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. 18 Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 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 19 Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 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) 20 Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 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). 21 Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 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). 22 Chapitre 7 Fonctionnement du détecteur et réalisation 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). 23