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Dernière mise à jour : 15/11/2009Présentation
Vouloir remplacer une LED par un relais électromécanique est une question qui me revient de temps en temps, aussi ai-je décidé de proposer une compilation de quelques configurations type de remplacement ou d'adaptation.Remplacement direct ?
Peut-on remplacer directement une LED par un relais ? Réponse de Normand inévitable : ça dépend. Ca dépend du circuit qui permet d'allumer la LED - notamment du courant qu'il peut fournir, et ça dépend du relais à mettre en place. Pourquoi ne peut-on pas remplacer systématiquement une led par un relais, sans se soucier du circuit de commande ni même du type de relais ? Tout simplement parce qu'on ne dispose pas assez d'informations pour savoir si on peut le faire. Il existe plusieurs façons de piloter une led, et il existe une multitude de relais différents même si on se limite à une gamme de tension de fonctionnement donnée. Une led est un composant qui absorbe un courant donné sous une tension donnée, et au moment où le courant se met à circuler ou au moment où il s'arrête de circuler, il ne se passe rien de bien méchant : si la led consomme 20 mA, on passe "doucement" de 0 mA à 20 mA quand la led s'allume, et on passe "doucement" de 20 mA à 0 mA quand la led s'éteint, ce qui ne brusque point le circuit de commande. Un relais est un composant qui n'est pas aussi gentil : quand on lui coupe les vivres, il se rebiffe et peut réagir violement, en produisant des surtensions de valeur bien plus grande que la valeur de la tension qu'on lui appliquait pour le faire coller. Ainsi, un relais alimenté sous 12 V peut très bien produire une surtension de plusieurs dizaines de volts, quand le courant qui circulait dans sa bobine cesse d'un seul coup d'exister. Et ce genre de petite plaisanterie ne plait pas forcement à tous les circuits de commande. Voilà une première raison, bien suffisante à elle seule, pour confirmer qu'un échange standard n'est pas recommandé.Base du remplacement
La première chose à faire est de s'assurer que le courant que peut fournir le circuit de commande est suffisant pour faire coller le relais à coup sûr. Prenez l'exemple d'un NE555, circuit "timer" très connu et largement utilisé pour produire des signaux périodiques (montage en astable) ou monocoup (montage en monostable). Ce circuit dispose d'une sortie (en broche 3) qui est capable de débiter plusieurs dizaines de mA sans problème, et à laquelle on peut raccorder directement un relais qui demanderait 30 mA. Le schéma qui suit met en oeuvre ce fameux circuit NE555 et permet à la led reliée sur sa sortie, de clignoter (assez rapidement il est vrai, ça ne se voit pas sur le papier).
La condition "le circuit de commande est assez costaud" est remplie, car le NE555 est en mesure de fournir assez de courant pour attaquer directement un relais.Aussi le circuit qui suit est-il sensé fonctionner sans problème.
Malheureusement, la condition "le circuit de commande peut supporter des surtensions parasites de plusieurs dizaines de volts" n'est pas vérifiée. Aussi peut-on affirmer qu'il est très délicat de remplacer la led par le relais, sans autre forme de procès, comme fait ci-avant. Aussi, et afin de limiter les risques de destruction du circuit de commande, est-il nécessaire de câbler une diode en parallèle sur la bobine du relais, avec la cathode de la diode branchée du côté le plus positif du circuit (montage en inverse). Cette diode absorbe les surtensions provoquées par la bobine quand le courant y est coupé, et protège ainsi le circuit de commande. C'est ce que montre le schéma suivant.
Notez qu'il n'y a aucune obligation de cabler le relais entre la sortie du circuit NE555 et la masse; on peut aussi le relier entre la sortie du NE555 et le +Valim, comme montré dans le schéma suivant.
Dans ce dernier cas, le relais colle quand la sortie du NE555 est à l'état bas, et il décolle dès que la sortie est activée, c'est à dire à l'état logique haut.
Important : il existe des circuits dont la sortie n'a pas la même capacité en courant selon sont état logique. Il convient donc de s'assurer de la capacité en courant permise pour la polarité de commande désirée. Quand la sortie est de type "collecteur ouvert", le relais ne peut être câblé qu'entre la sortie et le pôle positif de l'alimentation, il ne peut pas être référencé à la masse.
Remplacement nécessitant une adaptation
Le cas du NE555 est un peu à part, car ce circuit dispose d'une sortie en courant suffisante. Ce n'est pas le cas des circuits logiques traditionnels CMOS, et c'est quelque peu limite pour les circuits logiques TTL et les microcontrôleurs quand le relais demande un peu trop de mA. Pour ces circuits intégrés logiques, il convient d'ajouter un amplificateur en courant, pour augmenter le courant disponible qui sera alors en mesure d'activer le relais. Le plus simple, la plupart du temps, consiste à ajouter un transistor et une ou deux résistances. Si vous disposez d'un circuit tel que le suivant, où la sortie d'une porte logique CMOS commande directement une led :
il est possible de procéder à la modification suivante pour voir et/ou entendre son petit relais coller.
La résistance qui était en série avec la led a vu sa valeur augmenter, car le courant nécessaire pour commander le transistor (courant de base) est moindre que le courant qui était nécessaire à la led. Dans ce deuxième montage, le courant de base du transistor peut être compris aux environs de quelques centaines de uA (quelques dizièmes de mA) à 1 ou 2 mA car le gain du transistor, de l'ordre de 100, permet d'obtenir un courant de collecteur (qui est aussi le courant qui traverse la bobine du relais) de quelques dizaines de mA, amplement suffisant pour des relais classiques de petite puissance. Notez que l'alimentation du relais se fait ici sous +12 V car le relais est un modèle 12 V, et que cette tension n'est pas nécessairement la même que celle qui alimente la porte logique CMOS U1:A, qui dans notre exemple peut tout à fait être de +5 V. On ne revient pas sur le rôle particulier de la diode D1, chargée de protéger le transistor Q1 contre les surtensions provoquées par la bobine du relais quand le courant (amené par Q1 quand il est passant) cesse brutalement d'exister (Q1 bloqué).