Compteur de billes

Table des matières :

1) Fonctions et caractéristiques du compteur

2) Matériel

3) Description du schéma

4) Réalisation

1) Fonctions et caractéristiques du compteur :

Le compteur compte 7 interrupteurs, dont :

- Un poussoir RESET. Il remet à zéro le compteur.

- Un poussoir SET. Il met le compteur à l’un des deux nombres préréglés.

- Un poussoir test capteur. Il a le même effet que si une bille passait devant le capteur.

- Un interrupteur Mode. Il permet de choisir si le compteur compte ou décompte.

- Un interrupteur ON/OFF. Il met sous ou hors tension le compteur.

- Un interrupteur de sélection du nombre. Il permet de choisir entre les deux nombres

préréglés.

- Un interrupteur à impulsions. Il permet de mettre le compteur à un nombre à la main.

RESET SET

Test ON/OFF

Mode

Sélection

Afficheurs LED

Int. à impulsions

Le compteur comprend les composants suivants :

- drivers des afficheurs sept segments. Ce sont les compteurs à proprement parlé, ils comptent

les impulsions et affichent le résultat. Ils communiquent entre eux par deux sorties, l’une

pour le chiffre maximal (9) et l’autre pour le chiffre minimal (0). Il en faut un par afficheur.

- Afficheurs sept segments. Ce sont des afficheurs à cathode commune, ils affichent le nombre

trouvé par le compteur.

- Régulateur de tension. Il régule la tension d’entrée à 5 volts.

- Amplificateur. Il amplifie le signale du capteur. Le signale est de niveau haut en temps normal

et passe au niveau bas une fois la barrière optique coupée.

- Système de comptage automatique. Il envoie un nombre d’impulsions au compteur, celui-ci

les incrémentera au résultat. Vous pouvez régler la fréquence et la durée de ces impulsions

pour arriver à un nombre exact.

Drivers des LED

Régulateur de tension

Système de comptage

Amplificateur

Fiche du capteur

Fiche des interrupteurs

Prise des interrupteurs

Compartiment des piles

Réglage de la sensibilité

Du capteur

Réglage de la durée

des impulsions

Réglage de la fréquence

des impulsions

2) matériel :

J’ai en grande partie acheté mes composants chez farnell (pourquoi ? parce que farnell livre ses

articles dans des emballages antistatique et ils arrivent rapidement, il y a rarement des problèmes

avec ses commandes. Comparé à conrad par exemple avec les quels j’ai eu trois fois des problèmes

avec mes commande cette année. De plus farnell a généralement tous les composants dont vous

avez besoin.) J’ai donc inscrit le numéro d’article farnell à la suite des composants. Il vous faut :

(notez que pour certains composants vous devrez en acheter une quantité minimum)

- Les compteurs CD40110, un par afficheurs (par ex. 2 pour compter jusqu’a 99) 1607598

- Les afficheurs LED à cathode commune 18300 08(v) 06(r) 03(dr) 10(o) 12(j) choisissez votre

couleur.

- Résistances 75 ohms (un peu plus ou un peu moins si vous voulez que les afficheurs soient

plus ou moins lumineux) nb d’afficheurs fois 7 10895 (notez que avec celles-ci vous

êtes obliger d’en prendre 50 mais c’est les moins chers)

- Un régulateur MC7805 1523908

- Un phototransistor 3mm OFT-3301 1716708

- Une LED IR 3mm OFL-3102 1716707

- Un amply LM358P 1648686

- Une résistance de 1M 1100281

- 2 résistances de 10K 1652662

- Une résistance de 33K 9343059

- 2 interrupteurs inverseurs simples ou doubles (en fonction du montage que vous choisirez

plus bas) 1197660 ou 1218896

- Un poussoir 1863398

- Un potentiomètre 50K 108241

- Compartiment pour piles (alim. 5-18 V) (facultatif)

- Condensateur pour alim 0,33 uF (facultatif)

Pour le test capteur et l’inter. rotatif :

- Une résistance de 33K 9343059

- Une résistance de 220 ohms 1634032

- Un transistor BC237 9556389

- Un poussoir 1863398

- Un inter. rotatif 1520809

Pour le module de comptage :

- Un LM556 9488260

- 2 résistances de 33K 9343059

- Un poussoir 1863398

- Un condensateur non polarisé 10nF 1216432

- 3 potentiomètres de 50K standards 108241

- Ou 3 potentiomètres de 50K de précisions 9608648

- Un interrupteur inverseur 1197660 ou 1218896

- Une résistance de 10K 1652662

- Un condensateur de 47uF 8767246

- Un condensateur de 0,47uF 1692336

- Une résistance de 2,2K 9342834

- Un transistor BC237 9556389

- Une résistance de 10K 1652662

Il vous faut encore :

- Une plaque de pour souder vos composants je vous conseille une carte avec des ronds de

cuivre genre celle là 451060 (mais pas sûr que c’est exactement celle que j’ai pris, il y en a

des millions de sortes, référez vous aux fiches techniques). Prenez en assez genre 2 fois 25

par 45 trous.

- Un boitier (le mien fait 125x70x30 mm mais vous pouvez faire votre montage et voir la taille

qu’il prend une fois terminé).

- Du fil souple de 0,14mm² 10 mètres suffisent.

- De la gaine thermo 3 :1 de 3 ou 2 mm de diamètre 1 mètre doit suffire

- (facultatif) mini fiches et prises 1097954 et 9728856

Outils :

- matériel pour souder (fer à souder, étain, éponge mouillée, pompe à soudure)

- pince coupante

- outil pour dénuder les files (une pince à dénuder c’est le mieux mais si vous ne voulez pas en

acheter un ciseau suffira si vous êtes soigneux.

- Une lime pour ébavurer les plaques une fois cassées et faire les ouvertures du boitier

- Un support pour souder si vous en avez (évitez le scotch pour maintenir les composants si

vous n’en avez pas, appuyez les seulement sur une surface plane.

- Une pince plate et autre matériel de bricolage.

3) description du schéma :

Voici le schéma de mon montage (il existe sans doute d’autre façon de connecter ces

composants mais celle-ci fonctionne bien)

Voici la disposition des éléments du compteur ce n’est sans doute pas la meilleure façon de faire

mais ça peut vous donner une idée. Attention les numéros des composants ne correspondent

pas au schéma.

in

out

+ -

Description du schéma :

- L’alimentation : Le condensateur C4 de l’alim. sert à réduire les perturbations électriques sur

le régulateur. Il n’est pas obligatoire de le mettre mais si la longueur du câble entre le

régulateur et la source de tension est importante, je vous conseille de le mettre, si vous

utilisez la batterie de votre aeg par exemple. Cependant je ne sais pas si le système

fonctionnera bien avec le moteur de l’aeg en marche, théoriquement cela ne devrait pas

poser de problème mais comme je ne l’ai pas testé, à vous de voire. La valeur du

condensateur dépend du type de régulateur que vous utiliser pour un MC7805 c’est un

condensateur de 0,33uF et la source de tension peut aller de 5 à 18 volts.

- L’interrupteur MODE : il faut à tout prix éviter de laisser une des pattes 9 ou 7 du compteur

« en l’air » si non elle fera « antenne » et elle captera les perturbations électriques alentour

et les comptera comme des impulsions du capteur. Il y a donc deux façons de régler ce

problème soit en reliant la patte inutilisée à la masse avec un interrupteur double comme

ceci :

L’inconvénient est que comme le signale du capteur est de niveau haut en temps normale et lorsque

l’on change de mode, la patte qui était à la masse reçoit le signal haut et la compte comme une

impulsion du capteur. Donc lorsque vous changez de mode le compteur incrémente ou décrémente

de 1. Je ne sais pas si c’est aussi le cas avec la deuxième option de montage (ne l’ayant pas essayé)

mais je pense que ça en revient au même. L’avantage de cette connexion est que l’on est sûr que la

patte ne prendra aucune perturbation.

La deuxième solution est d’utiliser deux résistances de tirage avec un interrupteur simple :

N’ayant pas opté pour cette solution (et l’ayant trouvé après avoir fini mon compteur) je ne sais pas

la valeur exacte des résistances si vous voulez essayer cette solution, je pense qu’au alentour de 2,2K

ça devrait marcher comme j’ai utilisé une résistance pull down de 2,2K pour le reset du lm556.

À vous de voir quel montage vous choisirez cependant je vous conseille de prendre les même

interrupteurs, par exemple si vous prenez la première solution, prenez que des interrupteurs double

pour le on/off ou la sélection du nombre et câblez que un seul côté, cela vous évitera d’avoir un

interrupteur plus gros que les autre comme sur mon prototype.

- Le test capteur : le test capteur est un simple transistor inverseur qui commande la led IR du

capteur, il laisse toujours passer le courant jusqu’à ce que vous appuyez sur le poussoir (oui il

y a une erreur dans le schéma, c’est un poussoir et non un interrupteur). Lorsque la led est

éteinte cela a le même effet que si une bille coupait son champ lumineux et vous permet de

compter ou décompter de 1 et de vérifier que le capteur fonctionne bien et qu’il est bien

réglé. Si vous ne voulez pas de cette option, vous pouvez simplement relier la résistance de la

led (R7) au +5V et supprimer les trois autres composants du montage.

- L’interrupteur à impulsion (IAP) : vous l’aurez sans doute remarqué, l’IAP peut être connecté

de deux façons, représentées par les deux sortes de trait tillé. Prenons le premier cas, celui

ou il est relié sur l’interrupteur S2. Comme dit précédemment le signal est de niveau haut,

pour donner une impulsion, il faut mettre ce signal au niveau bas puis le remettre au niveau

haut. Donc il faut que les impulsions le relient à la masse pour tirer le signal vers le bas. Cela

pose cependant un problème, vous pourriez séparer les signaux cw et ccw de l’IAP avec deux

mosfet afin de pouvoir compter ou décompter suivant le sens de rotation de l’IAP. Mais

comme le signal est à la masse, et comme la patte qui n’est pas reliée au capteur l’est aussi,

le compteur ne peut capter le signal. En résumé il serait trop compliqué de faire un montage

qui compte ou décompter suivant le sens de rotation de l’IAP. Pour les deux cas vous devrez

passer par l’interrupteur mode, le sens dans le quel vous tournerez la mollette ne changera

rien. L’autre problème de ce montage est que la sensibilité du système est telle que le

compteur incrémente parfois de 2 à 5 alors que la mollette n’a bougé que d’un cran, peut

être qu’un montage anti-rebond pourrait éliminer ce problème mais je n’ai pas encore

trouvé (je vous informerais si je réussis à corriger ce défaut, si vous trouvez avant moi merci

de me le dire ;-) ). La deuxième option de câblage (en parallèle à S5) a le même effet que si

vous appuyez sur le poussoir test, celui-ci devient donc inutile. Cette solution vous garantit

un comptage précis même si se servir du capteur comme d’un optocoupleur fait un peu

bricolo, ce montage fonctionne mieux que le premier.

- Le module de comptage : ce montage donne un nombre d’impulsion préréglé au compteur.

Celui-ci viendra s’additionner (ou se soustraire) au nombre du compteur, donc si vous voulez

tomber sur le même nombre vous devez d’abord appuyer sur le reset puis sur le set. La

résistance variable R10 permet de faire varier la fréquence des impulsions

- , plus elle est grande, plus il sera difficile de régler le système sur un nombre précis mais plus

elle est basse, plus le système prendra de temps pour arriver au nombre réglé. Les

résistances variables R12 et R14 permettent de régler la durée de ces impulsions, plus la

résistance est grande, plus le risque d’erreur sera grand et plus le temps de comptage sera

long (plus-tôt logique). Par exemple si la fréquence est de 60 fois par seconde et que la durée

des impulsions est d’une seconde, vous obtiendrez le nombre 60. L’interrupteur S6 vous

permet de choisir entre deux valeur mais gardé en tête que R12 s’additionne à R14 si vous

commuté S6. Si vous ne voulez pas deux valeur, supprimé S6 et R14. Le nombre d’impulsion

dépend de la valeur des résistances cela peut donner des erreurs par rapport au nombre

souhaité par exemple en cas de variations de ces résistances dû au changement de

température aussi plus le nombre sera grand, plus il y a un risque d’erreur. Par exemple je

tombe toujours sur 120 mais pour le nombre 280 j’ai déjà une marge d’erreur de + ou – 2.

Pour réduire ces erreurs, je vous conseille d’utiliser des résistances variables de précision

(multitour) contrairement à moi qui en a utilisé des simples (je vous ai mis les deux dans la

liste de matériel). Avec ce montage vous pourrez aller jusqu’au alentour de 290 si vous

voulez un nombre plus grand, remplacé R12 ou/et R14 par des résistances plus grande (en

ohm pas en taille ^^).

Réalisation :

Il existe un million de façon de monter ces composants alors je ne peux que vous donner quelques

conseils, le reste c’est à vous de le faire.

Pour câbler :

- Les IC (lm556, CD40110 et lm358) rien de plus simple le point ou l’encoche sur le boitier

(attention à les prendre dans des boitiers DIP) est la même que sur le schéma. Le trait foncer

sur le schéma représente un bus de plusieurs files, le numéro de la patte correspondante est

écrit en petit sous les lettres des afficheurs. (vérifiez sur les fiches techniques pour être sûr)

- Pour savoir le sens de la led, du phototransistor, des transistors, référez-vous aux fiches

techniques de Farnell.

- De même pour le numéro des pattes du régulateur, de l’IAP, de l’ampli op (le triangle avec

des moins et des plus dedans, le lm358) et pour les lettres des afficheurs.

- Attention au sens des condensateurs polarisé, la bande moins sur leur boitier montre sur

quelle patte va le moins.

- La flèche sur les résistances variable représente la patte du milieu. Vérifier sur les fiches

techniques pour être sûr, si rien n’est marqué alors c’est la patte du milieu.

- Les condensateurs non polarisé et les résistances n’ont pas de sens (sans blague^^)

OK pour commencer les afficheurs. Découpez un bout de plaque pour y mettre les afficheurs, placez

les afficheurs d’un côté et les résistances de l’autre, bien sûr raccourcissez les pattes des résistances,

normalement il y a assez de place pour mettre la patte de l’afficheur et la patte de la résistance dans

le même trou de la plaque. Soudez la résistance et la patte de l’afficheur en même temps (pas

comme moi).

Reliez la masse des afficheurs à un fil.

Soudez ensuite des fils sur l’autre côté des résistances et isolez ça avec de la gaine thermo. Chauffez

la gaine thermo avec un sèche-cheveux ou un briquet mais attention à pas tous faire cramer.

Voila ce que ça donne :

Placez les composants mc7805, lm358 et cd40110.

Soudez les et reliez le + et – sur les cd40110. Vous pouvez faire des pistes d’étain affin de gagner de

la place. Chauffez seulement deux à trois pastilles à la fois si non l’étain fera une boule. Si des

pastilles de cuivre s’arrachent, utilisez du fil étamé pour faire un pont.

Réalisez le montage de l’amplificateur.

Reliez les cd40110 entre eux.

Connectez les afficheurs dans le bon ordre.

Connectez les poussoirs et les interrupteurs et réalisez les montages optionnels que vous souhaitez.

Vous devrez sans doute plier les pattes des interrupteurs pour les mettre sur une plaque, vous

pouvez aussi en prendre des qui se visse sur le boitier. Pour ma pare, ils sont collé sur le boitier. Pour

le câble du capteur, j’ai utilisé un câble de souri.

Le régulateur de tension chauffe un peu alors attention à ne rien faire cramer, j’ai également fait une

ouverture d’aération sur le boitier pour celui-ci. Vous remarquerez peut être que les afficheurs

fonctionnent très bien sans résistances mais cela aura pour effet de faire chauffer les cd40110.

Fiches techniques :

- http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/26842/TI/CD40110.html

- http://www.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/pdf/22771/STMICROELECTRONICS/LM358P.html

- http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/139342/FCI/LM7805.html

- Pour les autres fiches référez vous aux fiches techniques de farnell.

Il est possible que ce document contienne des erreurs, si vous en voyez merci de m’informer au plus

vite. Aussi je décline toutes responsabilités si votre montage ne marche pas dû à une erreur de ma

part c’est à vous de vérifier les informations données. Je décline également toutes responsabilités en

cas d’accident dû à votre montage (explosion d’un condensateur, incendie par ce que vous avez

laissé votre fer à souder allumé, etc…) c’est à vous de prendre les précautions nécessaires.

Merci d’avoir lu mon document.

Merci à tous ceux qui m’ont aidé à réaliser ce projet.

JcJons