Electronique > Réalisations > Jeux de lumière > Chenillard 015

Dernière mise à jour : 17/01/2010

Présentation

Deux schémas de chenillards sont présentés ici, les deux produisent un effet visuel de même type, à savoir celui de "lignes d'eau coulantes". C'est un effet employé pour les décorations (de Noël notamment), qu'il est très facile d'obtenir avec un microcontrôleur mais qui demande un peu plus de travail (et de composants) en version logique traditionnelle.
- Schéma 015a : version plus simple, avec ligne d'eau de 4 points (leds allumées) et ligne de vide de 6 points (leds éteintes).
- Schéma 015b : version un peu moins simple, avec ligne d'eau de 4 points et ligne de vide de 12 points.
Dans les deux cas, il est possible de modifier aisement le nombre de points de la ligne d'eau, pour un même nombre de points [eau + vide] donnés.

Le schéma 015a

Ce schéma peut servir de base à un montage largement plus élaboré. Il peut aussi être simplifié, mais au détriment d'un effet visuel un peu moins représentatif.

chenillard_015a

Le système peut être décomposé en trois parties, qui sont l'oscillateur, le compteur et le bloc des registres à décallage.

Oscillateur
L'oscillateur permet de générer des impulsions à un rythme régulier, dont la vitesse est ajustable pour aller de lent à vite. Tout oscillateur rectangulaire peut convenir, vous avez le choix des armes : NE555, portes logiques, transistors ou autre circuit dont vous avez le secret. Ici, j'ai choisi une porte NAND trigger de Schmidt contenue dans un CD4093, parce que j'en ai plein en stock dans mon ordinateur. Ce circuit est simple à construire, et demande même moins de composants qu'un circuit à NE555. Mais certains pourront critiquer dans ce choix le "gachis indescriptible" des trois portes NAND inutilisées. Hum... et si au lieu de râler vous cherchiez à utiliser ces portes libres ?

Compteur
Le compteur choisi ici est de type décimal, une seule de ses sorties ne peut être est théoriquement active à un instant donné. Vous aurez sans doute reconnu le célèbre CD4017 largement utilisé pour la fabrication de chenillards... La mise en place d'un compteur décimal en cet endroit résulte de la seule volonté de disposer de signaux logiques qui représentent directement et de façon "visuelle" le résultat final obtenu. Le CD4017 dispose en effet de 10 sorties individuelles, et les sorties que l'on va utiliser de façon contigues représentent tout bêtement le bloc des leds qui seront allumées et qui se déplaceront. Ici, j'ai choisi d'exploiter les 4 sorties Q0 à Q3 pour disposer de 4 leds mouvantes, mais vous pouvez modifier à volonté ce nombre en retirant une ou plusieurs diodes parmi les quatre présentes (D1 à D4). Notez bien que le fait de n'utiliser qu'une seule sortie du CD4017 vous conduira à obtenir un effet chenillard classique de type 1 led allumée qui se ballade parmi 10. Et que le fait de n'utiliser aucune sortie serait bien malheureux, l'effet final se traduisant par une extinction totale et permanente de toutes les leds (je ne conseille ce dernier mode de fonctionnement qu'aux migraineux).

Bloc des registres à décallage
C'est sans doute la partie du montage la plus intéressante car elle met en oeuvre des composants un peu moins classique que les traditionnelles portes logiques ou compteurs binaires ou décimaux. Un registre à décallage est un composant dont le nom peut effrayer, mais qui n'est en fait rien d'autre qu'un circuit qui permet de transformer des informations logiques transmises en série (les une après les autres) en informations logiques parallèles (disponibles en même temps). Il existe plusieurs façons d'utiliser un registre à décallage, mais ici on ne peut guère faire plus simple : on se contente de rentrer un état logique sur l'entrée principale Data (entrée D) du premier registre (U2) et à chaque nouveau coup d'horloge sur l'entrée Clock (entrée CLK de U2), les données présentes en entrée Data sont transférées successivement d'une sortie à l'autre. Prenons un exemple simple : supposons que le circuit U2 présente un état logique bas sur toutes ses sorties. Si on applique un niveau logique haut sur son entrée Data, rien ne se passe et toutes les sorties restent à létat bas. Si on laisse l'entrée Data à l'état haut et que l'on applique un étét haut sur l'entrée horloge CLK, alors létat présent sur l'entrée Data est transféré sur la première sortie Q0 : la led D5 s'allume. Si maintenant on fait passer l'entrée Data à l'état bas et que l'on fournit au circuit une nouvelle impulsion d'horloge sur l'entrée CLK (passe à 0 puis repassage à 1), l'état logique de la sortie Q0 est transféré sur la sortie Q1 et le nouvel état logique de l'entrée Data est transféré sur la sortie Q0 : résultat, la led D6 s'allume et la ed D5 s'éteint. Voilà donc pourquoi on appelle ce circuit un registre à décallage : à chaque fois que survient une nouvelle impulsion sur l'entrée d'horloge CLK, les sorties Q1 à Q7 du circuit prennent l'état de la sortie précédente, et la sortie Q0 prend l'état de l'entrée Data. Huit données logiques présentées successivement sur l'entrée Data se retrouvent donc affichées simultanément sur les huit sorties Q0 à Q7 du registre, les plus anciennes étant remplacées par les plus récentes. Dans le cas qui nous concerne, on utilise quatre sorties sur les dix que comporte le compteur décimal CD4017 : l'effet visuel obtenu est donc 4 sorties allumées sur 10. Hu, petit problème : on parle de 10 sorties alors que le registre n'en possède que 8. Et bien qu'à cela ne tienne, il suffit de chaîner plusieurs registres ! En en plaçant plusieurs en série (on dit aussi en cascade), le nombre de sorties peut être étendu à l'infini. Ici on se contente de 32 sorties en tout, ce qui n'est déjà pas si mal...

Le schéma 015b

Dans son principe de fonctionnement, ce second schéma fait la même chose que le précédent. Mais au lieu d'utiliser un compteur travaillant sur 10 sorties, on utilise une espèce de compteur travaillant sur seize sorties.

chenillard_015b

Espèce de compteur, car nous avons là en fait un compteur binaire de type CD4040 qui pilote un décodeur BCD / Décimal de type CD4514 (on peut aussi appeler ce deuxième circuit un démultiplexeur). Le tout donne un résultat équivalent à un "CD4017 étendu" qui comporterait non pas 10 mais 16 sorties. Cela permet d'avoir une palette d'effets visuels plus large qu'avec le précédent montage, et de décider d'afficher des lignes d'eau de 6 points sur une longueur de 16 point, ce qui signifie que sur les 32 leds, on aurait toujours deux groupes de 6 leds en mouvement (dont un serait bien sûr par moment "coupé en deux" entre début et bout de la chaîne).