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> Détecteur toucher (Touch Control) 009
Dernière mise à jour : 27/03/2016Présentation
Le détecteur de toucher décrit ici possède deux touches sensitives, une pour la fonction marche et l'autre pour la fonction arrêt, et fait appel au célèbre NE555.
Ce type de circuit est visible sur de nombreux sites, mais pour autant il ne fait pas partie des plus fiables. Je voulais l'essayer avec différents types (marques) de NE555 que j'avais dans mes tiroirs, juste pour voir...
Schéma
On peut trouver ce schéma à plusieurs sauces dans les anciennes
revues d'électronique ou sur le net, celui qui suit est le plus simple.
Le NE555 est utilisé ici en bascule, sa broche 2 (Trigger) active la sortie (broche 3) quand on la touche du doigt, et la broche 6 (Threshold) désactive la sortie quand on la touche. Le fonctionnement en "touch-control" est possible car les deux entrées Trigger et Threshold du NE555 possèdent une impédance d'entrée élevée (ces broches aboutissent directement sur l'entrée de comparateurs de tension). Les résistances R1 et R2 de "polarisation" des entrées doivent être de valeur élevée, entre 1 MO et 10 MO. J'ai pour ma part adopté des 6,8 MO, mais mon proto fonctionnait aussi avec des 1 MO et 3,3 MO. La sortie attaque deux LED, une seule s'allume à la fois. La LED rouge LED1 est câblée vers le 0 V (masse sur le schéma) et s'allume quand la sortie est à l'état haut. La LED verte LED2 est câblée vers le +Alim et s'allume quand la sortie est à l'état bas. Bien sûr il est possible de ne câbler qu'une seule LED, qui pourrait d'ailleurs aussi être remplacée par un optocoupleur (TIL111, PC817 ou autre) ou un optotriac (MOC3020 par exemple). La broche 7 du NE555 est laissée en l'air, c'est normal. La broche 5 elle aussi est laissée en l'air, inutile d'y raccorder le petit condensateur de 10 nF qu'on voit souvent à cet endroit.
Comment cela fonctionne-t-il ?
Quand le corps humain (bout du doigt) établit une liaison entre une entrée "de commande" et une des lignes d'alimentation (masse ou +Alim), sa résistance ohmique forme un chemin électrique dans lequel circule un infime courant. Ce courant est trop faible pour être ressenti par l'homme mais suffisant pour être traité par l'électronique. C'est le principe adopté avec les systèmes de touch-control qui possèdent deux électrodes pour la commande On ou Off. Mais ici, il n'y a pas de point de référence puisqu'on touche un seul fil. Alors, où circule donc le courant en question ? Dans notre cas, il faut plutôt considérer notre corps comme une antenne de réception qui capte de multiples signaux, et notamment le 50 Hz qui rôde partout autour de nous. Quand on touche une des entrées de commande du NE555, les signaux captés par le corps humains se transmettent sous forme électrique dans l'entrée du circuit. Mais avant d'aller plus loin, faisons donc un petit rappel sur la structure interne du NE555.
Le NE555 comporte deux comparateurs de tension dont la sortie change d'état en fonction de la tension appliquée sur les entrées Trigger (broche 2) et Threshold (broche 6). La sortie de ces comparateurs pilote une bascule (flip-flop) dont la sortie peut rester dans un état mémorisé. Pour faire simple, il faut admettre que :
- la bascule est activée quand la tension appliquée sur l'entrée Trigger (broche 2) est inférieure à 1/3 de Valim.
- la bascule est désactivée quand la tension appliquée sur l'entrée Threshold (broche 6) est supérieure à 2/3 de Valim.
Sachant cela, on imagine ce qui peut se passer si on injecte une tension "variable" (signal alternatif induit dans le corps humain) d'amplitude suffisante sur une de ces entrées. Si une crête de tension de valeur inférieure à 1/3 de Valim est présente en broche Trigger, alors la sortie du NE555 (broche 3) s'active. Et si une crête de tension de valeur supérieure à 2/3 de Valim est présente en broche Threshold, alors la sortie du NE555 est désactivée. Pour dépasser ces valeurs de seuil, il faut tout de même que les signaux de commande possèdent une amplitude de quelques volts. Ce qui explique pourquoi ce système ne peut pas être fiable en toutes circonstances, et qu'il sera plus réactif si vous vous trouvez dans un endroit plus pollué d'un point de vue électrique/électromagnétique. A ce sujet, notons que l'amplitude du signal "parasite" peut dans certains cas être assez élevée pour présenter un danger pour le circuit intégré. Par précaution, il pourrait être utile d'ajouter une résistance de 100 kO à 220 kO en série avec lesdites entrées, pour limiter le risque de casse.
Prototype
Réalisé sur plaque sans soudure.
Les tests ont été concluants avec tous les types de NE555 que j'avais en stock (NE555, NE555N et NE555V). Mais il faut noter qu'on ne peut toutefois pas garantir une fiabilité élevée avec ce genre de montage, qui est surtout fait "pour s'amuser". Pour mes premiers tests, je me suis contenté de raccorder un simple fil électrique sur la broche 2 du NE555 et un autre fil sur la broche 6. Cela fonctionnait "globalement bien", mais pas à tous les coups. En raccordant le bout des fils à une surface métalique conséquente (surface de quelques centimètres carrés), le bon fonctionnement était assuré à chaque fois. Si vous avez un doute sur le fonctionnement de votre circuit intégré NE555, faites toucher directement l'entrée 2 à la masse ou l'entrée 6 au +Alim, le changement d'état de la sortie (broche 3) doit être immédiat et franc.
Remarque : il peut arriver que le changement d'état de la sortie du NE555 se fasse avant même d'avoir touché franchement les entrées 2 ou 6. Approchez très doucement votre doigt des surfaces de détection et vous comprendrez ce que je veux dire... Rien de spécial chez vous ? Ah oui, j'oubliais que cela dépendait de l'endroit où on se trouve...
Circuit imprimé
Réalisé en simple face, pour le fun seulement puisque je n'en avais pas du tout besoin.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Historique
27/03/2016- Première mise à disposition.