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Temporisateur 002
Dernière mise à jour : 01/05/2016Présentation
Contrairement au temporisateur 001 qui n'autorise pas des durées de temporisation très longues, celui-ci est capable d'atteindre des durées de plusieurs minutes ou même d'une heure. Il n'est pas compliqué à construire, et est basé sur l'emploi d'un timer programmable de type CD4541. Voir aussi page Temporisateurs.Schéma
Non, toujours pas de NE555. Le pauvre aurait bien du mal à
assurer une temporisation très longue, à cause des
courants de fuites trop importants des condensateurs chimiques de
très forte valeur. C'est faisable, mais pas précis ni fiable. 
Le CD4541 est appelé Timer programmable car il possède plusieurs broches permettant de définir son mode de fonctionnement.
Broches RTC (1), CTC (2) et RS (3) -> Oscillateur interne
Ces trois broches donnent accès à l'oscillateur interne et permettent de le faire fonctionner grâce à l'ajout de deux résistances et d'un condensateur externe (R1, R2 et C1 sur le schéma). La fréquence d'oscillation est directement liée à la valeur des composants R1 et C1 reliés respectivement à RTC et CTC et répond à la formule suivante.Fosc = 1 / (2.3 * R1 * C1)
Nous verrons plus loin que la valeur de la période d'oscillation Tosc nous sera plus utile que la valeur de la fréquence Fosc. Heureusement, le lien entre fréquence et période est limité à une formule que je comprend et qui est la suivante :
Tosc = 1 / Fosc
Du coup la première formule qui décrivait Fosc peut ainsi se simplifier :
Tosc = 2.3 * R1 * C1
Remarque : pour un fonctionnement correct, la résistance R2 reliée à RS doit avoir une valeur au moins égale à deux fois la valeur de R1, tout en ayant au minimum une valeur de 10 kO.
R2 >= (2 * R1) et R2 > 10K
Nous verrons les exemples pratiques un peu plus loin, car d'autres paramètres (décrits ci-après) entrent en ligne de compte dans les calculs.
Broche AutoReset AR (5)
Entrée permettant de spécifier le comportement du timer lors de sa mise sous tension. Si cette entrée est à l'état logique 0, le timer démarre dès que le circuit est mis sous tension, même si l'on n'appuie pas sur le bouton de démarrage Start. Si cette entrée est à l'état logique 1, le timer ne démarre pas au moment de la mise sous tension du circuit, mais démarre dès que l'on appuie sur le bouton Start.Broche Master Reset R (6)
Broche de reset général, servant au démarrage du timer. Pour que cette entrée puisse servir pour démarrer le timer, l'entrée AR (5) doit être à l'état logique 1.Broche Q / Q barre (8)
Broche de sortie générale, sur laquelle est produite l'impulsion de sortie. La polarité de l'impulsion de sortie est déterminée par l'état logique appliqué à l'entrée Q / Q barre Select (9).Broche Q / Q barre Select (9)
Entrée permettant de définir la polarité de l'impulsion temporisée de sortie. Si cette entrée est portée à un état logique bas, l'impulsion de sortie sera positive (état logique bas au repos, état logique haut en activité). Si cette entrée est portée à un état logique haut, l'impulsion de sortie sera négative (état logique haut au repos, état logique bas en activité).Broches A (12) et B (13)
Entrées déterminant le rapport de division de la fréquence d'entrée (provenant ici de l'oscillateur interne). N correspond au nombre d'étages diviseurs par 2 qui sont internes au circuit. En mode temporisateur, le taux de division correspond à une demi-période du signal d'horloge de sortie, ce qui explique le terme [N-1].| A | B | N | Division en mode oscillateur (2N) | Division en mode temporisateur (2N-1) |
| 0 | 0 | 13 | 8192 (2 puissance 13) | 4096 (2 puissance 12) |
| 0 | 1 | 10 | 1024 (2 puissance 10) | 512 (2 puissance 9) |
| 1 | 0 | 8 | 256 (2 puissance 8) | 128 (2 puissance 7) |
| 1 | 1 | 16 | 65536 (2 puissance 16) | 32768 (2 puissance 15) |
Plus le facteur de division est élevé et plus la durée de l'impulsion de sortie est longue pour une même fréquence de l'oscillateur. Pour ma part, je préfère utiliser le facteur de division maximal pour permettre des impulsions longues avec des valeurs de composants plus faibles.
Broche Mode (10)
Entrée déterminant le type de signal fourni sur la sortie principale Q (8). Si cette entrée est à l'état logique haut, la sortie Q (8) délivre un signal périodique dont la fréquence est égale à la fréquence de l'oscillateur, divisée par 2 puissance N, N correspondant au nombre d'étages diviseurs internes par 2, et qui dépend de l'état des entrées A (12) et B (13). Si cette entrée est à l'état logique bas, la sortie Q (8) délivre un signal unique (c'est l'impulsion de temporisation) dont la durée est égale à la période Tosc multipliée par na valeur N-1 (et non par N).Exemples pratiques en mode temporisateur :
Les exemples qui suivent sont valables pour un taux de division de 32768, broches A et B à 1 (reliées au +Valim).- Si R1 = 100 kO et C1 = 1 nF, alors Fosc = 4,3 kHz et Tosc = 232 us (0,000232 sec)
Temporisation T = 0,000232 * 32768 = Tempo = 7,6 sec environ - Si R1 = 100 kO et C1 = 100 nF, alors Fosc = 43 Hz et Tosc = 23,2 ms (0,0232 sec)
Temporisation T = 0,0232 * 32768 = 760 sec (12 min) environ - Si R1 = 100 kO et C1 = 470 nF, alors Fosc = 9,15 Hz et Tosc = 109 ms (0,109 sec)
Temporisation T = 0,109 * 32768 = 3581 sec (60 min) environ
Résumé des situations possibles
Moi-même me grattant la tête pour déterminer comment connecter tout ça pour une fonction désirée donnée, je me suis fait un petit tableau récapitulatif, que voici. Le comportement du circuit est celui obtenu au moment où on le met sous tension, T exprime la constante de temps de la temporisation (en mode temporisateur) ou de la période d'oscillation (en mode oscillateur). Notez que le présent article mentionne le fonctionnement du circuit en temporisateur et non en oscillateur. Il convient donc de porter la broche 10 (mode général) à la masse. Cela correspond aux lignes colorées en vert dans le tableau.| AutoReset
(5) |
Mode
sortie (9) |
Mode
général (10) |
Comportement
du circuit |
| 0 |
0
(pos) |
0
(tempo) |
La
sortie s'active au bout de T et reste active (Nota 1) |
| 0 |
0 (pos) |
1 (osc) |
La sortie
s'active au bout de T puis oscille |
| 0 |
1
(neg) |
0 (tempo) | La sortie s'active tout de suite et s'éteint au bout de T (Nota 1) |
| 0 |
1 (neg) | 1 (osc) | La sortie s'active tout de suite puis oscille |
| 1 |
0 (pos) | 0 (tempo) | La
sortie s'active tout de suite et reste active |
| 1 |
0 (pos) | 1 (osc) | La sortie s'active au bout de T puis oscille |
| 1 |
1 (neg) | 0 (tempo) | La
sortie s'active tout de suite et s'éteint au bout de T |
| 1 |
1 (neg) | 1 (osc) | La sortie s'active tout de suite puis oscille |
Nota 1 : il s'agit des deux cas qui seront sans doute les plus utilisés.
Prototype
Réalisé sur plaque d'expérimentation sans soudure.
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
01/05/2016- Ajout informations concernant le calcul de la durée de la temporisation (exemples plus détaillés).
- Correction d'une erreur de rapport 2:1 sur les durées de temporisation attendues : les durées que j'annonçais étaient double de celles obtenues en pratique. Merci à Thomas qui m'a signalé la coquille.
29/04/2009
- Première mise à disposition.