L’adaptateur en extrémité de ligne.

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Support des capteurs et logique positive.

Variante du petit module qui se fixe sur le coffret, prévu pour une installation immobile les contraintes d’encombrement sont moins restrictives que celle de l’option autonome. On en profite pour expérimenter une version dont le signal pour l’alarme sera en logique positive. Cette petite interface supplémentaire autorisera le pilotage direct de relais statiques dont il était question à la fin du didacticiel relatif à PICOSYNTHÉ. Cette option n’a strictement rien d’obligatoire. Nous pouvons parfaitement réutiliser en bout de ligne le circuit de la Fig.32 strictement sans modification. Sur la Fig.66 nous retrouvons à gauche les Entrées/Sorties de la carte NANO et à droite à l’autre extrémité de la Longue LIGNE de dialogue le nouveau petit module supportant les deux capteurs. Tout transistor de type PNP et de petite puissance conviendra pour T qui fonctionne en inverseur logique. Quand il reçoit un état « 1 », sa base b est portée au potentiel de son émetteur e. Il se trouve alors à l’état bloqué. La résistance R de 2,2kΩ « tire » alors le bornier B au niveau GND donc un état logique « 0 ». Quand D4 passe en alarme à l’état « 0 », le courant de base à travers la résistance de 22kΩ sature T dont le collecteur c peut alors  fournir un courant important depuis le +5Vcc.

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– Publicité mensongère, ce n’est pas Musclor ton transistor !
– Ha bon pourquoi tu t’excite d’un coup, c’est la sale Amandre qui t’a électrisé ?
– Hé bé non, mais oser parler de courant important c’est de l’abus.

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Mince alors, le complot est découvert, il faut me justifier : Le transistor T qui sur le prototype est un 2N2907 pourrait drainer un courant collecteur allant jusqu’à 600mA dans un fonctionnement en mode saturé / bloqué. Compte tenu de son faible gain en courant, la résistance de base a été sélectionnée à 22kΩ pour volontairement limiter à 50mA environ son courant de collecteur quand D4 « monte à » +5V. Ce choix est justifié pour deux raisons. La première résulte du courant maximal que l’on ne doit pas dépasser tant sur les connecteurs HE14 que dans les petits fils de la nappe de liaison. Et surtout il ne faut pas oublier que le courant consommé par le module des capteurs est entièrement fourni par le minuscule connecteur USB de la carte NANO si vous avez opté pour un bloc secteur de ce type. Un court-circuit en sortie sur le bornier B sera donc sans conséquence sur le matériel. Du reste vous pouvez observer sur la Fig.66 que pour limiter autant que faire ce peut le courant consommé par la LED témoin, sa résistance de limitation du courant L est augmentée à 1kΩ. (Par rapport à celle branchée sur D4 qui ne fait que 390Ω.) La diode électroluminescente sélectionnée est donc un modèle à bon rendement pour conserver un éclairage important.

Le transistor T soudé sur le circuit présente, à un débit collecteur de 50mA, un gain en courant β qui avoisine 240 ce qui est déjà considérable. Pour ne pas dépasser ce courant, il faut que dans la base on limite le débit à : 50mA / 240 = 0,2mA soit environ 200µA. La sortie D4 passant à l’état « 0 » donc pratiquement au potentiel de GND, on a une tension d’environ 5V aux bornes de la résistance de base. (Oublions la tension Émetteur/Base.) On peut calculer la valeur de cette résistance : R = 5 / 0.0002 = 25000. On adopte pour cet échantillon une valeur standard de 22kΩ. En fonction du gain en courant β que présentera l’échantillon PNP que vous aurez intégré dans votre interface, il sera probablement obligatoire de modifier la valeur de la résistance de base. Pour en déterminer la valeur, la technique est simple. Vous branchez sur le bornier B un ampèremètre sur le calibre 100mA. Il se comporte comme un court circuit. Puis en résistance de base vous débutez la manipulation avec une valeur très exagérée, par exemple 150kΩ. Le courant dans l’ampèremètre sera très faible. Il suffira ensuite de diminuer progressivement la valeur de la résistance jusqu’à avoisiner 50mA à 60mA environ. C’est enfantin et sans danger.
Passons à l’exploitation automatique de la sentinelle, c’est à dire utiliser le bornier B pour piloter une charge extérieure qui se chargera du réchauffage d’un local quand la température devient inférieure au seuil d’alerte. Le principe d’utilisation représenté sur le schéma partiel de la Fig.67 consiste à fournir un petit courant à l’interface de puissance. Quand l’Alarme se déclenche, T devient condurteur et débite tout ce qu’il peut dans la résistance de Charge C. Maximum 48mA dans le cas du prototype. Par exemple la chage sera constituée d’un optocoupleur, ou d’un relais statique de puissance tel que celui décrit dans le tutoriel sur PICOSYNTHÉ. La LED interne D d’un tel dispositif est prévue pour un courant nominal. Par exemple 20mA. C’est à vous de déterminer la valeur de la résistance R qui limitera le courant dans D. La Fig.68 présente la variation de tension sur le bornier B en fonction du rourant débité dans la charge extérieure C. À 40mA la tension chute à +2,7V. Cette valeur commence à s’approcher de la tension de conduction de la LED rouge D. Cette dernière voit sa luminosité diminuer notablement. Vers 45mA elle s’éteint complètement. On est ainsi averti quand l’interface externe consomme un courant exagéré par rapport aux possibilités du module. Naturellement si une interface de puissance se montre plus exigeante, T ne fournira que le signal logique, ce sera à l’électronique extérieure de piloter ses divers effecteurs avec les courants idoines.

Aspect pratique de l’interface et des supports des deux capteurs.

L‘avantage d’un didacticiel, c’est que l’auteur s’est torturé les méninges pour concevoir le circuit imprimé. Vous n’avez plus qu’à copier. La technologie ne change pas. Plaque de prototypage prépercée, bandes cuivrées coupées à la demande, on tasse, on compresse pour réduire au maximum l’encombrement tout en conservant une grande facilité d’élaboration. Bref : Une ritournelle …
La Fig.69 donne une impression de grosseur pour les deux vis qui supportent le circuit dans son boitier de protection. Utilisant des entretoises du commerce, les deux liaisons placées en diagonale font usage de vis
ø 3mm. Le pont P de quatre trous de long est en réalité placé sous la résistance de 1kΩ.

Toujours à grande échelle et avec les conventions habituelles, la Fig.70 présente en 2 le circuit imprimé coté pistes cuivrées, et en 1 la vue de dessus avec certains composants représentés en mode filaire. L’ordre des fonctions sur le connecteur d’arrivée de la ligne de télémesures est bien entendu exactement identique à celui du connecteur HE14 de départ sur la petite station météorologique. N’oubliez surtout pas au moment de souder les composants que le petit pont orange est sous la résistance de 1kΩ de limitation de courant de la LED. Si vous avez mangé la consigne il faudra le placer dessous, et ce serait

dommage vu que c’est l’un des rares circuits sur lequel le coté cuivre ne comporte rien d’autre que les soudures. Remarque analogue pour le pont bleu qui passe sous la résistance de 2,2kΩ. Vu que la miniaturisation ne passe plus au premier plan, on peut facilement opter pour une LED de 5mm de diamètre. Contrairement à la représentation du dessin de la Fig.70 pour lequel les capteurs ne sont pas en place, sur la photographie d’ensemble de la Fig.71 seul le connecteur mâle qui reçoit la fiche de la limande n’est pas encore servi. Une observation attentive ne permet pas de voir le petit pont situé sous la résistance, (Pas vu, pas pris !) mais permet en revanche de remarquer que cette 1kΩ est un peu surélevée au dessus de la plaque prépercée. C’est plus facile à discerner sur la Fig.72 pour laquelle le circuit est vu « par la tranche ». Une particularité mérite d’être soulignée. Pour augmenter l’espace entre le capteur d’humidité DHT11 et le transistor 2N2907, ce dernier est « décalé » dans le sens de la flèche violette π. Dans ce but, les trois fils du transistor ne sont pas écartés symétriquement. Celui de droite colorié en jaune reste vertical, les deux autres étant inclinés vers la gauche pour se trouver en face des trous de traversée de la plaquette aux pistes rectilignes cuivrée.

Encore deux dernières images pour clore ce chapitre sur la réalisation du petit bloc d’interfaçage et supportant des deux capteurs. Toujours vu par la tranche, de l’autre coté cette fois, la Fig.74 est parfaitement représentative de la façon dont sont conçues les fiches de branchement. La longue nappe plate de six fils arrive en 1. Elle est plaquée sur le petit circuit imprimé qui sert de corps à la fiche par la bride 2. En 3 les deux agrafes, constituées de queues de composants quand on les raccourci après soudure, servent à serrer un peu la bride sur le corps. Ces morceaux de fils rigides sont repliés coté cuivre de la bride 2 et soudés pour pérenniser la liaison. En 4 la colle Araldite se transforme en « inclusion sous plastique ». Le capteur d’humidité n’est relié à la plaquette imprimée que par ses trois broches situées vers le bas du petit capot bleu. Détestant les composants qui sont en porte-à-faux, pour rigidifier la liaison mécanique, en 5 la colle Araldite a encore frappé.

(Oui, je sais que j’en tartine allègrement un peu partout, mais figurez-vous que si on les achète par 5000 tubes d’un coup dans le magasin, on a une méga réduction de 0,1% sur la facture  !)

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On remarque qu’en 6 les deux modules capteurs sont également en porte-à-faux sur leurs broches HE14. Pour améliorer leur maintien en position, les connecteurs 7 sont des modèles femelles un peu plus hauts que pour les types ordinaires. La hauteur des exemplaires utilisés est d’environ 5,5mm. (Concrètement deux dixièmes de pouces.) En 8 il est manifeste que le petit transistor T est déporté sur la gauche pour s’écarter plus du capteur d’humidité et ainsi en faciliter la mise en place. Enfin en 9  on retrouve la résistance de 1kΩ un peu surélevée au dessus du petit pont coloré en orange sur le dessin du circuit imprimé. Quand à 10, c’est un repère gratos en promotion !

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