Potentiomètre de tonalité guitare, comment ca fonctionne?

[jutoto]

Bonjour,
Je sollicite votre aide pour la compréhension de l’électronique d’une guitare et plus particulièrement le fonctionnement du potentiomètre de tonalité.


Je pensais pouvoir me débrouiller tout seul en cherchant sur le net mais voilà  après avoir assimilé le fonctionnement des condensateurs et leurs compétences (je n’emplois pas ici le terme de capacité pour éviter la confusion  ;) ). Si j’ai bien tout compris ils ont une impédance variable dépendant de la fréquence du signale qui leurs confère une aptitude a filtrer ce dernier ou en tout cas à  ils autorisent uniquement la circulation de courant alternatif dont la fréquence est supérieure à  une certaine valeur qui est déterminé par rapport a la capacité du condensateur.
Soit dans un circuit en série ils se comporte semble t’il comme un filtre passe haut?
Et plus la capacité est grande plus il laisse passer de fréquences hautes?   

Sur une guitare le réglage de tonalité se fait grâce à  2 composants un condensateur et un potentiomètre, ce dernier est utilisé comme une résistance variable (on n’utilise que 2 des 3 broches : le curseur et une extrémité)
Image 1 => schéma de câblage classique du potar de tone.

du coup je suis bêtement partie sur l’idée qu’il s’agissait d’un filtre  RC passe bas, puisque sur une guitare le réglage coupe les aigus, et dans mon idée le potentiomètre était la résistance du RC qui lorsqu’elle variait faisait varier la fréquence de coupure du filtre.

Mais il en n’est rien. Après avoir fait quelque essais sur ma breadboard j’ai constaté que cela ne fonctionnait pas comme attendu. Je suis revenu a mon schema de cablage  puis je l’ai retranscrit en schema electronique pour m'apercevoir que le potar n'était pas la résistance du RC.

Image 2 => schéma électronique du cablage ci-dessus.
Je vous rappel que ce montage agit comme un filtre passe bas, il coupe les hautes fréquences.

Constat :

• Je constate que lorsque la résistance du potar est nul le filtrage est Max => les aigus sont coupés (hautes fréquences sont absentes de Us)
• Et lorsque la résistance est Max, ici 250K  le signal de sortie est complet non filtré.
  

J’aimerai comprendre ce qu’il ce passe en sortie Us par rapport à  la tension d’entrée Ue suite à  l’action de la portion AB contenant la résistance variable et le condo.
je ne demande pas la fonction caractéristique du filtrage, juste assimiler le fonctionnement.


Les éléments que j’ai identifié et pour lesquels je peux me tromper sont les suivant :
1 - la tension max généré par les micro dans mon cas ne dépasse pas 100mV donc lorsque la résistance du potar est max => 250k alors l’intensité aux borne de ce dernier est 0.1/250000 = 4.10-7 A on peut considérer qu’elle est nul. donc dans ce cas il fait office d'interrupteur ouvert par conséquent la portion AB n’a pas d’action dans le circuit et  le signal de sortie peut être considéré égal au signal d’entré. Ce qui correspond bien au constat 2.

2 - A mesure que la résistance du potentiomètre diminue, j’imagine que l’intensité qui parcourt la section AB augmente et en même temps la tension elle est toujours identique entre A et B donc l’amplitude du signal ne diminue pas soit pas de modification du volume!

3 - Donc dans la section AB si il y a courant seul les hautes fréquences circules les basses sont filtré par le condo. 

Mes conclusions :
De la si je fais une synthèse au feeling donc sans aucune certitudes, je dirais que le potar fait office de doseur pour déterminer la quantité de courant qui passe dans AB cette portion de signal détournée serait donc soustraite au signal de sortie.
Par contre au sain meme de la portion dérivé sur AB certaines basses fréquences ne passeront jamais à  cause du condo et seront toujours redirigés vers la sortie.

Du coup mon signal de sortie comprend la partie du signal d’entré non détournée en AB + les basses fréquences rejetées par AB le résultat semble donc bien correspondre à  un signal plus grave puisque qu’en sortie j’ai le signal d'entré moins les hautes fréquences absorbé par AB...


N'étant pas un électronicien il y a des petites choses qui m’agacent si tant est que j’ai raison jusqu’ici.

Si j’ai bien compris le faite que le signale résultant soit plus ou moins grave ne vient du fait que la fréquence de coupure du dispositif change mais simplement que l’on prélève plus ou moins de signal aigus dans le signal d’entré? donc la sortie comporte toujours la totalité du spectre mais la quantité des hautes fréquence diminue???

Voila j’attends vos remarques concernant mon raisonnement et mes déductions
merci d’avance.

[Yffig]

Bonjour et Bienvenue !
Ton  schéma équivalent ne permet pas de comprendre l'action du tone control d'un micro: en effet, tu modélises ton micro comme une source de tension Ue et alors Us sera toujours égale à  Ue => ton contrôle ne sert à  rien !
En première approximation(*) un micro guitare peut être modélisé par un circuit LC série (self du bobinage et résistance du bobinage). Tu dois aussi y ajouter la capacité du câble de liaison et l'impédance (résistance essentiellement) d'entrée de ton ampli.
Tu obtiens alors le schéma équivalent ci joint qui est un filtre passe bas du 2° ordre au minimum.
Quelles valeurs pour Lm et Rm....?  faudrait mesurer mais je ne vais pas démonter mon ES-175 pour mesurer chacun des 2 micros !
(*) ce modèle est un grossière approximation puisque tu sais que l'on peut combiner les micros d'un guitare solid body (3 pour une Stratocaster...) et les mettre en opposition de phase aussi ce qui va créer un effet de "flanger" fixe.
Bonne journée
Yffig

[jutoto]

tu modélises ton micro comme une source de tension Ue et alors Us sera toujours égale à  Ue

c'est un peut la sensation que j'avais (loi des tensions dans les circuits en dérivation) c'est pour cela que je cherche a approfondir le principe...

En première approximation(*) un micro guitare peut être modélisé par un circuit LC série (self du bobinage et résistance du bobinage). Tu dois aussi y ajouter la capacité du câble de liaison et l'impédance (résistance essentiellement) d'entrée de ton ampli.

Tout d'abord tu as pu constater que je cherche simplement a comprendre le phénomène et plus particulièrement le mécanisme utilisé dans la guitare je sais qu'il faut tenir compte des résistances interne des générateurs, de l’impédance de sortie et autre résistance et capa du cablage mais la on s'égare. Les composants ( condo et potar) on des valeurs qui permettent le fonctionnement d'une guitare dans la majeur partie des cas, quelque soit les micros et amplis donc ils n'entre pas dans l'explication que je recherche, considérerons que nous somme dans un monde parfait.
Je sais que tous ces paramètres sont important quand il s'agit de comprendre qu'est ce qui caractérise le son résultant de la guitare mais la n'est pas ma quête aujourd'hui ;).

Par contre j'ai un doute sur la faite que la bobine du micro entre dans le processus de filtrage du signal qu'elle génère elle même, je pensais que s'agissant d'une bobine utilisé en mode "dynamo"  :o avec aimants,  sa self allait agir sur le signal généré et ce même si il n'y a pas de réglage de tone sur la guitare et qu'ensuite elle n'aurait pas d’influence dans le processus de filtrage (bien sure toujours si l'on est dans un monde parfait et que l'on veut juste comprendre le mode de fonctionnement) je n'avais pas envisagé cette possibilité.

Du coup comment tu explique l'action du potar de tone? Il sert a faire varier la fréquence de coupure?
aurais tu la fonction caractéristique  générique d'un tel filtre que je vois a quel point le résistance du potar intervient...

en tout cas merci pour ta réponse cela m'ouvre d'autre horizons, comme quoi on peut se casser la têtes avec 3 composants quand on y comprend rien... >:(

[Yffig]

La bobine n'est pas utilisée en mode "dynamo" (elle ne bouge pas, rien ne tourne...): c'est le champ magnétique qui l'entoure qui va varier à  la fréquence de vibration de la corde et cette variation du champ qui va induire une tension dans les bobines (il y en a 6 en général).
Même si tu veux rester dans une compréhension qualitative et approximative  du mécanisme du  "tone control", tu dois absolument tenir compte de l'impédance de ta source (=micros) et de ta charge (inclus câble et entrée de l'ampli) parce que c'est en fonction de tous ces paramètres que l'impédance 1/Cw du condo va intervenir en fonction de la fréquence du signal et effectivement modifier la fréquence de coupure selon la valeur de la résistance du potard (monté en rhéostat).
Le schéma que je t'ai fourni a été dessiné dans LT Spice, simulateur gratuit et , si tu t'y formes, même sommairement, (cf la série de vidéos du maître des lieux), tu pourras t'amuser à  visualiser très facilement la courbe de réponse en fréquence en fonction de la position de ton potard et selon les valeurs des différents composants.
Donc à  toi de jouer !
Bon week end
Yffig

[jutoto]

La bobine n'est pas utilisée en mode "dynamo" (elle ne bouge pas, rien ne tourne...): c'est le champ magnétique qui l'entoure qui va varier à  la fréquence de vibration de la corde et cette variation du champ qui va induire une tension dans les bobines (il y en a 6 en général).

Quand je dis en mode dynamo c'était une manière de dire que c'était un electro aimant inversé comme pour une dynamo, c'est a dire effectivement au lieu que ce soit la tension qui génère un champ dans la bobine de  l'electro aimant c'est la variation du champ des aimants du micro par l'oscillation des cordes qui génère une tension

Même si tu veux rester dans une compréhension qualitative et approximative  du mécanisme du  "tone control", tu dois absolument tenir compte de l'impédance de ta source (=micros) et de ta charge (inclus câble et entrée de l'ampli) parce que c'est en fonction de tous ces paramètres que l'impédance 1/Cw du condo va intervenir en fonction de la fréquence du signal et effectivement modifier la fréquence de coupure selon la valeur de la résistance du potard (monté en rhéostat).

Ca je suis d'accord mais la question que je me pose pour l'instant, concernant ton schéma qui certe comporte l'ensembles des éléments présents dans le montage, est la suivante : est ce que la bobine rentre dans la composition du filtre passe bas qui agit sur ce montage ou est elle seulement le générateur de signal.

J'ai trouvé un montage pour guitare avec micro piezo ou l’étage du filtre ne tient pas compte d'une quelconque bobine et est très proche de mon schéma.. sur le site conseillé par F11JZG.
ici l'article complet https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_correcteur_tonalite_006.html
il explique effectivement que le rhéostat modifie la fréquence de coupure et comme tu le dit il précise que l’impédance interne du micro va aussi rentré en compte dans le calcul de cette dernière. Il Rajoute même que l’impédance interne du mic peut varier en fonction des fréquences qu'il génère...Ca ressemble effectivement a ce qu'une bobine peut avoir comme effet ;)

Donc pour moi le dispositif est un RC passe bas du 1er ordre dont la fréquence de coupure peut bouger par ce que le signal qu'il filtre est généré par une bobine qui est un composant qui lui même a des propriété de filtration... Tu avais donc raison mais pour moi qui regarde ca basiquement l’étage de filtration ne comporte pas la bobine mais il est influencé par elle...

Au bout d'un moment je sais plus si je suis claire ;)

de toute les manières merci a tous les deux vous me permettez de progresser dans le compréhension

[jutoto]

bonjour jutoto

ici :
https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations.html

tu trouveras des exemples et explications sur les correcteurs de tonalités et filtres en tous genres :)
bonne lectures...
François

Merci Francois cela a été compliqué vu la quantité d'infos sur cette page mais j'ai quand meme trouvé quelque chose qui s'approche de ce que je cherchais ;)
https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_correcteur_tonalite_006.html

[Yffig]

Sauf qu'un micro de guitare, c'est tout sauf un micro piézo...

[Yffig]

Ton micro guitare est un bobinage sur noyau magnétique avec un nombre de tours significatif (en relation avec sa sensibilité) = c'est forcément une self + une résistance et donc forme avec le tone control + le reste un circuit passe bas du 2° ordre au moins (je sais... je me répète...mais ça n'a rien à  voir avec l'âge  ;))
Un micro piézo (tout comme un tweeter piézo) est un condensateur, c'est donc tout l'inverse.
En plus un piézo utilisé en capteur a une bande passante qui chute naturellement d'environ  -20dB /décade (c'est ce qui était utilisé comme cellule de lecture des "Teppaz", souvent appellé cellule "céramique",évitant la correction RIAA des cellules à  aimant mobile (ou bobine mobile moins courantes). C'était pas de la HiFi....pour le moins.
Bon dimanche
Yffig