Le vrai monostable étudié dans
l'expérience précédente a été réalisé avec une bascule D.
Il existe toutefois des circuits intégrés conçus spécialement pour
fonctionner comme monostables dans des conditions optimales. Vous utilisez ici
le MM 74C221. Ce circuit intégré contient
deux monostables indépendants. La représentation est donnée à la figure 6-a.
Il est nécessaire d'ajouter une résistance
et un condensateur externes au circuit intégré pour faire fonctionner le monostable.
Les broches auxquelles sont reliés
ces deux composants sont repérées par R / C ext
et C ext
indiquées à la figure 6.
Les monostables étant au nombre de
deux, les broches du premier portent l'indice 1,
celles du deuxième l'indice 2.
Les bornes C
ext et
R / C ext relatives au
premier monostable sont repérées par 1 C ext
et 1 R / C ext; celles relatives au
deuxième par 2 C ext
et 2
R / C ext.
La durée T
de l'impulsion de sortie du monostable, mesurée en secondes est égale au
produit de Rext, exprimé en mégohm et
Cext
exprimé en microfarad.
En reliant une résistance de
1
MW
et un condensateur de 1
µF, l'impulsion aura donc une durée de
1
seconde. Le monostable possède deux entrées principales
A
et B, une entrée
CLR
(abréviation de CLEAR) ;
et deux sorties Q
et .
5. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Débranchez l'alimentation
et enlevez tous les composants et les liaisons effectuées au cours de l'expérience
précédente.
b) Réalisez le montage
indiqué à la figure 7-a en respectant l'orientation du circuit intégré et
les polarités du condensateur au tantale.
c) Conservez le circuit intégré
MM 74C00 en position IC1
(anti-rebond).
Le schéma électrique du circuit
est représenté à la figure 7-b. Vous remarquez que le deuxième monostable
n'est pas utilisé.
L'entrée 1A
est reliée au contact P0,
l'entrée 1B à l'interrupteur
SW0
et l'entrée CLR à l'interrupteur SW1.
La sortie 1Q
commande la LED L0.
5. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT
a) Branchez l'alimentation,
la LED L0
est éteinte. Elle peut s'allumer
un court instant initial. En effet, le monostable se trouve dans un état stable
qui correspond à un niveau L pour la sortie
Q.
b) Appuyez et relâchez le
bouton P0. La
LED
L0 s'allume durant 1 seconde.
c) Maintenant, appuyez sur
P0
et maintenez-le dans cette position :L0
reste éteinte.
d) Relâchez
P0:L0 s'allume pendant
1 seconde.
Vous constatez donc que c'est en relâchant le bouton P0
que le monostable se déclenche et délivre une impulsion en sortie. Ce
monostable est déclenché par un front descendant appliqué sur l'entrée A.
e) Mettez maintenant
SW0
sur la position 0. L'entrée
B
est à un niveau L.
f) Appuyez et relâchez P0.
La LED L0 ne s'allume pas. L'entrée
B
est donc une entrée de validation. Le monostable peut être déclenché
uniquement si cette entrée B est à un
niveau H.
g) Maintenant, interchangez
les liaisons relatives aux deux entrées A
et B. L'entrée
A
est reliée à SW0, l'entrée
B
à P0
.
h) Avec SW0
sur la position 0, vous imposez l'état
L
sur l'entrée A.
i) Appuyez et relâchez le
bouton P0: La LED
L0 s'allume 1 seconde.
j) Mettez SW0
sur la position 1, l'entrée
A
est à l'état H. Actionnez
P0.
La LED L0 reste éteinte.
Les fonctions des entrées
A
et B sont maintenant inversées :
L'entrée A est devenue l'entrée de
validation et l'entrée B commande le
monostable.
Vous pouvez maintenant vérifier
s'il faut un front montant ou un front descendant appliqué sur l'entrée B
pour commander le monostable.
k) Pour cela, appuyez sur
P0
et maintenez-le un certain temps dans cette position, puis relâchez-le. Vous
observez si la LED L0
s'allume en appuyant
ou en relâchant P0. Reportez-vous à la
table de fonctionnement de la figure 8. C'est bien un front montant appliqué en
B qui déclenche le
monostable.
Il reste à examiner le
fonctionnement de l'entrée CLR.
l) Appuyez sur
P0,
la LED L0 s'allume, mettez immédiatement
l'interrupteur SW1 sur
0
et ramenez-le sur 1.
Vous appliquez ainsi pendant un bref
instant un niveau L à l'entrée
CLR.
Vous constatez que La
LED
L0 s'éteint avant que la durée d'impulsion de
1
seconde ne se soit écoulée.
Vous pouvez aussi augmenter la
valeur de R et de
C.
L'entrée CLR est l'entrée de remise à zéro
prioritaire. Elle peut être activée à tout moment par un niveau
L.
m) Vérifiez les variations
de
en reliant la broche 4 du circuit intégré
à la LED L1
et en répétant les essais précédents.
Tous ces résultats sont consignés
dans la table de fonctionnement.
Dans cette table, la flèche
indique une transition positive de l'état bas vers l'état haut ; la flèche
indique une transition négative. Le symbole "X"
dans
cette table indique que l'état logique peut être indifféremment 0
ou 1.
6. - CINQUIÈME EXPÉRIENCE : EMPLOI DU DOUBLE MONOSTABLE
MM 74C221
DANS UN CIRCUIT CONTRÔLEUR DE RÉFLEXES
Comme exemple d'application du
circuit intégré MM 74C221, vous allez réaliser
maintenant un circuit avec lequel il est possible de vérifier la rapidité des
réflexes et d'avoir la notion du temps qui s'écoule.
6. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT
a) Débranchez l'alimentation
et enlevez seulement les liaisons relatives au dernier circuit réalisé et
laissez les composants en place.
b) Insérez un circuit intégré
MM 74C74 dans le support ICX.
c) Effectuez les liaisons
indiquées dans la figure 9-a illustrant également l'emplacement où doivent être
insérés deux autres composants : une résistance de 1
MW
et un condensateur de 1
µF formant la cellule RC pour le
second monostable du MM 74C221.
En insérant le condensateur,
respectez les polarités des bornes en vous référant à la figure 9-a.
d) Placez l'interrupteur
SW0
sur la position 1.
Vous réalisez ainsi le circuit représenté
par le schéma de la figure 9-b. Comme vous pouvez l'observer, les deux
monostables sont raccordés l'un à la suite de l'autre ; le premier
monostable est commandé par le bouton P1.
La bascule D
a son entrée DATA reliée à la sortie
Q
du second monostable et reçoit sur son entrée
CLOCK
le signal de commande du bouton P0;
l'interrupteur SW0, relié à l'entrée CLEAR,
permet de remettre la bascule à zéro si on le positionne sur 0.
Les signaux présents aux sorties
Q
des deux monostables et de la bascule D sont
visualisés au moyen des LED L4, L1 et
L0.
6. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT
a) Branchez l'alimentation et
observez les LED L1 et
L4.
Vous constatez qu'elles sont éteintes
ou restent allumées pendant un bref instant, tandis que la LED
L0 s'allume probablement.
Dans ce cas, remettez la bascule à
zéro en mettant momentanément
SW0 sur la
position 0 et ramenez-le sur la position
1.
A présent, le circuit est prêt à fonctionner.
b) Appuyez et relâchez le
bouton-poussoir P1.
La LED L4
s'allume dès que bouton est relâché et reste allumée environ 1
seconde. Tout de suite après, dès que L4
s'éteint, L1 s'allume aussi pendant
1
seconde.
Si le circuit ne fonctionne pas
comme prévu, vérifiez soigneusement les liaisons ainsi que l'insertion des
circuits intégrés et des composants.
c) Actionnez à nouveau
P1
et tandis que L1 est allumée, appuyez sur
P0.
La LED L0 s'allume et reste allumée même
après l'extinction de L1.
Le but de ce montage est de vérifier
la rapidité des réflexes : il s'agit d'appuyer sur P0
pendant le bref instant où L1 est allumée.
Si vous appuyez pendant ce laps de temps, L0
s'allume et atteste du bon résultat de l'essai. Dans le cas contraire, elle
reste éteinte.
Le premier monostable sert à faire
écouler un temps suffisant entre la pression de P1
et le moment où il faut appuyer sur P0.
Naturellement, avec les LED qui restent
allumées pendant 1 seconde, le jeu est plutôt
facile. Pour le rendre plus difficile, il suffit de réduire le temps d'éclairement
de L1.
d) Pour cela, débranchez
l'alimentation et enlevez la résistance R2
de valeur 1 MW
connectée entre la broche 7
du MM 74C221 et la tension positive et
remplacez-la par une résistance de 470 kW.
e) Branchez l'alimentation,
mettez à zéro la bascule en actionnant SW0
et refaites l'expérience.
Vous observez que
L1
reste allumée pendant un temps plus court :1 /
2 seconde environ au lieu de
1 seconde ce qui rend plus difficile d'allumer
L0
du premier coup.
En diminuant encore la valeur de
R2,
vous rendez le jeu encore plus difficile ; par exemple en prenant R2
= 330 kW,
le temps utile pour appuyer sur P0
devient égal à 1 / 3 s, la valeur voisine
de la limite du temps minimum de réaction humaine.
Un autre moyen de rendre le jeu plus
difficile consiste à déconnecter la LED L4
de manière à ne plus avoir l'indication qui précède l'allumage de L1.
On peut aussi changer la valeur R1 pour
faire varier l'instant où L1
s'allume. En
utilisant les résistances et les condensateurs à votre disposition, vous
pouvez obtenir différentes combinaisons du retard avec lequel L1
s'allume et du temps pendant lequel elle reste allumée. Vous rendez ainsi le
contrôle des réflexes très facile ou très difficile.
Emploi
du Circuit Intégré MM 74C221 dans un circuit Contrôleur de Réflexes
.
,
l'entrée 1B à l'interrupteur
SW0
et l'entrée CLR à l'interrupteur SW1.
indique une transition positive de l'état bas vers l'état haut ; la flèche
indique une transition négative. Le symbole "X"
dans
cette table indique que l'état logique peut être indifféremment 0
ou 1.
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