Electronique > Réalisations > Chemin électrique 001
Dernière mise à jour : 08/01/2008Présentation
Il s'agit d'un jeu d'adresse, appelé aussi parcours électrique, où l'on doit faire effectuer à une boucle métallique, un parcours autour d'un fil électrifié. Si l'on touche le fil avec la boucle avant d'arriver au bout du parcours, on a perdu. La version la plus simple consiste à utiliser une ampoule, une pile, et du fil de cablage électrique. Quand la boucle touche le fil, le circuit électrique se ferme, l'ampoule est reliée à la pile et elle s'allume. L'inconvénient de cette approche simple est que l'ampoule à filament met un certain temps pour s'allumer, et le frolement de la boucle sur le fil du parcours peut ne pas être mis en évidence. Une solution à ce problème consiste à doter le montage d'un petit temporisateur, qui allume la lampe au moins une seconde, même si le contact a été très bref. Ainsi, pas de discussion possible sur le "j'ai pas touché !". Une telle fonction peut être réalisée aisement avec un condensateur, une résistance, une diode et un transistor, c'est le premier montage que j'avais réalisé (le gros rond noir sur la photo ci-dessous est un buzzer, pour ajouter le son à la lumière) :
Une deuxième version a vu le jour, avec afficheur 7 segments pour comptage des coups, voir page Chemin électrique 002.
Le schéma
Pour la kermesse 2006 de l'école où va mon fiston, j'ai décidé de modifier un peu le montage d'origine, afin de lui donner quelques attraits supplémentaires, qui ne seront pas superflus du fait d'une utilisation en extérieure : pilotage de 3 buzzer, ajout de leds hautes luminosité, et surtout, génération d'un son intermittent. Le schéma est ainsi devenu le suivant :
Détection du contact
La détection du contact électrique entre fil du parcours et boucle, est représenté sur le schéma par le bouton poussoir, en haut à gauche. Lorsque les deux "électrodes" se touchent, le condensateur C1 se charge instantanement, et la diode D2 se met à conduire aussitôt, faisant passer la broche 1 de U1:A à l'état logique 1. Cette porte, qui est une porte NAND à trigger de schmidt, est cablée de telle sorte qu'elle produit sur sa sortie, un signal rectangulaire quand sa broche de "commande" 1 est à l'état haut. Quand cette broche de commande est à l'état bas, la sortie reste figée à l'état haut. Il s'agit d'un oscillateur commandé en tout ou rien. Si le contact entre les deux électrodes du jeux est rompu, le condensateur se décharge dans la résistance R4, à travers la diode D2. Dès que la tension sur la borne 1 de U1:A est devenue assez faible, l'oscillateur arrête d'osciller. Cette fonction de retard permet donc de visualiser suffisament longtemps un contact qui se serait établi ne serait-ce qu'une fraction de seconde. La vitesse d'oscillation de l'oscillateur construit autour de U1:A dépend de la valeur donnée aux composants R3 et C2. Ici, on souhaite avoir une oscillation à fréquence faible, de l'ordre de 1 Hz. C'est pourquoi la valeur de ces deux composants est assez élevée.Interface de puissance
Interface de puissance ? Ce terme ne serait-il pas un peu exagéré, tout de même ? Si, si, je l'avoue. Mais comment l'appeler autrement ? Interface de sortie ? Bon, peu importe. Cette interface permet de commander quelques ampoules et quelques buzzers, à partir du faible courant fourni par la sortie de la porte logique U1:A. Les trois portes logiques montées en parallèle permettent de disposer de suffisement de courant pour attaquer en toute quiétude, la base du transistor 2N2219. Une aurait pû suffire, mais comme ces portes étaient inutilisée, il aurait été dommage de s'en priver. Le circuit intégré s'en sentira moins stressé aussi. La résistance R1 limite le courant dans la base du transistor Q1 à une valeur raisonnable.Elements audiovisuels commandés
Sur le schéma, on peut voir une ampoule à incandescence, une led et un buzzer. Pour ma part, j'ai monté deux buzzers (de sonorités diférentes), et deux leds vertes très haute luminosité. Vous pouvez combiner ce genre d'élemnts comme bon vous semble, mais ne dépassez pas une consommation totale de 150 mA. D'une part pour ne pas faire chauffer trop le transistor 2N2219 (on évite ainsi de lui adjoindre un radiateur), et d'autre part pour assurer une autonomie suffisantes aux piles ou accus de l'alimentation (oui, fonctionnement sur pile conseillé).Circuit prototype
Un premier jet, qui restera sans doute un bon moment comme ça, puisqu'il fonctionne ainsi.
Mise en pratique
Une installation sommaire, sans grande élégance, mais qu'importe, puisqu'au final l'important est de pouvoir bien jouer avec.
Une face arriere sans cache...
et l'anneau que l'on doit déplacer le long du fil sans le toucher :
Bien entendu, on peut rendre l'affaire plus ou moins difficile en diminuant le diamètre de l'anneau... ou en l'augmentant !