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Utilisation du 74HC4040



  1. #1
    mystercoco

    Utilisation du 74HC4040


    ------

    Bonjour,
    je souhaite réaliser un circuit permettant d'allumer chaque heure un appareil différent (un seul appareil à la fois).
    Pour cela j'ai pensé integrer un 74HC4040 pour faire un compteur modulo 12 (chaque heures) mais je ne suis pas sûr qu'il soit le composant adapter.
    En détail :
    Un NE555 doit fournir un cycle d'horloge de 1 heure au compteur, les sorties du compteur vont sur un transistor qui déclenche un relais (le relais est utilisé pour allumer l'appareil).
    Le circuit est-il faisable ?
    Merci

    ps: je n'ai jamais eu l'occasion de créer des montages, mon domaine étant plutot l'informatique

    -----

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  3. #2
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Bonsoir

    Effectivement, le 74HC4040 n'est pas un bon choix pour faire directement une sorte de chenillard à 12 états. Les 12 sorties correspondent aux 12 bits d'un compteur, présentant successivement 212=2048 états successifs. Il faudrait par exemple faire appel à un registre à décalage, ou bien à un compteur 4 bits suivi d'un décodeur-démultiplexeur 4 vers 16 dont la 13ème sortie provoque le reset du compteur.

    En outre, je doute qu'il soit possible de faire fonctionner efficacement le NE555 avec une période aussi longue qu'une heure. La précision et la stabilité de cette base de temps sera plutôt exécrable.

    Pour obtenir cette fréquence très basse (0,000278 Hz), le mieux est encore d'utiliser un oscillateur beaucoup plus rapide suivi d'un compteur-diviseur. Si nécessaire, il sera alors possible de régler correctement le montage à l'aide d'un fréquencemètre.

    Le plus souvent, pour avoir une impulsion horaire, on branche un quartz standard à 32,768 kHz sur un compteur binaire à 14 étages de type 74HC4020 pour avoir 2 Hz (voir sa datasheet) lui-même suivi d'un diviseur par 7200 (un second 74HC4020 avec un 74HC21 branché sur l'entrée Reset et les sorties Q6 Q11 Q12 et Q13).
    Dernière modification par PA5CAL ; 24/11/2006 à 19h19.

  4. #3
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Merci pour la réponse.
    Je vais me renseigner sur un systeme avec CD4514 (décodeur 4-16) et un CD4516 (compteur/décompteur binaire).

  5. #4
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Salut,
    Un 4060 (avec un oscillateur intégré) pour créer une impulsion chaque heure.
    Cette impulsion va faire avancer deux 4017 câblés pour avoir les 12 sorties voulues.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    J'avais vu la possibilité du 4060 pour déclencher l'impulsion mais je n'ai pas pu trouvé les bonnes valeurs et les composants a cablé pour obtenir 1 heure en oscillation.
    Y a-t-il un moyen simple de trouver comment le cabler convenable pour cette durée?

    Pour le 4017, en utilisant le carry out il faudrai mettre une porte NOT entre le carry out et le enable du 1 er compteur pour éviter que celui-ci continue a tourner alors qu'il a effectué ses 10 allumages, et de même pour qu'il puisse reprendre à 0 après les 2 allumages du second 4017.
    La solution du compteur binaire avec décodeur 16 canaux me parait plus pratique.

  8. #6
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Y a-t-il un moyen simple de trouver comment le cabler convenable pour cette durée?
    tu peux faire les calculs pour avoir une durée d'une heure facilement, en applicant la formule suivante:
    t0 = 2,5 RC
    t = t0*16384 = 1heure
    http://perso.orange.fr/e-lektronik/L...IK/C9.htm#C972
    Pour le 4017, en utilisant le carry out il faudrai mettre une porte NOT entre le carry out et le enable du 1 er compteur pour éviter que celui-ci continue a tourner alors qu'il a effectué ses 10 allumages, et de même pour qu'il puisse reprendre à 0 après les 2 allumages du second 4017.
    pas forcement il y a d'autres possibilités . mais meme avec ton schéma un simple NPN inverseur sait remplir la fonction NOT
    La solution du compteur binaire avec décodeur 16 canaux me parait plus pratique
    le 4514 je le trouve enorme c'est tout

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  10. #7
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Je n'arrive pas a trouver le montage adéquat en oscillation pour le quartz, j'ai fait schéma de test.
    C1=C2=10pF
    Le cablage de l'alimentation des composants logiques et CD n'est pas effectué sur le schéma, je n'ai mis que la première sortie en exemple.
    Quel configuration dois-je utiliser pour faire entrer l'oscillation du quartz dans le 4020 ?
    Quel transistor dois-je prendre pour un relais 6 ou 12 V (sans doute un 4NX) ?
    A quel tension fonctionne le quartz ?

  11. #8
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Plusieurs remarques :

    - Pour faire osciller le quartz, il faut rajouter en parallèle un dispositif amplificateur.
    Typiquement, on utilise une porte inverseuse CMOS standard, avec une résistance de linéarisation (Rlin) branchée entre l'entrée et la sortie et une résistance de limitation (Rlim) branchée entre la sortie et une borne du quartz, l'autre borne du quartz étant reliée à l'entrée de la porte.
    La sortie de la porte fournit le signal à l'entrée "Clock" du CD4020.
    Pour les valeurs, on peut prendre Rlin=15M, Rlim=330k, C1=10pF, et C2=39pF/ajustable.

    - La 13ième sortie du CD4514 doit être connectée à l'entrée "Reset" du compteur CD4516, et non à celle du CD4514.

    - Les sorties du CD4514 ne doivent pas être reliées directement à la base des transistors. Il doit y avoir une résistance de limitation insérée en série (de 12k pour Vcc=5V à 5,6k pour Vcc=15V - voir datasheet pour le courant maxi).

    - Pour les transistors, il doit s'agir de NPN avec la base reliée au 0V (Gnd) (et non à +Vcc).
    Leur gain doit être suffisant pour que l'amplification du courant provenant du CD4515 assure un courant de commande suffisant pour le relais.
    Dernière modification par PA5CAL ; 04/12/2006 à 17h07.

  12. #9
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Merci mais ça me parait un peu compliquer a mettre en place.
    En utilisant le 4060 avec le quartz comme sur le circuit la, ça peut être plus simple (pour diviser par 2^14) :

    Avec R1=15M, C1=10pF et C2=39pF, Quartz=32,768KHZ

    Je me demande si le courant sortant du 4515 ne suffirait pas a alimenter le relais sans passer par un transistor en amplification ?

  13. #10
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Salut,
    En utilisant le 4060 avec le quartz comme sur le circuit la, ça peut être plus simple (pour diviser par 2^14) :

    Avec R1=15M, C1=10pF et C2=39pF, Quartz=32,768KHZ
    oui puisque 4060 = 4020 + 2 portes inverseuses.
    mais l'un des deux capacités (je ne me rappele plus lequel) doit etre un ajustable. C'est pour affiner le réglage.
    Je me demande si le courant sortant du 4515 ne suffirait pas a alimenter le relais sans passer par un transistor en amplification ?
    le courant de sortie du 4515 ne suffit pas pour alimenter le relais. il faut impérativement passer par un transistor polariser par une résistance choisie selon +V du 4515.

  14. #11
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    L'idée de l'utilisation de l'oscillateur intégré du CD4060 est bonne, en effet.

    Cependant, il serait bien de mettre une résistance de limitation entre la sortie 10 et le quartz afin de ne pas trop brutaliser ce dernier (voir datasheet du CD4060).


    Au fait... j'ai fait une coquille à la fin de mon dernier post. Pour le décodeur 4 vers 16, il s'agit bien du CD4514, avec des sorties non-inverseuse, afin de pouvoir brancher directement le "Reset" du CD4516 (le CD4515 a des sorties inverseuses).


    S'agissant du courant des sorties du CD4514, il est très limité (quelques mA dans le meilleur des cas, et moins d'1mA dans le pire des cas). Il faut donc absolument amplifier ce courant pour espérer piloter un relais.

    De plus, pour protéger le dispositif d'amplification contre les surtensions à la coupure du courant, il faut impérativement prévoir des diodes de roue-libre.

    L'utilisation de circuits ULN2003A (commande en 5V) ou ULN2004A (commande de 6 à 15V) pourrait être envisagée. Dans ces circuits ULN200xA, chaque porte intègre à la fois une résistance d'entrée, un transistor NPN Darlington (à gain très élevé) et une diode de roue-libre, et peut fournir plusieurs centaines de mA (<500mA) à une charge inductive telle que la bobine d'un relais. Comme il y a 7 portes dans un circuit, deux d'entre eux suffiraient à ton application.

  15. #12
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Je me suis décidé a faire un schéma plus propre sous isis à l'aide de vos conseils. Le voici :

    Si vous avez des améliorations / corrections a proposer, je met aussi le .DNS
    http://mystercoco.free.fr/etape1.DNS
    J'ai tenté de faire un typon avec ARES mais je n'arrive pas a faire un circuit mono-face sans que les cables ne se croisent.

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  17. #13
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Bonjour

    Quelques remarques et corrections:

    Un schéma de 2020x1420 pixels, ça a du mal à passer sur le forum. Pour ne pas devoir faire de la gymnatique pour lire ce qu'il y a à droite , mieux vaut se limiter à 700 pixels de large, ou faire un lien vers une pièce jointe.

    L'entrée U/D du 4516 doit être reliée à VDD (niveau logique 1) et non à CLK.

    Faire un OU logique entre la sortie du 4082 et un bouton-poussoir pour le réglage du dispositif est une bonne idée. Toutefois, ce doit être réalisé autrement:
    - D2 est bien placée
    - R2 doit être branchée entre CLK (ça c'est ok) et VSS (niveau logique 0)
    - le bouton-poussoir doit être branché entre CLK et VDD (niveau logique 1)
    Toutefois, compte-tenu de la simplicité du montage, les rebonds du contact du bouton-poussoir sont à craindre...

    C2 doit être de type ajustable si l'on veut pouvoir régler finement la vitesse de l'horloge (au final, sa valeur risque d'être inférieure à 39pF)

  18. #14
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Pour éviter d'avoir à supporter les rebonds du bouton-poussoir, on peut compliquer un peu le schéma en utilisant un filtre RC et en montant la deuxième porte du 4082 (U3:B) en trigger de Schmitt :
    - sur le schéma actuel, enlever le bouton-poussoir
    - placer une diode D3 entre la sortie de U3:B et CLK, cathode orientée vers CLK (comme la diode D2)
    - relier les deux premières entrées de U3:B à VDD
    - placer une résistance R4 entre la sortie de U3:B et sa troisième entrée
    - placer une résistance R5 à la troisième entrée de U3:B, en série avec une autre résistance R6 branchée à VSS
    - placer un condensateur C3 en parallèle sur R6
    - replacer le bouton-poussoir entre VDD et le point commun à R5, R6 et C3

    On pourra prendre par exemple :
    R4 = 330k
    R5 = 47k
    R6 = 47k
    C3 = 470nF

  19. #15
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Sur ton schéma, la valeur de R2 me paraît trop faible.

    680 correspond à 7,3mA sous 5V (resp. 22mA sous 15V), alors que le 4082 ne peut débiter que 1mA (resp. 6,8mA) au maxi à 25°... et seulement la moitié dans la pratique !

    Il faudrait choisir une valeur plus élevé, par exemple R2=10k.

  20. #16
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    En plus la sortie 9 du 4060 ne doit pas etre connectée (rester en l'air).
    Pour le réglage des heures: au lieu de la porte "ou" à diode, la 2eme porte du 4082 non utilisée + un 4011 (2 portes nand câblées comme monostable et 2 câblées comme bascule RS) peuvent résoudre efficacement le problème réel des rebonds. Tu auras en prime la possibilité d'un réglage aisé U/D.
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  21. #17
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Une petite amélioration:
    - forcer, par une résistance 1K, l'entrée U/D du 4516 à "1" logique pendant le déroulement de son cycle normal de comptage.
    - régler les heures par l'action simultanée de deux boutons:
    BPc et BP1 pour un sens
    BPc et BP2 pour l'autre.
    Images attachées Images attachées

  22. #18
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    D'abord Merci pour vos réponses !!!
    J'ai réduit la taille de l'image d'au dessus.
    Le circuit a donc été modifié en tenant compte de vos remarques (qui me permettent d'ailleur de comprendre de plus en plus de choses en électronique).
    N'ayant pas besoin d'effectuer de décomptage (le circuit devant tourner continuellement, les réglages seront peu fréquent), j'ai opté pour la solution de PASCAL consistant à utiliser la 2ème porte non utilisée du 4082 en trigger de Schmitt.
    Mais je pense qu'il faudrait peut-etre mettre une résistance entre les 1er et 2èmes sortie de U3:B et le +.
    Les sorties COM des ULN2004 ont-elles besoin d'être branché, quel est leur intêret ?
    L'alimentation sera sans doute en 12V (avec peut-etre un régulateur 7812, et si ce n'est pas trop compliqué un circuit de relais entre secteur et piles).
    En attaché, le schéma modifié...
    Merci A Tous !
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par mystercoco ; 15/12/2006 à 23h52.

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  24. #19
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Citation Envoyé par mystercoco Voir le message
    Mais je pense qu'il faudrait peut-etre mettre une résistance entre les 1er et 2èmes sortie de U3:B et le +.
    Je ne comprends pas bien... As-tu fait une coquille ?

    S'il s'agit de mettre une résistance entre les 1er et 2èmes entrées de U3:B et le +, ce n'est pas nécessaire.

    Les sorties COM des ULN2004 ont-elles besoin d'être branché, quel est leur intêret ?
    Si les ULN2004 servent à piloter des charges inductives comme des relais électromécaniques, alors oui, elles ont un intérêt primordial.

    Elles permettent de drainer les courants des bobines des relais au moment de la coupure, grâce à des diodes de roue-libre intégrées aux circuits.

    Si les relais sont branchés entre les sorties des ULN2004 et une source d'alimentation +VCC (pas nécessairement celle qui alimente les autres circuits du montage), alors ces sorties COM doivent être directement reliées à +VCC.

    En l'absence de branchement de ces sorties COM, les transistors de sortie des ULN2004 risquent d'être détruits par claquage (surtension) dès la première coupure du relais correspondant.


    (j'attends la validation de la pièce jointe pour voir le schéma)

  25. #20
    maxitec

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Le circuit a donc été modifié en tenant compte de vos remarques (qui me permettent d'ailleur de comprendre de plus en plus de choses en électronique).
    N'ayant pas besoin d'effectuer de décomptage (le circuit devant tourner continuellement, les réglages seront peu fréquent), j'ai opté pour la solution de PASCAL consistant à utiliser la 2ème porte non utilisée du 4082 en trigger de Schmitt.
    Dans ce cas il est préférable d'ajouter à l'entrée horloge du 4516, une résistance de rappel à la masse (22k à 47k par ex). Une porte "ou" à diodes " ne sait pas faire" un "vrai" niveau logique 0.
    À propos de diodes, dans mon schéma elles doivent changer de sens. Voici la rectification + une autre petite amélioration.. la dernière

    Bonne chance mystercoco..et à bientôt

  26. #21
    PA5CAL

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Oups! Je viens de regarder le schéma en pièce jointe qui est maintenant accessible.

    Je me suis trompé dans mon explication, car j'avais à l'esprit que U3 avait des portes à 3 entrées et non 4...

    Je corrige donc: dans ce que j'ai écrit, il faut comprendre qu'il faut relier les 3 premières entrées de U3:B à +VDD et faire le câblage du trigger de Schmitt sur la quatrième.

    Dans ton schéma, il faudrait brancher R4 entre la pin 9 (et non 10) et la pin 13 (sortie) de U3:B, et relier la pin 10 à +VDD en même temps que les pins 11 et 12.


    De plus, l'entrée U/D (pin 10 de U4) doit être reliée à +VDD, et R2 doit être branchée entre l'entrée CLK (pin 15 de U4) et VSS (0 V).

  27. #22
    mystercoco

    Re : Utilisation du 74HC4040

    Voila qui est fait, en effet maintenant ça fonctionne en simulation sous ISIS avec le boutton !!!!!
    Mais ISIS ne simule pas le quartz, je ne sais pas comment faire pour le simuler.
    Une dernière question : comment peut-on faire pour agrandir la zone d'édition (en bleu) sous ISIS, celle sur laquelle on peut placer les composants ???
    Je n'arrive pas a placer tous les relais a cause de cela.
    MERCI !
    NB: la 3ème version
    Images attachées Images attachées

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