Chenillard 4

Chenillard 10 voies avec fonction aller-retour. Une autre façon de penser qu'avec le chenillard 2.

Le schéma

Il est vrai que ce circuit comporte cinq circuits intégrés. Je vous présente toutes mes excuses.

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Base de temps

Le premier bout du circuit (on commence par la gauche) est un oscillateur. C'est lui qui est chargé de fournir des impulsions à intervalles réguliers pour faire "avancer" les LEDs. Ce circuit oscillateur ressemble un peu à un circuit à base de NE555, mais oh trahison, ce n'est pas le cas ici ! Pourquoi ? Parce que j'en ai décidé ainsi. Un peu plus loin, nous verrons qu'il est fait usage d'une bascule D contenue dans un circuit intégré de type CD4013, qui en comporte deux. L'idée de laisser une bascule seule (U1:B) dans son coin ne me plaisait pas, j'ai donc décidé de voir s'il était possible de la convertir en oscillateur. Ca a été un peu casse-pied pour mon petit cerveau, mais j'y suis arrivé. Ce n'était donc pas si difficile que ça. Le principe est simple, il suffit de transmettre les changements d'état des sorties Q et Q barre sur les entrées SET et RESET de la bascule, mais avec un temps de retard important, de l'ordre de la seconde, pour créer une oscillation dont la fréquence convient à notre application. Explication ? Imaginons que le montage vient d'être mis sous tension. Dans ces conditions, les deux condensateurs C2 et C3 sont déchargés. L'état de la bascule est non défini, il se peut que la sortie Q soit à l'état haut, tout comme il se peut que ce soit la sortie Q barre qui soit à l'état haut. Voyons donc ce qui se passe dans les deux cas (il faut de toute façon le faire pour s'assurer que le montage démarre bien à chaque mise sous tension).

Cas N°1, sortie Q à l'état haut et Q barre à l'état bas
Les deux condensateurs C2 et C3 étant déchargés, les entrées SET et RESET sont toutes deux à l'état bas, rien de particulier ne se passe. La sortie Q étant à l'état haut, le condensateur C3 se charge au travers du circuit résistif [RV1 + R15]. Au bout d'un certain temps, le condensateur est suffisamment chargé pour que la tension à ses bornes suffise pour activer l'entrée R (Reset). Ce qui a pour conséquence de faire basculer la sortie Q vers l'état bas et la sortie Q barre à l'état haut. Le condensateur C3 se décharge alors, et c'est au tour de C2 de se charger au travers de la résistance R14. Quand C2 est suffisamment chargé, l'entrée S (Set) est activée et la sortie Q repasse à l'état haut. Le cycle recommence ainsi jusqu'à coupure de l'alimentation.

Cas N°2, sortie Q à l'état bas et Q barre à l'état haut
Même principe de fonctionnement que dans le cas N°1. Les deux condensateurs C2 et C3 étant déchargés, les entrées SET et RESET sont toutes deux à l'état bas, rien de particulier ne se passe. La sortie Q barre étant à l'état haut, le condensateur C2 se charge au travers de la résistance R14. Au bout d'un certain temps, le condensateur C2 est suffisamment chargé pour que la tension à ses bornes suffise pour activer l'entrée S (Set). Ce qui a pour conséquence de faire basculer la sortie Q barre vers l'état bas et la sortie Q à l'état haut. Le condensateur C2 se décharge alors, et c'est au tour de C3 de se charger au travers du circuit résistif [RV1 + R15]. Quand C3 est suffisamment chargé, l'entrée R (Reset) est activée et la sortie Q barre repasse à l'état haut. Le cycle recommence ainsi jusqu'à coupure de l'alimentation.

Dans tous les cas, nous avons bien un changement d'état périodique sur chacune des deux sortie Q et Q barre, nous pouvons parfaitement utiliser l'une ou l'autre comme source d'horloge.

Compteur et démultiplexeur

Le compteur utilisé ici est un compteur / décompteur BCD (Binaire Codé Décimal) prépositionnable de type CD4029, qui délivre un mot binaire sur quatre bits. Ce mot binaire évolue à chaque fois qu'une impulsion d'horloge est appliquée sur son entrée d'horloge CLK (broche 15). L'évolution va dans le sens montant (1, 2, 3, 4, etc.) ou dans le sens descendant (7, 6, 5, 4, etc.), selon l'état logique de l'entrée U/D (Up / Down, broche 10). Ce circuit compteur est doté d'entrées de prépositionnement, qui permettent de commencer le comptage par un nombre autre que zéro, par exemple par 4 ou Par 5. Cette fonction ne nous intéresse pas du tout ici, aussi ces entrées de prépositionnement (broches 4, 12, 13 et 3) sont toutes câblées à la masse. Pour que le code binaire présent en sortie du circuit compteur / décompteur soit bien à 0000 au moment de la mise sous tension, la valeur des entrées de prépositionnement est tout de même lue une fois, grâce à l'application d'une impulsion positive sur l'entrée PE, créée par C1 et R11 quand on allume le circuit (et seulement à ce moment là). 

Le circuit intégré démultiplexeur utilisé ici, de type CD4028, transforme le code binaire quatre bits fourni par le circuit compteur / décompteur CD4029, en un code décimal. En clair : le CD4029 dispose de quatre entrées de type "binaire", et de 10 sorties de type "décimal". Une seule sortie peut être activée à la fois, et celle qui est activée dépend du code binaire appliqué sur les quatre bits d'entrée A, B, C et D (broches 10, 13, 12 et 11). Si on a le code binaire 0000 en entrée du circuit CD4028, c'est la sortie Q0 (broche 3) qui est activée, et aucune autre sortie ne l'est. Si on a le code binaire 0001 en entrée du circuit CD4028, c'est la sortie Q1 (broche 14) qui est activée, et aucune autre sortie ne l'est. Si on a le code binaire 0010 en entrée du circuit CD4028, c'est la sortie Q2 (broche 2) qui est activée, et aucune autre sortie ne l'est. Etc. Si le compteur / décompteur CD4029 est en phase de comptage, les sorties du circuit démultiplexeur CD4028 s'activent donc les une après les autres dans le sens montant (sortie Q0, puis sortie Q1, puis sortie Q2, etc.). Si le compteur / décompteur CD4029 est en phase de décomptage, les sorties du circuit démultiplexeur CD4028 s'activent les une après les autres dans le sens descendant (sortie Q9, puis sortie Q8, puis sortie Q7, etc.).

Changement de sens

Le changement de sens est réalisé en modifiant le mode de comptage / décomptage du circuit compteur / décompteur CD4029, en basculant quand il le faut, l'état logique de son entrée U/D (Up/Down, broche 10). Le procédé est fort simple. Imaginons que le compteur / décompteur soit en mode comptage. Dans ce cas, les sorties du démultiplexeur CD4028 passent les unes après les autres à l'état haut, au rythme des impulsions d'horloge transmises par l'oscillateur bâti autour de la bascule U1:B, dans le sens Q0, Q1, Q2, Q3, etc. Quand la sortie Q9 (broche 5) du CD4028 devient active, la sortie Q de la bascule U1:A change d'état suite à réception sur son entrée CLK, d'un état haut transmis au travers de la diode D12, et le compteur / décompteur passe dans en mode décomptage. Dès lors, toutes les impulsions fournies par l'oscillateur font "reculer" les sorties du démultiplexeur CD4028, les sorties s'activent dans le sens Q9, Q8, Q7, etc. Il y a bien un moment où la sortie Q0 va de nouveau s'activer. Et à cet instant, la bascule D U1:A reçoit sur son entrée CLK, une nouvelle impulsion via la diode D11, qui fait changer l'état de sa sortie Q. Le compteur / décompteur repasse alors en mode compteur, et repart dans l'autre sens...

Sorties de puissance

Si vous utilisez des LEDs faible consommation ou haute luminosité, vous pouvez les relier directement sur les sorties du démultiplexeur CD4028. Si vous utilisez des LEDs "normales", il est conseillé d'intercaler des buffers de puissance permettant de débiter suffisamment de courant dans les LEDs pour en obtenir un flux lumineux suffisant. J'ai choisi des CD4009 (six buffers dans un seul boitier) pour augmenter le courant de sortie disponible pour chaque LED, mais vous pouvez en choisir d'autres si le coeur vous en dit. Vous pouvez aussi simplement ajouter un transistor avec sa résistance de base pour chacune des sorties. Rien ne vous interdit en outre de remplacer les LEDs par des optotriacs pour commander des lampes 230V (exemple).

 

 

 

 

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