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Dernière mise à jour : 31/10/2010Présentation
Ce chenillard est une sorte de "mélange" de plusieurs autres chenillards. Il permet l'allumage instantané mais de façon séquentielle d'une dizaine de lampes basse tension 12 V / 60 W, et permet leur extinction progressive et toujours de façon séquentielle (mais en plus lentement).
Ce système a été conçu pour répondre à la demande d'un internaute, qui souhaitait encastrer dix spots basse tension dans une allée menant jusqu'à chez lui, avec le fonctionnement suivant :
- lors du franchissement d'une barrière lumineuse par un visiteur, les lampes s'allument les unes après les autres le long de l'allée, devant lui, comme pour "montrer le passage".
- après quelques minutes (le visiteur est censé être arrivé au bout de l'allée), extinction progressive de chacun des spots, les uns après les autres, dans le même sens de défilement, façon "queue de comète".
J'aurais pû développer un système uniquement basé sur des composants courants (logique classique), mais pour des questions de simplicité et de rapidité, j'ai finalement opté pour un composant programmable de type PIC 16F628A pour la gestion de l'allumage et de l'extinction des spots. L'extinction progressive des lampes n'est pas assurée par du PWM, bien que ceci aurait sans doute était possible, mais par une simple fonction de décharge de condensateurs. Ces derniers, s'ils sont omis, provoqueront simplement une extinction brutale des spots (hors inertie naturelle), ce qui peut aussi être souhaité.
Schéma
Sans trop de surprise, la section principale de commande tient moins de place sur le schéma (et sur le circuit imprimé), que la section "étage de sortie".
Allumage des spots
La procédure d'allumage des spots se fait de façon séquentielle. Au démarrage du système, tous les spots sont éteints. Quand l'entrée RB7 du PIC passe à l'état logique bas (appui sur SW1 / Start, ou commande externe quelconque), le spot 1 s'allume, puis le spot 2 s'allume, etc. Le délai qui sépare l'allumage de chaque spot peut être modifié par l'utilisateur, grâce à la touche SW3 / Prog, selon procédure donnée au paragraphe Réglage du délai d'allumage ou d'extinction.Extinction des spots
La procédure d'extinction des spots se fait également de façon séquentielle. Quand l'entrée RB6 du PIC passe à l'état logique bas (appui sur SW2 / Stop, ou commande externe quelconque), le spot 1 s'éteint, puis le spot 2 s'éteint, etc. Le délai qui sépare l'extinction de chaque spot peut être modifié par l'utilisateur, grâce à la touche SW3 / Prog, selon procédure donnée au paragraphe Réglage du délai d'allumage ou d'extinction.Sens d'allumage et d'extinction
Dans la première version du logiciel mise à disposition en aout 2009, le sens de défilement pour l'allumage et pour l'extinction était toujours le même, et le bouton Start servait à l'allumage et le bouton Stop à l'extinction. Avec la nouvelle version mise à disposition en octobre 2010, la possibilité de faire défiler les lampes dans un sens ou dans l'autre a été ajoutée. Cette fonction est débrayable (on peut la désactiver) si on n'en a pas besoin. Son activation / désactivation se fait via l'interrupteur SW4 / Reverse ajouté pour l'occasion :- si SW4 est fermé (RA6 = 0) alors le défilement n'est autorisé que dans un seul sens. Dans ce cas, l'entrée Start (RB7) active l'allumage séquentiel et l'entrée Stop (RB6) provoque l'extinction progressive des lampes. Si l'entrée Stop est activée en premier (toutes les lampes étant éteintes à ce moment), il ne se passe rien.
- si SW4 est ouvert (RA6 = 1) alors le défilement est autorisé dans les deux sens. Dans ce mode de fonctionnement, c'est la première entrée (Start ou Stop) qui sert pour l'allumage, et c'est l'autre (Stop ou Start) qui sert pour l'extinction. Si le déclenchement de l'allumage des lampes est du à l'entrée Start, alors les lampes s'allument dans le sens normal : lampe 1 en premier jusqu'à la lampe 10 en dernier. Si le déclenchement de l'allumage des lampes est du à l'entrée Stop, alors les lampes s'allument dans le sens inverse : lampe 10 en premier jusqu'à la lampe 1 en dernier. Si un visiteur passe dans un couloir doté d'un capteur Start au début du parcours, les lampes s'allument dans le sens de la marche. Quand il arrive au bout du couloir doté d'un capteur Stop, les lampes s'éteignent dans le même sens. Si maintenant ce visiteur fait demi-tour, le capteur Stop de fin de couloir active l'allumage des lampes dans le sens contraire et ces dernières suivent donc toujours le sens de la marche.
Réglage du délai d'allumage ou d'extinction
Le temps qui s'écoule entre l'allumage de chaque spots et le temps qui s'écoule entre leur extinction peut être ajusté de façon individuelle. Il est ainsi possible d'obtenir une vitesse d'allumage rapide et une vitesse d'extinction lente, ou l'inverse. Le chenillard 012 possède trois modes de fonctionnement, parmi lesquels on peut basculer de l'un à l'autre grâce au bouton poussoir SW3 / Prog :- Mode 1 = Mode normal = mode à la mise sous tension - Led D13 éteinte.
- Mode 2 = Mode programmation temps d'allumage - Led D13 allumée.
- Mode 3 = Mode programmation temps d'extinction - Led D13 allumée.
Chaque nouvel appui sur SW3 permet de passer d'un mode à l'autre, en boucle.
Pour modifier l'intervalle de temps d'allumage
0 - On suppose que le système est en mode d'utilisation normal (mode 1), la led D13 est éteinte. Si ce n'est pas le cas, appuyer une ou deux fois sur SW3 pour que la led D13 s'éteigne, ou couper et rétablir l'alimentation du système.
1 - Appuyer une fois sur le bouton poussoir SW3 / Prog. La led D13 clignote trois fois à une vitesse qui correspond à la vitesse d'allumage des spots, puis reste allumée pour indiquer que le système est entré en mode programmation.
2 - Appuyer sur le poussoir SW1 / Start pour augmenter le délai d'allumage (et donc pour diminuer la vitesse d'allumage), ou appuyer sur le poussoir SW2 / Stop pour diminuer le délai d'allumage (et donc pour augmenter la vitesse d'allumage). A chaque fois que l'on appuie sur SW1 ou sur SW2, la led D13 clignote pour donner un apperçu de la vitesse d'allumage sélectionnée.
3 - Appuyer sur SW3 pour revenir en mode normal, la led D13 s'éteint.
Pour modifier l'intervalle de temps d'extinction
0 - On suppose que le système est en mode d'utilisation normal (mode 1), la led D13 est éteinte. Si ce n'est pas le cas, appuyer une ou deux fois sur SW3 pour que la led D13 s'éteigne, ou couper et rétablir l'alimentation du système.
1 - Appuyer une fois sur le bouton poussoir SW3 / Prog. La led D13 clignote trois fois à une vitesse qui correspond à la vitesse d'allumage des spots, puis reste allumée pour indiquer que le système est entré en mode programmation.
2 - Appuyer une seconde fois sur le bouton poussoir SW3 / Prog. La led D13 clignote trois fois à une vitesse qui correspond à la vitesse d'extinction des spots, puis reste allumée pour indiquer que le système est toujours en mode programmation.
3 - Appuyer sur le poussoir SW1 / Start pour augmenter le délai d'extinction (et donc pour diminuer la vitesse d'extinction), ou appuyer sur le poussoir SW2 / Stop pour diminuer le délai d'extinction (et donc pour augmenter la vitesse d'extinction). A chaque fois que l'on appuie sur SW1 ou sur SW2, la led D13 clignote pour donner un apperçu de la vitesse d'extinction sélectionnée.
4 - Appuyer sur SW3 pour revenir en mode normal, la led D13 s'éteint.
Etage de sortie (étage de puissance)
L'étage de sortie de puissance est composé de dix ensembles rigoureusement identiques. La sortie 1 par exemple est dotée des composants D1, R1, R11, C1 et Q1, la sortie 2 est dotée des composants D2, R2, R12, C2 et Q2, etc. La résistance R1 et le condensateur C1 déterminent le temps d'allumage de la lampe L1 (ne pas confondre avec le temps séparant l'allumage de deux lampes, qui lui est fixé au niveau du PIC, dans son programme interne). La constante de temps obtenue avec la valeur donnée à ces composants R1 et C1 est faible et la lampe s'allume vite, quasiment instantanément. La diode D1 permet d'isoler le condensateur de la sortie du PIC, de sorte que quand cette dernière repasse à l'état bas, le condensateur ne se décharge pas rapidement dedans. La diode étant bloquée quand la sortie du PIC est à l'état logique bas (0 V), le seule chemin que le condensateur peut trouver pour se décharger est la résistance R11, de forte valeur. Sa décharge étant lente, la lampe s'éteint lentement. On comprend tout de suite que le temps d'extinction de chaque lampe dépend directement de la valeur de ce condensateur, qui pourra sans difficulté être adaptée à vos préférences personnelles. Les transistors de puissance MOSFET Q1 à Q10 sont des modèles BUZ20, qui peuvent être remplacés par des IRF520, IRF530, IRF540 ou autres du même "gabarit" (tension max d'au moins 80 V ou 100 V et courant max d'au moins 8 A ou 10 A). Ces transistors MOSFET "consomment" un courant ridicule sur leur patte de commande (gate / grille), et sont capables de commuter un courant de plusieurs ampères, avec une résistance ohmique entre Source et Drain (Rds) résiduelle faible qui contribue à une dissipation thermique (échauffement) modéré quand le transistor conduit (faible perte) : moins de 0,2 ohms sous 8 A pour le BUZ20, moins de 0,1 ohms sous 10 A pour le IRF540 (les deux sont bien, mais vous trouverez sans doute plus facilement et moins cher le IRF540).Logiciel du PIC
Le programme compilé binaire au format (*.hex), ainsi que les fichiers de code source (format MikroPascal Pro V2.50) sont disponibles dans l'archive suivante.Chenillard 012 - 16F628A (version du 31/10/2010)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.
Prototype
Je n'ai pas eu besoin de vérifier en profondeur le fonctionnement des sorties du PIC, car je connais désormais suffisement ce côté clair de la force. J'ai par contre tenu à vérifier le fonctionnement de l'étage de sortie de puissance avec plusieurs types de transistors MOSFET, afin de voir si la durée d'extinction des lampes était conforme à ce que j'attendais. J'ai donc monté vite fait une voie de sortie sur plaque d'expérimentation sans soudure, mais avec une lampe de faible puissance (12 V / 0,5 A) pour ne pas cramer les contacts ressort de ma plaque d'expérimentation. Tout fonctionne comme espéré.
J'ai essayé le circuit avec quatre transistors MOSFET différents : BUZ20 (12 A), IRF740 (10 A), IRF631 (9 A) et IRFZ44 (49 A).
J'ai noté un comportement bien différent avec le IRF631, avec lequel la lampe s'éclairait très progressivement lors de l'allumage, et un échauffement supérieur du boitier, lié à une valeur de RdsOn (résistance entre Drain et Source à l'état passant) supérieure aux autres transistors. Pour le temps d'allumage, pas de soucis pour le diminuer, il suffit de baisser la valeur de la résistance qui est en série avec la Gate pour charger plus vite le condensateur qui lui est associé. Boitier déjà bien tiède sous 500 mA, je pense que cela nécessiterait un beau dissipateur de puissance avec des ampoules 12 V / 60 W, même si ces dernières ne restent allumées que quelques minutes. La palme du bon fonctionnement revient sans conteste au IRFZ44, doté d'une résistance RdsOn très faible et capable de supporter un courant de 49 A à une température ambiante de 25 °C, et un courant de 35 A à une température ambiante de 100 °C. Tout de même ! Les IRF540 et IRF740 sont également parfaitement adaptés pour le présent montage.
Je n'ai pas réalisé le circuit imprimé que je propose ci-après, mais quelqu'un d'autre semble l'avoir fait "pour moi" ;-)
Source : http://tehnikservice.net/2010/05/13/10-channel-chaser-for-lamps-12v60w-with-pic16f628a/
Circuit imprimé
Réalisé en simple face, avec quelques straps.
Typon du 08/08/2009
Remarques
-Le typon proposé n'inclue pas la connectique pour l'interrupteur SW4 qui permet la fonction aller-retour implémentée le 31/10/2010. Il vous faudra donc soit patienter, soit souder la résistance R24 (2,2 kO) directement entre les broches 14 (+5 V) et 15 (RA6) du PIC. Une petite résistance CMS pour se faire la main, tiens... De même vous pouvez souder deux fils directement entre les broches 15 (RA6) et 5 (masse) pour le racord de l'interrupteur SW4. Dans le cas où vous voulez conserver à demeure le même mode de fonctionnement, autant souder directement un petit fil isolé entre broche 15 et +5 V (aller-retour autorisé) ou entre broche 15 et masse (aller-retour interdit).
- Notez l'absence de place sur le circuit imprimé pour les dissipateurs qui devront le cas échéant équiper les transistors de puissance. Comme la semelle métallique des transistors est reliée électriquement au Drain, vous devrez impérativement utiliser des dissipateurs individuels pour chaque transistor, ou adopter un gros dissipateur unique mais avec les isolants nécessaires sur chaque transistor (mica et passe-vis en plastique).
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Corrections et remarques
31/10/2010- Ajout possibilité de faire défiler la "comète" en sens inverse, si l'entrée "Stop" est activée avant l'entrée "Start".