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Alarme non-rotation 001
Dernière mise à jour : 27/09/2012Présentation
A l'origine un indicateur de non-rotation, cette alarme peut être utilisée partout où la présence d'une suite d'impulsions successives doit être surveillée.
La sortie se fait sur transistor en collecteur ouvert, on dispose d'une connexion de masse active quand il n'y a plus rotation, et d'une connexion "en l'air" quand les impulsions d'entrées sont bien détectées. Le circuit est basé sur l'emploi d'un monostable constament redéclanché par les impulsions à surveiller, la durée des impulsions qu'il délivre est assez longue comparé au temps qui sépare les impulsions elles-mêmes. L'amplitude du signal d'entrée doit être comprise entre 1 V et 12 V pour un fonctionnement correct. La durée d'absence d'impulsions tolérée est fixée à deux seconde mais peut aisement être modifiée en plus ou en moins.
Schéma
Le circuit qui suit est au complet, le coeur du montage est un
circuit de type NE555 qu'il devient de plus en plus délicat de
présenter.
Etage d'entrée
L'entrée se fait via un transistor NPN classique de type 2N2222 (Q1) monté en commutation, mais de nombreux autres modèles NPN peuvent convenir. Ce transistor, quand il reçoit une tension positive sur sa base, se met à conduire, ce qui provoque l'apparition d'un état logique bas sur l'entrée trigger (borne 2) et l'entrée de RAZ (borne 4) du NE555 puisque le collecteur de Q1 se trouve à cet instant à un potentiel proche de 0 V. Quand Q1 ne conduit plus, la résistance R3 porte l'entrée trigger et l'entrée de RAZ du NE555 à l'état logique haut, ce qui le déclanche et active sa sortie (borne 3).Le monostable
Le monostable à base de NE555 étant déclanché à chaque impulsion "positive", sa sortie se retrouve à l'état haut quasiment tout le temps, tant que les impulsions d'entrée sont présentes (déclenchement monostable sur fronts descendant des impulsions d'entrée). Je dis quasiment tout le temps car il existe des moments où la sortie du circuit intégré repasse tout de même brièvement à l'état bas, ce qui est normal car le NE555 n'est pas monté en monostable re-déclanchable. Si on ne procédait à aucune "correction" pour supprimer ce comportement, le circuit ne serait pas vraiment exploitable. C'est pourquoi ont été ajoutés sur la sortie du monostable, quelques composants additionnels destinés à gommer ces petites imperfections, et à activer la sortie de façon franche uniquement quand les impulsions d'entrées sont réellement manquantes. Ces composants additionneles qui sont D1, C2 et R5 constitue un circuit de retard, qui ressemble fort étrangement à un circuit de redressement (ce qui remarquez est plutôt normal puisque c'en est un). Son rôle est de fournir une tension qui ne bouge quasiment pas quand la sortie passe de façon occasionnelle à l'état bas, le condensateur C2 jouant le rôle de réservoir d'énergie. Il faut que la sortie 3 du NE555 reste assez longtemps à l'état bas pour que ce condensateur ait le temps de se décharger assez pour délivrer en sortie le signal d'alarme. Et cela ne peut se produire que quand les impulsions d'entrée ont disparu depuis un certain temps. Pour l'expérience, vous pouvez retirer provisoirement le condensateur C2, vous constaterez alors que la sortie est activée de temps en temps de façon très brève, ce qui peut être mis plus en évidence avec une led qu'avec un relais ou un buzzer mécanique dont le temps de réaction est souvent suffisement long pour ne pas réagir à chaque fois.Utilisation de la sortie
La sortie étant de type collecteur ouvert, vous pouvez y raccorder directement une led (avec résistance série de limitation de courant), un buzzer ou un relais, ou une combinaison quelconque de ces trois élements, comme l'indique le schéma suivant.
La présence d'une diode de roue libre en parallèle avec le relais est impérative, elle limite les surtensions créées lors de la coupure du relais (courant d'extra-rupture) et évite de griller le NE555. Vous devez également mettre une telle diode si vous câblez un buzzer de type mécanique. Un buzzer électronique avec oscillateur intégré n'impose pas quant à lui la présence d'une diode.
Fréquence du signal d'entrée
Les composants du circuits ont été choisi pour permettre un fonctionnement avec des impulsions d'entrée se répétant à une fréquence comprise entre 10 Hz et 100 Hz, et donc pour une récurence de 10 à 100 impulsions par seconde. Transcrit à la minute, cela donne une plage de 600 à 6000 impulsions par minute. Pour une plage de fréquence plus basse et couvrant la fourchette 0,5 Hz à 5 Hz, vous pouvez (ou devez, selon votre humeur) modifier la valeur de R5 = 470 kO (pas besoin d'augmenter la valeur des condensateurs, mais vous pouvez le faire pour voir l'effet produit). Si un seul capteur est utilisé sur l'élement en rotation (moteur par exemple), le nombre d'impulsions produites par minute est égale au nombre de rotations par minute. Mais vous pouvez aussi fort bien installer plusieurs capteurs, ou un seul capteur avec plusieurs élements déclanchants qui passent devant pour chaque rotation effectuée, afin d'augmenter le nombre d'impulsions produites pour une même vitesse. Supposons par exemple que le système d'alimentation électrique de votre habitation est conçu sur la base d'un vélo équipé d'une dynamo, et que vos enfants et vous-même vous relayez pour pédaler et produire ainsi l'énergie nécessaire pour recharger des batteries installés dans votre garage. Il est important que la dynamo tourne constamment, sinon c'en est fichu de votre émission de télé-réalité de ce soir. Vous installez donc l'alarme de non-rotation sur le vélo pour être averti d'une interruption non désirée des mouvements du pédalier. Afin de ne pas "surcharger" celui qui pédale (et éviter ainsi le remplacement d'un fusible difficile à trouver et fort complexe à remplacer), vous pouvez placer un unique capteur à effet hall (capteur sensible à des variations de champs magnétique) à un endroit proche de la roue arrière, et fixer deux ou quatre aimants sur le pourtour de la roue, chaque aimant passant devant le capteur quand la roue tourne. Avec quatre aimants, vous disposez de quatre impulsions par tour de roue, ce qui donne une fréquence de 40 Hz pour 10 tours complets de roue par seconde (600 tours par minute). Entre paranthèse, je vous tire bien bas mon chapeau, car une telle performance n'est pas donnée à tout le monde...Durée tolérée d'absence des impulsions
Le monostable à NE555 délivre une impulsion de durée calibrée à chaque fois que les entrées trigger (borne 2) et RAZ (borne 4) passent à l'état haut. La durée de cette impulsion est définie par la valeur des composants R6 et C1. En simplifiant, vous pouvez considérer que la durée de l'impulsion est de l'ordre de la seconde pour des valeurs combinées de 1 MO et de 1 uF (facile à retenir : 1 million - d'ohms - multiplié par 1 millionième - de farad - donne un résultat égal à 1). Avec 220 kO et 10 uF, la durée est de l'ordre de deux secondes, elle serait de l'ordre de 10 secondes avec 1 MO et 10 uF. Vous pouvez adopter pour ces deux composants, les valeurs requises pour obtenir la durée désirée, en évitant toutefois de donner à R6 une valeur supérieure à 1 MO, surtout si le condensateur C1 possède une forte valeur. Avec les valeurs du schéma proposé, les impulsions d'entrée peuvent disparaître pendant environ 2 secondes sans que la sortie alarme ne soit activée. Si l'absence d'impulsions se prolonge et dépasse deux secondes, alors la sortie s'active, on est en condition de défaut.Alimentation
9 V ou 12 V, sur pile ou batterie, ou via une alimentation secteur stabilisée (transformateur 230 V / 12 V, pont de diode, condensateur 470 uF et régulateur LM7812, par exemple).Circuit imprimé
Réalisé en simple face.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Historique
27/09/2012- Correction erreur placement de la résistance R4. Cette dernière était placée en sortie du NE555 et non dans le circuit de base du transistor de sortie Q2 (avant C2 et non après). Le circuit fonctionnait pour la plage de fréquence d'origine (10 Hz à 100 Hz), mais avec les indications que je donnais pour adaptation pour des fréquences plus basse (abaissement valeur R4), le NE555 chauffait exagérement à cause d'un courant de sortie bien trop important. Le schéma et le typon actuels sont corrigés. Merci à Geoffrey qui m'a fait part de ses soucis.
16/09/2012
- Ajout précisions pour modification plage fréquence fonctionnement.
17/07/2009
- Première mise à disposition.