Circuit interface d'une alarme avec capteur lumineux

[Fortare]

Bonjour à tous,

Aujourd'hui, je suis sur un projet de conception de circuit, mais j'aurais besoin d'avis pour savoir si je vais dans la bonne direction.

En effet, je dois faire un circuit d'interface, Il s'agit d'un circuit d'alarme pour l'interface avec un moniteur de radiations qui n'a qu'une sortie audio et visuelle. La proposition est de s'interfacer avec la lumière émise par l'appareil lorsqu'il donne l'alarme en utilisant un circuit photosensible monté dans un berceau sur mesure dans lequel l'appareil est installé.

photo projet lum.PNG

Le circuit doit fournir un signal TTL de niveau HAUT lorsque l'alarme du moniteur de radiations est allumée et maintenir cette sortie à un niveau HAUT jusqu'à ce qu'elle soit réinitialisée par un bouton-poussoir.

Avancées de mes recherches :

schema elec.jpg

- D'abords, j'ai pensé à utiliser une photorésistance, mais apparemment, cette solution est lente et peu précise mais très simple à utiliser. Mais il existe plusieurs autres solutions comme la photodiode et le phototransistor. J'ai un peu de mal à voir quel serait la meilleure solution à mon application.
- Ensuite, j'ai pensé à un circuit avec l'utilisation d'un comparateur. Qui permet de délivrer 5 V quand on est en obscurité et 0V quand il y a de la lumière apres le comparateur ( le potentiomètre permet de régler la sensibilité). Du coups, j'ai utilisé un autre circuit logique SN75451BD pour inverser la tension ( car on veut 5 V quand il y a de la lumière ) et qui permet de délivrer un signal TTL ( car de mémoire, le comparateur ne délivre pas de signal TTL, à me corriger si je me trompe).

J'ai plusieurs questions :
- Es ce que suis dans la bonne voie ? Par rapport à l'utilisation de la photo-résistance, et des autres composants ?
- Comment intégrer le bouton poussoir ? En effet, on doit toujours avoir en sortie 5V TTL lors de la première détection, mais il doit le rester ( meme si on revient en obscurité ), il y aura réinitialisation lors de l'activation du bouton poussoir.

Merci pour vos conseils, je sais que c'est de électronique de base, mais je préfère demander à des gens plus expérimentés que moi
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[nornand]

Bjr:
1 je suis étonné de ce que tu annonces une LDR est réactive
2 pour la fonction mémoire fais une recherche sur une bascule RS .

Bonne journée.

[Janpolanton]

Bonjour,

Il y a une étude très intéressante de Mitsubishi dans l'utilisation d'une LED comme récepteur de lumière. Peut-être une voie à explorer / exploiter
https://www.merl.com/publications/docs/TR2003-35.pdf

[Antoane]

Bonjour,

La LDR est effectivement un composant "lent" - comparé aux autres capteurs de lumière (photo-diode ou photo-transistor). Le temps de réponse est de l'ordre de 1-100 ms, alors qu'une photo-diodes standard aura une bande passante de plusieurs MHz (voire très beaucoup plus).
La LDR est en effet, probablement, la solution la plus simple.

La led utilisée comme photo-diode est une solution a priori fonctionnelle (à condition que les couleurs concordent), mais la sensibilité est pire que celle d'une photo-diode "explicite". Le plus simple est, de loin, d'utiliser une LDR, à défaut un photo-transistor, à défaut une photo-diode, à défaut une led.

- Ensuite, j'ai pensé à un circuit avec l'utilisation d'un comparateur. Qui permet de délivrer 5 V quand on est en obscurité et 0V quand il y a de la lumière apres le comparateur ( le potentiomètre permet de régler la sensibilité). Du coups, j'ai utilisé un autre circuit logique SN75451BD pour inverser la tension ( car on veut 5 V quand il y a de la lumière ) et qui permet de délivrer un signal TTL ( car de mémoire, le comparateur ne délivre pas de signal TTL, à me corriger si je me trompe).

En inversant la position de la LDR et celle de l'autre résistance, le fonctionnement est inversé : sortie à 0V dans l'obscurité et 5V en présence de lumière.
Le LM393 étant à sortie en collecteur ouvert, il faut ajouter une résistance (e.g. 10kOhm) entre sa sortie et le +5V. La sortie est alors compatible TTL.
Le SN75451BD n'est donc pas nécessaire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Janpolanton]

La led utilisée comme photo-diode est une solution a priori fonctionnelle

Mode HS - ON

J'ai mis cette étude pour le fun.
Je me souviens dans ma jeunesse avoir "décapité" des transistors germanium pour en faire des détecteurs de lumière.
Idem avec la série des OC7x, il suffisait de gratter la couche de peinture pour les rendre sensibles à la lumière.

Mode HS - OFF

[Fortare]

Merci à tous pour vos super conseils !

Je reste pour l'instant sur l'utilisation d'une photo résistance dans un premier temps (même si l'utilisation d'une LED peut se être très intéressante aussi, merci pour la publication ! ).

En prenant en compte vos remarques, j'ai modifié mon circuit :





J'ai rajouté une bascule JK pour avoir un effet mémoire, si la lumière est détectée, la sortie reste à 5 V ( et la LED s'allume ) même si la lumière n'est plus détectée. Si on appui sur le bouton poussoirs ( en bleu sur le schéma), la sortie repasse à 0. Bien sur, j utiliserai un régulateur pour l'alimentation, mais ce n'est pas le sujet ici.

Plusieurs questions :
- Vu que j'ai rajouté une bascule JK après mon comparateur, est ce que la sortie reste TTL ? J'avoue que la norme TTL est encore un peu obscure pour moi.
- Comment faire pour que l'état initial de sortie soit 0 V ? Car dans une bascule, l'état de sortie pour J et K égaux est indéterminé. J'ai mis une résistance de Pull up ( 10 k ) à la masse en sortie, est suffisant pour imposer 0 V à l'état initial ?

J’espère ne pas avoir fait d'autres erreurs dans ce circuit !

Merci encore une fois !

[Fortare]

Voici le circuit modifié :



J'ai rajouté une bascule JK pour avoir un effet mémoire, si la lumière est détectée, la sortie reste à 5 V ( et la LED s'allume ) même si la lumière n'est plus détectée. Si on appui sur le bouton poussoirs ( en bleu sur le schéma), la sortie repasse à 0. Bien sur, j utiliserai un régulateur pour l'alimentation, mais ce n'est pas le sujet ici.

Plusieurs questions :
- Vu que j'ai rajouté une bascule JK après mon comparateur, est ce que la sortie reste TTL ? J'avoue que la norme TTL est encore un peu obscure pour moi.
- Comment faire pour que l'état initial de sortie soit 0 V ? Car dans une bascule, l'état de sortie pour J et K égaux est indéterminé. J'ai mis une résistance de Pull up ( 10 k ) à la masse en sortie, est suffisant pour imposer 0 V à l'état initial ?

J’espère ne pas avoir fait d'autres erreurs dans ce circuit !

Merci !

[Janpolanton]

A quoi sert le régulateur LT1764?

[Fortare]

Le régulateur me permet de garantir une tension d'alimentation fixe ( par rapport à la charge en sortie ect ...), c'est un réflexe que j'ai quand je fais une carte, je met toujours un régulateur pour une alim.

[Janpolanton]

Oui, mais ton régulateur avec 5V en entrée pour 5V en sortie ne risque pas de réguler grand-chose...

[Fortare]

Ha oui en effet. Je ne dispose que de 12 V ou 5 V en entrée. Je vais donc mettre 12 V en entrée et faire abaisser le tension à 5V. Le courant n'est pas très important donc je pense que la température de jonction ne sera pas trop haute.

[Antoane]

Bonjour,

Il faut une bascule RS pour cela, et non une JK. Cela peut se faire avec un circuit dédié (e.g. 4043), avec des portes logiques, avec des transistors https://en.wikipedia.org/wiki/Flip-flop_(electronics), etc.

L'état initial se fixe généralement en mettant un condensateur qui va se charger "lentement" à la mise sous tension et ainsi simuler l'appui sur le "R".

En gros, TTL veut dire 0/5 V.

Il faut des condensateurs de découplage en entrée et en sortie d'un régulateur. Une diode de protection contre les inversions de polarité peut aussi être utile.

[Fortare]

Merci beaucoup pour vos réponses, cela m'aide énormément.



Ce que j'ai fais :
- J'ai rajouté une capacité au niveau du bouton poussoir pour l'initialisation et simulé le Reset à la mise sous tension.
- J'ai rajouté les capacités et diodes de protections au niveau du régulateur.
- J'ai remplacé la bascule JK en RS et j'ai rajouté un autre composant en sortie pour convertir la sortie CMOS en sortie TTL ( j'ai pris ce que conseillais la datasheet).

Par contre, la seule chose qui me trouble encore sur la bascule RS c'est l'état R = 1 et S = 1. En effet, ce cas peut se produire si l'utilisateur appuis sur le bouton poussoir (R=1) lorsque la lumière est détecté ( S=1). La sortie sera donc imprévisible. Sur la datasheet du composant 4043, ils indiquent : " dominated by S=1 input". Ce n'est pas tres clair, ça veut dire que la sortie sera la même que S lorsque l'on a S=1 et R=1 ?

Merci pour vos réponses.

[Antoane]

Bonjour,

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4044b.pdf
ou : https://assets.nexperia.com/document...t/HEF4043B.pdf
Lorsque R et S sont à 1, la sortie est à 1.

Avec le circuit du schéma :
- lors de la mise sous tension, le S est brièvement maintenu au Vcc => la sortie Q passe à 1 et la led D2 s’éteint.
- lorsque de la lumière est envoyée sur la LDR, sa résistance diminue et le potentiel de l'entrée non-inverseuse du LM393 monte. Sa sortie passe alors à 1, ce qui fait passer la sortie Q passe à 0 et la led D2 s'allume.

La protection contre les inversions de polarité se ferait en mettant une diode en série avec le fusible.
Le 4043 comporte 2 bascules, pensent à connecter toutes les entrées, y compris celles de la bascule inutilisée.
Le LT1746 est probablement très luxueux pour l'application considérée, un LM317, ou 78l05 devait suffire.
La diode aux bornes de l'alimentation 5V ne me semble pas indispensable. Il vaudrait sans doute mieux mettre une diode (éventuellement schottky) en série avec le connecteur USB.

[Fortare]

Merci beaucoup, grâce à vos messages j'ai pu finir mon circuit.

Une dernière question à propos de la datatheet du comparateur LM393M : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm...=1588727127352

J'ai toujours su que lorsque on a V+ > V- ( Vref ), on a la sortie en collecteur commun donc 5 V HIGH ( via la résistance de pull up ) et quand on a V+ < V- , on a la masse en sortie ( LOW ).

Mais la courbe au paragraphe "8.2.1.3 Application Curve" semble montrer le parfait inverse( voir courbe ci joint ). Est une erreur ? ça m'étonnerai quand même !

Merci

[DAT44]

Bonjour,
il s'agit d'une erreur, il y a une inversion des deux entrées ou une inversion de la courbe ...