Electronique
> Réalisations
>
Jeux
de
lumière > Chenillard 020
Dernière mise à jour : 16/09/2012Présentation
Ce chenillard est de type "séquentiel simple 16 voies", c'est une version étendue du chenillard 007 qui dispose de 10 sorties (tout du moins tant que 16 sera supérieur à 10).
Il dispose de 16 sorties de puissance réalisées au travers de triacs et est capable d'attaquer directement des ampoules 230 V, dont la puissance ne devra pas excéder 200 W par voie. Cette limitation de 200 W peut être augmentée à 1000 W par voie en ajoutant un dissipateur thermique sur chaque triac (il n'aura pas besoin d'être très gros puisque chaque triac travaille 1/16 du temps). Si le secteur 230 Vac vous fait peur, vous pouvez remplacer les triacs par des LED. Deux circuits intégrés sont mis à contribution, et pour changer un peu les NE555 et CD4017 ont été oubliés.
Avertissement
Montage relié au secteur 230 V, à lire avant de continuer.Schéma
Le schéma qui suit montre comment les triacs (TIC206 ou autres) sont
attaqués par les sorties du CD4514 au travers de transistors "tampon"
(amplificateurs de courant). Nous verrons bien sûr plus loin à quoi
ressemble le CD4514.
Oscillateur et séquenceur
Dans ce type de montage, il faut une base de temps (qu'on peut aussi appeler horloge) histoire de fixer les moments où le changement des sorties doit avoir lieu. Point de NE555 ni de CD4017, n'en déplaise à leurs amoureux. Ici, un CD4060 (U1) assure en même temps le rôle d'oscillateur (base de temps) et de compteur binaire dont quatre sorties sont exploitées (les sorties inutilisées restent en l'air). Ces quatre sorties (Q3 à Q6) vont directement sur les entrées binaires A à D du démultiplexeur CD4514 qui fait suite (U2). La LED D1 marque les impulsions d'horloge les plus rapides, celles présentes sur la sortie Q3. Notez que cette LED s'allume et s'éteint pour deux cycles d'avancement du chenillard. En d'autres termes, elle s'allume 8 fois et s'éteint 8 fois lors d'un cycle complet sur les 16 voies de sortie. Le mot "démultiplexeur" vous a fait froncer les sourcils ? Pourtant il ne possède que cinq syllabes. Le CD4514 dispose de quatre entrées binaires appelées A, B, C et D, et ces quatre entrées peuvent être à l'état logique haut ou bas - ce qui offre 16 combinaisons possibles (perdu ? Allez donc faire un tour sur cette page). Comme ce même circuit dispose de 16 sorties indépendantes, on pourrait fort être tenté de faire un rapprochement entre les 16 combinaisons possibles offertes par les quatre entrées binaires (A à D) et les 16 sorties individuelles (Q0 à Q15). Et si on le faisait, on aurait raison, car c'est bien de ça qu'il s'agit.| D | C | B | A | Q15 | Q14 | Q13 | Q12 | Q11 | Q10 | Q9 | Q8 | Q7 | Q6 | Q5 | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Une seule des 16 sorties peut être activée à un instant donné, et celle qui l'est dépend de l'état logique appliqué aux quatre entrées A à D. Le CD4060 fournit les différentes combinaisons les unes après les autres à la vitesse que vous choisissez avec RV1, et le CD4514 se contente de les décoder. En parlant de décoder, ça me fait penser que ce "démultiplexeur 4 vers 16" peut aussi s'appeler "décodeur 4 vers 16". Tiens, une astuce en passant : si vous désirez que les sorties soient actives à l'état bas (sorties inactives à l'état haut), vous n'avez pas besoin d'ajouter des inverseurs logiques sur les 16 sorties. Il suffit de remplacer le CD4514 par un CD4515.
Séquenceur et partie puissance
Comme le circuit intégré CD4514 est de la famille
CMOS (comme le CD4060), on ne peut pas trop lui en
demander côté courant de sortie. Suffisant pour alimenter des LED qui
éclairent bien, il ne l'est plus pour commander directement des triacs
standards.
Un soutien est donc demandé, et il est assuré par 16 transistors (à la
quinzaine). Les transistors 2N2222 choisis ici peuvent être remplacés
par n'importe
quel autre type de transistor NPN du moment qu'il présente un gain
en tension (beta, ou hfe) d'au moins 50 et qu'il puisse commuter un
courant collecteur d'au moins 100 mA. Notez que les triacs sont
commandés par des impulsions "négatives", puisque les
transistors, quand ils sont excités, mettent la gachette du
triac concerné à la masse, et que l'anode "de
référence" A1 est elle-même connectée
à la borne positive de l'alimentation basse tension (+9 V). Pour
plus de détails concernant les modes possibles de
déclanchement d'un triac, voir page Triac.Remplacement triacs par LED ou ampoule basse consommation
Des LED ou des petites ampoules à incandescence peuvent être raccordées sur les transistors en lieu et place des triacs. Par exemple pour la voie 1 (sortie Q0 de U2), laisser le transistor Q1 en place avec sa résistance R4, et raccorder le voyant :- soit entre "borne droite" de R5 et +9 V s'il s'agit d'une LED (R5 doit être conservée, elle limite le courant qui traverse la LED);
- soit entre collecteur Q1 et +9 V s'il s'agit d'une ampoule à filament (R5 dans ce cas n'a plus de raison d'être).
Si vous utilisez des LED haute luminosité (qui s'allument très bien sous un courant aussi faible que 1 mA), vous pouvez même vous passer du transistor et les relier directement à la sortie du CD4514. Une question me taraude dans ce cas précis : faut-il toujours une résistance de limitation de courant en série avec chaque LED ? Je vous laisse lire la doc (le datasheet) du CD4514...
Circuit imprimé
Non réalisé, vue 3D pour aperçu des composants utilisés.Historique
16/09/2012- Première mise à disposition.