Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 1

Chapitre 7
Fonctionnement du détecteur et réalisation
1- Le principe de fonctionnement du détecteur
Après ces quelques remarques préliminaires, abordons maintenant le schéma de notre
montage qui est dévoilé en figure 7.1. Le montage est, bien évidemment, articulé autour du
détecteur HS134 (DET1). Ce capteur est tout simplement alimenté par une tension continue
de 5V (DC). En fonction de la concentration de gaz capté par la capsule de DET1, il apparait
un courant plus ou moins important dans les électrodes B1 et B2 le courant est ensuite envoyé
dans R4 qui produit une tension proportionnelle au courant à mesurer. La tension est alors
amplifiée par l’amplificateur opérationnel U4 qui est monté, ici, en inverseur par rapport à la
masse virtuelle que lui fournit le point milieu du potentiomètre P1. ceci permet de caler le 0
en fonction du courant de repos du capteur.
J1
REG1
TBLOCK-M2
7805
D1
VI
VO
3
GND
1N4005
C1
RA
470u
1k
C2
Q1
BC547
Q2
2W04G
R1
10k
C5
A2
A
68n
B
R3
100k
330k
P1
RC
BC547
H
68n
A1
U4
3
6
B1
2
270
D2
50K
DET1
1N4005
4
1
5
RB
R2
B2
7
1
2
1
2
BR1
47
D4
R4
R5
10k
10k
TL081
2
1
LED-GREEN
R6
R9
1k
47k
U2
5
8
J4TBLOCK-M2
1
2
7
3
R13
6
4
R8
330
8
3
D3
7
LED-RED
Q
VCC
BUZ1
100k
R
4
R10
R12
27k
10k
DC
R7
BUZZER
LM311
R11
U3
NE555
270
CV
5
TH
TR
2
C3
100n
1
6
GND
33k
C4
10n
J2
1
2
TBLOCK-M2
J3
1
2
RL1
Q3
G2RL-14B-DC12
BC547
TBLOCK-M2
Figure 7.1 schéma de détecteur de monoxyde de carbone
Notez que, puisque l’amplificateur opérationnel U4 est alimenté en mono tension, il faudrait
théoriquement utiliser un modèle rail pour que cet étage fonctionne normalement. Cependant,
étant donné que le signal de sortie de U4 pilote l’entrée du comparateur U2. Nous pu faire
appel à un simple TL081. La tension de déchet que présente un circuit TL081 en sortie ne
nous gêne pas pour ce montage car les seuils du comparateur U2 (monté ici en trigger de
schmitt) sont plus élevés.
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Lorsque la tension qui apparait aux bornes de R4 croit, la tension de sortie de l’amplificateur
opérationnel décroit (effet inverseur).
Si la quantité de gaz capté par DET est importante (et selon la position de P1) la tension
appliquée sur l’entrée moins de U2 passera en dessous du seuil bas du comparateur fixé par
R9, R10 et R11. Dès lors, la sortie de U2 passe en haute impédance de sorte que la résistance
R6 peut enfin imposer un état haut sur la broche R du circuit NE555
Le circuit NE555 est monté, ici, en oscillateur astable. Dès que l’entrée R du circuit U3 passe
à l’état haut, l’oscillateur se met à fonctionner, ce qui a pour effet d’exciter le transducteur
piézoélectrique qui émet de CO. Capté par DET, dépasse la consigne fixée par P1. La
fréquence de l’oscillateur U3 est imposée par R7, R8 et R4.Le condensateur C3 permet de
stabiliser les seuils internes du circuit U3, ce qui permet de fortement diminuer la sensibilité
de l’oscillateur vis-à-vis de la tension d’alimentation.
Le montage sera alimenté par une tension allant de 9V à 12V (DC) qui n’a pas besoin d’être
stabilisée. Une tension correctement filtrée .issue d’un petit bloc secteur, fera très bien
l’affaire. Notez cependant ce que le capteur consomme 150mA à lui seul. Ce qui porte la
consommation du montage à plus de 190mA veillez donc à ce que le bloc d’alimentation
employé soit capable de fournir le courant nécessaire
Précisons que les diodes D1et D2 permettent protéger le montage en cas d’inversion du
connecteur d’alimentation, ce qui est parfois très utile.
2- Réalisation du circuit
Le dessin du circuit imprimé de ce montage et visible en figure 7.2 tandis que la vue
d’implantation associée est reproduite en figure 7.3. Les pastilles seront percées à l’aide d’un
foret de 0,8mm de diamètre pour plupart, sauf pour CN1, REG1, D1 et D2 pour lesquelles les
pastilles doivent être percées à 1mm. Enfin, les pastilles du capteur DET1 doivent être percées
avec un foret de 1,3mm de diamètre
Figure 7.2 : Tracé du circuit imprimé de détecteur de CO
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Figure 7.3 : Implantation des composants
Avant de réaliser le circuit imprimé, il est préférable de vous procurer les composants pour
vous assurer qu’ils s’implanteront correctement le transducteur piézoélectrique. Même s’il n’y
a pas vraiment de difficulté pour reproduire ce montage on fera tout de même attention au
sens des condensateurs polarisés et au sens des circuits intégrés.
Le régulateur REG1 dissipe pas mal d’énergie à cause de la consommation du capteur.il
conviendra donc de le monter sur un petit dissipateur thermique afin de limiter la température
de jonction à une valeur acceptable. Nous vous conseillons vivement de monter le régulateur
REG1 sur un dissipateur ayant une résistance thermique inférieure à 18°C/W.
L’utilisation du montage est très simple puisqu’il suffit de régler la consigne de détection
sphère saine et exempte de CO, il n’est pas facile de juger de l’efficacité du montage. Aussi,
nous proposons de régler le montage à l’aide d’un voltmètre en vous aidant des courbes de la
figure 7 .4.
Figure 7.4 : La courbe relative VRL (co)
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Tel que notre montage est conçu, la tension issue du point milieu de P1, pour être appliquée
sur l’entrée plus de l’amplificateur opérationnel U4, coïncide avec la courbe CO de la figure
4. Par exemple, si l’on souhaite que le montage déclenche l’alarme lorsque le CO atteint une
concentration de 500m, il suffit de régler P de telle sorte que la tension appliquée sur la
broche 3 de U4 vaut 2V.
Pour tester l’efficacité du montage, vous pourrez, par exemple, descendre la tension de
référence à 1V environ puis vous pourrez vérifier que l’alarme se déclenche lorsqu’on
approche de la capsule de détection la flamme d’un briquet pendant quelques dizaines de
secondes.
3- Les différents blocs du montage
3-1 Bloc alimentation
La réalisation contient un circuit intégré 7805 (régulateur de tension) qui exige une
alimentation de 5 Volts, elle est montrée sur la figure 7.5
Figure 7.5 : localisation du bloc d’alimentation
Les différents composants sont :

Un régulateur 7805 en boîtier et un LED vert protégé par une résistance (270Ω).

Deux diodes pour la protection et pour l’alimentation secourue.

Un condensateur électrochimique d’une valeur de 470 µF pour le filtrage.

Deux condensateurs (100 nF) pour le régulateur.

Un pont de diode pour le redressement double alternance.

Deux résistances (1KΩ, 47Ω) pour le générateur de courant qui construit par deux
transistors (BC546).
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3-2 Bloc capteur et amplificateur
Figure 7.6 : Localisation du Bloc Capteur
Les différents composants sont :

Le capteur HS-134.

Amplificateur TL081.

Un potentiomètre et cinq résistances (3X10KΩ, 330KΩ).
3-3 Bloc comparateur
Figure 7.7 : Localisation du Bloc comparateur
Les différents composants sont :


Un comparateur LM311.
Trois résistances (27KΩ, 47KΩ, 100KΩ).
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3-4 Bloc NE-555, Buzzer et LED rouge
Figure 7.8 : Localisation du Bloc NE-555, Buzzer et LED rouge
Les différents composants sont :



NE-555 et les composants de montage astable (330 Ω, 33KΩ, 1KΩ, 10nF, 100nF).
LED rouge et la résistance de protection (270Ω).
Un buzzer (5V).
3-5 Bloc relai
Figure 7.9 : Localisation du Bloc relai
Les différents composants sont :

Un relai (12V), transistor(BC546) et une résistance (10KΩ).
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