Module de capteur de son

Le module capteur de son entend le bruit autour de lui et le transforme en signal électrique exploitable par un microcontrôleur. Un microphone à électret capte les ondes sonores, un comparateur LM393 les compare à un seuil que vous réglez vous-même, et le module vous rend le résultat sur deux sorties : une sortie numérique qui bascule quand le bruit dépasse le seuil, et une sortie analogique qui suit le niveau sonore en continu.

Quatre broches suffisent à le brancher, et il fonctionne aussi bien seul — la LED de la carte signale chaque déclenchement — qu’avec une carte Arduino, un ESP32 ou un ESP8266.

Comment fonctionne le module

Le microphone à électret convertit la pression acoustique en un signal électrique très faible. Ce signal est amplifié sur la carte, puis envoyé à une des entrées du comparateur LM393, qui le compare en permanence à une tension de référence. Cette référence est justement celle que vous fixez avec le petit potentiomètre bleu : c’est elle qui décide de la force du son à partir de laquelle le module réagit.

• La sortie numérique (DO) ne connaît que deux états : au repos, puis déclenchée dès que le son franchit le seuil réglé. C’est la sortie des montages « un bruit, une action » : allumer une lampe au claquement de mains, réveiller un montage endormi, compter des coups frappés.
• La sortie analogique (AO) délivre une tension qui suit le niveau sonore, instant après instant. Elle se lit avec analogRead() et permet de faire réagir un montage progressivement — intensité d’une LED, hauteur d’un son, courbe de bruit à afficher — au lieu de tout déclencher d’un coup.

Une LED de signalisation, sur la carte, s’allume quand le seuil est franchi : le module se teste donc tout seul, sans écrire une ligne de programme.

Caractéristiques techniques

Brochage : quatre broches

La carte porte quatre broches mâles. Leurs noms sont toujours les mêmes ; en revanche l’ordre et la sérigraphie changent d’une série à l’autre.

Lisez la sérigraphie avant de brancher. L’ordre des quatre broches n’est pas le même sur toutes les cartes, et une alimentation branchée sur une sortie peut endommager le module. Les inscriptions au dos ou à côté du connecteur sont petites, mais elles y sont.

Le sens de la sortie numérique dépend de la série

Sur certaines cartes, DO reste au niveau haut et descend au déclenchement ; sur d’autres, c’est l’inverse. Le programme de cette page ne fait aucune supposition : au démarrage, il lit l’état de la broche et le considère comme l’état de repos, ce qui le rend juste dans les deux cas.

Pour le vérifier à la main en dix secondes : alimentez le module, laissez la sortie numérique reliée à une entrée, et regardez la LED de la carte en claquant des mains. Si elle s’allume au bruit, tout va bien. Si elle reste allumée en permanence, c’est que le seuil est réglé trop bas ou que l’état de repos n’est pas celui que vous croyez — voir la section suivante.

Régler la sensibilité

Le potentiomètre bleu de la carte se tourne avec un petit tournevis plat. Dans un sens, le module devient très sensible et réagit au moindre bruit de fond ; dans l’autre, il faut un son franc pour le déclencher. Il n’y a pas de valeur universelle : le bon réglage est celui qui déclenche quand vous le voulez, et pas le reste du temps.

1. Partez du milieu de la course du potentiomètre.
2. Alimentez le module et visez la LED témoin.
3. Claquez des mains à la distance d’usage. Trop sensible, le module déclenche sans rien ; tournez alors le potentiomètre dans l’autre sens, par petits crans.
4. Vérifiez ensuite qu’il ne déclenche plus tout seul dans une pièce calme : un seuil qui laisse passer les conversations de la pièce voisine rendra votre montage inutilisable.

Mini-projet : un détecteur de bruit qui allume une LED

Un montage complet en une quinzaine de minutes : la LED s’allume dès qu’il y a du bruit, et le niveau sonore lu sur la sortie analogique s’affiche dans le moniteur série.

Ce qu’il faut

Pourquoi des fils mâle-femelle ? Le module et la platine de l’Arduino portent des broches mâles tous les deux. Le fil mâle-femelle est donc celui qui va partout : l’extrémité femelle se clipse sur le module, l’extrémité mâle se pique dans la carte.

Le câblage

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino, puis à téléverser sur la carte. Restez silencieux une seconde pendant la mise sous tension : c’est le moment où le programme mesure l’état de repos.

/*
 * Detecteur de bruit - module capteur de son a microphone electret
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Montage : module sur D2 (DO) et A0 (AO), une LED rouge sur D8
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const byte PIN_DO  = 2;    // sortie numerique du module
const byte PIN_AO  = A0;   // sortie analogique du module
const byte PIN_LED = 8;    // LED rouge, via une resistance de 220 ohms

int etatRepos = HIGH;      // etat de la sortie numerique quand il n'y a pas de bruit

void setup() {
  pinMode(PIN_DO, INPUT);
  pinMode(PIN_AO, INPUT);
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);

  // Selon la serie, la sortie numerique est active a l'etat HAUT ou a l'etat BAS.
  // On mesure donc l'etat present au demarrage et on le prend pour le repos.
  etatRepos = digitalRead(PIN_DO);

  Serial.print("Etat au repos mesure : ");
  Serial.println(etatRepos);
  Serial.println("Le module est pret.");
}

void loop() {
  int numerique = digitalRead(PIN_DO);
  int analogique = analogRead(PIN_AO);

  if (numerique == etatRepos) {
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);        // silence : la LED reste eteinte
  } else {
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);       // seuil franchi : la LED s'allume
    Serial.print("Bruit detecte - niveau analogique : ");
    Serial.println(analogique);
  }

  // Une pause courte suffit : la sortie ne change pas plus vite que cela.
  delay(50);
}

Comment ça marche

• digitalRead(PIN_DO) lit la sortie numérique. Le programme compare la valeur à celle mesurée au repos dans setup() : ni la polarité du module ni son réglage de seuil n’ont besoin d’être connus à l’avance.
• analogRead(PIN_AO) renvoie un nombre entre 0 et 1023, image du niveau sonore à cet instant. C’est cette valeur qu’on affiche, et c’est elle qu’on utilise quand on veut faire varier quelque chose progressivement plutôt que l’allumer d’un coup.
• La résistance de 220 Ω en série avec la LED n’est pas facultative : sans elle, la LED reçoit trop de courant et grille en quelques secondes.
• Le module travaille en tout ou rien sur DO : un claquement de mains très court peut être manqué si la pause de 50 ms tombe au mauvais moment. Pour ne rien rater, lisez DO plus souvent, ou passez par la sortie analogique et comparez vous-même les valeurs.

Pour aller plus loin

• Faire du bruit au lieu de le mesurer — remplacez la LED par un Buzzer 16 ohms 2 kHz actif sur la même broche : le montage devient une alarme sensible au bruit ambiant.
• Commander un appareil — confiez la sortie du module à un Module 1 relais 5v et c’est un vrai appareil, alimenté à part, que votre montage pilotera.
• Une échelle de bruit — affichez la valeur analogique sous forme de barre sur un afficheur : c’est la même donnée, présentée autrement.
• Ne réagir qu’à un bruit précis — deux seuils plutôt qu’un seul, l’un pour détecter, l’autre pour ignorer les sons trop faibles, se règlent en comparant les valeurs lues.

Les versions du module

Ce module existe en plusieurs séries : la couleur du circuit imprimé, la sérigraphie et l’ordre des broches peuvent changer d’un arrivage à l’autre, et l’état actif de la sortie numérique n’est pas toujours le même.

Le fond reste identique dans tous les cas : un microphone à électret, un comparateur LM393, un potentiomètre de réglage et quatre broches — alimentation, masse, sortie numérique, sortie analogique. Tout ce qui est décrit sur cette page s’applique aux différentes versions ; seule la lecture des inscriptions de la carte change, et c’est la première chose à faire avant de brancher.

Questions fréquentes

À quelle distance le module détecte-t-il ?

Il est prévu pour les sons proches. Un claquement de mains est détecté d’environ un mètre, une voix à quelques dizaines de centimètres. Ce n’est pas un capteur de surveillance de pièce : pour détecter un bruit dans une grande pièce, rapprochez le module de la source plutôt que d’espérer le contraire du réglage.

Peut-on l’alimenter en 3,3 V ?

Oui, la plage annoncée commence à 3,3 V, et c’est le bon choix avec un ESP32 ou un ESP8266 : appuyer le module sur 5 V ferait sortir 5 V sur ses broches de sortie, ce que ces cartes n’acceptent pas sur leurs entrées. Avec un Arduino Uno, on utilise simplement le 5 V.

La sortie numérique reste déclenchée en permanence, pourquoi ?

C’est presque toujours le seuil, réglé trop bas pour la pièce : le bruit de fond suffit à le franchir. Tournez le potentiomètre par petits crans jusqu’à ce que la LED de la carte s’éteigne. Si le phénomène persiste avec un réglage franchement peu sensible, vérifiez que l’alimentation est stable : un module mal alimenté déclenche sans raison.

Peut-on mesurer des décibels avec ce module ?

Non. La sortie analogique donne une image relative du niveau sonore, utile pour comparer deux moments ou faire réagir un montage, mais elle n’est pas étalonnée en décibels : elle varie avec l’alimentation, avec le réglage du potentiomètre et avec la distance à la source. Pour une vraie mesure sonore, il faut un sonomètre.

Peut-on reconnaître un mot ou une commande vocale ?

Non, ce module ne restitue pas le contenu du son : il mesure à quel point c’est bruyant. Il distingue le silence d’un bruit, pas un mot d’un autre mot. Pour de la reconnaissance vocale, il faut un module dédié à cet usage, doté d’un moteur de reconnaissance.

Faut-il un programme pour l’essayer ?

Non. Alimentez simplement le module entre sa broche d’alimentation et sa masse : la LED de la carte s’allume au bruit. C’est le moyen le plus rapide de vérifier que le module fonctionne et de trouver le bon réglage avant de câbler quoi que ce soit.

À combiner avec

Si vous partez de zéro, le KIT Starter contient déjà la carte Uno R3, les fils, les résistances de 220 Ω, un buzzer et des LED : en y ajoutant ce module, vous avez de quoi monter aussi bien le détecteur de bruit que l’alarme de cette page.

Et pour donner une autre dimension à vos montages, un capteur de mouvement infrarouge PIR complète bien un détecteur de son : là où le capteur de son réagit à un bruit, le capteur de mouvement réagit à la présence.