Projet 5 : La LED clignotante

Ce circuit fait clignotant une LED.

LE SCHÉMA DE CIRCUIT

SIMPLIFICATION GRÂCE AUX SYMBOLES VCC (VDD) ET GND

Les symboles en haut et en bas de la figure 5-2 sont courants dans les schémas de circuits.

Pour les circuits alimentés par batterie présentés dans Mes premiers pas avec le Breadboard, VCC correspond à la borne positive de la batterie et GND à sa borne négative.

Vous pouvez utiliser ces deux symboles pour simplifier un peu vos schémas de circuits, car ils vous permettent d'omettre le symbole de la batterie et les lignes la reliant au circuit.

Dans certains schémas les broches VCC (VDD) et GND ne sont pas montrées, comme dans le circuit de droite sur l'image.

Cela s'simplifie le schéma, car ces broches doivent être connectées pour que le IC fonctionnent.

Dans ce cas, pour connaître les numéros des broches VCC et GND on doit consulté la datasheet ou le pinout du IC.

Ex. Ci-dessous le pinout du 74C14, GND est la broche 7 et VCC est la broche 14.

Dans le schéma on voit que le positif du condensateur et une des broches de la résistance 10k sont connectés avec la broche 1 du 74C14.

Et l'autre broche de la résistance 10k et une des broches de de la résistance 470Ω sont connectés avec la broche 2 du 74C14.

Comment inséré un IC dans le breadboard

Pour connecter un circuit intégré à un breadboard, vous devez le connecter entre les deux zones de composants, comme dans la figure ci-dessous.

Vous obtiendrez ainsi les connexions pour les broches 1 à 7 sur la partie gauche du circuit imprimé et pour les broches 8 à 14 sur la partie droite.

Notez que la broche 1 est indiquée par une encoche circulaire dans un coin de l'inverseur ou par une encoche à son extrémité.

Note:

Prenez l'habitude de toujours mettre votre breadboard de la même façon et de toujours insérer les IC dans le même sens.

Dans la figure le breadboard est vertical et les IC sont toujours inséré avec l'encoche vers la gauche. 

Connexion du IC

Dans la figure du breadboard, le positif du condensateur et une des broches de la résistance 10k sont connectées avec la broche 1 du 74C14.

Et l'autre broche de la résistance 10k et une des broches de de la résistance 470Ω sont connectées avec la broche 2 du 74C14.

La broche 7 VCC est connectée au rail négatif et la broche 8 GND est connectée au rail positf.

LISTE DES PIÈCES

À PROPOS DU CIRCUIT

L'une des premières choses que j'ai voulu apprendre en électronique quand j'étais enfant, c'était comment faire clignoter une lumière.

Il existe plusieurs façons d'y parvenir, mais ce circuit est probablement le plus simple, notamment parce qu'il ne nécessite que très peu de composants.

En fait, cinq composants suffisent, y compris la résistance et la LED.

Le circuit fonctionne grâce à un inverseur, un composant qui fournit une tension de sortie opposée à celle qu'il reçoit.

S'il reçoit une tension d'entrée élevée, il fournit une tension de sortie basse, et inversement.

Une tension élevée est une tension proche de la tension d'alimentation positive (9 V dans ce cas), et une tension basse est une tension proche de 0 V.

La sortie de l'onduleur (U1) est reliée à son entrée par une résistance, ce qui provoque une oscillation, c'est-à-dire une alternance entre un niveau haut et un niveau bas de tension.

Si l'entrée de l'onduleur est à l'état haut, sa sortie est à l'état bas.

Cette sortie à l'état bas est alors reliée à l'entrée de l'onduleur, et comme l'entrée est à l'état bas, la sortie est à l'état haut.

Cette sortie à l'état haut est ensuite renvoyée à l'entrée de l'onduleur, et ainsi de suite.

Pour ralentir suffisamment l'oscillation et observer le clignotement de la LED, un condensateur est utilisé à l'entrée de l'onduleur.

Un condensateur stocke et libère de l'énergie ; la charge et la décharge du condensateur (C1) dans ce circuit augmentent le temps nécessaire à l'entrée pour passer de l'état bas à l'état haut et inversement.

La résistance (R1) contrôle l'intensité du courant qui circule pour charger et décharger le condensateur ; ainsi, les valeurs de R1 et de C1 déterminent la fréquence d'oscillation.

Il est recommandé d'utiliser un onduleur à trigger de Schmitt 74C14.

Son seuil de commutation de tension haute à basse est différent de celui de commutation de tension basse à haute.

Ceci garantit que l'onduleur ne reste pas bloqué dans un état intermédiaire.

L'onduleur à trigger de Schmitt est intégré sous forme de circuit intégré (CI) à 14 broches, une puce unique dotée de son propre circuit interne.

Le numéro indiqué à côté de chaque broche sur le schéma correspond à son numéro sur le circuit intégré.

La figure 5-1 illustre la disposition des broches de l'onduleur à trigger de Schmitt 74C14.

FIGURE 5-1
Brochage de l'inverseur à trigger de Schmitt 74C14 (Pinout)

ERREURS COURANTES

Si votre circuit ne fonctionne pas correctement, vous avez peut-être commis l'une de ces erreurs courantes :

• Oubli de connecter VDD (broche 14) à la borne positive de la batterie

• Oubli de connecter GND (broche 7) à la borne négative de la batterie

• Mauvaise lecture du brochage du circuit intégré

• Confondre la broche positive de la LED avec la broche négative

• Confondre la broche positive du condensateur avec la broche négative

Augmenter ou diminuer le clignotement

Pour diminuer la fréquence de clignotement, augmentez la valeur du condensateur ou la valeur de la résistance R1 (ou les deux).

Pour augmenter la fréquence de clignotement, diminuez ces valeurs.

FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT

Un inverseur est un dispositif qui inverse son entrée.

Ainsi, une entrée basse devient une sortie haute, et inversement.

Vous pouvez construire un inverseur simple à l'aide d'un transistor et de quelques résistances, comme illustré sur la figure 5-2.

Figure 5-2
Un onduleur construit à l'aide d'un transistor est des résistances. (Voir aussi Logique Résistance-Transistor (RTL))

Lorsque vous avez une tension basse (0 Volts) à l'entrée, le transistor est désactivé, et lorsque vous avez une tension élevée (9 Volts) à l'entrée, le transistor est activé.

Lorsque le transistor est bloqué, on peut le considérer comme une résistance de très haute valeur entre le collecteur et l'émetteur (Rt sur le schéma FIGURE 5-3).

FIGURE 5-3
Résistance simple avec transistor désactivé

Lorsqu'il est passant, on peut le considérer comme une résistance de valeur nulle.

Pour mieux comprendre, il est peut-être plus simple d'ignorer un instant le circuit d'entrée et de se concentrer sur le circuit de sortie, comme illustré sur la figure 5-3.

On obtient alors un diviseur de tension.

Dans le projet 3, vous avez appris à calculer la tension d'un diviseur de tension.

Pour R1 et Rt de la figure 5-3, la formule de calcul de la tension de sortie est la suivante :

Lorsqu'une tension d'entrée est élevée, le transistor peut être assimilé à une résistance (Rt) de valeur nulle (ou à un fil conducteur).

Si vous remplacez Rt par 0 dans cette formule, les autres valeurs n'ont plus d'importance : la tension de sortie sera de 0 V, soit un niveau bas.

En revanche, lorsqu'une tension d'entrée est basse, le transistor peut être assimilé à une résistance de très haute valeur, par exemple de l'ordre du milliard d'ohms.

Une valeur courante pour R1 est de 1 000 Ω.

Ainsi, si Vin est de 9 V et que vous introduisez 1 milliard d'ohms dans la formule pour Rt, vous obtiendrez 9 V, soit un niveau haut.

L'inverseur à trigger de Schmitt fonctionne de manière similaire, mais intègre des composants supplémentaires permettant au circuit de basculer entre les niveaux haut et bas en fonction de la tension d'entrée.

La puce 74C14 utilisée dans ce projet est un circuit intégré contenant six inverseurs, ce qui explique son grand nombre de broches.

Vous pouvez voir le brochage du circuit et les inverseurs internes sur la figure 5-4.

FIGURE 5-4
La puce 74C14 contient six inverseurs

Grâce à sa petite taille, l'utilisation d'un circuit intégré comme le 74C14 permet de gagner beaucoup de place par rapport à la construction d'un onduleur à partir de zéro.