.

Arrangez les cellules solaires selon la structure de l’animal. Rappelez-vous que les cellules solaires vont constituer la partie plate et la plus visible de l’insecte. Elles marchent bien pour représenter les ailes ou le corps de l’insecte. A vous de voir !

Pour tester l’alimentation, branchez les cellules solaires en série avec les pinces crocodile. Attention de bien brancher le « + » d’une cellule solaire au « – » de la suivante.

Ensuite, placez les panneaux solaires sous une forte lumière et mesurez le voltage avec le multimètre. Les panneaux ne devraient pas générer plus de 7V (c’est le voltage maximum accepté par la puce 74HC14). Si le voltage est trop important, enlevez une ou plusieurs cellules de la série. Si vous comptez installer l’insecte dans un endroit exposé au soleil, testez les panneaux solaires par un jour ensoleillé, près d’une fenêtre.

Une fois que vous avez trouvé le bon arrangement des cellules solaires, soudez-les ensemble avec le fil de cuivre pour fabriquer la structure. Avant de souder, coupez le fil de cuivre pour lui donner la forme désirée.

Etape 2 – Conception sonore

Maintenant que l’approvisionnement en voltage est prêt, place à la conception du circuit sonore.

Nous avons utilisé le circuit intégré 74HC14, une « bascule de Schmitt ». Ce type d’IC compare des signaux électriques et renvoie une valeur numérique (0 ou 1). Avec les bons composants, ces ICs se comportent comme un oscillateur sonore et produisent des ondes carrées.

Le circuit développé pour cet insecte est inspiré de celui de l’artiste autrichien Reinhard Gupfinger pour son œuvre Sound Tossing.

Chaque puce 74HC14 contient six oscillateurs. Pas besoin de les utiliser tous, mais plus vous en utiliserez, plus le son final sera intéressant. Dans notre circuit, les six oscillateurs sont arrangés en trois couples : deux d’entre eux produisent des sons en fonction de la quantité de lumière et le troisième produit de lentes pulsations rythmiques. Les trois couples sont reliés par deux diodes et un filtre sonore.

Pour générer un motif sonore différent, changez les composants utilisés ou recommencez le tout avec un nouveau circuit.

Le son peut changer radicalement selon la quantité d’énergie et le type de haut-parleur ou de transducteur utilisé. Depuis l’étape de prototypage, il est conseillé d’utiliser les mêmes composants électroniques qui seront intégrés dans l’insecte. Connectez les cellules solaires que vous avez soudées pour alimenter le nouveau circuit, ainsi que le transducteur piézoélectrique choisi pour la sortie du son.

Fabriquez le circuit sur la breadboard de prototypage. Déjà avec une seule résistance et un condensateur, le 74HC14 peut générer une oscillation stable, mais des sons plus intéressants émergeront une fois que vous aurez connecté des diodes, des potentiomètres ou des photorésistances. Comme chaque composant contribue à la production d’une fréquence précise, l’oscillateur peut être ralenti en utilisant des résistances ou des condensateurs plus grands. Pour accélérer l’oscillateur afin de produire un son plus aigu, utilisez des résistances ou des condensateurs plus petits.

Une autre solution pour produire un son dynamique consiste à moduler un oscillateur à travers la sortie d’un autre oscillateur, en créant une « paire ». C’est une bonne stratégie pour produire un paysage sonore variable : ensemble, l’un des oscillateurs donne le rythme, l’autre la fréquence.

Oubliez les règles ! Ce genre de circuit est fait pour produire des sons intéressants, sans souci d’être « électroniquement correct ». Autrement dit : plus le son est bizarre, mieux c’est !

Etape 3 – Comment reconstruire tout ça?

Une fois que vous êtes content du son produit, fabriquez l’insecte en soudant ensemble tous les composants utilisés. Avant de débrancher tout le circuit de la breadboard, notez bien le schéma du circuit. Dessinez chaque connexion, mesurez la valeur de chaque composant, et notez-les sur papier.

Le circuit est défini, à vous maintenant d’organiser l’aspect visuel de l’insecte.

Imaginez l’apparence et la position de l’insecte, en considérant quel « rôle visuel » pourrait prendre chacun des composants. Rappelez-vous que les cellules solaires ainsi que l’IC auront une position importante dans l’objet, car elles sont connectées à chaque composant. De plus, des composants ayant des couleurs et formes similaires peuvent être organisés selon les « rôles similaires » de la fonction du composant. Par exemple, les photorésistances peuvent être les yeux de l’insecte et les conducteurs ses pattes.

Il est préférable que les composants avec des pattes de cuivre très fines restent proches de l’IC, tandis que les pattes plus épaisses peuvent être plus éloignées. Les composants à pattes fines renforceront la structure en fil de cuivre de l’insecte, afin d’éviter le risque de déformation.

Notez bien toutes ces idées avant de passer au soudage.

Etape 4 – Soudez!

Dans cette étape, essayez de souder les extrémités des composants et des fils le plus rapidement possible, sinon des bouts risquent de se dessouder lorsque vous essayez d’attacher quelque chose. Pour la même raison, attendez que toute la structure se refroidisse avant de souder le prochain bout.

Connectez la prise IC (DIP 14) à la cellule solaire, en faisant attention de bien brancher l’entrée du voltage de la puce à la borne positive de la série de cellules. Ensuite, débranchez les composants de la breadboard un par un. Pour chacun, notez sa position initiale sur votre schéma papier et soudez-le aussitôt.

Selon le plan visuel de l’insecte, continuez en soudant les composants qui occupent des positions éloignées de la prise IC, par exemple, les transducteurs piézoélectriques ou les conducteurs.

Utilisez le fil de cuivre d’1mm d’épaisseur pour « allonger » les pattes des composants afin d’attendre les positions souhaitées. Dans le cas où les pattes du composant seraient trop longues, coupez-les avant de souder le composant au fil de cuivre.

Enfin, une fois que tout est attaché, enlevez l’IC de la breadboard et insérez-la dans la prise IC, en prenant soin une fois de plus de brancher dans la bonne direction.

Lorsqu’il est exposé à la lumière, l’insecte devrait produire (approximativement) le son que vous avez conçu. Si quelque chose ne fonctionne pas, ou si le son produit est radicalement différent, vérifiez chaque composant et chaque fil de cuivre, en les comparant avec le schéma dessiné auparavant.

Le nôtre chante comme ça:

 

En savoir plus sur Davide Bevilacqua et Veronika Krenn

Si vous réalisez un insecte sonore et solaire en suivant le tuto de Davide et Veronika, envoyez-nous une photo ou une vidéo, on en fera une galerie!