Electronique > Réalisations > Télérupteur 001

Dernière mise à jour : 06/11/2011

Présentation

Le circuit présenté ici permet de couper et d'allumer une lampe (ou autre circuit) à la façon d'une bascule.

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Un premier appui pour allumage, et un second appui pour extinction. Cette version ne fait appel à aucun composant programmable, mais pour ceux qui ne peuvent s'en passer, voir la page Télérupteur 002 basé sur l'emploi d'un PIC de type 12F675. Deux schémas sont proposés ici :
- schéma 001 : version initiale, qui fonctionne mieux après correction valeur composant (voir paragraphe Remarques et corrections)
- schéma 001b : version modifiée selon proposition de Francis M., pour une meilleur stabilité.
Les composants sont calculés pour une tension de +9 V mais le montage peut fonctionner sous toute tension comprise entre +6 V et +15 V.

Schéma 001

Un petit circuit intégré CMOS de type CD4013 (dont une seule moitié est utilisée) pour la fonction bascule, et une interface de puissance isolée du secteur pour l'alimentation de la lampe. Bref, du très simple.

telerupteur_001
Schéma corrigé du 24/10/2010

Commande Marche / Arrêt
Elle est assurée grâce au bouton poussoir SW1, qui envoie une impulsion positive sur l'entrée CLK de la bascule D représentée par U1:A. La sortie de cette bascule, câblée en diviseur de fréquence par deux, dispose d'une sortie Q qui change d'état logique à chaque nouvelle impulsion positive appliquée à l'entrée CLK : un premier appui sur SW1 fait passer la sortie Q à l'état logique haut (sortie activée), un second appui sur SW1 fait passer la sortie Q à l'état logique bas (sortie désactivée). Le couple C1 / R1 permet de supprimer les impulsions parasites nées des rebonds mécaniques du poussoir SW1 (ce dernier n'est pas parfait).

Etat de la sortie à la mise sous tension
Il est important que la sortie ne soit pas active à la mise sous tension. Imaginez en effet que vous partiez en vacance pendant un mois, et que le jour suivant votre départ se produit une panne de courant brêve. Si rien n'est prévu pour, la sortie peut s'activer tout comme elle peut rester désactivée. Il faut donc faire en sorte qu'après chaque coupure secteur, la sortie soit forcée au repos. Ici, cela est fait par les deux composants R2 / C2, qui créent une impulsion positive brêve sur l'entrée R (Reset) de la bascule, et ce à chaque mise sous tension.

Interface de puissance 230 V
Elle est réalisée assez simplement, avec l'optotriac U2 de type MOC3041, qui inclue une led, un petit triac de faible puissance et un système de détection de passage par zéro de l'onde secteur 230 V, assurant ainsi l'absence de parasite lors de l'alimentation de la charge (lampe L1) au travers du triac U3.

Alimentation de l'ensemble
C'est bête, mais presque tous les circuits intégrés nécessitent une alimentation. Ici, c'est le cas, et il faut en prévoir une capable de délivrer un courant de quelques dizaines de milliampères (disons 50 mA, et on a de la marge). Avec la consommation maximale du circuit qui est de l'ordre de 20 mA, on aurait pû prévoir une alimentation sans transformateur, mais alors exit l'isolation secteur au niveau de la commande. Et comme le petit doigt de l'utilisateur doit toucher le bouton poussoir SW1, je préfère dire qu'il faut une alimentation secteur avec transformateur. Pas besoin de régulateur de tension, à vous de voir si vous voulez en ajouter un. Si vous en mettez un, choisissez un modèle 78L08 (régulateur +8 V), 78L09 (régulateur +9 V) ou éventuellement un 78L12 (régulateur +12 V) ou 78L15 (régulateur +15 V). Si vous n'en mettez pas, assurez-vous bien que la tension que vous ammeez au montage est comprise entre +6 V et +15 V. La valeur de la résistance R4 en série avec la LED externe et la LED intégrée dans l'optotriac U2 dépend de la tension d'alimentation et doit donc être adaptée en conséquence :
- si alim +6 V, alors R4 = 120
- si alim +9 V, alors R4 = 270
- si alim +12 V, alors R4 = 470
- si alim +15 V, alors R4 = 560 ou 620
La valeur des autres composants n'a pas besoin d'être retouchée.

Schéma 001b

Le schéma dans son ensemble est identique au précédent. La différence réside dans le bouclage de la sortie Q barre (broche 2 de U1) vers l'entrée Data (broche 5 de U1), qui maintenant n'est plus direct mais passe par un réseau RC d'intégration (RX et CX).

telerupteur_001b

Ce réseau additionnel RX / CX permet de retarder le changement d'état logique de la broche D quand la sortie Q barre change d'état. En lui-même il constitue aussi un anti-rebond dans le sens où les changements d'états vus sur l'entrée d'horloge (broche 3 de U1) ne seront pris en compte qu'une fois le condensateur CX suffisemment chargé (ou déchargé). Merci à Francis M. pour cette suggestion de modification, qui fonctionne très bien et que je conseille moi aussi d'ajouter. Ajouté aussi sur le schéma, le câblage de la seconde bascule contenue dans le circuit intégré CD4013 et dont les entrées ne doivent pas rester en l'air. Et tant qu'à faire, un petit condensateur de découplage d'alimentation baptisé C3 et qui sera positionné au plus proche du circuit intégré CD4013.

Prototypes

Petits essais vite faits sur plaque sans soudure.

Mes prototypes
Réalisé de mon côté pour les deux versions 001 et 001b.

telerupteur_001_proto_001a telerupteur_001b_proto_001a

Les deux protos (schémas 001 et 001b) fonctionnent bien, mais pour le premier il faut les bonnes valeurs de composants et c'est pourquoi une plage de valeurs est proposée, à vous d'expérimenter. Sur la deuxième photo, on peut apercevoir la résistance RX et le condensateur CX ajoutés. Ne vous fiez pas aux valeurs des composants sur les photos, j'en ai essayé plusieurs et ce ne sont pas forcement celles du schéma.

Prototype de Christophe M.
Réalisation du circuit 001b par Christophe M.

telerupteur_001b_proto_cm_001a telerupteur_001b_proto_cm_001b

Le circuit imprimé, un poil modifié par rapport à celui que je propose, a été taillé pour tenir dans le boîtier d'un relais de sécurité.

Circuit imprimé

Réalisé en simple face et en unique version pour les deux schémas 001 et 001b. 
L'intérêt de cette configuration est de vous permettre d'expérimenter avec et sans Rx/Cx.
telerupteur_001b_pcb_composants  telerupteur_001_pcb_composants
Typon du 16/10/2011, avec implantation de Rx et Cx (version 001b) ou sans ces composants (version 001)

Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Historique

06/11/2011
- Ajout photos prototype de Christophe M.
16/10/2011
- Mise à niveau circuit imprimé schémas 001 et 001b (réduction de taille).
24/10/2010
- Correction valeur condensateur C1 : l'ancienne valeur de 100 nF était trop grande et a été remplacée par 1 nF. La valeur de 100 nF conduisait à un fonctionnement erratique qui dépendait du temps d'appui sur le poussoir SW1 et de l'écart de temps entre deux appuis. J'avais bien fait le proto et il fonctionnait correctement, mais j'ai pu sans problème reproduire le défaut que m'a gentilement remonté Francis M., avec les valeurs du schéma précédent, sur un nouveau proto. Je m'explique le problème de deux façons : soit mon premier proto comportait une résistance R1 plus faible que ce que je pensais (genre 2,2 kO ou 22 kO au lieu de 220 kO), soit j'avais utilisé un condo de plus faible valeur dès le début et avais jugé bon d'en augmenter la valeur en me disant que ça ne pouvais pas faire de mal, et ce sans l'essayer avant de mettre au propre le schéma. Bref, le montage tel que proposé fonctionne mais avec une paire C1 / R1 de 1 nF / 220 kO ou 100 nF / 10 kO. Comme le bon fonctionnement dépend tout de même pas mal de la valeur de ces deux composants C1 et R1, vous pouvez adopter la modification proposée par Francis, expliquée dans le schéma 001b.
- Proposition de modification par Francis M., avec ajout d'un réseau RC entre sortie Q barre et entrée Data pour améliorer la fiabilité du montage. Cette modification fait l'objet du schéma 001b. Merci Francis !
- Réalisation du typon pour schéma 001b.