Dernière mise à jour : 16/10/2011
Présentation
Qu'est-ce qu'une bascule ON/OFF ? Il s'agit d'un composant ou d'un
montage électronique qui possède une ou deux
entrées et une sortie. Pour la bascule à deux
entrées, la sortie devient active quand on active une
entrée, et devient inactive quand on active l'autre
entrée (une entrée pour chacune des deux fonctions ON et
OFF). Pour la bascule à une seule entrée, la sortie
devient active quand on active une fois l'entrée, et devient
inactive quand on active une deuxième fois cette même
entrée. Vous trouverez sur cette page quelques exemples de
bascules ON / OFF,
dont la commande peut s'effectuer par deux fils séparés
(un pour la fonction ON et l'autre pour la fonction OFF), ou par un
seul fil (un coup pour ON, un coup pour OFF, etc).
Bascule à CD4017
Le schéma ci dessous peux sembler un peu complexe à
première vue, mais comptez voir un peu le nombre de composants
nécessaires, qui de surcroit sont tous très courants et
bon marché...
Ce schéma ressemble beaucoup au chenillard à base de
CD4017 présenté à la page Base
- Chenillard.
En
fait, la principale différence réside dans le fait que
les impulsions d'horloge sont ici délivrée par le bouton
poussoir SW1. A chaque nouvel appui sur le bouton poussoir, la sortie
Q0 change d'état. Il s'agit en fait d'un chenillard à
deux sorties (Q0 et Q1). La sortie Q2 étant reliée
à l'entrée de remise à zéro MR, le circuit
n'a jamais l'occasion d'aller plus loin, et "reboucle" toujours sur ses
deux premières sorties.
Anti-rebonds
C1 et R1 constituent un petit filtre anti-rebonds : les boutons
poussoirs et les interrupteurs ont en effet la facheuse manie de
délivrer une suite d'impulsions parasites quand on les actionne,
ce qui n'est que rarement recherché. Pour en comprendre le
fonctionnement, imaginons simplement comment sont les choses à
l'état de repos. Au repos, SW1 est ouvert. Le condensateur C1
s'est donc chargé au travers de R1. La tension au point commun
R1-C1 est donc de 0V. En actionnant SW1, le condensateur est
court-circuité et se décharge. En même temps, un
niveau haut est appliqué à l'entrée horloge du
CD4017, la sortie active passe à l'état bas, et c'est la
sortie suivante qui prend la relève. Comme C1 va mettre un
certain temps pour se recharger, les rebonds de SW1 ne seront pas vus
par le circuit, car "absorbés" par C1, pas encore chargé
(la tension au point commun R1-C1 est encore au niveau haut).
Bascule à CD4013
Cette bascule fait appel à une des deux bascules D contenues dans
un CI de type CD4013, celle-ci est cablée en diviseur de
fréquence par deux. Pour mettre en évidence l'état
des sorties Q et Q barre de la bascule D (bornes 1 et 2
respectivement), une led et un relais y sont connectés. Le
relais est activé quand la sortie Q est à l'état
haut, et la led est allumée quand la sortie Q barre est à
l'état bas. Comme l'état logique de Q est inversé
par rapport à l'état logique de Q barre, la led s'allume
en même temps que le relais s'active.
Un premier appui sur le bouton poussoir SW1 provoque l'allumage de la
led D1 et l'activation du relais RL1. Un second appui sur ce même
poussoir provoque l'extinction de la led et le décollage du
relais. Tout comme dans le schéma précédent avec
le CD4017, le condensateur C1 et la résistance R1 absorbent les
impulsions parasites occasionnées par les rebonds du bouton
poussoir, et évitent ainsi une succession
incontrôlée de changements d'état des sorties de la
bascule D.
Remarque :
avec ce genre de
circuit, il n'y a aucune certitude que la sortie Q soit à
l'état bas lors de la mise sous tension, même si en
pratique ceci est presque toujours le cas. Pour un état garanti,
il convient de placer une cellule RC sur la broche R si l'on veut que
la sortie Q soit à l'état bas à la mise sous
tension, ou sur la broche S si l'on veut que la sortie Q soit à
l'état haut lors de la mise sous tension. Le schéma
suivant montre comment faire pour être sûr que la sortie Q
soit inactive à la mise en route.
A la mise sous tension, le condensateur C2 est déchargé
et se comporte comme un court-circuit. L'entrée de remise
à zéro de la bascule (borne R) reçoit donc une
impulsion positive, qui force la sortie Q à passer à
l'état bas. Puis le condensateur C2 se charge au travers de la
résistance R4 et au bout d'un court instant (inférieur
à la seconde), le condensateur est chargé et la tension
sur la borne R devient nulle. Le circuit peut dès lors
fonctionner normalement, et la première impulsion sur le
poussoir SW1 activera la sortie Q.
Remarque de Jean-Michel
(06/02/2011) : avec les valeurs données aux composants R1 et C1 sur
votre schéma, mon prototype ne fonctionnait pas bien. Après de nombreux
essais j’ai trouvé des valeurs de composants qui semblent convenir.
J’ai échangé la valeur de C1 par 10 nF (au lieu de 100 nF) et changé la
valeur de R1 par 2,2 kO (au lieu de 220 kO). Avec ces valeurs le
circuit fonctionne bien dans les deux sens on et off. Ce n’est
peut-être pas très académique et scientifique comme modif mais n’étant
pas électronicien j’ai improvisé !
Ma réponse
: excellente initiative que de ne pas se focaliser sur les valeurs
proposées et d'en essayer d'autres ! La science ne s'arrête pas
aux calculs théoriques ;-)
Version bascule sur secteur 230 V
Voir page Télérupteur 001.
Bascule à CD4011
La bascule suivante fait appel à deux portes logiques de type
NON-ET (NAND), et dispose d'une entrée de commande ON et d'une
entrée de commande OFF. Ce type de bascule est aussi parfois
appelée Flip-Flop.
Si vous souhaitez une sortie logique inversée, utilisez
simplement la
sortie 4 de la porte U1:B en lieu et place de la sortie 3 de U1:A. Les
résistances R1 et R2 permettent de fixer le potentiel des
entrées 1 et 6 au niveau haut. Leur valeur n'est pas critique
(toute valeur comprise entre 10K et 1M convient très bien), mais
privilégiez cependant une valeur faible (10K à 68K) si
les interrupteurs sont déportés de quelques metres.
Remarque :
en gardant le
même cablage, vous pouvez aussi utiliser des portes logiques de
type NON-OU (NOR).
Bascule à CD4050
Difficile de faire plus simple que ce schéma... Un buffer non
inverseur, une résistance et un condensateur.
Contacts ON et OFF : vous pouvez y placer des boutons poussoirs, mais
vous pouvez aussi utiliser... vos doigts ! C'est ce qu'on appelle une
commande par touche sensitive. L'établissement d'un contact entre les deux
points ON fait passer la sortie à l'état haut, alors que
l'établissement d'un contact entre les deux points OFF fait
passer la sortie à l'état bas.
Bascule à NE555
Le
célèbre "timer" NE555 peut aussi être utilisé en mode bascule
si on le câble de la façon suivante. Les broches 5 (CV, contrôle
en tension) et 7 (DC, sortie collecteur ouvert du transistor de
décharge) ne sont volontairement pas câblées.
Pour
comprendre comme fonctionne ce circuit, il faut savoir comment le NE555
est constitué en interne, et notament savoir que le circuit comporte un
réseau de trois résistances d'égales valeur (3 x 5 kO) montées en pont
diviseur résistif
multiple créant deux tensions de référence égales à
1/3 et 2/3 de la tension d'alimentation (donc tensions de référence de
3 V et de 6 V pour une tension d'alim de 9 V). Le principe de la
bascule
décrite ici est de jouer avec ces seuils, en appliquant une tension de
"bouleversement" soit supérieure au seuil 2/3, soit inférieure au seuil
1/3. Cette tension de "bouleversement" provient de la sortie même du
circuit, on effectue en effet un "bouclage" entre la sortie
principale du NE555 (broche 3) et les entrées Trigger et Threshold
(respectivement broches 2 et 6) via le bouton poussoir SW1.
Evolutions possibles
Le
schéma qui précède peut être agrémenté de quelques composants pour le
rendre encore plus "opérationnel". Ce qui donnerait le schéma suivant.
Extensions possibles (options)
- Etat au démarrage
Le
premier schéma (le plus simple) peut présenter l'inconvénient de
voir la sortie s'activer à la mise sous tension initiale. Pour éviter
ce comportement et disposer d'une sortie inactive à la mise sous
tension, on peut temporairement forcer les entrées Trigger et Threshold
avec une impulsion positive. C'est ce que permet le triplet de
composants R7, C2 et D2. A la mise sous tension (et en admettant que le
montage ne vient pas d'être tout juste éteint), le condensateur C2 se
comporte comme un court-circuit. Il se charge rapidement au travers de
la résistance R7 et au bout d'un court instant il est chargé, ce qui
fait que la tension sur son armature négative (point commun avec R7 et
D2) devient quasi-nulle. Comme la cathode de la diode D2 est portée à
un potentiel égal à +4,5 V (défini par le pont diviseur R2 et R3),
cette diode est passante pendant le début de la charge de C2, puis
se bloque une fois que la tension aux bornes de C2 à atteint environ la
moitié de la tension d'alimentation. Une fois D2 bloquée, on peut
considérer que C2 et R7 sont hors-circuit. Petite remarque : sans doute
est-il possible d'obtenir le même résultat avec l'entrée Reset du NE555
(broche 4). Je vous laisse essayer... - Sortie de puissance
La
sortie du NE555 peut attaquer sans problème une LED ou même un petit
relais, mais si on lui demande quelques centaines de mA, il plie les
genoux. Si le besoin d'un "fort" courant se fait sentir (gros relais,
moteur, lampe à incandescence), vous pouver ajouter un transistor en
sortie qui fait office d'amplificateur de courant. Ce transistor peut
être un 2N2222 comme indiqué sur le schéma (courant collecteur max de
800 mA), mais vous pouvez aussi opter pour un plus costaud (toujours de
type bipolaire NPN). A noter que la valeur de la résistance R5 (ici 2,2
kO) convient bien pour un transistor bipolaire de "petite puissance"
qui réclame peu de courant de base, mais que cette valeur doit être
revue à la baisse pour un transistor bipolaire plus costaud tel que le
2N3055 (pour le 2N3055, R5 doit faire quelques centaines d'ohms
seulement). Si vous choisissez de mettre pour Q1 un
transistor MOSFET, les deux
résistances R5 et R6 peuvent être omises mais bien que conseillé pour
certains types de MOSFET, ce n'est pas obligatoire. De toute façon, on
ne prend pas l'habitude de mettre des composants là où ce n'est pas
indispensable, n'est-ce pas ?
Même en ajoutant ces options, le circuit reste très simple à réaliser et est très fiable.
Historique
16//10/2011
- Ajout bascule à NE555
11/07/2009
- Correction schéma bascule à base de CD4017 :
l'entrée E (Enable) était reliée au +V au lieu
d'être reliée à la masse. Merci à Daniel de
m'avoir signalé l'erreur.
