Réalisations didactiques et ludiques
On trouvera ici quelques projets retenus en fonction de deux critères essentiels: leur simplicité et leur aspect didactique. Ajoutons que les composants nécessaires sont aisément disponibles et très peu onéreux.
Les indications données ci-dessous devraient suffire largement pour mener à bien la réalisation de ces petites expériences. Au besoin, on se reportera aux chapitres précédents pour d'éventuels éclaircissements.
Un multivibrateur (clignotant)
Voici à coup sûr une réalisation à la fois simple, didactique et absolument incontournable: le timer 555 configuré en multivibrateur (bascule astable), l'un de ses rôles les plus célèbres! Un montage rapide sur plaque de connexions sans soudure est ici tout indiqué, d'autant qu'il sera intéressant de modifier les valeurs des composants périphériques du 555 pour en observer les effets.
Cahier des charges
Notre multivibrateur (en l'occurence, un clignotant) doit remplir les conditions suivantes:
L'application ici proposée prend la forme d'un clignotant à 2 DEL, qui pourrait par exemple équiper une bicyclette. Avec un peu d'imagination, rien n'interdit de remplacer les DEL par autre chose, par exemple un ampli audio à transistors pour simuler une sirène de pompiers...
Autrement dit, ce multivibrateur "de base", accompagné de quelques composants supplémentaires, peut produire un signal lumineux ou un signal sonore! Qui plus est, de nombreuses variantes sont possibles, au prix de modifications mineures: clignotant à 1 ou 2 DEL (clignotement alterné en ce cas), son d'une seule fréquence, fixe, ou de fréquence variable... Bref, on devine les multiples applications possibles du multivibrateur, qui sont parfois surprenantes!
Le montage pourra être alimenté par l'alimentation régulée 9 V, ou encore à l'aide d'une simple pile 9 V. Cette valeur n'est pas critique.
Des valeurs sont suggérées pour les composants (voir liste), mais, à partir des formules, il est très facile (et vivement conseillé) de les recalculer... et d'expérimenter.
Liste des composants
Remarque: avec ces valeurs, la période du signal obtenu en sortie est très voisine de 1 seconde et le rapport cyclique proche de 50%. La précision du condensateur (en général de l'ordre de 20% en plus ou en moins de sa valeur nominale) explique une différence qui peut atteindre le quart de seconde.
Exemple de routage
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Le routage proposé ci-contre reste conforme au schéma d'application, hyper classique, du fabricant. On notera que la broche 4 du 555 est bien reliée à la broche 8, et donc à Vcc. (Sur un circuit imprimé, la piste passerait sous le 555.) On peut, bien entendu, ne câbler qu'une seule DEL (attention à la polarité!). Sauf erreur grossière, ce montage fonctionne du premier coup! Succès garanti auprès des plus jeunes! |
Encore un multivibrateur! Mais cette fois nous allons recourir aux services du 4011, sans doute l'un des circuits intégrés logiques les plus utilisés. L'une des raisons de son succès tient au fait qu'il est possible, à partir de deux ou plusieurs portes NON-ET, de réaliser n'importe quelle autre fonction logique. C'est pourquoi le 4011 est dit "universel".
Si vous disposez d'une plaque d'expérimentation, prenez un 4011, connectez une résistance de 470 ohms et une DEL en série entre la broche 3 (la sortie de la première porte) et la broche 7 (GND), et alimentez sous 9 V, le "plus" étant relié à la broche 14 et le "moins" à la broche 7.
Maintenant, soumettez les deux entrées de la première porte (broches 1 et 2) à un niveau logique 0, en les reliant toutes deux à la masse. Que constatez-vous? La DEL s'allume, donc la sortie S1 est haute, ou à 1. Cette observation est conforme à la première ligne de la table de vérité.
Reproduisez les trois autres cas de figure repris dans la table de vérité et comparez vos résultats. La DEL ne s'allume pas dans un seul cas, lorsque les deux entrées sont à 1: c'est normal, la sortie étant à 0.
Maintenant, reliez entre elles les broches 5 et 6, qui sont les entrées de la deuxième porte, et la broche 3, qui est la sortie de la première porte. Connectez la résistance et la DEL en série entre la broche 4 et la masse. Soumettez les broches 1 et 2 à un niveau 0, en les reliant à la masse. La DEL ne s'allume pas. Soumettez les broches 1 et 2 à un niveau 1, en les reliant au + de l'alimentation. La DEL s'allume. Vous venez de réaliser une porte ET!
Réaliser un "buzzer" à partir d'un 4011
L'application proposée produit un signal périodique dont la fréquence (et par conséquent la période) peut être modifiée en intervenant sur la valeur de deux composants périphériques, une résistance (ou un ajustable) et un condensateur.
L'oscillateur est construit à l'aide des deux premières portes NON-ET du 4011, tandis que les deux portes restantes génèrent des signaux rectangulaires en opposition l'un par rapport à l'autre: quand l'un est au niveau haut, l'autre est au niveau bas, et vice versa. On dit qu'ils sont complémentaires. Ces signaux seront exploités d'une manière assez bruyante, puisqu'ils attaquent un résonateur (ou pastille) piézo.
Ce petit montage à vocation pédagogique pourra donc être utilisé, tel quel, en tant qu'alarme sonore, ou buzzer. Il suffira qu'il soit précédé d'un module de commande ou de détection. Ceci étant, on peut tout aussi bien remplacer le résonateur par une DEL et sa résistance de limitation de courant, mais si la fréquence d'oscillation est trop élevée, la DEL clignotera si vite qu'elle semblera, à cause de la persistance rétinienne, fixe.
Le schéma de principe de notre buzzer et la formule (voir encadré) permettant de déterminer la fréquence f du son produit.
Une formule simple donne, avec une assez bonne précision, la valeur de cette fréquence. Si le condensateur est un modèle chimique, et si on désire obtenir une fréquence précise, il faudra tenir compte de sa tolérance, rarement meilleure que 20%. Un ajustable, à la place de la résistance, permettra un réglage plus fin. On notera, au passage, qu'aucune des entrées du 4011 ne reste "en l'air" (les entrées inutilisées des c.i. de la famille 4000, lorsqu'il y en a, doivent être reliées à la masse).
Liste des composants
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Ci-contre, deux modèles de "pastilles" piézo, un accessoire peu onéreux. On en trouve, par exemple, dans certains jouets, gadgets, ou encore dans les cartes musicales... |
Nota: la valeur de R et de C n'est pas critique. Essayez plusieurs valeurs et comparez les sons (ou sifflements modulés) obtenus!
Exemple de routage
| La réalisation sur plaque de connexions ne devrait poser aucun problème: il suffit de bien repérer les broches du 4011. Un montage sur plaquette d'essai ou circuit imprimé imposerait, avec ce routage, la mise en place de quelques straps... L'alimentation sera confiée à une pile 9 volts, ou à une alimentation régulée. La résistance de 150 k figurant sur le dessin sera éventuellement remplacée par un ajustable. Un conseil: ce tout petit montage peut se révéler très bruyant, n'abusez pas de la patience de votre entourage... |  |
Un comparateur de tension à 2 étages
Cette réalisation reprend un schéma de principe très basique (ci-dessous) et cependant très utile dans bien des applications plus évoluées. Notre comparateur comportera en effet deux étages, donc deux seuils de déclenchement. Deux AOP sont par conséquent nécessaires, mais un LM324 en contient quatre!
Le schéma de principe du comparateur à deux étages.
Le LM324 accepte une alimentation non-symétrique, sa vitesse de réaction (slew rate) est très bonne et son courant de sortie, pour chacun des AOP, est largement suffisant pour piloter une DEL. Son prix reste en outre très compétitif par rapport à d'autres modèles. Pour un comparateur de ce type, son choix s'impose!
Le principe de fonctionnement
Un pont diviseur, composé de trois résistances de même valeur, fixe deux seuils de référence. Le seuil supérieur Vref(A) est à un potentiel égal aux deux tiers de l'alimentation Vcc, le seuil inférieur Vref (B) est à un potentiel égal au tiers de Vcc. Si la tension d'alimentation est de 9 V, ces deux seuils ont pour valeur respective 6 V et 3 V.
Dans cette configuration, la DEL verte s'allumera si Ue, la tension à comparer, est supérieure à 3 V, et la DEL rouge s'allumera lorsque Ue sera supérieure à 6 V.
Si Ue = 4,2 V, l'entrée e- de l'AOP B est à un potentiel supérieur à l'entrée e+, donc la sortie est basse et par suite la DEL verte, du fait de son montage, s'allume. En revanche, l'entrée e- de l'AOP A reste à un potentiel inférieur à l'entrée e+, donc la sortie de l'AOP A est haute et la DEL rouge reste éteinte.
L'idéal, pour expérimenter ce montage, est de disposer d'une alimentation régulée 9 V, ou à défaut d'une simple pile, qui alimentera le circuit, et d'une alimentation variable, qui fournira la tension Ue à comparer.
Il va de soi que les DEL de visualisation pourraient être remplacées, suivant le but recherché, par un dispositif sonore (buzzer...), la commande d'un relais, etc. Le nombre d'étages, ou de seuils, peut aisément être porté à trois, quatre ou davantage. Un tel comparateur est le plus souvent destiné à jouer un rôle de détection ou de contrôle.
Exemple de routage
| Le câblage de ce petit montage didactique ne devrait poser aucun problème, surtout si on utilise une plaque de connexions sans soudure. Le routage donné ci-contre en exemple est conforme au schéma d'application. Attention toutefois aux straps, et à la polarité des DEL! L'idéal est bien entendu de disposer d'une alimentation variable pour faire varier la tension d'entrée Ue (la tension à comparer), le montage étant par ailleurs alimenté sous 9 volts (à l'aide par exemple d'une pile, ou d'une alimentation régulée). En l'absence d'alimentation variable, on mettra en série plusieurs piles de 1,5 volt. |  |
Liste des composants
La valeur des résistances du pont diviseur n'est pas critique, mais on prendra trois valeurs identiques si on souhaite fixer les seuils au tiers et aux deux tiers de Vcc.
Le LM324 présente le gros avantage de contenir quatre AOP dans un seul et même boîtier, mais on pourra au besoin le remplacer par deux AOP simples, par exemple le µA741.
Une variante plus ambitieuse...
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Ce
schéma est identique au précédent, sauf que le nombre
de seuils a été porté à quatre, de manière à
exploiter pleinement le LM324. Il s'agit donc d'un
comparateur à quatre étages qui pourrait, par exemple,
contrôler la tension d'une batterie... Le câblage sera
certes un peu plus touffu, mais ne posera pas de
problème particulier. Le pont diviseur, constitué de cinq résistances, est destiné à fixer les tensions de référence des quatre AOP. Avec une tension d'alimentation de 9 V et cinq résistances identiques de 4,7 k, on fixe des tensions V(ref) de 1,8 V, 3,6 V, 5,4 V et 7,2 V. On obtiendra donc l'allumage de la première DEL pour une tension Vin supérieure à 1,8 V ; l'allumage de la dernière DEL se produira lorsque Vin dépassera 7,2 V. On peut bien entendu intervenir sur l'espacement des tensions de référence en choisissant d'autres valeurs pour les résistances R1 à R5. A noter que l'affichage se fait en mode "bargraph", c'est-à-dire que si la troisième DEL s'allume, les deux premières restent allumées. Ce mode est certes plus gourmand en courant, mais aussi sans doute plus lisible. |
Un détecteur de niveau de luminosité
Cahier des charges
Nous voulons réaliser un dispositif capable de réagir à la variation de l'intensité lumineuse à laquelle il est soumis, autrement dit un détecteur de lumière (ou d'obscurité, au choix). Ce type de montage est un grand classique, dont il existe de très nombreuses versions.
Notre détecteur devra donc signaler, par l'intermédiaire d'une DEL, clignotante ou non, d'une alarme sonore (buzzer piézo), etc., le passage d'une lumière de plein jour à l'obscurité de la nuit, ou vice versa. On pourra, à l'aide d'un ou plusieurs réglages, modifier la sensiblité du détecteur, donc le seuil de basculement : pénombre, forte pénombre, obscurité totale...
On pourra encore envisager d'autres applications, par exemple un dispositif capable de "mesurer" l'intensité lumineuse ambiante. Le quadruple AOP LM324, doté de quatre sorties, pourrait aisément fournir quatre indications, correspondant à quatre valeurs d'intensité lumineuse. Disons-le d'emblée, il ne faudra pas s'attendre à une précision mirobolante, le capteur proprement dit étant une simple LDR. On peut cependant obtenir une maquette intéressante, au moins du point de vue didactique...
Principe du détecteur à base d'AOP
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Le schéma de principe s'articule autour d'un AOP, de préférence un LM324, un composant que vous connaissez bien si vous avez déjà étudié le montage en comparateur. |
Le 324 est ici monté en comparateur de potentiel. Si le potentiel présent sur l'entrée e+ est supérieur au potentiel de référence présent sur l'entrée e-, la sortie sera haute. En cas contraire, la sortie sera basse. Dans le schéma proposé, deux DEL, une rouge et une verte, permettent de visualiser le niveau de la sortie. L'une de ces deux DEL sera donc forcément allumée à tout moment. Si on le préfère, on peut ne monter qu'une seule DEL, celle qui signale, par exemple, un niveau haut en sortie (la verte). On peut aussi relier la sortie de l'AOP à un multivibrateur astable, qui fera clignoter une ou deux DEL. On le voit, les possibilités sont multiples.
Reprenons le schéma de principe: un pont diviseur, composé d'une résistance de 100 k et d'un ajustable de 150 k, fixent un potentiel de référence sur l'entrée inverseuse. Une fois réglé, à l'aide de l'ajustable, ce potentiel ne bougera plus. Un autre pont diviseur, constitué d'un ajustable de 47 k et de la LDR, détermine le potentiel présent sur l'entrée e+. Ce potentiel est variable, puisqu'il dépend de la valeur ohmique de la LDR, laquelle valeur varie en fonction de la lumière ambiante.
De deux choses l'une: ou bien le potentiel en e+ est supérieur au potentiel, fixe, en e-, et dans ce cas la sortie est haute, ou bien c'est le contraire, et la sortie est basse. Si les deux DEL sont montées tel qu'indiqué, le basculement dans un sens se traduira par l'extinction d'une DEL et l'allumage simultané de l'autre, et vice versa dans l'autre sens.
Réalisation pratique
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Comme d'habitude,
le routage donné ci-contre n'est qu'un exemple.
Attention, la LDR n'est pas polarisée, mais les DEL le
sont! L'image de droite montre un autre modèle de LDR, couramment disponible. N'espérez pas des miracles de précision: nous réalisons ici un détecteur très simple, voire "rustique", pas un instrument de mesure! |
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Notez bien que les valeurs indiquées pour les résistances et ajustables ne sont pas critiques; en fait, leur valeur est à déterminer de manière expérimentale, par approximations successives. Ceci est dû, en grande partie, à la toute relative précision et à la non-linéarité de la LDR. L'ajustable de 47 k, par exemple, pourra être remplacé par un ajustable de 10 k, 100 k, voire davantage. Quant au second ajustable, sa valeur est là encore donnée à titre indicatif: essayez au besoin 47 k, 100 k, ou 220 k, voire davantage, ou alors simplifiez le problème en montant deux résistances fixes de même valeur, ce qui vous donnera sur e- un potentiel égal à la moitié de Vcc. Si le résultat ne vous satisfait pas, essayez d'autres valeurs: le quart, le tiers, les deux tiers, les trois quarts... Vous finirez bien par trouver!
Pour affiner vos réglages, la meilleure méthode consiste sans doute à mesurer, avec la fonction ohmmètre de votre multimètre, la valeur ohmique de la LDR en pleine lumière, puis dans l'obscurité (recouvrez la face sensible de la LDR d'un capuchon, par exemple une boîte d'emballage de pellicule photo en plastique noir). Ces deux valeurs vous seront utiles pour calculer votre pont diviseur. Si vous avez mis en place un ou des ajustables, servez vous de la fonction voltmètre du multimètre pour mesurer les potentiels présents sur e+ et e-, selon la position angulaire des curseurs.
Prenons un exemple: le potentiel de référence sur e- est de 4,5 V, la tension d'alimentation Vcc étant de 9 V. Pour que la sortie soit haute, il faut sur e+ un potentiel supérieur à 4,5 V. Si la LDR est associée à une résistance de 47 k, ce potentiel supérieur à 4,5 V sera atteint quand la valeur ohmique de la LDR sera supérieure à 47 k. Vous désirez un seuil de basculement plus sombre? Portez le potentiel de référence à 6 V, soit les deux tiers de Vcc. Dans ce cas, le sortie sera haute quand la valeur ohmique de la LDR atteindra 94 k. Toute la question est de savoir à quelle luminosité correspond cette valeur. Et cela dépend essentiellement du modèle de LDR que vous utilisez.
Une autre solution, à base de 4011
Le schéma à base de 4011 propose une alternative d'une conception très différente, puisqu'il fait appel non pas à un AOP, mais à un circuit logique, lequel contient quatre portes NON-ET. Deux sorties complémentaires sont disponibles; "complémentaires" signifie que si l'une des sorties est haute, l'autre est basse, et vice versa. Il suffit de consulter la table de vérité du 4011 pour s'en convaincre.
Un pont diviseur, composé de la LDR et d'un ajustable de 150 k, détermine un potentiel sur les entrées de la porte A. Suivant la valeur de ce potentiel, le première sortie sera haute ou basse. Pour la suite,reprenez la table de vérité! Mentionnons toutefois que le montage particulier entre la sortie de la porte B et les entrées de la porte A, via une résistance de 1 M, s'appelle un trigger de Schmitt: son rôle est de fournir un état haut ou bas bien net et sans ambiguité. Supposez que les deux entrées de A sont à 0, la sortie est donc à 1, de même que les deux entrées de B, par conséquent la sortie de B est à 0 et ce niveau bas est "renvoyé" aux deux entrées de A, comme pour le "renforcer".
Une porte logique, en effet, ne reconnait que des niveaux 0 ou 1, bas ou hauts, et les niveaux "flous" sont à proscrire. En supposant, par exemple, qu'un niveau 0 corresponde à une tension inférieure à 2,5 V et qu'un niveau 1 corresponde à une tension supérieure à 6,5 V (ces valeurs sont données pour l'exemple), il faut absolument éviter toute valeur de tension intermédiaire, car la porte ne saurait l'identifier clairement.
Comme le montage précédent, celui-ci peut attaquer un dispositif de signalisation au choix: DEL ou buzzer, ou encore actioner un dispositif de contrôle (mise en marche d'un appareil...)
Rappel : tout ce qui a été dit concernant la précision de la LDR reste bien entendu valable et il est probable que la mise au point de ce montage demande une certaine patience! La difficulté réside dans le fait qu'il n'est pas si facile de déterminer un seuil de basculement associé à un éclairement très précis. Un conseil: choisissez plutôt des valeurs extrêmes, en tout cas assez distantes, plein jour et obscurité totale, plutôt que faible lumière et légère pénombre... Le résultat obtenu dépendra, en grande partie, des performances du modèle de LDR que vous utiliserez.
Petite question (facultative): pourrait-on remplacer le 4011 par un 4001? Reportez-vous au chapitre consacré aux portes logiques et faites l'expérience!
Une autre application: le détecteur de niveau d'eau
Les dispositifs de détection associent souvent un capteur ou un composant sensible (résistance LDR ou à CTN, par exemple) et un amplificateur opérationnel, dont le rôle est de surveiller l'éventuel dépassement d'une valeur de consigne fixée par l'utilisateur, ou l'écart entre deux, voire plusieurs valeurs (un seuil mini et un seuil maxi, par exemple).
Voici une solution un peu différente, mettant en oeuvre une porte logique. Il s'agit de déterminer si le niveau d'eau dans le récipient se trouve au-dessus ou en-dessous d'un certain seuil.
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Le
schéma de détecteur de niveau d'eau, ci-contre, se
distingue par sa très grande simplicité, en
contrepartie de laquelle, toutefois, il ne faudra pas
s'attendre à une extrême précision... Les "tiges
de contrôle" seront réalisées tout bonnement en
dénudant une certaine longueur de fil de câblage de
section suffisante. Avec un 4011, la DEL s'allume lorsque le niveau d'eau descend en dessous du seuil "mini". Avec un 4081, la DEL s'allume lorsque le niveau d'eau dépasse le seuil "mini". Notez que ce schéma ne requiert qu'une seule porte logique d'un 4011 ou 4081, au choix, selon que l'on souhaite détecter le dépassement du niveau de consigne dans un sens ou dans l'autre. Les entrées inutilisées seront reliées à la masse. |
Une bascule bistable, ou RS pour RESET/SET, possède deux états stables et complémentaires, qu'elle peut conserver tant qu'elle demeure sous tension. La sortie change d'état sous l'action d'un signal d'entrée (parfois deux), puis conserve (donc mémorise) l'état de sortie. Les sorties sont en général notées Q.
Le schéma de principe, ci-dessous, ne requiert que deux portes NON-ET en couplage croisé, caractéristique des bascules RS.
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Une entrée de chacune des deux portes (les broches 1 et 6 du 4011) est reliée à l'alimentation + V, donc à un niveau haut, tandis que chacune des deux entrées restantes (broches 2 et 5) est reliée à la sortie de l'autre porte. Les sorties sont notées Q et Q barre, et elles sont complémentaires: quand l'une est haute, l'autre est basse. (Rappel: les entrées non-utilisées, ne figurant pas sur le schéma, sont à relier à la masse.) |
La broche 14 du 4011 est reliée au + de l'alimentation, la broche 7 est reliée à la masse. A la mise sous tension, l'une des deux DEL s'allume, indiquant un niveau 1 sur la sortie correspondante. En reliant fugitivement à la masse (GND) l'un des points rouges, qui sont les entrées Set et Reset, on fait basculer les sorties: la DEL allumée s'éteint et celle qui était éteinte s'allume. Le niveau des sorties est donc inversé.
Notez qu'il n'est pas nécessaire de maintenir le contact: une brève impulsion négative suffit à provoquer le basculement, et les niveaux de sortie restent stables, tant que le montage est alimenté.
A titre documentaire, voici un schéma de bascule RS un peu plus sophistiqué que le précédent. Cette fois, la mise en mémoire s'effectue sur front montant (impulsion positive) d'un signal d'horloge qui est reçu par deux entrées de deux portes NON-ET, elles-mêmes reliées au montage de base (portes A et B en couplage croisé). Les deux entrées restantes des portes C et D sont les entrées Set et Reset.
Le signal d'horloge, dont la période est connue, permet d'exercer un nouveau contrôle, automatique, sur la bascule. La mémorisation a lieu à un instant précis, et, de plus, cette validation élimine tout changement d'état parasite ou non désiré sur Set ou Reset.
Nota: si les bascules RS vous intéressent, consultez la data sheet du 4013, qui en contient deux.
A quoi ça peut bien servir?
Bonne question! Le synoptique d'un petit montage d'application, ci-dessous, illustre une possibilité d'utilisation pratique d'une bascule de type RS.
L'idée est la suivante: on désire contrôler les éventuelles fluctuations d'une tension continue, qui ne doit pas descendre en dessous d'une certaine valeur minimale, ni dépasser une certaine valeur maximale. Cette tension pourrait être, par exemple, celle d'une batterie.
Vous avez sûrement déjà deviné qu'un comparateur à fenêtre est sans doute le type de montage le plus approprié pour résoudre notre problème. En effet, il suffit de déterminer un seuil haut (maxi) et un seuil bas (mini): la tension doit rester comprise entre ces deux seuils de référence, qui délimitent une "fenêtre". Si elle "sort" de la fenêtre, un quelconque dispositif d'alarme (une DEL, un buzzer...) signalera aussitôt l'anomalie.
C'est bien, mais cela suppose que nous restions en permanence à proximité du dispositif, de manière à pouvoir observer la DEL ou entendre le buzzer. Et cette alarme, lumineuse ou sonore, ne se manifestera que pendant la durée de l'anomalie, qui peut être très brève.
Dans certains cas, cette contrainte ne sera pas acceptable, surtout si aucune mesure n'est à prendre d'urgence. Toutefois, nous aimerions bien savoir si un défaut a été détecté à un moment ou un autre. Pour cela, nous allons le mémoriser, à l'aide... d'une bascule!
A droite du dessin, deux diagrammes indiquent les trois cas de figure susceptibles de se présenter: tension dans les limites, tension trop basse, tension trop haute. A ces trois cas correspondent deux niveaux de sortie, qui sont inversés entre le comparateur et la bascule.
Le schéma est sans doute simpliste, et d'une utilité discutable en l'état, mais on peut aisément imaginer des améliorations susceptibles de le rendre plus performant. Et si la bascule, par exemple, commandait un dispositif capable de remédier automatiquement au problème? Voilà qui serait déjà plus intéressant!
Expérimentons!
Reprenons le schéma de principe, tel quel.
| Une
entrée de chacune des deux portes du 4011 est reliée à
l'alimentation + V, donc à un niveau haut, tandis que
chacune des deux entrées restantes est reliée à la
sortie de l'autre porte. Les sorties sont notées Q et Q
barre, et elles sont complémentaires: quand l'une est
haute, l'autre est basse. Les entrées non-utilisées
sont à relier à la masse. La broche 14 du 4011 est reliée au + de l'alimentation, la broche 7 est reliée à la masse. |
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Câblez le petit montage représenté sur une plaque d'expérimentation; c'est l'affaire de quelques minutes. Notez que le choix des portes (A, B, C ou D) n'a aucune importance, puisqu'elles sont indépendantes les unes des autres: prenez-en deux à votre goût. La valeur exacte des résistances n'est pas critique. Alimentez sous 9 V environ, à l'aide d'une pile ou d'une alimentation régulée. Puis, à l'aide d'un simple fil souple, reliez brièvement l'une des entrées notées SET et RESET à la masse (GND) et observez le résultat.
D'abord la bascule change d'état: la sortie qui était haute devient basse, celle qui était basse se retrouve simultanément à l'état haut. C'est un premier résultat.
Le deuxième enseignement à tirer de cette expérience très simple, c'est que la bascule reste maintenant dans cet état: elle a "mémorisé" l'information et elle le conservera tant qu'elle n'aura pas reçu un ordre contradictoire. Essayez: répétez la même manipulation, c'est-à-dire reliez la même entrée à la masse une nouvelle fois. La bascule ne réagit pas, puisque l'ordre est identique. Reliez fugitivement l'autre entrée à la masse: nouveau basculement. Normal: cet ordre est contradictoire. La bascule, imperturbable, conserve à nouveau l'information.
Supprimez maintenant l'alimentation (Vcc): la DEL s'éteint. Eh oui, cette petite mémoire est volatile, elle s'évanouit dès qu'il n'y a plus de tension d'alimentation...
Si vous réalisez le montage du deuxième schéma, veillez à ce que le générateur de signaux carrés (un 555, par exemple) fournisse des signaux assez lents et munissez-le, de préférence, d'une DEL qui vous permettra de visualiser les trains d'impulsions en même temps que vous agissez sur les entrées SET et RESET.
