Avis / Conseil sur circuit Electronique pour Commander une Trappe qui s'ouvre lorsqu'on passe devant

[elfrancesco]

Bonjour, je ne sais pas si mon sujet est clair...

Je suis débutant en électronique, j'ai quelques notions mais sans plus...

Je cherche à me bricoler un genre de Chattière Electrique qui s'ouvrirait (coulisserait du bas vers le h) lorsque mon chat passe devant et se refermerait(coulisserait du haut vers le bas) apres un certain temps.
En général je ne fais pas grand chose d'autre en électronique que du copier/coller de morceau de circuits, le tout piloté par un arduino...

Je voulais m'essayer à l'électronique numérique sans faire appel à un microcontrôleur.

Elle serait constituée :
- Un moteur
- 2 fin de course (Haut et Bas)
- Une temporisation (sans doute basée sur un ne555)
- Un emetteur / récepteur infrarouge (à définir, je verrais ca plus tard...)
- Circuit de commande (voir ci apres)

Le fonctionnement de la Chattière est des plus basique :
Etat initial : Porte fermée.

Si présence Chat (detecteur IR = 1) ==> Activation moteur sens Montée jusqu'à Fin de Course Haut.
Lorsque la temporisation est terminée, (sachant qu'elle serait réinitialisée tant qu'il y a du mouvement devant le capteur IR) ==> Activation du moteur sens Déscente jusqu'à Fin de Course Bas.

J'espère être clair...

Maintenant la partie Electronique qui me préhoccupe.

J'ai essayé de créer la table de vérité qui va bien et de la simplifier via un Tableau de Karnaugh (ca me paraissait adapté de ce que j'ai pu lire sur le net, mais vos commentaires m'intéresse si je me trompe )
Ca donne ca :
karnaugh.png

Déja à ce niveau la, je ne suis pas certain du résultat, surtout concernant ma simplification de : !A . !B <=> !(A + B) ...
Ensuite j'ai fait un genre de pseudo schéma de cablage théorique sans prendre en compte la partie temporisation ni capteur de mouvement...
diagram.png

Il doit manquer plein de résistance notamment sur les bases des transistors et peut être même un transistor en sortie de S qui viendrait commander les bases des 4 transistors du pont en H.

Au cas où ca ne serait pas clair, les entrées sont des Oval simples et les sorties des doubles ovals...

Je m'intérroge sur mon pont en H NPN et PNP, est-ce que ca vous parraît fonctionnel (avec ajout de résistances sur les bases...) sur le principe ?

Est-ce que je peux relier toutes mes bases des transistors du pont en H à ma sortie S ("S" pour Sens...) pour que selon l'état de S (1 ou 0) le pont soit dans une direction ou une autre ? (car je n'aurais pas besoin d'un frein...)

Le Switch S1 serait un transistor (voir un montage darlington ? ou mosfet ?) dont la base / gate serait reliée à la sortir "Motor"


Voila, j'espère que vous avez eu le courrage de lire tout mon blahblah et qu'il n'aura pas été incompréhensible...

Merci d'avance de vos avis et conseils
-----

[tchitchou]

Salut,
c'est sans doute pas la réponse que tu attends, mais..
tu as fait le tour des chatières existantes avant de te lancer dans cette aventure ?

Bonne chance

[elfrancesco]

Salut,

Oui j'ai un peu regardé, j'avais déja commandé ma chattiere existante (classique, non électrique) pour le fun avec arduino et plein de fil pas joli...

Mais tu sais c'est juste un cas d'école histoire d'essayer quelque chose... Si je réussi le schéma et que tout fonctionne, je ne ferais peut être même pas le système de trappe... de toute façon mon chat préfère miauler à la fenêtre pour qu'on lui ouvre

a+

[elfrancesco]

Encore moi... Je suppose qu etant donne que je n ai aucune reponse, je dois avoir tout faux...?
En regardant des schemas de pont en h, je me demande pourquoi certains possedent 4 npn et pourquoi d autres ont 2 npn et 2 pnp ?

Merci de tout conseil que vous pourriez me donner

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,
les pnp ont des caractéristique moins bonnes que les npn, il arrive donc que l'on préffère n'utiliser que des npn, quitte à complexifier (légèrement) la commande.

Le schéma de ton pont en H n'est pas bon :
- certaines diodes et transistors sont à l'envers, tu as parfois inversé NPN et PNP... Demaander un schéma fonctionnel à google ;
- Comme tu le dis, la commande n'est pas aussi simple.

La table de vérité, c'est bien lorsque tu as un système purement combinatoire, c'est à dire dont les sortie (sens moteur et rotation moteur) ne dépendent que des entrées (capteur haut, capteur bas et présence chat). Toi, tu es dans un cas séquentiel, c'est à dire que tu peux décrire ton système par une suite d'instructions. Tu n'utilises plus des termes comme S, ET, OU, PAS... Mais des termes comme PUIS, JUSQU'A CE QUE...
Tu as cependant essayé de convertir ton sytème en circuit combinatoire, en ajoutant une variable représentant le temps : TEMPO, mais c'est pas optimal et il manque encore une case mémoire décrivant l'état du moteur.

Tu peux continuer à travailler en combinatoire, c'est possible, mais pas sûr que se soit très formateur d'utiliser les mauvais outils

Quoi qu'il en soit, tu auras besoin de logique combinatoire, car sur le vrai système, tu auras des "cases mémoires", sous une forme ou une autre pour conserver l'état du ssystème, par exemple entre la détection du chat et le moment ou le capteur haut sera atteint.

[electrique10]

En général je ne fais pas grand chose d'autre en électronique que du copier/coller de morceau de circuits, le tout piloté par un arduino...
Je voulais m'essayer à l'électronique numérique sans faire appel à un microcontrôleur.

C'est un peu contradictoire ce que vous dite un arduino est bien piloté par microcontrôleur

Bon je ne suis pas expert dans les arduino mais plutôt les picaxes bref je pense que ca doit être kif kif bourico a quelque chose près.
Mais si vous passer par un microcontrôleur j'aurais pris 2 détecteurs a ultrason de chaque coté de la chatière.

voila en gros comment j'aurais fait au niveau du programme d'un picaxe j'ai schématisé pour bien comprendre le principe


Le picaxe serait programmé de façon que dès qu'un détecteur détecte une présence inférieur a 20 cm par exemple
Donc on lis le module SRF puis on stocke la valeur dans la variable A
Ensuite on compare la variable A
Si A est inférieur a 20cm si oui on continu le programme sinon on boucle et on revient a la lecture du SRF
Si oui on met le moteur en marche

puis on détecte la fin de course du haut en tout ou rien sur l'entrée 0 par exemple
Si on détecte pas on tourne en boucle et si la fin de course à été détecter on arrête le moteur puis on fait une pause

Une fois le délais de la pause dépassé et remet le moteur en marche en sens inverse

puis on détecte la fin de course du bas en tout ou rien sur une autre entrée 1 par exemple

Si on détecte pas on tourne en boucle et si la fin de course à été détecter on arrête le moteur

puis on boucle le programme

Alors c'est un programme qui peut fonctionné mais peut être aussi amélioré
notamment un autre détecteur ou un délais afin que votre chat se trouve pas coincé pile poile sous la fenêtre en même temps qu'elle se ferme
autrement le moteur tourne en essayant de fermer la lucarne et si votre chat est coincé le tout ou rien ne sera pas capté et coupera pas le moteur et continuera a appuyer sur le chat.
et a mon avis j'aimerais pas être a sa place a ce moment là.

Après chacun sa technique avec ou sans microcontrôleur

[invite805ff73c]

Mais si vous passer par un microcontrôleur j'aurais pris 2 détecteurs a ultrason de chaque coté de la chatière.

Houla! Les chats ont l'ouie très fine, avec des ultrasons tu va les faire fuire! A éviter!

[electrique10]

oui mais j'ai pris ca comme exemple pour expliqué en gros le principe mais d'autres capteurs peuvent aussi faire l'affaire voir aussi du coté des infrarouge PIR
après reste a savoir si les chats sont sensible justement a ses fréquences la
je ferais un test sur mes chats et je vous dirais ca si ils réagissent ou non.

[electrique10]

il semble que les chats ne soit pas sensible au module SRF en tous cas pas sur les mienne.
j'ai trouvé ceci sur la sensibilité des animaux
le chat a une sensibilité de 45 Hz - 64,000 Hz alors que le module émet une fréquence de 40 Khz

[Antoane]

Le but est justement de se passer de micro-contrôleur. Et, non, "numérique" n'impose pas l'emploi de µC.

j'ai trouvé ceci sur la sensibilité des animaux
le chat a une sensibilité de 45 Hz - 64,000 Hz alors que le module émet une fréquence de 40 Khz

La "," est ici anglo-saxonne, donc 64,000Hz = 64kHz.
Et 40kHz est dans la bande [45Hz ; 64kHz].

Nota : on écrit Hz pour hertz et kHz pour kilo-hertz. Pas KHz, pas Khz...


***
Sinon, l'ordinogramme post#6 reprend effectivement ce que tu veux faire, à ceci prêt que la tempo n'est pas re-déclenchable : un chat qui repasse devant le capteur ne remet pas la tempo à 0.
Par ailleurs, il faut avoir une vue globale du projet et directement envisager la mécanique qui va bien : le moteur tournant dans les deux sens est-il la meilleurs/la plus simple des solutions ? ne serait-il pas possible de laisser le moteur libre pour fermer la trappe (ça permettrait d'éviter le pont en H), qui tomberait par ex sous son propre poids ? la trappe arrivera-t-elle à tenir en position ouverte ? ...

[elfrancesco]

Le but est justement de se passer de micro-contrôleur. Et, non, "numérique" n'impose pas l'emploi de µC.

Tout à fait, c'est en effet ce que je souhaite : ne pas me service d'un microcontrolleur (Atmel ou PIC en l'occurence) et donc ne pas utiliser d'arduino ou de PICAXE...

Sinon, l'ordinogramme post#6 reprend effectivement ce que tu veux faire, à ceci prêt que la tempo n'est pas re-déclenchable : un chat qui repasse devant le capteur ne remet pas la tempo à 0.

Je souhaite vraiment utiliser simplement des portes logiques, j'aurais souhaité votre avis sur les erreurs que j'aurais pu commetre sur ma table de vérité ainsi que l'adaptation en circuit basé sur des portes logiques.

Par ailleurs, il faut avoir une vue globale du projet et directement envisager la mécanique qui va bien : le moteur tournant dans les deux sens est-il la meilleurs/la plus simple des solutions ? ne serait-il pas possible de laisser le moteur libre pour fermer la trappe (ça permettrait d'éviter le pont en H), qui tomberait par ex sous son propre poids ? la trappe arrivera-t-elle à tenir en position ouverte ? ...

J'avoue ne pas avoir envisagé cette solution qui est très intéressante, merci du conseil (je prend en compte le fait qu'il faudra que ma porte reste en position ouverte sans intervention du moteur ce à quoi je n'avais pas pensé...).
Toutefois, dans mon problème, je souhaite vraiment m'imposer :
- portes logiques
- pont en H "maison" (pas de driver tout prêt) pour voir si j'ai bien compris le principe...
Je ne pense pas que le pont en H fonctionne aussi simplement mais je ne sais pas vraiment pourquoi.
Est-ce que je suis sur la bonne voix ? est-ce qu'un schéma comme je l'ai présenté me permettrait avec une seule entrée à changer le sens de rotation en faisant passer de 0 à 1 l'entrée du pont ?

Concernant le capteur de présence ainsi que la temporisation je ne parlerais pas pour l'instant, mais lorsque cette premiere partie (pont + logique de pilotage) fonctionnera sur le papier, je créeraie un autre post à ce sujet si je rencontre des problèmes...

Merci pour vos réponses

[elfrancesco]

Bonjour,
les pnp ont des caractéristique moins bonnes que les npn, il arrive donc que l'on préffère n'utiliser que des npn, quitte à complexifier (légèrement) la commande.

Le schéma de ton pont en H n'est pas bon :
- certaines diodes et transistors sont à l'envers, tu as parfois inversé NPN et PNP... Demaander un schéma fonctionnel à google ;
- Comme tu le dis, la commande n'est pas aussi simple.

La table de vérité, c'est bien lorsque tu as un système purement combinatoire, c'est à dire dont les sortie (sens moteur et rotation moteur) ne dépendent que des entrées (capteur haut, capteur bas et présence chat). Toi, tu es dans un cas séquentiel, c'est à dire que tu peux décrire ton système par une suite d'instructions. Tu n'utilises plus des termes comme S, ET, OU, PAS... Mais des termes comme PUIS, JUSQU'A CE QUE...
Tu as cependant essayé de convertir ton sytème en circuit combinatoire, en ajoutant une variable représentant le temps : TEMPO, mais c'est pas optimal et il manque encore une case mémoire décrivant l'état du moteur.

Tu peux continuer à travailler en combinatoire, c'est possible, mais pas sûr que se soit très formateur d'utiliser les mauvais outils

Quoi qu'il en soit, tu auras besoin de logique combinatoire, car sur le vrai système, tu auras des "cases mémoires", sous une forme ou une autre pour conserver l'état du ssystème, par exemple entre la détection du chat et le moment ou le capteur haut sera atteint.

Merci doublement Antoane, je n'avais pas vu ta premiere réponse.

Je vois ou tu veux dire avec la logique séquencielle et je me renseignerais d'avantage dessus merci. Toutefois, cela ne me paraîssait pas nécessaire dans mon scénario assez simple.
Je ne comprends pas pourquoi il me faut connaître l'état du moteur vu qu'il est aussi commandé en sortie ?

Concernant ta dernière phrase, je ne comprends pas car pour moi, ma porte (trappe à chat) montera tant que la tempo sera à 1 sauf si HAUT = 1 ... mais je dois sans doute me tromper... si tu as la possibilité de détailler ca serait sympa...
Merci d'avance en Tout cas.

Je précise que j'ai scindé mon poste concernant la partie pont en H pour avoir je l'espere plus de réponses ici ==> http://forums.futura-sciences.com/el...ml#post4584842

A bientôt

[Antoane]

Bonsoir,
Bon, j'étais fatigué que je t'ai répondu le 25, donc c'est pas aussi réfléchi qu'on aurait pu espérer...
J'ai vu le problème comme du séquentiel a priori, mais ça fonctionne très bien en combinatoire aussi.

Ta mise en table de vérité, simplification par tableaux de Karnaugh, transformation en circuit logique est bonne ; c'est pas optimisé, mais c'est bon.
Comme déjà dit, ton schéma de pont en H est faux, mais on y reviendra.

Dans un tableau de Karnaugh/une table de vérité, ou plus généralement dans tout système physique réel, il y a trois types de combinaisons :
- celles qu'on sait qu'en sortie on veut des 0 ou c'est des 1 (exemple : il pleut & je vais au travail à pied => je prend un parapluie) ;
- celles qui ne peuvent pas se produire (ex : il pleut & le soleil brille) ;
- celles qu'on se fiche de ce qu'il y aura en sortie (ex : il pleut & je vais au travail en voiture => que je prenne ou non mon parapluie ne change rien).
Dans les 2 derniers cas, la sortie peut être dans un état ou dans l'autre, comme c'est le plus simple pour le concepteur. Reprend donc tes tableaux, il y a de quoi simplifier (le 2e).

L'étape suivante, c'est de diminuer le nombre de composants : les portes logiques se vendent généralement par boitier de 4 (pour les opérateurs à 2 entrées) ou 6 (pour les portes oui et non). Ici, il te faut 4 boitiers, en simplifiant, on peut le faire avec (presque 1 boitier...)


Il faut aussi voir si tout ça est nécessaire : s'il est possible de laisser retomber la porte toute seul, on peut économiser un pont en H.

!A.!B=!(A+B) et !A+!B=!(A.B), c'est les relations de De Morgan.


PS : en espérant que j'ai bien dormi cette nuit.

[elfrancesco]

Merci de vos commentaires,

Voici où j'en suis... j'ai essayé de réduire le nombre de composants utilisés (porte NAND et OR).

J'ai maintenant une tempo redéclenchable issue d'un autre post (http://forums.futura-sciences.com/el...onostable.html).
Le pont en H a été abandonné (en tout cas la version faite maison), je prend un CI dédié (à terme un l293D, pour le moment, j'ai un L298 sous la main donc je fais avec...)

La partie Controlleur logique avait déja été évoquée dans ce post.

Je vous présente ce schéma et espère avoir votre avis sur sa faisabilité. Je ne parlerais pas ici de la partie mécanique.
C'est la premiere fois que je joue avec proteus aussi n'hésitez pas à m'indiquer si la présentation est correcte.

Je me doute que je n'ai sans doute pas toujours choisi les bons composants...

Apres avoir recueilli vos avis, et, en suppossant qu'il n'y ai pas de modification à apporter au circuit (ouais je sais.... l'espoire fait vivre )... ma prochaine étape serait d'aller jouer avec ARES pour editer mon premier circuit imprimé !! (quel entousiasme...)

Bon, j'arrete de m'étaller car je sens bien que même si la simulation dans ISIS fonctionne, vos commentaires vont me faire vite redescendre sur Terre (mais je suis là pour ca).

Merci d'avance, voici le schéma.
P.S : La barriere infrarouge n'a pas été évoqué sur aucun post de ma part. Votre avis m'intéresse dessus aussi . Ne pouvant pas la modéliser sur ISIS, elle correspond au bouton "DECLENCHEMENT" dans le sous circuit "TEMPO Redécl."

[Antoane]

Bonjour,
Globalement pas grand chose à dire :
- mettre à la masse ou au Vcc les entrées inutilisées ;
- ajouter les condensateurs de découplage sur les alimentations de 5V et 12V (100nF soudés au plus proche des broches d'alimentation des composants) ;
- D10 peut-être une diode quelconque (1N4148...) ;
- le IS471 est très probablement un composant sensible de l'alimentation, ajouter un R-C (33ohm/470nF céramique ou tantale) sur son alimentation ;
- tu peux réaliser la tempo à partir d'une (ou deux) portes logiques ;
- tu peux simplifier la logique de contrôle : sens=tempo (cf post#13), en inversant la résistance R1 et l'interrupteur, tu crées directement !haut, et n'as donc plus besoin de l'inverseur. Avec une diode et une résistance, tu crées une fonction OU ou une fonction ET (c'est de la logic RDL ; http://en.wikipedia.org/wiki/Diode_logic).

[elfrancesco]

Merci pour ta réponse Antoane.

- ajouter les condensateurs de découplage sur les alimentations de 5V et 12V (100nF soudés au plus proche des broches d'alimentation des composants) ;

Sais-tu si il y a un moyen dans ARES de mettre une forme de contrainte de distance entre des composants et un noeud ? (a tout hasard...) ou est-ce que cela fait partie des choses qu'il faut penser à faire lors du routage ?

- tu peux réaliser la tempo à partir d'une (ou deux) portes logiques ;

Encore un n-ième truc que je ne connais pas : merci!

- tu peux simplifier la logique de contrôle : sens=tempo (cf post#13), en inversant la résistance R1 et l'interrupteur, tu crées directement !haut, et n'as donc plus besoin de l'inverseur. Avec une diode et une résistance, tu crées une fonction OU ou une fonction ET (c'est de la logic RDL ; http://en.wikipedia.org/wiki/Diode_logic).

En effet je n'avais pas vu le lien entre la tempo et le sens, merci.
Je ne connaissant pas la logique RDL je vais essayer ca, mais la chutte de tension lié aux diode n'est elle pas gênante ou ne nécessite elle pas de composant d'aptation supplémentaire ?

Encore un grand merci ! je reviens avec un schéma à jour dès que possible pour la suite de vos critiques

[Antoane]

Sais-tu si il y a un moyen dans ARES de mettre une forme de contrainte de distance entre des composants et un noeud ? (a tout hasard...) ou est-ce que cela fait partie des choses qu'il faut penser à faire lors du routage ?

Je ne sais pas.
Mais clairement un routeur automatique ne peu pas tout faire. Il en fera plus ou moins selon la qualité du logiciel et la sensibilité du circuit, mais il reste toujours un morceau à reprendre à la main.

Je ne connaissant pas la logique RDL je vais essayer ca, mais la chute de tension lié aux diode n'est elle pas gênante ou ne nécessite elle pas de composant d'aptation supplémentaire ?

Si, il faut voir au cas par cas si ça passe. Ca s'étudie facilement (pour les circuits simples) à la louche, ou plus proprement en considérant les tension de sorties aux états haut/bas et les niveaux d'entrées requis.

[elfrancesco]

Encore moi, je galere un peu dans la prise en considération de tes conseils Antoane, surtout concernant le remplacement du NE555 par une ou plusieures portes logiques.

Bien que ca ne soit pas obligatoire, c'est intéressant puisque ca me fait gagner 1 composant...

J'ai essayé plusieures manipulations à partir des informations que j'ai pu trouver sur sonelec.
Je n'arrivais à rien en utilisant mes portes OU (7132) qui sont TTL si j'ai bien compris. Je me suis rendu compte qu'en utilisant des 4071 ca fonctionnait beaucoup mieux...

Je devine un lien entre les impédances d'entrée des portes et la décharge du condensateur sans vraiment être capable de l'expliquer...
Mais plus problématique, je constate que si j'active une ou plusieures fois l'entrée de la tempo alors qu'elle vient de repasser à 0, elle ne joue plus son rôle correctement (elle passe à une tension intermédiaire et durant une durée équivalente au temps à l'état haut de mon entrée...)

Aurais-tu des infos sur ce que je fais de mal a tout hasard ou cela fait-il parti de l'inconvénient de ce circuit ?
Par ailleurs j'ai du mal à voir si je peux placer une diode pres du condensateur afin que cette minuterie soit redéclenchable...

Merci d'avance.
Ci joint le schéma du timer réalisé avec mesures en Bleu l'entrée et en Jaune la sortie.

[Antoane]

Bonjour,
Je t'avais oublié... N'hésite pas à relancer la discussion si personne ne t'a répondu après 2 ou 3 jours.

J'ai essayé plusieures manipulations à partir des informations que j'ai pu trouver sur sonelec.
Je n'arrivais à rien en utilisant mes portes OU (7132) qui sont TTL si j'ai bien compris. Je me suis rendu compte qu'en utilisant des 4071 ca fonctionnait beaucoup mieux...

La tempo ne fonctionne pas lorsque R6 est trop grande à cause du courant d'entrée de la porte. Utiliser une porte 40xx permet de résoudre le problème (courant d'entrée ~nul). Diminuer R6 (et accroitre C6 en conséquence) devrait aussi résoudre le pb.

Mais plus problématique, je constate que si j'active une ou plusieures fois l'entrée de la tempo alors qu'elle vient de repasser à 0, elle ne joue plus son rôle correctement (elle passe à une tension intermédiaire et durant une durée équivalente au temps à l'état haut de mon entrée...)

Aurais-tu des infos sur ce que je fais de mal a tout hasard ou cela fait-il parti de l'inconvénient de ce circuit ?
Par ailleurs j'ai du mal à voir si je peux placer une diode pres du condensateur afin que cette minuterie soit redéclenchable...

As-tu bien compris comment fonctionne ta tempo ?
Quel est l'état initial, comment se charge C6 (de quelle tension jusqu'à quelle tension), puis ce qui se passe une fois que la sortie de U4:B a changé d'état (comment C6 se décharge) et comment opn revient à l'état initial ?
Quand tu auras bien saisi le fonctionnement du truc, tu verras pourquoi ca marche mal lorsque tu essayes de relancer la tempo peu de temps après son arrêt.
Pour en faire un monostable déclenchable, il faut essayer de voir comment tu peux brusquement décharger C6 alors que la tempo est en fonctionnement...
Pourquoi une tension intermédiaire, c'est une question un peu plus complexe : http://www.ti.com/lit/an/scha004/scha004.pdf Conclusion : utilise un 4001B et ça ira mieux

Magie de la RDL :
- tu peux supprimer R4 et remplacer D7 par une résistance (~10k) ;
- "Non-haut" n'a pas besoin de résistance de pull-up.
Tu comprends pourquoi ?

Les circuits CMOS 40xx peuvent s'alimenter directement en 12V (entre 5 et 15V).