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Electronique > Réalisations > Clignotant 001

Dernière mise à jour : 26/06/2016

Présentation

Trois LED qui s'éteignent à tour de rôle, avec passage en "douceur" de l'une à l'autre.



Très bel effet, et un montage idéal pour débuter. C'est celui que mon fiston de 5 ans a choisi pour rentrer de plein pied dans le monde merveilleux de l'électronique... J'ai même été surpris de la rapidité avec laquelle il a réussi ses soudures.
Remarque : les trois leds semblent allumées simultanement parce que le temps "d'ouverture" de mon APN est très long quand je coupe le flash. En réalité, les leds s'allument et s'éteignent bien séquentiellement, il y en a toujours deux allumées et une éteinte (et non l'inverse). Le même effet est obtenu avec le chenillard 017 à base de portes logiques.

Schéma

Le voici. Il s'agit d'un montage appelé oscillateur en anneau, car il est constitué de plusieurs étages qui se rebouclent.



- Quoi ? C'est tout ? Douze composants et ça fonctionne ?
- Oui, mais sous certaines conditions. Et c'est pour cela que ce montage est intéressant.
- Sous certaines conditions ? Cela signifie-t-il qu'il peut ne pas fonctionner ?
- Exactement !
- Mais quelle drôle d'idée de présenter un schéma susceptible de ne pas fonctionner du premier coup ! Ne serait-ce pas là du sadisme, par hasard ?
- Croyez-vous ? Remarquez... Non, sérieusement, malgré sa simplicité, ce montage n'est peut-être pas l'idéal pour celui qui veut tout, tout de suite. Mais peut-être l'est-il pour celui qui s'interroge un peu... Qu'en pensez-vous ?
- Que je n'aime pas trop m'interroger au moment où je débute !
- Bon, très bien, alors je vais vous aider un peu. Il existe des montages qui paraissent si simple que l'on pourrait penser, comme c'est le cas ici, que n'importe quel transistor peut faire l'affaire. Après tout, on ne demande pas un grand gain, pas de puissance, alors pourquoi ne pas utiliser un 2N2222, ou un 2N2369, ou je ne sais quel autre individu "NPN" à trois pattes ? Et pourtant, faites l'expérience vous même, et vous constaterez que tous les "petits" transistors ne conviennent pas, et que le montage ne fonctionne pas à tous les coups. Voilà, je vous dis que le fonctionnement est quasi-garanti avec des BC238, BC107, BC108 ou BC109, mais pas avec des 2N2222. Mais j'en ai assez dit. Si vous voulez savoir pourquoi, expérimentez vous-même, ou effectuez quelques recherches.
- Ah, d'accord... Et pourriez-vous en dire un peu plus sur le fonctionnement général ?
- Non. Pas pour l'instant. Je vous laisse encore réfléchir un peu.
- Ah...

Modifications possibles

- Vous souhaitez rester silencieux sur le sujet, car la honte vous tord les boyaux. Mais vous avez dû tout de même constater, comme un grand, qu'il existe une certaine ressemblance entre les diverses parties du montage. Je serais même tenté de dire qu'il y a trois parties identiques. Peut-on en déduire qu'il est possible de rajouter un ou plusieurs étages identiques afin de constituer un clignotant avec plus de leds ? Ou préférez-vous peut être me laisser encore réfléchir un peu...
- Vous avez tout à fait raison de faire cette remarque, car elle est parfaitement juste. Il existe en effet trois parties identiques reliées en "série" et en boucle, et vous pouvez en ajouter plusieurs si le coeur vous en dit.
- Ah !!! Mais une chose m'embête cependant. Je n'ai pas de condensateurs de 22 uF, et suis fort impatient de commencer cette réalisation. Le montage pourrait-il fonctionner avec d'autres valeurs, ou dois-je repousser l'échéance de sa réalisation en attendant de passer commande des composants mentionnés ici ?
- Vous pouvez parfaitement utiliser des condensateurs de 4,7 uF, 10 uF, 22 uF, 47 uF ou même 100 uF ! Retenez simplement que plus la valeur des condensateurs est élevée, et plus le clignotement est lent.
- Merveilleux ! Il me reste un 10 uF et un 47 uF ! Je cours de ce pas les monter !
- Notez alors que si vous utilisez des valeurs différentes pour chaque partie, le rythme de transition ne sera pas le même d'un étage à l'autre... Ca me fait penser que je n'ai pas pensé à essayer cela...

Un peu d'explications... au bout de deux ans...

- Cela fait deux ans que je me pose des questions concernant ce montage. Ne pourriez-vous pas avoir un peu pitié de moi, et me donner quelques pistes qui pourraient me permettre de comprendre le montage dans sa globalité ?
- Je veux bien, car vous avez fait un grand effort de recherche, et j'avoue que vous avez été d'une grande patience. Lors de la mise sous tension du montage, il est impossible de prévoir exactement ce qui va se passer, car les trois étages interragissent l'un sur l'autre, et la seule raison qui fait que cela fonctionne est que les composants ne sont jamais totalement identiques même s'ils portent la même référence ou la même valeur. Ces petites différences font qu'il existe une sorte de déséquilibre et qu'un étage "part" avant l'autre. Imaginez une bascule pour enfant, sur laquelle on place un enfant de 18 kg à une extrêmité, et un autre enfant pesant lui aussi 18 kg à l'autre extrêmité. Si aucun des deux ne bouge et que la bascule (qui est parfaitement symétrique par rapport à son centre) est à l'horizontale, rien ne bascule. Il faut bien qu'un des deux enfants donne une impulsion pour que le mouvement de va et vient de la bascule s'amorce. Dans notre montage, il en est de même. Au démarrage, toutes les LED sont allumées car tous les transistors sont passants. Les condensateurs se chargent petit à petit, chacun à son rythme. Et si en théorie tous ces condensateurs avaient exactement les mêmes caractéristiques, tous les étages basculeraient en même temps et tout se bloquerait, laissant toutes les LED allumées ou éteintes. Grâce aux déséquilibres heureux que l'on a entre les étages, liés à la tolérance des composants, un étage va s'activer avant les autres, et entrainer le suivant dans sa "chute". Cet étage suivant va à son tour réagir et transmettre son changement d'état à l'étage suivant. Et cela se fait en permanence, puisque les trois étages sont reliés en boucle. Le temps que le changement d'état d'un étage (qui se traduit par l'extinction de sa led) soit transmis au suivant, est déterminé par la valeur des condensateurs, qui retardent le transfert de l'information.
- Ou là là, celà fait beaucoup pour ma petite tête, mais je commence à comprendre un peu. Pourrions-nous faire une analogie entre notre montage et ce système avec des boules suspendues au bout d'un fil, qui se cognent les unes au autres en transmettant le mouvement, donnant l'impression que seules les deux boules extrêmes bougent ?
- Oui, on peut effectivement faire une analogie avec ce système, si ce n'est qu'avec le système à boule dont vous parlez, la transmission du mouement d'un étage à l'autre (d'une boule à l'autre) est très rapide, et qu'on ne voit pas ce qui se passe entre les deux boules extrême. Autre différence, le système à boules n'est pas bouclé sur lui-même, et le retour de l'information d'un sens vers l'autre est lié à un effet de basculement, qui n'est ni plus ni moins qu'une oscillation.
- Je vous remercie pour ces quelques informations qui m'éclairent un peu sur le sujet. Je vous avoue que mon montage avait été réalisé et qu'il fonctionnait bien. Mais ne pas comprendre du tout son fonctionnement commençait à m'agacer un peu.
- Je suis heureux que vous soyez revenu me voir pour me questionner d'avantage. Je vous l'avais dit, ce montage semble simple.

Prototypes

Rien de tel qu'une petite plaque d'expérimentation pour se faire la main, n'est-ce pas ?

Prototype de mon fiston (5 ans à la date des faits)

Réalisé sur plaque à bandes cuivrées, mon fiston aime souder, dirait-on.

 

Pour ma part, utilisation de deux piles "bâton" 1,5 V (LR3 ou LR6) montées en série.

Prototype de Simon D.J.

Je ne suis pas le seul à aimer ce type de montage, dirait-on...



Super compacité du montage grâce à l'emploi d'une pile "bouton" 3 V de type CR2032 (oui, cette fameuse pile qu'on trouve sur les cartes mère d'ordinateur pour conserver les paramètres horaires et utilisateur, lorsque la machine est coupée du secteur). Merci Simon pour ce retour !

Prototype de Franck L.

Commentaire de Franck (25/06/2016) : J'ai fait l'erreur d'utiliser trois LED identiques lors de mon premier test ! Eh bien, cela ne clignote pas. Il m'a fallu relire plusieurs fois la page pour comprendre mon erreur. J'ai trouvé deux solutions pour faire que le montage fonctionne : mettre au moins une LED differente ou mettre un petit switch pour shunter un des condensateurs du montage. Par la suite, j'ai testé avec 1 LED blanche forte luminosité légèrement différente des deux autres, mais cela ne démarrait pas. J'ai ensuite fait le test avec un transistor C945P et trois LED identiques, et cette fois le montage a démarré au quart de tour.
Merci pour ces retours très intéressants ! Je précise qu'il est également possible d'utiliser des transistors différents, mais que cela peut occasionner des petites variations de vitesse entre les étages.

Et plus puissant, c'est possible ?

Non, ce n'est pas possible. La preuve, je l'ai fait.



Le clignotant triple en lui-même est composé des trois transistors Q1 à Q3 associés à leurs composants périphériques. Le transistor Q4, associé à R7, R8 et C4, permet un démarrage fiable en toute circonstance. Vous pouvez tout à fait supprimer ce groupe de composants, qui sera alors remplacé par un bouton poussoir cablé entre le point A (collecteur de Q1) et la masse, bouton poussoir qui devra être actionné si le montage n'entre pas automatiquement en oscillation lors de la mise sous tension.

Historique

26/06/2016
- Ajout retours de Franck L.
11/02/2009
- Ajout photos proto de Simon D.J.
xx/xx/19xx
- Première mise à disposition.