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Temporisateur 001
Dernière mise à jour : 15/04/2012Présentation
Il existe de multiples façons de réaliser un temporisateur, que l'on demande à ce dernier d'activer quelque chose au bout d'un certain temps, ou qu'on lui demande d'activer quelque chose pendant un certain temps. La réalisation dont il est question ici permet d'activer une charge au bout d'un certain temps. Mais moyennant une modification mineure qui sera bien sûr abordée, il est possible d'activer la charge pendant un certain temps. La charge est ici représentée par une LED, à vous d'adapter le circuit de sortie pour piloter autre chose (un relais, un optocoupleur, etc). La durée de la temporisation que l'on peut espérer atteindre avec ce genre de circuit est de quelques secondes à quelques minutes. Pour des durées plus longues, jeter un oeil à la page Temporisateur 002 pour un exemple pratique, ou à la page Temporisateurs pour une vue générale de ce qu'on peut faire.Schéma 001a - la base
Non, aucun NE555 ici. Surprenant, n'est-ce pas ?
Oui, on peut faire un temporisateur avec un amplificateur opérationnel (AOP), avec un transistor, avec des portes logiques... Ici, j'ai choisi un AOP archi-connu de type LM741 (ou UA741, ou MC1741 c'est pareil), qui ne coûte pas cher et qui suffit bien pour ce genre de montage. L'AOP est monté en comparateur de tension, et la seule chose à retenir dans ce type de configuration, est que l'état de la sortie dépend des tensions appliquées sur les entrées inverseuse (borne 2) et non-inverseuse (borne 3). Si la tension appliquée sur la borne 3 est inférieure à la tension appliquée sur la borne 2, la sortie de l'AOP est à l'état bas (voisin de 0 V). Et si la tension appliquée sur la borne 3 est supérieure à la tension appliquée sur la borne 2, la sortie de l'AOP est à l'état haut (voisin de +9 V). Sachant cela, le principe du montage devient limpide. On applique une tension fixe sur l'entrée inverseuse du circuit, par exemple 5,7V (je dis ça tout à fait au hasard), et on applique une tension qui monte doucement sur l'entrée non-inverseuse. Cette tension qui monte tout doucement peut provenir par exemple de la charge d'un condensateur, la charge s'effectuant au travers d'une résistance montée en série avec lui. On pourrait appeler le condensateur en question C1, et sa résistance de charge R1, qu'en pensez-vous ? En tout cas, moi ça m'arrange car je n'ai pas envie de refaire le schéma. Regardons maintenant avec un petit graphe, ce qui se passe sur le circuit, quand on met le montage sous tension, avec l'hypothèse que le condensateur C1 est totalement déchargé à cet instant.
La courbe A en vert représente la tension de seuil fixe appliquée sur l'entrée inverseuse de l'AOP. La courbe B en rouge représente la tension aux bornes du condensateur C1, appliquée sur l'entrée non-inverseuse de l'AOP et qui augmente progressivement. La courbe C en bleu représente la tension en sortie de l'AOP. On voit bien que cette dernière, initialement à l'état bas, bascule d'un seul coup à l'état haut au moment où la tension aux bornes de C1 dépasse la tension de seuil. Ah, au fait, avez-vous remarqué que le temps au bout duquel la sortie change d'état, est approximativement égal au produit de la valeur du condensateur C1 avec la valeur de la résistance de charge R1 ? Un hasard, selon vous ?
Schéma 001ab - la base et un petit plus
Une variante possible, pour ceux qui constatent une activation de la sortie de l'AOP à la mise sous tension (chose qui n'existe pas quand l'électronique est sérieuse, par exemple quand on remplace le LM741 par un TL071).
Avec l'ajout du condensateur C2 en parallèle sur la résistance R2, l'entrée non-inverseuse reçoit une tension égale à celle de l'alimentation génrale, au moment de la mise sous tension. Puis après un court instant, quand le condensateur C2 s'est chargé au travers de R3, il ne joue plus aucun rôle et la tension présente sur l'entrée non-inverseuse est égale à celle définie par le rapport des résistances R2 et R3.
Schéma 001ac - Relais en sortie
J'ai craqué...
Et en plus on laisse la LED en place, pour le cas où le relais est silencieux et enrobé dans un boîtier non translucide. Bien sûr, il faut choisir un relais dont le courant de bobine est compatible avec le courant de la LED, et donner à la résistance R6 la valeur qui convient (ici une 82 ohms pour une LED 2 V / 20 mA et un relais 5 V / 20 mA). L'avantage de faire comme ça est que la consommation est réduite au strict minimum. Si le courant demandé par la bobine du relais est plus élevé que celui requis pour la LED, il faut alors câbler les deux en parallèle et non plus en série, avec dans ce cas les courants qui s'addditionnent (une résistance supplémentaire peut être à prévoir en série avec le relais, selon sa tension de service nominale).
Schéma 001b - Pour combattre les reset trop lents !
C'est bien connu, on n'est jamais content. Le circuit présenté ci-avant fonctionne bien, mais si on coupe son alimentation et qu'on la rétablie aussitôt, la temporisation est bien plus courte. Pourquoi donc ? Parce que le condensateur C1 n'a pas eu le temps de se décharger complètement. Et la tension à ses bornes atteint donc plus vite la tension de basculement quand on remet le montage en service. La solution ? Faire en sorte que le condensateur se décharge le plus vite possible quand on coupe l'alimentation. Pour cela, on apporte quelques petites modifications au montage initial. Oh, soyez rassuré, rien de méchant, jugez vous-même.
SW1, qui était un simple interrupteur, a été remplacé par un inverseur. Le point commun de cet inverseur est relié au pôle positif de l'alimentation du montage, et est orienté soit vers la borne positive de la source d'alimentation (position marche), soit vers la masse (position arrêt). Et deux diodes ont été ajoutées. Une première diode D1, qui permet au condensateur C1 de se décharger très rapidement quand l'inverseur SW1 est en position arrêt (côté masse). Et une deuxième diode D2, qui empêche le condensateur de se charger complètement, en limitant la tension à ses bornes à une valeur égale à la tension de seuil + 0,6 V. Le fait d'empêcher le condensateur d'atteindre sa pleine charge contribue à le décharger plus rapidement encore. Si on analyse le fonctionnement principal du montage modifié, on voit que peu de choses ont changées : le temps de temporisaion est resté le même, seule la tension aux bornes de C1 ne grimpe plus comme avant.
Maintenant, à vous de voir si les modifs proposées pour accélerer le reset peuvent vous être utiles ou inutiles, tout dépendra de votre application.
Schéma 001c - Modification renversante...
Il faut parfois peu de choses pour inverser totalement une situation, même sans être à l'extrême du battement d'aile d'un papillon. Comparez donc maintenant le schéma qui suit, avec le premier proposé en début de page.
Et maintenant, comparez le graphe suivant avec le premier.
Je vous laisse en tirer les conclusions qui vont bien...
Historique
15/04/2012- Ajout schémas 001ab et 001ac.
29/10/2007
- Première mise à disposition