Dernière mise à jour :
10/01/2009
Présentation
Un gadget de plus, je n'en avais pas assez.
Ce gradateur de lumière secteur, conçu pour alimenter une
lampe à incandescence, peut fonctionner selon deux modes, manuel
et
automatique :
- en mode manuel, le degré de l'intensité lumineuse est
déterminée par la valeur d'une tension continue comprise
entre 0V et +5V (ou 0V et +10V). En application autonome, un simple
potentiomètre suffit pour fournir une tension variable
évoluant entre ces deux limites.
- en mode automatique, il permet l'allumage ou l'extinction progressive
de la lampe, sur une période qui peut s'étaler de
quelques
secondes à un peu plus d'une heure. La "programmation" de la
durée s'effectue grâce à
une tension continue de valeur comprise entre 0V et +5V (ou 0V et
+10V), et là encore un potentiomètre classique convient
tout à fait.
Le choix des modes Manu / Auto et Allumage / Extinction se fait
grâce
deux interrupteurs simples. Le circuit de
commande est conçu autour d'un microcontrôleur de type PIC
12F675 et
la partie puissance est à base de triac, un relais
n'étant pas assez
rapide et produisant trop de bruit, ce qui est gênant si
l'appareil est
posé à
côté du lit pour un réveil lumineux en douceur. Un
autre gradateur de même type, simplifié au niveau de
l'alimentation secteur (alim sans transfo) et ne proposant que le mode
automatique (simulation aube ou crépuscule), est
présenté à la page
Gradateur de lumière 011b.
Avertissement
La conception de ce montage est terminée et la simulation donne
satisfaction dans les deux modes Automatique et Manuel. Toutefois, il
n'a pas encore été réalisé pratiquement. Je
pense qu'il fonctionne mais ne peux le garantir actuellement.
Schéma
Le schéma qui suit est complet, et n'est finalement pas compliqué du
tout vu ce qu'il permet de faire.
Fonctionnement général
Le principe de base d'un
gradateur de lumière, qu'il soit manuel ou automatique, est
toujours le même et est décrit à la page
Gradateurs de lumière.
Il consiste à déclancher un triac avec un certain retard
par rapport au moment où l'onde secteur 230V vient de passer par
zéro, sachant que ledit triac se rebloque à chaque
passage par zéro. Plus on attend longtemps pour l'amorcer, et
moins la luminosité moyenne de l'ampoule qu'il commande est
élevée. Nous avons besoin pour cela de deux choses :
-
un système de détection de passage
par zéro
de l'onde secteur 230 V, qui fournit un signal (impulsionnel) à
la fréquence de 100 Hz (puisqu'il nous faut travailler avec les
deux alternances positives et négatives), et qui sert de "tops
de départ". Ce système est composé ici du
transistor Q1 monté en interrupteur, dont la base est soumise
aux alternances de la tension basse tension fournie par le secondaire
du transformateur d'alimentation, redressées par les diodes D1
à D4 et
non filtrées.
Ce transistor délivre sur son collecteur, une tension qui est
toujours très basse (environ 0,2 V), sauf pendant le court
instant où la tension issue des diodes D1 à D4 n'est plus
suffisante pour le faire conduire, et où l'on dispose alors de
brèves impulsions positives grâce à la
présence de la résistance R2, qui sont directement
transmises à l'entrée GP2 du PIC (lien dans le
schéma assuré via les flèches
dénommées 100Hz). Ce procédé fort simple
souffre bien d'un tout petit défaut : la durée de
l'impulsion de synchronisation est un peu "longue" et dépend de
la tension de sortie du transformateur d'alimentation (plus sa tension
de sortie est basse et plus l'impulsion est large). Mais dans le cas
qui nous concerne (les impulsions ont ici une durée voisine de
350 us), cela ne pose pas de problème réel et on se
contente de ce que l'on a.
-
un système de retard variable
qui repousse le déclenchement du triac par rapport au moment
où a lieu le passage par zéro de l'onde secteur. Ce
retard est généré de façon purement
logicielle, dans le PIC. C'est une façon de voir les choses
différente de celle adoptée dans mon
gradateur
de lumière 008,
mais qui produit les mêmes effets. N'étant pas un expert
dans le domaine des PICs, le nombre de pas de variation a dû
être limité à 10, mais là encore ce n'est
pas très gênant même quand on aime plutôt
(comme moi) travailler avec des valeurs plus fines.
Fonctionnement en mode Manuel (SW1 ouvert)
Dans ce mode, une tension de commande continue comprise entre 0 V et +5
V est appliquée à l'entrée GP0/AN0 du PIC. En
insérant un simple
pont
diviseur résistif
par deux, la tension de commande peut évoluer entre 0 V et +10 V
et donc provenir d'ailleurs. Le retard à l'allumage de l'ampoule
(retard au déclenchement du triac) dépend de cette
tension : plus elle est basse et plus le triac est
déclanché tardivement (luminosité faible), et plus
elle est élevée et plus le triac est
déclanché tôt (luminosité forte).
Fonctionnement en mode Automatique (SW1 fermé)
Dans ce mode, on applique aussi une tension de commande continue
comprise entre 0 V et +5 V à l'entrée GP0/AN0 du PIC.
Mais cette fois, cette tension détermine non plus un niveau de
luminosité comme dans le mode manuel, mais la durée sur
laquelle va s'opérer la variation entre luminosité faible
et luminosité forte (mode Allumage, SW2 ouvert), ou à
l'inverse la variation entre luminosité forte et
luminosité faible (mode Extinction, SW2 fermé). A une
tension d'entrée élevée correspond une
durée de variation longue, et à une tension faible
correspond une durée de variation courte. Si la broche
d'entrée GP3 du PIC est cablée à la masse (comme
montré sur le schéma), la durée max d'allumage ou
d'extinction, obtenue avec la tension max d'entrée (+5 V) sur
AN0, est de 17 minutes. Si cette même broche GP3 est
cablée au +5 V, la durée max
d'allumage ou d'extinction est de 1 heure et 8 minutes, soit quatre
fois plus importante.
Commande du triac
La commande du triac s'opère ici via un optocoupleur de type
MOC3021, qui n'intègre pas de détecteur de passage par
zéro (si un tel détecteur était présent -
comme dans le MOC3041, le montage ne pourrait pas fonctionner). Le
PIC est donc totalement isolé du secteur 230 V. Un triac
restant amorcé jusqu'au moment où le courant circulant
entre A1 et A2 s'annule (passage par zéro de l'onde secteur), il
ne sert à rien de laisser la commande activée en continu.
Cette commande est donc ici de type impulsionnelle, et l'impulsion
envoyée à la gachete du triac est brêve, de 100 us
précisemment. En réalité, le programme est
écrit de façon à envoyer non pas une seule
impulsion, mais deux impulsions, qui se suivent de près (100 us
entre les deux). Le déclenchement du triac est ainsi beaucoup
plus sûr même si ce dernier est "difficile à
convaincre".
Remarque : il est tout à
fait possible de se passer de l'optocoupleur et du transformateur
d'alimentation. Le triac peut en effet être commandé
directement par la sortie GP1 du PIC, et le transfo d'alim peut
être remplacé par une
alimentation sans
transformateur. J'ai cependant fait le choix ici d'une plus grande
sécurité d'emploi.
Code source et fichier binaire compilé
Disponible dans l'archive dont le lien suit.
Gradateur
lumière 011 - 12F675 (10/01/2009)
Si vous souhaitez recevoir par
la poste un PIC préprogrammé et prêt à
utiliser, merci de consulter la page
PIC - Sources.
Remarque : au départ,
j'ai voulu utiliser les interruptions du Timer0 ou Timer1 pour
définir les retards au déclenchement du triac. Je m'en
suis finalement passé, mais il est possible que j'y revienne si
dans l'avenir je souhaitais disposer d'un plus grand nombre de pas de
variation. C'est pourquoi je n'ai pas entièrement effacé
le code relatif aux interruptions de ces timers, même s'il ne
sert à rien actuellement.
Circuit imprimé
Non réalisé. La vue 3D n'est là que pour donner un
apperçu des composants utilisés (hors transfo d'alim et
lampe).