Projet 7 : Veilleuse intelligente

Avez-vous déjà entendu parler de capteur ?

Un capteur est un dispositif qui détecte les variations de lumière, de mouvement, de chaleur, d’humidité ou d’une autre grandeur physique, et qui réagit en modifiant la tension, la capacité ou une autre grandeur électrique.

Puisque les capteurs convertissent les grandeurs physiques en grandeurs électriques, vous pouvez les utiliser pour contrôler le fonctionnement d’un circuit en fonction de son environnement.

Dans ce projet, vous utiliserez un type de capteur appelé photorésistance pour détecter les variations de lumière.

Votre circuit, composé de seulement sept composants et d’une pile, utilise la photorésistance pour allumer ou éteindre une LED.

Ainsi, votre circuit fonctionne comme une veilleuse intelligente : la LED s’allume uniquement lorsqu’il fait sombre dans la pièce.

Comprendre votre photorésistance

Une photorésistance, aussi appelée résistance photosensible (LDR) ou cellule photoélectrique, est constituée d'un matériau semi-conducteur présentant une caractéristique intéressante :

elle se comporte comme une résistance, à ceci près que sa valeur dépend de la quantité de lumière qui la traverse.

Vous pouvez observer différents types de photorésistances sur la figure 7-1 (à gauche) et un gros plan de l'une d'entre elles sur la figure 7-1 (à droite).

Notez que ces petits composants ne comportent aucune marque d'identification, comme un numéro de modèle, ce qui rend leur manipulation un peu délicate… euh… disons, très amusante !

Déterminer la résistance exacte d'une photorésistance est un exercice périlleux.

En effet, on ne connaît jamais précisément l'intensité lumineuse, à moins de posséder un appareil appelé luxmètre, qui mesure l'énergie lumineuse.

Pensez à l'ajouter à votre liste de cadeaux ou empruntez-en un à un ami photographe !

En général, une photorésistance fonctionne ainsi :

En pleine lumière, sa résistance est relativement faible (généralement inférieure à 500 Ω).

Dans l'obscurité, sa résistance est relativement élevée (généralement supérieure à 20 MΩ).

J'ai plusieurs LDR voici les valeurs que j'ai mesuré avec mon multimètre

Si votre photorésistance ne se comporte pas comme la mienne, pas de panique !

Ce projet vous apprendra à ajuster votre circuit, si nécessaire, pour qu'il fonctionne comme vous le souhaitez, même face aux difficultés, aux incertitudes et aux photorésistances parfois capricieuses.

(Ce sera amusant, promis !)

Découvrez un transistor PNP

Un autre composant (nouveau pour vous) que vous utiliserez dans ce projet est un transistor PNP.

Observez les deux transistors PNP 2N3906 illustrés sur la figure 7-2.

Ressemblent-ils au transistor NPN 2N3904 utilisé dans le projet 6 ? Oui. (En fait la plupart des transistor se ressemble)

Ces transistors sont-ils identiques à celui utilisé dans le projet 6 ? Non.

Est-ce grave si vous confondez les transistors 2N3904 et 2N3906 ? Absolument !

Dans ce projet, vous utiliserez un transistor NPN 2N3904 et un transistor PNP 2N3906. Il est donc essentiel de bien les identifier.

L'avantage de ces transistors (surtout comparés aux photorésistances, souvent problématiques) est que leur référence est gravée sur leur boîtier, ce qui permet de les distinguer d'un coup d'œil.

Comme le transistor 2N3904, le transistor 2N3906 possède trois broches.

Ces broches sont connectées à la base, au collecteur et à l'émetteur à l'intérieur du boîtier, comme illustré sur la figure 7-3 et indiqué sur le brochage figurant sur l'emballage ou la fiche technique (Datasheet et pinout disponible en ligne).

Le brochage du transistor 2N3906 est identique à celui du transistor 2N3904.

Selon la provenance de vos transistors, le brochage peut différer de celui indiqué sur la figure 7-3. Consultez l'emballage ou la documentation fournie avec vos transistors pour identifier chaque broche.

Lors du montage du circuit de ce projet sur le Breadbord, veillez à utiliser le transistor approprié (2N3904 ou 2N3906) comme indiqué et à orienter correctement ses broches. (Je sais que je me répète, mais ces points sont vraiment importants.)

Composants et outils nécessaires

Rassemblez tous les éléments de cette liste (voir figure 7-4) :

Breadbord (Plaque d'essai sans soudure), préparée avec :

• Une pile 9 V avec un clip pour pile

• Un interrupteur et un fil de connexion

• Connexions du fil de connexion pour l'alimentation

 Une photorésistance

Un transistor bipolaire NPN 2N3904

Un transistor bipolaire PNP 2N3906

Une résistance de 330 Ω (4 bandes (orange-orange-marron) ou 5 bandes (orange, orange, noir, noir) Multimètre de 313 à 346

Une résistance de 10 kΩ 4 bandes (marron-noir-orange) ou 5 bandes (brun,  noir, noir, rouge) Multimètre de 9,5 à 10,5

Une résistance de 1 MΩ 4 bandes (marron-noir-vert) ou 5 bandes (brun, noir, noir, jaune) Multimètre de 0,95 à 1,05

Une LED blanche transparente de 5 mm

Deux connecteurs 5/16 pouce (minimum) fils de connexion 

Des résistances supplémentaires peuvent être nécessaires pour ajuster le circuit :

• Une résistance de 100 kΩ 4 bandes (marron-noir-jaune) ou 5 bandes (brun,  noir, noir, orange) Multimètre de 95 à 105

• Une résistance de 470 kΩ 4 bandes (jaune-violet-jaune) ou 5 bandes (jaune, violet, noir, orange) Multimètre de 446 à 493

• Une résistance de 4,7 MΩ 4 bandes (jaune-violet-vert) ou 5 bandes (jaune, violet, noir, jaune) Multimètre de 4,47 à 4,94

Le circuit de ce projet ne comporte que sept composants (sans compter les trois résistances d'ajustement).

Il est donc assez facile d'éviter que les fils ne se touchent et il n'est pas absolument nécessaire de les couper.

Gardez toutefois une pince coupante à portée de main si vous souhaitez un circuit plus propre.

Une pince à bec fin peut également vous être utile pour insérer et retirer les composants.

Construisez le circuit de la veilleuse intelligente

Dans ce projet, vous utilisez votre photorésistance pour mesurer la luminosité ambiante et contrôler l'état des deux transistors.

Lorsqu'ils sont conducteurs, les transistors laissent passer le courant dans une LED.

Ils amplifient également ce courant afin qu'il soit suffisamment puissant pour alimenter la LED. 

Suivez ces étapes pour construire le circuit de votre veilleuse :

Vous pouvez ajoutez un relais pour contrôler un globe 9V et avoir plus de lumière.

Vous pouvez remplacer la pile 9V par:

Un adaptateur mural 9 V CC et un Un adaptateur jack cylindrique CC