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[Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

  1. DAUDET78

    Date d'inscription
    septembre 2006
    Localisation
    Ile de France
    Âge
    74
    Messages
    60 505

    Smile [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Projet : génération d'horloge (issue d'une discussion sur le Forum électronique)

    Le problème de base :
    Voila j'ai acheté dernièrement une ancienne horloge de Gare de marque BRILLIE. Ces Horloges fonctionnaient avec une horloge mère qui envoyait des impulsions de polarité inversée toutes les 30 secondes à toutes les horloges secondaires ce qui permettait d'avoir exactement la même heure à toutes les horloges en même temps. Cependant n'ayant pas d'horloge mère, et n'étant pas intéressé pour en acquérir une (trop chère, et pas collectionneur) celle la me suffit, et j'aimerai la faire fonctionner.
    ancienne horloge de gare

    Une solution

    L'idée est d'utiliser un 4060 qui contient 14 diviseurs par deux et a la possibilité d'utiliser un quartz pour avoir une bonne stabilité. Le 4060 existe en deux technologies avec la même fonctionnalité pour notre application :
    - CD4060 (alimentation Vdd = 5 à 15V) http://www.datasheetcatalog.net/data...0/CD4060.shtml
    - 74HC4060 (alimentation Vdd = 2 à 6V) http://www.datasheetcatalog.com/data...74HC4060.shtml

    Avec un quartz " horloger " de 32768 Hz, il est possible de générer des fréquences très basses ( 2 Hz). Hélas, c'est une fréquence encore trop élevée pour la pendule qui demande 1/60 Hz pour fonctionner. Donc, on utilise un deuxième 4060 pour obtenir la bonne fréquence. On pourrait utiliser un 4040 ou un 4020, mais c'est plus facile pour l'approvisionnement, d'utiliser le même composant. Le 2 Hz est donc divisé par le second 4060 par 128 et on obtient une fréquence de 1/64 Hz avec la stabilité du quartz. Comme c'est dommage, il fallait 1/60 Hz ! On reverra le problème plus tard.

    Le signal de sortie du 4060 est en 0V/Vdd, mais on ne peut pas tirer beaucoup de courant, moins de un milliampère. Donc pour alimenter la bobine réceptrice, il faut :
    - Augmenter le courant de sortie : Ceci est fait avec deux transistors NPN et PNP montés en suiveur (n'importe quel transistor est utilisable)
    - Générer une impulsion négative et une impulsion positive : Un condensateur de 470µF en série avec une résistance de 22 ohms fait le travail (ces valeurs ont été déterminées expérimentalement et dépendent de la valeur de Vdd et de la sensibilité mécanique et électrique de l'horloge)

    Il faut maintenant résoudre le problème du diviseur par 60 à la place de 64, sinon notre horloge retardera systématiquement.

    Le compteur par 64 est composé de 6 bascules binaire et ce qu'il faut, c'est remettre le compteur à zéro quand il y a eu 60 impulsions (et non 64). La valeur de 60 (décimal) se code en binaire 111100
    60 = 1*32 + 1*16 +1*8 + 1*4 + 0*2 + 0*1
    Donc il faut détecter que les quatre bascules de poids forts sont dans l'état " 1 " et, dans ce cas, forcer une remise à "000000".

    Ceci se fait facilement avec une porte AND à quatre entrées. En fait, on utilise une porte NAND de type CD4012 qui est plus facile à trouver, suivis de l'autre moitié du CD4012 montée en inverseur. Donc quand le compteur arrive à la valeur décimale 60 (111100 en binaire ou 0x3C en hexadécimal), la sortie du AND passe à l'état "1", qui est juste le niveau qu'il faut pour remettre le 4060 à zéro. Le seul (léger) inconvénient de ce montage, c'est que la sortie d'horloge à 1/60 Hz reste 32 secondes à l'état "0" et 28 secondes à l'état "1", mais cela ne présente aucun problème pour la précision de la minute.

    La première image représente le schéma final
    La deuxième image représente le chronogramme du compteur par 60
    La troisième image représente une simulation (simulation MicroCap 9) des signaux envoyés à l'horloge

    -----

    Images attachées
    Dernière modification par DAUDET78 ; 19/02/2008 à 22h28.
    Bonjour (à mettre en haut) , , , , , , A+ ( à mettre en bas)
     


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  2. BastienBastien
    Invité

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour,

    Pas mal. Et si on voulait avoir 30 et 30 et pas 28 et 32 ? Par exemple, pour faire une horloge avec des 4060+quartz puis des décodeurs BCD -> aff7seg ?

    (Je précise, sans utiiser de PIC ou autre µC !).

    Merci.
     

  3. pidofra

    Date d'inscription
    février 2006
    Âge
    56
    Messages
    310

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour
    Tout d'abord un grand bravo pour l'auteur qui en plus de rendre service donne l'explication du fonctionement, les differentes étapes du resonement d'un manière comprehensible pour tous le monde
    C'est comme cela que je comprend le forum, La solution ,oui, c'est bien mais avec l'explication ça c'est le top. il n'y a que comme cela que les choses peuvent être comprisent.
     

  4. DAUDET78

    Date d'inscription
    septembre 2006
    Localisation
    Ile de France
    Âge
    74
    Messages
    60 505

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Citation Envoyé par BastienBastien Voir le message
    Et si on voulait avoir 30 et 30 et pas 28 et 32 ?
    La sortie du premier CD4060 est à 2 Hz
    1/ si on veut faire une pendule qui compte la seconde de base
    - On divise par 2 pour avoir la seconde (une partie du 74HC93 ou du 74HC92)
    - On divise par 10 (avec un afficheur 0-9) avec un 74HC90
    - On divise par 6 (avec un afficheur 0-6) avec l'autre partie du 74HC93 et on le remet à zéro quand il arrive à 110 ou on utilise l'autre partie du 74HC92
    2/ si on veut faire une pendule qui compte la minute de base
    Le fait d'avoir une horloge 28/32 ne gène absolument pas
    - On divise par 10 (avec un afficheur 0-9) avec un 74HC90
    - On divise par 6 (avec un afficheur 0-6) avec un 74HC93) et on le remet à zéro quand il arrive à 110 ou on utilise une partie d'un 74HC92
    Bonjour (à mettre en haut) , , , , , , A+ ( à mettre en bas)
     

  5. nlc

    Date d'inscription
    mars 2008
    Âge
    37
    Messages
    3

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    C'est marrant il y a quelque temps mon grand pere m'a demandé un montage similaire pour un ami à lui ! J'ai utilisé à peu près le même principe, sauf que j'ai utilisé le 50Hz d'edf comme base de temps, que ma division du 100Hz obtenu après le pont de diode je l'ai faite avec quatre 4017 cascadés et cablés pour avoir en sortie un front toutes les 30s. Et derriere j'avais un flip flop (4013), qui commandait un push-pull, derriere lequel j'avais le même principe du condensateur de forte valeur pour simuler une inversion de polarité sur la bobine de l'horloge toutes les 30sec.
     


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  6. jules

    Date d'inscription
    avril 2004
    Messages
    193

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonsoir,

    Ayant réalisé ce montage (qui marche au poil), je tiens à remercier Daudet78 pour ce schéma et celle belle explication.

    Pour ceux qui désirent mettre leur pendule à l'heure, la solution la plus simple (que j'ai adoptée) semble de mettre un petit bouton poussoir entre la pin 1 et la pin 7 du premier CD4060, ce qui permet de faire (vite) avancer les aiguilles dans la limite du raisonnable pour la mécanique!

    Bonne soirée à tous!
     

  7. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour,

    Est-ce que la capacité variable peut être remplacée par une capacité fixe de 33pF ?
    Est-ce normal qu'il n'y ait pas de résistance de base pour la commande des transistors ?

    Merci pour vos explications.
     

  8. gienas

    Date d'inscription
    janvier 2005
    Messages
    27 036

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour LTHOMAS et tout le groupe

    En l'absence de Daudet, je vais essayer de répondre à sa place.

    Citation Envoyé par LTHOMAS Voir le message
    ... Est-ce que la capacité variable peut être remplacée par une capacité fixe de 33pF ? ...
    Je ne le pense pas. Il faut voir expérimentalement par quelle valeur fixe la remplacer.
    Les ajustables, dans les oscillateurs à quartz, sevent à assurer le démarrage, ajuster la dérive, et compenser les différences du câblage (capacités parasites). Ces valeurs sont donc imprévisibles, et expliquent la raison de l'ajustement prévu.

    Citation Envoyé par LTHOMAS Voir le message
    ... Est-ce normal qu'il n'y ait pas de résistance de base pour la commande des transistors ? ...
    Une résistance de base, sert, en général, à ajuster/régler/fixer/limiter le courant base.

    Là, comme on a affaire à un émetteur suiveur, l'impédance d'entrée sur la base dépend du gain beta du transistor et de la charge dans l'émetteur. La résistance de base est donc inutile, voire néfaste.
     

  9. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Merci pour ces précisions.
    Je possède plusieurs condensateurs variables, sans pour autant connaitre leurs valeurs. Mais je pense que quasi tous les condensateurs variables sont de l'ordre du pF donc peu importe quelle valeur monter, il suffit de l'ajuster par la suite ?
     

  10. Ouk A Passi

    Date d'inscription
    novembre 2006
    Messages
    2 968

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour à tous,

    Des condensateurs variables , il en existe de une multitude !
    De gauche à doite les valeurs s'échelonnent de ...disons de 560 pF à quelques pF.

    Amicalement.
     

  11. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Merci pour le lien intéressant.
     

  12. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour,

    J'ai réalisé le montage, mais celui-ci n'oscille pas !
    J'ai monté un condensateur variable 4,5 pF - 70 pF ou 5,5 pF - 65 pF, pour la résistance de 15M j'ai mis 8,2M + 6,8M en série.
     

  13. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Quelques mesures :

    Au niveau du 1er diviseur :
    patte 11 : signal continu de 2V
    patte 10 : signal quasi carré à 32,760kHz
    patte 1 : signal carré de fréquence 8Hz au lieu de 2Hz

    la prériode est fausse en sortie : environ 27s au lieu de 60s
     

  14. Ouk A Passi

    Date d'inscription
    novembre 2006
    Messages
    2 968

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Bonjour,

    Tu utilises bien le schéma de DAUDET78 visible au # 1 de cette discussion ?
    Ton quartz est bien un minuscule quartz "horloger" cylindrique à 32 768 Hz ?

    Le schéma précise bien pour une période:
    32" à l'état bas, et 28" à l'état haut.
     

  15. LTHOMAS

    Date d'inscription
    décembre 2005
    Localisation
    Alsace
    Âge
    28
    Messages
    777

    Re : [Terminé] génération d'horloge très basse fréquence avec CD4060

    Citation Envoyé par Ouk A Passi Voir le message
    Bonjour,

    Tu utilises bien le schéma de DAUDET78 visible au # 1 de cette discussion ?
    Ton quartz est bien un minuscule quartz "horloger" cylindrique à 32 768 Hz ?

    Le schéma précise bien pour une période:
    32" à l'état bas, et 28" à l'état haut.
    oui j'ai réalisé le schéma à l'identique
    oui le quartz est bon
    Pour la période : Thaut + Tbas = 27s chez moi
     


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