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Electronique > Réalisations > Jeux de lumière > Chenillard 007

Dernière mise à jour : 19/04/2009

Présentation

Ce chenillard est la version secteur 230 V du chenillard 001 à leds (une version pour pilotage lampes 12 V / 50 W y est également proposée).



Il dispose de 10 sorties de puissance réalisées au travers de triacs et est capable d'attaquer directement des ampoules 230V, dont la puissance ne devra pas excéder 200 W. Cette limitation de 200 W est liée au fait que je n'utilise pas de radiateur de refroidissement sur les triacs, afin d'alléger le circuit imprimé. Vous pouvez toutefois prévoir d'ajouter des radiateurs de bonnes dimensions pour porter la puissance maxi à 1000 W par voie.

Avertissement

Montage relié au secteur 230 V, à lire avant de continuer.

Schéma

Le schéma qui suit montre un exemple de mise en oeuvre de triacs pilotés par un CD4017, au travers de transistors faisant office d'interfaces de puissance (amplificateurs de courant).

Oscillateur

Un classique du genre, exploitant un NE555 et ses quelques composants périphériques. La vitesse de défilement, qui correspond précisement à la fréquence d'oscillation du NE555, est définie par la valeur du condensateur C1 et par la position de l'axe du potentiomètre RV1. Si vous jugez que la vitesse de défilement est trop rapide même en position "vitesse min", augmentez la valeur du condensateur C1, et passez-la à 6,8 uF ou même 10 uF. Si au contraire vous jugez que la vitesse de défilement est trop lente même en position "vitesse max", diminuez la valeur du condensateur C1, en la portant à 2,2 uF. Les impulsions de sortie du NE555, disponibles sur sa borne 3, sont transmises à l'entrée d'horloge (borne 14) du compteur CD4017, et alimentent en même temps une petite led témoin (D1) qui permet un contrôle rapide du bon fonctionnement de l'oscillateur.

Séquenceur et partie puissance

Là encore un bon vieux classique du genre, puisque l'on met à contribution une vieille connaissance, le CD4017. La capacité en courant des sorties du CD4017 est suffisante pour faire s'allumer des leds récentes (les vieilles leds demandent trop), mais un peu trop juste pour commander directement la gachette d'un triac, sauf à la limite si ce dernier est de type sensible. Afin de pouvoir actionner de façon fiable des triacs sensibles ou classiques (qui réclament un courant de gachette de l'ordre de 20 mA à 50 mA), il vaut mieux leur apporter un petit soutien. C'est la raison pour laquelle des transistors sont utilisés en guise d'interface de puissance. Ces transistors sont tout aussi classiques que les circuits intégrés utilisés, et leur référence n'est quère critique. J'ai choisi des 2N2222 car j'en utilise depuis très longtemps et que c'est devenue une manie d'en mettre dans mes montages quand il est question de commutation basse puissance. Mais pous pouvez adopter n'importe quel autre type de transistor NPN, du moment qu'il présente un gain en tension (beta, ou hfe) d'au moins 50 et qu'il puisse commuter un courant collecteur d'au moins 100 mA. Notez que les triacs sont commandés par des impulsions "négatives", puisque les transistors, quand ils sont commandés, mettent la gachette du triac concerné à la masse, et que l'anode "de référence" A1 est elle-même connectée à la borne positive de l'alimentation basse tension (+9V). Pour plus de détails concernant les modes possibles de déclanchement d'un triac, voir page Triac.

Circuit imprimé

Réalisé en simple face, avec cinq petits straps qu'il conviendra de souder avant les autres composants.

Très important !

- N'oubliez pas qu'une des bornes du secteur 230V est reliée au montage, et que pour cette raison, il est formellement interdit d'y toucher quand il est sous tension. Si vous devez vérifier le circuit, faites-le hors tension.
- La mise en boite devra impérativement se faire avec un coffret plastique, et les sorties vers les lampes devront se faire au travers de douilles isolées.
- Toujours pour des questions de sécurité évidentes, le potentiomètre de réglage de vitesse RV1, devra impérativement être un modèle avec axe en plastique, et devra être fixé dans le boitier de telle sorte qu'on ne puisse aucunement toucher à son corps métallique, même si ce dernier est censé être isolé du reste du montage.

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Version 3 voies

Il est possible de réduire le nombre de sorties actives, en reliant l'entrée de remise à zéro du CD4017 à la sortie qui suit directement la dernière que l'on souhaite active. Par exemple, dans le schéma suivant, la quatrième sortie du CD4017 est relié à la RAZ du compteur, ce qui transforme le chenillard en un modèle 3 voies.

Version en basse tension 12 V

Christophe m'a écrit pour me demander comment utiliser ce chenillard pour commander non pas des ampoules 230 V, mais des ampoules 12 V / 50 W. Tel quel, ce chenillard ne convient pas pour un tel usage, car les triacs, s'ils peuvent à la limite être utilisés pour commander des ampoules en basse tension continue, nécessitent d'être désactivés après avoir été activés, ce qui ce fait de façon naturelle avec une alimentation alternative, lors du passage par zéro de l'onde secteur (voir page Triacs). Pour commander des ampoules de puissance sous une tension continue, mieux vaut changer complètement le circuit de sortie, et utiliser des transistors de puissance à la place des traics, comme le montre l'exemple suivant.



Le fait de coupler un darlington de type TIP122 avec un bipolaire simple 2N3055 peut sembler surprenant, mais cela s'explique simplement, une fois que l'on a prit connaissance des points suivants :
- les ampoules choisies sont des modèles 12 V / 50 W (4 A en régime établi, plus de 15 A à l'allumage, filament froid).
- Le CD4017 ne peut pas délivrer plus que quelques mA sur ses sorties.
- Le TIP122 a un gain de l'ordre de 2000 à 2500 pour un courant collecteur de 4 A, mais son courant collecteur ne peut dépasser 8 A en crête (5 A en continu, avec un très gros radiateur). De plus, la chute de tension entre collecteur et émetteur est de 4 V pour un courant de 4 A.
- Le 2N3055 accepte un courant collecteur continu de 15 A, mais son gain est faible (de l'ordre de 20 pour un courant collecteur de 4 A). En contrepartie, la chute de tension entre collecteur et émetteur est de 2 V pour un courant de 4 A, ce qui est mieux que ce qu'offre le TIP122.
L'association TIP122 + 2N3055 répond au "cahier des charges" : faible courant de commande (quelques mA) et fort courant de sortie (15 A).

Remarques :
- La résistance qui joint le TIP122 au 2N3055 doit avoir une faible valeur car le courant de base du 2N3055 doit être élevé. La puissance dissipée dans cette résistance est assez élevée, presque 3 W. Il est cependant inutile de prendre une résistance de puissance supérieure à 3 W car elle n'est sollicitée que pendant 1/10 du temps total, et sa puissance dissipée moyenne n'est que de 300 mW. Attention cependant, il ne faut pas en conclure trop vite qu'une résistance 1/2 W suffit ! A la limite, vous pouvez vous contenter d'un modèle 2 W.
- Si la puissance des ampoules n'avait pas dépassé 10 W, on aurait pû se passer des 2N3055 et conserver uniquement les TIP122.

Le montage qui précède peut sembler un peu "dépassé", une solution plus élégante consiste à utiliser des transistors MOSFET de puissance, qui présentent une résistance ON plus faible et un courant de commande négligeable (ce qui s'explique par le fait que la commande se fait en tension et non en courant). Voici ci-après un exemple de schéma mettant en oeuvre des transistors MOSFET de type BUZ20, pouvant être remplacés sans difficulté par des BUZ10 ou BUZ11.



Notez en passant la petite modification effectuée au niveau du reset du CD4017 (broche 15 / MR) : en ajoutant C3 et R13, on est sûr que c'est la première sortie Q0 du CD4017 est activée à chaque mise sous tension. Cette modification n'a évidement rien d'obligatoire, à mettre en place seulement si vous constatez que parfois, le CD4017 démarre bizarement....