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Dernière mise à jour : 05/08/2012Présentation
Vous trouverez sur cette page des idées de départ pour réaliser un chenillard (séquenceur basique) lumineux avec des LED.
Il s'agit plus d'un point de départ théorique, mais avec toutefois quelques exemples pratiques. Des schémas complets et plus détaillés sont disponibles sur ce site, les liens vous seront indiqués au moment voulu. Il existe plusieurs sortes de chenillards, celui décrit ici dans les grandes lignes a le mérite d'être un des plus simples à réaliser. Il n'inclue ni la partie horloge (indispensable si on veut un déroulement automatique) ni l'interface de puissance (non indispensable pour le pilotage de simples LED), ces options dépendent de l'usage final du circuit. Si vous souhaitez tout de suite aborder le côté pratique des choses avec des schémas complets, veuillez vous reporter directement sur les pages Chenillard 001 et Chenillard 002.
Chenillard à CD4017
Le CD4017 est un circuit intégré de la famille CMOS qui possède dix sorties, une entrée d'horloge, une entrée de validation et une entrée de remise à zéro. C'est un circuit intégré idéal pour réaliser un chenillard. Le schéma qui suit donne un exemple d'utilisation de ce composant, les sorties peuvent être reliées à des LED via une résistance de limitation de courant de quelques centaines d'ohms (une seule en commun est possible, comme cela sera vu un peu plus loin).
Les impulsions d'horloge (de déclenchement) sont transmises au circuit intégré CD4017 via sa broche d'horloge CLK, patte 14. A chaque fois que la tension présente sur cette broche passe de 0 V à +V (+V étant la tension d'alimentation qui peut aller de +3 V à +15 V), la sortie qui était active (à l'état haut) passe à l'état inactif, et c'est la sortie suivante qui s'active et passe au niveau haut. Il ne se passe rien au niveau des sorties quand le signal d'horloge passe au niveau bas. Quand la sortie N°10 (Q9) est activée et que l'entrée d'horloge reçoit un nouveau front montant (c'est comme ça qu'on appelle le passage de 0V à +V, parce que la tension monte), le circuit recommence à zéro et c'est la première sortie (Q0) qui redevient active. Vous l'avez donc compris, ce circuit est un chenillard à 10 sorties, capable d'activer ses sorties de façon séquentielle (les unes après les autre) à chaque nouvelle impulsion d'horloge (de commande, pourrait-on dire). Il suffit ensuite de relier une LED sur chacune des sorties (on peut mettre autre chose que des LED, cela sera vu plus loin) pour en voir un usage tout de suite plus pratique. Le schéma qui suit montre comment envoyer des impulsions de commande sur l'entrée d'horloge du circuit CD4017 au moyen d'un simple bouton poussoir. Le condensateur C1 et la résistance R2 sont en théorie inutiles mais sont en pratique indispensables. Sans ces deux composants, chaque appui sur le bouton poussoir SW1 se traduirait par une floppée d'impulsions successives (une impulsion principale suivie de plusieurs impulsions parasites) au lieu d'une seule impulsion propre - défaut directement lié aux rebonds mécaniques du bouton poussoir. Je vous invite franchement à essayer avec et sans le condensateur C1 (laissez toujours branchée la résistance R2) pour vous rendre compte de vous-même de ce qui se passe.
Chenillard 001
Ce chenillard 001 est décrit en détail à la page Chenillard 001.
Oui, mais moi, je ne désire que 5 sorties !
Limiter le nombre de sorties activables à une valeur inférieure à 10 (maximum permis par le CD4017) est très simple. Il suffit de raccorder la sortie qui suit la dernière désirée à l'entrée de remise à zéro MR (borne 15). Cette entrée MR, quand elle est portée à un niveau haut (+V), provoque la remise à zéro du compteur, et c'est la première entrée qui se retrouve alors activée. Pour assurer un séquencement sur 5 sorties seulement, il faut donc relier la sortie Q5 (sixième sortie, borne 1) à l'entrée MR (borne 15). De la sorte, quand cette sortie Q5 passera à l'état haut au bout du sixième coup (front montant) d'horloge, le circuit repartira aussitôt à zéro. Certes, la sortie N°6 va se retrouver pendant un court instant à l'état haut, mais c'est tellement bref que vous ne vous rendrez compte de rien (pour une application en chenillard simple tout du moins).Oui, mais moi, je veux garder l'entrée MR pour pouvoir désactiver l'ensemble !
Vous, vous, vous ! Plus vous en apprenez et plus vous en demandez. Remarquez, c'est bien comme ça qu'on avance... Voici un schéma qui apporte la solution à votre problème.
Dans le schéma ci-dessous, l'entrée MR est portée à l'état haut dans deux cas :
- soit manuellement quand on actionne l'interrupteur SW1, grâce à la diode D1;
- soit quand la sortie 6 (Q5) passe à l'état haut, grâce à la diode D2.
Notez que l'interrupteur est prioritaire sur tout le reste. Quand il est activé, plus aucun "mouvement" des sorties ne peut s'effectuer, et c'est la sortie Q0 qui reste continuellement active. La résistance R1 permet de maintenir un potentiel nul sur la patte MR quand les diodes ne sont pas passantes, c'est à dire quand aucune tension positive n'est appliquée sur leur anode. En l'absence de cette résistance, et quand aucune des deux diodes ne conduit, l'entrée MR pourrait changer d'état de façon aléatoire, et le montage fonctionner bien ou mal, selon les conditions environnantes.
Déroulement automatique
Nous avons vu comment faire "avancer" les sorties, avec un bouton poussoir. Mais vous souhaiterez certainement que les sorties soient animées de façon automatique, sans qu'il soit nécessaire d'appuyer sur un bouton. Car vous avez évidement autre chose à faire de plus intéressant. Ajouter cette fonction d'automatisme est très simple : il suffit d'ajouter un oscillateur, qui délivre de façon périodique un signal électrique similaire à celui que l'on obtient quand on agit manuellement sur le bouton poussoir. Il existe des tas de façons de réaliser un oscillateur (appelé aussi astable) qui remplissent cette fonction, quelques exemples sont proposés à la page Oscillateurs rectangulaires. Mais le plus simple est d'aller voir les exemples pratiques donnés aux pages Chenillard 001, Bouquet lumineux 001 et Dé 002 qui utilisent tous trois un NE555 en guise d'oscillateur.Chenillard à LED : aller simple ou aller-retour
Les montages présentés jusqu'ici sont de type "aller simple". Quand la dernière LED s'éteind, c'est la première qui se rallume. Nous avons donc une séquence de type1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 1 - 2, etc
comme on peut le voir sur la vidéo suivante :
Pour obtenir une fonction de type "aller-retour", comme vu dans une serie télévisée mettant en scène une voiture futuriste et se présentant de la sorte :
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 1 - 2 - 3, etc
il faut ajouter quelques composants. Ah, vous vous en doutiez ? Bien, pas de surprise donc, il n'y a plus qu'à se rendre à la page Chenillard 002 ou à la page Chenillard 004 pour voir des exemples de circuit assurant cette prouesse visuelle étonnante et dont vous rêverez des nuits entières tant que ce ne sera pas terminé.
Cercles concentriques
Plutôt que d'aligner des LED en une seule rangée bien droite, peut-être avez-vous envie de réaliser un ensemble de cercles concentriques qui vont s'allumer de l'extérieur vers l'intérieur ou inversement (pour marquer le point d'atterrisage d'une maquette d'hélicoptère, par exemple).
Circuit réalisé avec l'aide de CirclePartsMaker
Tant que le nombre de cercles reste inférieur ou égal à 10, le CD4017 convient parfaitement. Par contre pour réaliser des cercles il faut pas mal de LED et par conséquent il va falloir ajouter quelques composants pour commander tout ce beau monde. Imaginons en effet que vous utilisiez 16 LED par cercles. Le circuit intégré CD4017 ne peut pas piloter autant de LED en même temps : si on les branche en série, la somme de leur tension nominale (de fonctionnement normal) donne une valeur largement supérieure à la tension maximale que peut supporter le brave composant. Il faut donc soit passer par une interface logique avec laquelle la commande reste sur une tension faible (quelques volts) et où la tension alimentant les LED est plus élevée (par exemple 24 V). Un montage consistant à câbler les LED en plusieurs branches série / parallèle est également possible. Dans les fait, vous pouvez faire un peu ce que vous voulez, en fonction de la source d'alimentation dont vous disposez déjà ou que vous voulez mettre en oeuvre. Vous pouvez ainsi, par exemple, câbler quatre branches de quatre LED chacune (16 LED en tout) pour chaque cercle. Si les LED sont de type 2 V / 20 mA, cela vous demandera une alimentation capable de débiter un courant de 80 mA au minimum sous une tension de 9 V au minimum (non pas 8 V car il faut tenir compte des pertes électriques dans les élements de l'interface de commande, qui peut se résumer à un seul petit transistor de type 2N2222 par voie). Pour plus de détails, merci de vous reporter à la page Alimentation d'une LED, notamment au paragraphe "Câblage série et/ou parallèle".