Projet 6 : Le feu de passage à niveau

(Flip-Flop)

Mes premiers pas avec le Breadboard

Voir Introduction pour la description des composants

Ce circuit fait clignotant deux LED en alternance.

LE SCHÉMA DU CIRCUIT

LISTE DES PIÈCES

À PROPOS DU CIRCUIT

Ce circuit permet de faire clignoter deux LED en alternance.

Vous pouvez l'utiliser, par exemple, pour un passage à niveau miniature ou pour les yeux d'un robot jouet.

Il s'agit d'un circuit classique appelé multivibrateur astable (astable multivibrator, Flip-Flop).

Dans le projet 5, vous avez fait clignoter une LED à l'aide d'un inverseur qui s'allumait et s'éteignait en continu.

Le multivibrateur astable, quant à lui, utilise deux transistors qui s'activent et se désactivent mutuellement.

Pour bien comprendre le fonctionnement de ce circuit, il est nécessaire de maîtriser les bases de l'électronique, notamment le comportement des tensions dans les circuits contenant des condensateurs.

ERREURS COURANTES

Ce circuit comporte de nombreuses connexions ; il est donc facile d'en oublier une.

Je fais souvent des erreurs en construisant ce circuit, même après l'avoir réalisé de nombreuses fois.

Si votre circuit ne fonctionne pas correctement, vérifiez les points suivants :

• Utilisation de résistances de 470 Ω au lieu de 47 kΩ et inversement

• Branchement incorrect des LED

• Interversion des broches des transistors

• Contact accidentel des broches, notamment autour des transistors

• Branchement incorrect des condensateurs

Pour modifier la vitesse de clignotement, essayez de remplacer les condensateurs (C1 et C2) et les résistances (R2 et R3) par d'autres valeurs.

FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT

Une bonne compréhension des principes de base de l'électronique, et en particulier du comportement des tensions dans les circuits à condensateurs, vous aidera à comprendre le fonctionnement de ce circuit.

Dans ce circuit, représenté sur la figure 6-1, la LED de gauche s'allume lorsque le transistor Q1 est passant, et la LED de droite s'allume lorsque le transistor Q2 est passant.

FIGURE 6-1
La tension sur le nœud de gauche commande le transistor de droite (Q2) et vice versa.

Le transistor Q1 est commandé par la tension à la jonction entre R3 et C2, tandis que le transistor Q2 est commandé par la tension à la jonction entre R2 et C1.

Ensuite, il faut examiner en détail les tensions aux bornes des deux condensateurs.

Voici deux points importants à retenir avant de commencer l'explication :

• La tension est toujours mesurée entre deux points.

Lorsque l'on parle de la tension en un point précis, on fait référence à la tension mesurée entre ce point et la borne négative de la batterie ; c'est pourquoi la borne négative est à 0 V.

• Dans Mes premiers pas avec le Breadboard, nous utilisons le transistor comme un interrupteur.

Il a besoin de 0,7 V sur la broche centrale (base) pour s'activer.

Lorsque le transistor est conducteur, sa broche supérieure (collecteur) est reliée à sa broche inférieure (émetteur), permettant ainsi au courant de circuler.

Cela signifie également que la broche supérieure a le même potentiel que la broche inférieure lorsque le transistor est conducteur.

Lorsque le transistor est bloqué, il n'y a pas de connexion entre la broche supérieure et la broche inférieure, donc aucun courant ne peut circuler.

Commençons par examiner le circuit lorsque la LED L1 est allumée et l'autre LED éteinte.

L1 s'allume uniquement lorsque le transistor Q1 est passant.

Rappelons que Q1 est passant uniquement si sa base présente une tension de 0,7 V.

Comme la borne négative (-) du condensateur C2 est connectée à la base de Q1, cette tension doit également être de 0,7 V.

La borne positive de C2 est connectée à l'alimentation 9 V via R4 et L2, et elle se charge presque instantanément à environ 8 V (une partie de la tension est dissipée aux bornes de la LED L2).

Vous vous demandez peut-être : « Si du courant circule à travers R4 et L2, pourquoi L2 n'est-elle pas allumée ?»

La raison est simple : dès que la tension aux bornes du condensateur atteint 8 V, le courant ne circule plus dans la LED, qui reste donc éteinte.

La figure 6-2 montre les tensions que nous avons trouvées jusqu'à présent.

FIGURE 6-2
La tension aux bornes positives du condensateur C2 atteint rapidement environ 8 V lorsque la LED de gauche est allumée.

Examinons maintenant les tensions aux bornes de l'autre transistor, Q2.

Ce transistor étant bloqué, sa base présente une tension inférieure à 0,7 V. La borne négative de C1 étant connectée à la base, sa tension est également inférieure à 0,7 V.

Cependant, cette borne négative est aussi reliée à une tension de 9 V via la résistance R2, ce qui signifie que C1 se charge et que sa tension augmente progressivement à partir d'une valeur inférieure à 0,7 V, comme illustré sur la figure 6-3.

FIGURE 6-3
La tension à droite de C1 est légèrement inférieure à 0,7 V, mais elle augmente lorsque la LED de gauche est allumée.

La tension aux bornes négatives de C1 augmente et, lorsqu'elle atteint 0,7 V, le circuit se met en marche.

À ce moment-là, le transistor Q2 reçoit une tension de 0,7 V sur sa base et devient conducteur ; la LED située à droite s'allume alors également.