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Mesure > Compteur 004
Dernière mise à jour : 12/05/2013Présentation
Comptage entre 0 et 9 (ou entre 000 et 999, ou plus), en utilisant un afficheur à leds sept segments. Version CMOS (+3 V à +15 V) avec CD4033. Voir aussi Compteur 001 à base de CD4029 et CD4543, Compteur 002 à base de CD4518 et CD4511 et Compteur 003 à base de SN7490 et SN7447. Attention, le CD4033 ne peut pas débiter des masses d'ampères sur ses sorties, aussi il convient d'utiliser des afficheurs qui présentent une luminosité suffisante sous faible courant (courant nominal afficheur entre 2 mA et 5 mA par segment). Ou alors, utiliser des transistors intermédiaires en sortie, individuels ou intégrés dans un même boîter (ULN2001, ULN2803 ou ULN2804 par exemple).Schéma
Usage d'un seul circuit intégré CMOS, fonctionnant entre +3 V (min) et +15 V (max).
Contrairement aux autres compteurs présentés sur ce site, celui-ci se contente d'un seul circuit intégré pour assurer le rôle de compteur et de décodeur sept segments.
Comptage de 00 à 99, et de 000 à 999
Comme pour les autres systèmes de comptage, il est possible
d'étendre la plage d'affichage, en ajoutant des afficheurs et
leur logique de commande. Le schéma qui suit montre comment
faire avec le circuit intégré utilisé
précédement.
Remarque : la broche RBI (borne 3) du CD4033 permet de décider si les zéro non significatifs doivent oui ou non être affichés. Pour les afficher tout le temps (par exemple avoir 005), la broche RBI doit être connectée au pôle positif de l'alimentation, comme indiqué dans le schéma qui précède. Pour les afficher seulement quand nécessaire (par exemple 1 ou 20 au lieu de 001 ou 020), adopter le cablage tel que montré sur le schéma suivant, où la broche RBI d'un circuit CD4033 est reliée à la broche RBO du circuit CD4033 suivant, exception faite du dernier circuit CD4033 dont la broche RBI est à la masse.
Personnellement, je préfère le premier cablage - toujours trois chiffres allumés - mais il faut reconnaitre que pour un montage alimenté par pile, le second type de cablage est préférable.
Remplacement du bouton poussoir par un capteur photosensible
Obtenir un comptage par appui manuel sur un bouton poussoir est très excitant après finalisation de la dernière soudure. Mais on peut avoir envie d'aller plus loin, par exemple en ajoutant un capteur qui incrémente le compteur quand il reçoit de la lumière, ou au contraire quand il n'en reçoit plus (coupure d'un faisceau lumineux par exemple). Le schéma qui suit montre une façon d'assurer ce genre de fonction.
Ce schéma fait usage d'une cellule photoélectrique, appelée aussi photorésistance ou LDR (Light Dependant Resistor), qui a la particularité de voir sa résistance diminuer quand elle est éclairée. L'impulsion de comptage est générée quand la lumière frappe la cellule, car à cet instant la résistance de la cellule diminue d'un coup et la tension appliquée à l'entrée d'horloge CLK du compteur monte assez pour être interprétée comme un état logique haut.. La photorésistance peut être remplacée par une photodiode ou par un phototransistor, deux autres types de composants réagissant également à la lumière. Dans le schéma qui suit, la LDR a été remplacé par un phototransistor.
L'avantage avec les phototransistors ou photodiodes est qu'il est plus aisé d'en trouver qui reconnaissent le domaine infrarouge, et de travailler ainsi avec de la lumière invisible. Ce type de composant est également plus rapide mais ce point n'est pas très important dans le cas qui nous concerne et qui est le comptage d'évenements lents.
Remarques
-
Plusieurs modèles de phototransistors peuvent convenir pour Q1, du moment qu'il
s'agisse d'un modèle NPN et qu'il soit sensible à la lumière qu'il va
recevoir. Vous pouvez ici utiliser un BP103, un BPX25 ou un BPX95, par
exemple. Selon l'application, vous pouvez aussi utiliser un couple
[emetteur + recepteur], tel que fourche optique ou coupleur par
reflexion.- Pour que le compteur compte lorsque la lumière disparait, il suffit d'inverser la LDR et R8 (brancher la LDR côté masse), ou d'inverser Q1 et R8 (émetteur du phototransistor à la masse).
- La sensibilité à la lumière dépend du capteur utilisé mais aussi de la valeur de la résistance R8. Cette dernière pourra prendre une autre valeur que celle proposée sur les schémas précédents, en restant toutefois dans la plage 4,7 k0 à 220 kO.
- Le condensateur C1 monté en parallèle sur le capteur joue une fonction similaire à celle "d'anti-rebond" donnée au condensateur C1 placé en parallèle sur le bouton poussoir des schémas précédents. Ce condensateur évite d'avoir un compteur qui s'incrémente de plusieurs points d'un seul coup parce que la lumière n'est pas apparue ou n'a pas disparu de façon franche. Mais en contrepartie, la vitesse de réaction est moindre. Cela ne pose pas de problème pour compter le nombre de personnes qui passent une porte d'entrée ou le nombre de tours parcourus par une voiture sur un circuit miniature, mais peut poser problème pour compter le nombre de sachets de soupe défilant sur un tapis roulant dans une usine de fabrique à la chaine. Pour mieux vous rendre compte de ce qui peut se passer sans ce condensateur, enlevez-le et faites des essais. Ca ne prend pas beaucoup de temps et c'est plus parlant que de grands discours.
- Dans le cas où le signal électrique obtenu "en sortie" du capteur optique est entaché de parasites, il peut être nécessaire d'insérer un monostable qui fournit un signal de sortie bien calibré en temps et exempt de parasites pouvant incrémenter le compteur de façon non désirée.
- Si les variations de lumières sont faibles, ces montages simples peuvent ne plus suffire et l'ajout d'un amplificateur peut être envisagé. Le schéma qui suit montre un exemple de circuit plus sensible.
Au repos (capteur non éclairé), le transistor Q1 est bloqué (non conducteur) et le transistor Q2 est rendu passant grâce à la résistance R8 qui provoque un courant de base suffisant. Quand le phototransistor Q1 reçoit de la lumière, sa jonction émetteur-collecteur devient passante et la tension appliquée à la base de Q2 diminue suffisement pour le bloquer. On retrouve donc sur le collecteur de Q2, une tension qui monte, grâce à la présence de R9.
Remise à zéro sans coupure d'alimentation
Dans les schémas qui précèdent, la broche de remise à zéro des compteurs CD4033 est toujours reliée à la masse, ce qui rend impossible la remise à zéro de l'affichage autrement qu'en coupant l'alimentation. Pour permettre une RAZ à tout instant, il suffit de relier la ou les broches MR des compteurs (pin 15) à la masse au travers d'une résistance de valeur comprise entre 10 kO et 470 kO, et d'ajouter un interrupteur ou un bouton poussoir entre ces mêmes broches MR et le pôle positif de l'alimentation. C'est ce que montre le schéma suivant.
Un condensateur a été ajouté en parallèle sur le bouton poussoir, ce dernier permet une remise à zéro fiable au moment de la mise sous tension. En effet, hors tension, le condensateur C2 est déchargé. Quand on met en route l'ensemble, ce condensateur se comporte comme un court-circuit temporaire, qui âgit comme si on avait appuyé su le bouton poussoir SW2 de RAZ.
Prototype de Simon D.J.
Simon a réalisé la version à un afficheur sept segments, sur plaque d'expérimentation à pastilles.
C'est marrant, à chaque fois que je vois une pile 9 V et un afficheur à LED sept segments, je ne peux m'empêcher de repenser à l'expérience menée avec mon fiston Timothée, qui nous avait fait découvrir qu'une LED en train de mourir pouvait chanter (expérience)... Montage de Simon visible en action sur sa vidéo Youtube.
Circuit imprimé
Aucun proposé.Historique
12/05/2013- Correction erreur valeur résistances série avec les afficheurs. La valeur que je proposais (330 ohms sous alim 9 V) était trop faible par rapport au courant limite du circuit intégré CD4033. La valeur correcte est de 2,7 kO pour un courant voisin de 2,5 mA par segment (utiliser des afficheurs qui présentent une luminosité suffisante sous ce courant). A noter que les CI Texas Instruments sont plus robustes que les Intersil : avec 330 ohms, les premiers chauffent beaucoup mais tiennent alors que les seconds ne résistent pas très longtemps. Désolé pour cette erreur.
02/05/2010
- Première mise à disposition.