Electronique > Réalisations > Jeux de lumières > Gradateur de lumière 011b

Dernière mise à jour : 08/04/2012

Présentation

Ce gradateur est de type automatique et permet de simuler l'aube (allumage progressif) ou le crépuscule (extinction progressive), sur une période d'environ 30 minutes (durée qu'il est possible d'ajuster en plus ou en moins, le cas échéant).

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Le choix entre aube et crépuscule se fait via un petit interrupteur (ou cavalier situé sur le circuit imprimé), et le raccordement se fait directement sur le réseau 230 Vac. Sans trop de surprise, la charge est une ampoule à incandescence dont la puissance doit être comprise (de préférence) entre 25 W et 100 W. Ce circuit est fort similaire à celui présenté en page Gradateur de lumière 011, mais présente quelques différences qui justifiaient l'écriture d'un nouveau code logiciel et d'une nouvelle page explicative. Une version basse tension continue est présentée en page Gradateur lumière 016.

Caractéristiques principales :
- Choix entre allumage automatique ou extinction automatique;
- Durée d'allumage ou d'extinction de 30 minutes (ajustable au niveau du code source fourni);
- Programmation du minimum d'éclairage désiré (optionnel);
- Programmation du maximum d'éclairage désiré (optionnel);

Avertissements

- Montage directement alimenté sur le secteur 230 Vac, ne pas y toucher avec les doigts quand il est sous tension ! Deux potentiomètres de réglage optionnels sont prévus. S'ils sont implantés, il faudra impérativement utiliser un tournevis en plastique pour les ajuster. A lire avant de continuer.
- Aucun prototype avec alim secteur réalisé pour ce montage. Cependant, maquette réalisée avec générateur 100 Hz pour vérification du bon fonctionnement du logiciel du PIC (avec oscilloscope, voir paragraphe Prototype).

Schéma

D'un côté une fiche PL1 pour branchement sur secteur, de l'autre une ampoule à incandescence L1. Et entre les deux, le minimum d'intelligence pour faire le lien.

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Principe général de fonctionnement
Le principe de fonctionnement est simple et repose sur le fonctionnement classique d'un gradateur de lumière : à partir d'une impulsion synchronisée sur l'onde secteur et qui se répète à chaque passage par zéro des alternances (100 fois par seconde), une impulsion de déclenchement est envoyée à un triac, pour le faire conduire pendant une durée plus ou moins longue. Le temps qui s'écoule entre l'impulsion synchronisée sur le passage par zéro des alternances et le déclenchement du triac, définit directement le taux d'éclairement de l'ampoule. Si le triac est déclanché aussitôt après détection de l'impulsion de synchronisation, la lampe restera allumée pendant tout le cycle de l'alternance (positive ou négative) et brillera à son maximum. Si au contraire le triac est déclanché "longtemps" après détection de l'impulsion de synchronisation, la lampe restera allumée pendant une petite partie seulement du cycle de l'alternance (positive ou négative) et brillera à un degré moindre. Le logiciel du PIC utilisé ici fait en sorte qu'à partir de la mise sous tension du système, le retard à l'amorçage du triac varie lentement dans le temps : retard de plus en plus long pour une extinction progressive, ou retard de plus en plus court pour un allumage progressif.

Synchronisation secteur
La synchronisation sur l'onde secteur s'effectue au travers des deux résistances de très forte valeurs R3 et R4. La tension appliquée sur l'entrée GP5 du PIC est ecrêtée à la valeur de 4,7 V par la diode zener D4, cette limite de tension est égale ou légèrement inférieure à la tension d'alimentation du PIC et évite d'endommager ce dernier. Le signal que l'on trouve sur l'entrée GP5 est donc une sinusoïde de 230 Vac (amplitude crête de 324 V) rabotée à 4,7 V, qui ressemble donc désormais beaucoup plus à un signal carré qu'à un signal sinus. Chaque passage par zéro de l'onde secteur va se traduire par un changement d'état du signal "carré" présenté sur l'entrée GP5, car on se retrouve avec une tension quasi-nulle lors des alternances négatives et une tension égale à la tension d'alim lors des alternances positives. Finalement, on a rien de moins qu'un signal quasi-carré de fréquence 100 Hz et de rapport cyclique 50 %. L'entrée GP5 du PIC est surveillée en continu par son système d'interruption, spécifiquement activé pour cette entrée, et une interruption est ainsi déclanchée à chaque changement d'état de l'entrée GP5. Comme dans le cas présent on dispose d'un chagement d'état logique et non d'une impulsion à chaque passage par zéro de l'onde secteur, il faut que les interruptions du PIC se fassent de façon alternée pour les fronts montants et les fronts descendants. Pour ce faire, le type de front à surveiller (montant ou descendant) est changé à chaque nouvelle interruption : quand le PIC détecte un front montant sur l'entrée GP2, on lui demande de surveiller un front descendant Et quand le front descendant arrive, on lui demande de surveiller un front montant. A partir du moment où une interruption est déclanchée (et quelque soit le type de front qui l'a provoquée) un retard plus ou moins long - de valeur comprise entre 0 et 10 ms - est mis en oeuvre, au bout duquel le triac est déclanché. Ce n'est pas plus compliqué que ça !

Min et max de lumière
Le logiciel du PIC comporte une routine de lecture des entrées analogiques AN0 et AN1, sur lesquelles la tension appliquée représente les valeurs des taux d'éclairement min ou max désirés. Cette fonction est totalement facultative, voici les procédures à suivre pour la mettre en oeuvre ou pour l'ignorer.
Prise en compte niveau lumière min et max
- Câbler les deux potentiomètres RV1 et RV2 tel que montré sur la partie supérieure du schéma (curseurs sur points A et B);
- Mettre l'entrée GP3 (point C) au +5 V (+Valim), via la résistance R6 (si interrupteur SW2 en place) ou directement (si pas d'interrupteur SW2).
Non prise en compte niveau lumière min et max
- Ne pas câbler les deux potentiomètres RV1 et RV2;
- Mettre l'entrée GP3 (point C) à la masse.
Remarques
- La présence de l'interrupteur SW2 (Min/Max) n'est pas obligatoire, celui-ci sera mis en place si la fonction Min/Max doit pouvoir être changée de façon aisée. On peut aussi prévoir la mise en place de deux petits plots avec un cavalier pour faire office d'interrupteur.
- Bien que cette fonction de réglage des min et max est facultative, je conseille sa mise en place car cela permet un ajustement très précis des moments où le triac doit être amorcé quand le cycle prend son envol ou qu'il arrive à terme. 

Très important : les potentiomètres RV1 et RV2 ont une patte reliée au secteur d'alimentation (masse). Il faut impérativement utiliser un tournevis en plastique pour les ajuster !


Alimentation
Le PIC ne consomme pas beaucoup de courant, et le triac à seulement besoin d'une impulsion de déclenchement de quelques mA qui ne durent que quelques microsecondes et qui ne se répètent que 100 fois par seconde (100 Hz). Une alimentation sans transformateur est donc tout à fait envisageable, et on ne s'en prive pas. L'inconvénient majeur de ce type d'alimentation est une connection directe du montage sur le secteur, ce qui n'est jamais pratique (entendez dangeureux) pour triffouiller dedans quand il est raccordé. Là, c'est clair, vous n'avez pas le droit !

Prototype

Réalisé sur platine de développement EasyPic4, avec générateur externe 100 Hz pour vérification du bon fonctionnement du logiciel du PIC. Pas de raccord effectué sur le secteur lors de ce test (je ne voulais pas raccorder le secteur non isolé sur ma platine de développement, je suis sûr que vous comprendrez pourquoi).

photos2/electronique_gradateur_lumiere_011b_proto_001a.jpggradateur_lumiere_011b_proto_001a gradateur_lumiere_011b_proto_001b gradateur_lumiere_011b_proto_001c gradateur_lumiere_011b_proto_001d

Pour la synchro 100 Hz, je me suis servi du générateur intégré dans mon oscilloscope portable Picoscope. Comme l'amplitude du signal de sortie de cet oscilloscope ne peut excéder 2 Vcac, je l'ai configuré avec amplitude 1 V et offset 1 V pour ne pas avoir de tension négative par rapport à la masse. Comme ce signal de commande 100 Hz ne disposait pas d'une amplitude suffisante pour l'entrée du PIC alimenté sous +5 V, j'ai ajouté un transistor 2N2222 pour faire l'interface et disposer de signaux de commande 0 V / 5 V. Sur les graphes qui suivent (copie écran oscillo numérique), on peut voir en rouge le signal 100 Hz et en bleu les impulsions de déclenchement du triac (clic sur graphes pour agrandir).

gradateur_lumiere_011b_graphe_001a gradateur_lumiere_011b_graphe_001b gradateur_lumiere_011b_graphe_001c

Sur le premier graphe, les impulsions arrivent très tardivement après le passage par zéro de l'onde secteur, l'ampoule éclaire à peine. Sur le second graphe, le triac est déclenché entre deux passage par zéro, la lampe est allumée à moitié. Sur le troisième graphe, l'impulsion de déclenchement du triac s'est bien rapprochée du passage par zéro, la lampe s'allume plus longtemps et éclaire donc plus.

Logiciel du PIC

Disponible dans l'archive dont le lien suit.
Gradateur lumière 011b - 12F675 (08/04/2012)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.

Circuit imprimé

Réalisé en simple face.

gradateur_lumiere_011b_pcb_composants

Typon aux formats EPS, PDF et Bitmap 600 dpi

Historique

08/04/2012
- Portage du code dans la version V5.30 de MikroPascal.
- Amélioration générale du code pour usage avec ou sans les potentiomètres spécifiant les valeurs d'éclairement min et max.
- Retrait de la procédure de stockage en EEPROM des valeurs min et max, elles n'avaient pas vraiment d'utilité en fin de compte. Après tout, soit on met les potentiomètres et on les laisse, soit on ne les met pas.
03/04/2011
- Première mise à disposition.