Mise à jour le, 29/12/2019
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Examen du Circuit Intégré LM 555 :
La première partie de cette pratique vous permettra de terminer le montage du Digilab. Pour cela, vous installerez un haut-parleur à l'intérieur du coffret. Ce haut-parleur sera branché à une prise jack montée sur le panneau métallique.
Vous effectuerez ensuite une série d'expériences, mettant en évidence la souplesse d'emploi d'un circuit intégré temporisateur. Par ses caractéristiques électriques, ce dernier se prête à une grande variété d'applications.
1. - FIN DU MONTAGE DU DIGILAB
Parmi le matériel en votre possession, prélevez les éléments suivants :
Le haut-parleur de 12 W.
Les deux ressorts de fixation du haut parleur, (en fonction de votre montage).
Quatre vis autotaraudeuses de 2,2 x 9,5 mm.
Quatre rondelles Ø 6 x 3,2 mm.
Une prise jack femelle miniature.
Une fiche jack mâle miniature.
Une torsade de fil souple rouge et noir de section 0,25 mm²
Vous pouvez maintenant passer à la phase de montage, en vous conformant aux instructions suivantes :
a) Tout d'abord, retirez du Digilab toutes les liaisons et composants relatifs à la dernière expérience.
Débranchez ensuite le Digilab de la prise secteur puis dévissez les quatre vis autotaraudeuses de fixation de la face avant métallique et placez cette dernière à côté du Digilab sans débrancher les différentes liaisons.
b) Placez la prise jack femelle dans le trou de la face avant repéré par le sigle SPK. Vous intercalerez la rondelle entre l'écrou et la face avant comme indiqué à la figure 1-a. Respectez la position de la prise jack comme indiqué à la figure 1-b.
c) Coupez deux morceaux de fil souple de 0,25 mm² de section, l'un rouge et l'autre noir, d'environ 30 cm de longueur.
Soudez une extrémité du fil noir à la languette 1 de la prise jack et une extrémité du fil rouge à la languette 2, comme illustré à la figure 2.
d) Torsadez les deux fils rouge et noir entre eux et soudez les deux extrémités libres aux cosses du haut-parleur comme illustré à la figure 2.
e) En vous reportant à la figure 3, disposez le haut-parleur à l'emplacement prévu dans le coffret du Digilab (selon le modèle). Bloquez le haut-parleur au moyen des deux ressorts et des quatre vis autotaraudeuses de 2,2 x 9,5 mm en intercalant quatre rondelles Ø 6 x 3,2 mm.
f) Placez le panneau métallique sur le coffret sans le fixer, puis branchez la fiche dans la prise secteur.
Vous allez maintenant préparer un cordon équipé d'une fiche jack mâle.
Ce cordon vous permettra, dans un premier temps, de vérifier le montage du haut-parleur, puis par la suite de raccorder le haut-parleur à un circuit électronique.
La fiche jack mâle est constituée de deux parties, comme illustré figure 4-a.
Pour effectuer le montage de la fiche jack, procédez comme suit :
g) Dévissez le manchon isolant de la fiche jack mâle et enfilez celle-ci dans la prise jack femelle montée sur le panneau du Digilab comme illustré figure 4-b. Ceci vous facilitera le travail de soudure sur la fiche jack mâle.
h) Pliez vers l'extérieur l'extrémité de la languette de masse 1 de la fiche, comme cela apparaît figure 4-b.
Étamez le contact central 2 en déposant suffisamment de soudure afin que l'étain coule dans le trou du contact 2.
i) Prenez les deux morceaux de fil rouge et noir de longueur de 20 cm environ. Dénudez les extrémités sur 5 mm environ ; torsadez les brins du conducteur puis étamez les extrémités.
j) Réduisez à 2 mm l'une des extrémités étamées du conducteur rouge et soudez-la sur le contact central 2 de la fiche jack. Veillez à ce que la gaine isolante rouge soit en contact avec le point de soudure (figure 4-b).
k) Étamez la languette 1 de la fiche jack et soudez-y une extrémité du fil souple noir (figure 4-b).
l) Redressez la languette 1 comme indiqué figure 4-c et revissez le manchon sur la fiche jack.
m) Torsadez entre eux les deux conducteurs rouge et noir du cordon réalisé et après avoir réduit à 2 mm leur extrémité libre, soudez sur chacune d'elles un petit morceau de fil rigide dénudé étamé de 1 cm de long environ.
De cette façon, les deux extrémités du cordon pourront être introduites dans les trous de la matrice.
Lorsque vous aurez terminé le cordon, il doit être tel que représenté figure 5.
1. 1. - CONTRÔLE DU MONTAGE
Préparez le contrôleur pour la mesure des résistances sur le calibre W x 10 et avec la fiche jack introduite dans la prise correspondante mettez les pointes de touche en contact avec les extrémités libres du cordon.
Vous devez trouver une valeur comprise entre 10 et 14 W.
Si vous trouvez une valeur nulle, il y a un court-circuit, vraisemblablement au niveau de la prise jack.
Il vous faudra donc vérifier les soudures au niveau de cette dernière.
Si vous trouvez une valeur infinie, vérifiez que les soudures soient bien effectuées ou que le haut-parleur ne soit pas coupé.
Lorsque ce contrôle sera terminé, vous pouvez fixer définitivement le panneau métallique sur le Digilab avec les quatre vis autotaraudeuses.
2. - EXAMEN DU CIRCUIT INTÉGRÉ LM 555
Ce circuit intégré a été spécialement conçu pour fonctionner comme temporisateur. Il se prêtre à une grande variété d'utilisations.
Il peut, en particulier, fonctionner en monostable ou en astable, et délivrer des impulsions variant de quelques µs à plusieurs mn.
Ce circuit peut être utilisé dans les alarmes, les clignotants, les jeux de lumière pour enseignes lumineuses et en général dans beaucoup de circuits qui assurent des fonctions de temporisation.
Sa tension d'alimentation peut varier de + 4,5 volts à + 16 volts. Donc, il peut être utilisé dans les circuits à base de composants TTL (tension d'alimentation de 5 volts), ou bien à base de composants CMOS.
Sa sortie peut fournir un courant maximum de 200 mA, ce qui lui permet de commander des charges réclamant un courant important.
La durée de l'impulsion de sortie délivrée par le LM 555 est pratiquement indépendante de la tension d'alimentation.
Si cette tension varie entre 5 volts et 15 volts, la variation de la durée d'impulsion n'excède pas 1 %. Il ne sera donc pas nécessaire d'alimenter ce circuit avec une alimentation stabilisée ou régulée.
Son fonctionnement est également très peu dépendant de la température, du moins dans la gamme des températures ambiantes où fonctionnent la plupart des montages électroniques.
Ce circuit existe également dans une version double : il s'agit du NE 556.
Il est à noter que ce circuit n'est pas vraiment un composant numérique mais plutôt un composant hybride comme les circuits monostables ou astables vus antérieurement dans la théorie 6.
Au cours des expériences suivantes, vous verrez quelques applications de ce circuit et en particulier un dispositif permettant la mesure des fréquences.
2. 1. - FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT INTÉGRÉ LM 555
Nous allons revenir sur le fonctionnement de ce circuit déjà vu dans la théorie 6. La figure 6 représente son schéma synoptique.
Ce circuit est composé de deux comparateurs (l'un est le comparateur de seuil, l'autre le comparateur de déclenchement) et d'une bascule R.S.
La sortie de la bascule commande un transistor et un buffer ; ce dernier inverse le signal de sortie et peut fournir un courant de 200 mA.
La bascule R.S. est commandée par les sorties des deux comparateurs.
Celle du comparateur de déclenchement est reliée à l'entrée SET de la bascule.
Lorsque la tension sur l'entrée de déclenchement devient inférieure à 1 / 3 Vcc, la sortie du comparateur passe au niveau H, donc l'entrée SET est activée et la sortie de la bascule passe au niveau L.
Le transistor de décharge est alors bloqué (équivalent à un interrupteur ouvert).
Pour le comparateur de seuil, le fonctionnement est similaire.
Lorsque la tension sur l'entrée de seuil (entrée non inverseuse du comparateur) dépasse 2 / 3 Vcc, la sortie du comparateur passe au niveau H. Dans ce cas, la sortie de la bascule passe au niveau H et le transistor de décharge se sature (interrupteur fermé), alors que la sortie du buffer passe au niveau L.
Il existe une entrée de tension de commande permettant de faire varier les deux seuils de référence, d'une part sur l'entrée inverseuse du comparateur de seuil et d'autre part sur l'entrée non inverseuse du comparateur de déclenchement.
L'entrée RESET du circuit intégré est active à un niveau L et permet de forcer la sortie du LM 555 au niveau L.
La figure 7 représente le brochage du LM 555.
3. - PRÉPARATION DU MATÉRIEL
Prélevez dans le stock de matériel en votre possession les composants suivants :
1 circuit intégré LM 555
1 circuit intégré MM 74C193
1 circuit intégré MM 74C04
1 circuit intégré MM 74C74
1 circuit intégré MM 74C08
1 circuit intégré CD 4040
2 diodes 1N 4148
1 résistance de 1 MW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 120 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 47 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 12 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 10 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
2 résistances de 6,8 KW - 1 / 4 W - tolérance 5%
2 résistances de 1 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 4,7 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 résistance de 68 KW - 1 / 4 W - tolérance 5 %
1 potentiomètre trimmer de 10 KW.
2 condensateurs électrolytiques au tantale de 10 µF - 12 V
1 condensateur électrolytique au tantale de 1 µF - 12 V
1 condensateur de 0,1 µF
2 condensateurs de 0,01 µF
1 condensateur de 330 pF
1 torsade de fil rigide isolé (rouge, noir, vert).
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