Projet 7 : Les lumières de fête

Mes premiers pas avec le Breadboard

Voir Introduction pour la description des composants

Ce circuit connecte plusieurs LED clignotantes pour créer une guirlande lumineuse.

LE SCHÉMA DU CIRCUIT

LISTE DES PIÈCES

À PROPOS DU CIRCUIT

Si vous souhaitez réaliser une décoration originale pour une fête, ce circuit est fait pour vous.

Il permet de faire clignoter plusieurs LED simultanément en toute simplicité.

En reliant toutes les LED à un long fil, vous pouvez les suspendre à une fenêtre ou les utiliser pour décorer un arbre.

Le circuit utilise un timer 555, un circuit intégré classique qui permet de faire des cycles d'allumage et d'extinction.

Voir aussi la section 555

Le brochage (Pinout) du timer 555 est visible sur la figure 7-1.

FIGURE 7-1
Brochage du circuit intégré 555

Deux résistances (R1 et R2) et un condensateur polarisé (C1) déterminent la fréquence de clignotement, tandis qu'une troisième résistance (R3) détermine le courant qui alimente les LED.

ERREURS COURANTES

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

• Branchement incorrect d'une ou plusieurs LED

• Branchement incorrect de la minuterie 555

• Branchement incorrect du condensateur

• Interversion des broches du circuit intégré et connexion des composants aux mauvaises broches

Vous pouvez ajouter ou retirer des LED en modifiant la valeur de la résistance (R3).

Si chaque LED consomme 10 mA et que vous souhaitez utiliser cinq LED, vous devez fournir 5 × 10 mA, soit 50 mA, à travers la résistance.

Vous pouvez utiliser la loi d'Ohm pour déterminer la valeur de résistance appropriée.

R = V / I

La loi d'Ohm stipule que la résistance est égale à la tension aux bornes de la résistance divisée par le courant qui la traverse.

Dans votre exemple à cinq LED, cela se traduit par l'équation suivante :

Dans ce cas, vous utilisez une pile de 9 V et la tension aux bornes des LED est d'environ 2 V, ce qui donne 7 V au numérateur.

En divisant cette valeur par les 50 mA calculés précédemment, vous obtenez une résistance de 140 Ω.

Notez que la résistance de votre circuit diminuera à mesure que vous ajouterez des LED et augmentera à mesure que vous en retirerez.

FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT
La figure 7-2 illustre l'intérieur du circuit intégré 555.

Le boîtier vert marqué « bascule » est un dispositif de mémoire simple à deux états : sortie haute et sortie basse (flop).

Il possède deux entrées, `set` (S) et `reset` (R), qui permettent respectivement de mettre la sortie `Q` à l'état haut et de la remettre à l'état bas. `Q` est toujours l'inverse de `Q`.

Les deux triangles visibles sont des comparateurs.

Si l'entrée du comparateur marquée `+` a une tension supérieure à celle marquée `-`, la sortie est à l'état haut ; sinon, elle est à l'état bas.

Les trois résistances de 5 kΩ entre Vcc et Gnd sont à l'origine du nom « 555 ».

Elles divisent la tension Vcc par trois et fixent les tensions de chaque comparateur : un tiers de la tension Vcc est appliqué à l'entrée positive (+) du comparateur 1, et deux tiers à l'entrée négative (-) du comparateur 2.

La sortie (broche 3) de la figure 7-2 est connectée à la sortie de la bascule.

Ainsi, si la bascule est à l'état haut (position 1), la sortie est à l'état haut ; sinon, elle est à l'état bas.

 Les deux comparateurs gèrent l'activation et la désactivation de la bascule.

Les broches 2 et 6 sont donc responsables de l'activation et de la désactivation de la sortie.

La broche 2, nommée Trigger, permet de mettre la sortie à l'état haut.

Lorsque la tension sur la broche 2 descend en dessous du tiers de Vcc, le comparateur 1 passe à l'état haut et active la bascule, ce qui met la sortie à l'état haut.

La broche 6, appelée Seuil, permet de remettre la sortie à l'état bas lorsque sa tension dépasse les deux tiers de Vcc.

Reportez-vous au schéma du circuit au début de ce projet.

Dans ce circuit, les broches 2 et 6 sont connectées : lorsque leur tension passe à l'état haut, la sortie passe à l'état bas, et inversement.

Il est donc nécessaire de faire varier la tension de ces broches entre l'état haut et l'état bas pour faire basculer la sortie entre l'état bas et l'état haut.

La broche 7 est essentielle au fonctionnement du circuit.

Elle est nommée Décharge.

À l'intérieur de la puce, la broche 7 est connectée à un transistor, comme illustré sur la figure.

Le transistor est commandé par Q, la valeur opposée à celle de la sortie.

Ainsi, lorsque la sortie est basse, le transistor prend une valeur haute et s'active, connectant la broche 7 à la masse.

Sinon, le transistor est bloqué et la broche 7 reste non connectée.

Dès que le circuit est alimenté, le condensateur C1 est complètement déchargé.

La broche 2 (Déclenchement) est alors à l'état bas, ce qui signifie que la broche 3 (la sortie) est à l'état haut.

La broche 7 (Décharge) n'est donc connectée à aucun composant interne.

Comme C1 est connecté à 9 V via R1 et R2, il commence à se charger et la tension sur sa borne positive augmente.

La tension sur la broche 6 (Seuil) augmente également.

Lorsque la tension sur Seuil atteint un niveau suffisamment élevé, la sortie passe de l'état haut à l'état bas et la broche 7 (Décharge) est connectée à la masse en interne.

Dans cette situation, lorsque la broche 7 est reliée à la masse, le condensateur commence à se décharger (d'où le nom de broche « Décharge ») à travers la résistance R2, jusqu'à la masse au niveau de la broche 7.

La tension aux bornes du condensateur diminue alors progressivement jusqu'à ce que la tension sur la broche 2 soit suffisamment basse pour déclencher une commutation.

Au moment du déclenchement, la sortie passe de l'état bas à l'état haut, et la broche 7 est de nouveau déconnectée de la masse.

Nous nous retrouvons ainsi dans la situation initiale : le condensateur se recharge et la tension à ses bornes augmente.

Ce processus se répète indéfiniment.

Voici un bref aperçu de chaque broche du circuit intégré 555 :

• Broche 1 : Masse.

Cette broche est reliée au pôle négatif de la batterie.

• Broche 2 : Déclenchement.

Lorsque cette broche passe à l'état bas (moins d'un tiers de Vcc), la sortie passe à l'état haut.

• Broche 3 : Sortie.

La tension de sortie du circuit intégré est inférieure d'environ 1,5 V à Vcc à l'état haut et proche de 0 V à l'état bas.

• Broche 4 : Reset.

Cette broche réinitialise le circuit. Il s'agit d'une broche inversée, ce qui signifie qu'elle se réinitialise lorsqu'elle passe à l'état bas.

Par conséquent, la broche doit être à l'état haut pour que la puce ne soit pas en état de réinitialisation.

Broche 5 : Tension de contrôle.

Cette broche permet de contrôler la tension de seuil de la broche Threshold.

Cela peut s'avérer utile pour ajuster la fréquence du circuit sans modifier les valeurs de R1, R2 et C1.

Dans ce circuit, vous pouvez la laisser non connectée.

Il arrive que cette broche soit reliée à la masse par un condensateur ; cela permet d'éviter que des parasites n'influencent la fréquence.

Broche 6 : Threshold.

Cette broche ramène la sortie à l'état bas lorsque la tension passe à l'état haut (au-dessus des deux tiers de Vcc).

Broche 7 : Décharge.

Cette broche est non connectée lorsque la sortie est à l'état haut et reliée à la masse lorsqu'elle est à l'état bas.

Broche 8 : Alimentation Vcc.

Il s'agit de la broche d'alimentation positive, qui accepte une tension comprise entre 5 et 15 V.