vérificateur de continuité

Projet éducatif sans microcontrolleur

Vérificateur de continuité

Voici un petit projet simple à réaliser pour un débutant en électronique. Il ne requiert que 2 transistors d'usage général facilement disponible ainsi que quelques composants passifs.

Matériel requis

• 1 petite plaquette de bakélite pour le montage.
  
• 1 transistor NPN 2N3904
• 1 transistor PNP 2N3906
• 1 transistor céramique de 10nF
• 1 résistance 1/4 watt 100 ohm
• 1 résistance 1/4 watt 1Kohm
• 2 résistances 1/4 watt 10Kohm
• 1 résistance 1/4 watt 18Kohm
• 1 résistance 1/4 watt 51Kohm
• 1 DEL rouge 3mm ou 5mm, pas bleu ou blanche, voir texte.
• 1 petit haut-parleur 8 ohm
• 1 petit commutateur simple pôle
• 1 pile 9 volt
• 1 porte pile
• 1 petit-boitier

montage sur plaquette sans soudure

Je n'ai pas fait de montage permanent mais voici le schéma de montage sur une plaquette sans soudure.

Principe de fonctionnement

Le circuit est basé sur 2 transistors bijonction, Q1 de type NPN et Q2 de type PNP. Les transistors NPN fonctionnent avec le collecteur positif par rapport à l'émetteur alors que les PNP fonctionnent avec le collecteur négatif par rapport à l'émetteur. C'est pour ça que Q1 est monté avec l'émetteur à V- de l'alimentation alors que Q2 est monté avec l'émetteur au V+ de l'alimentation.

Ce type de circuit porte plusieurs noms, bascule astable, oscillateur RC ou multivibrateur. Il existe plusieurs façons de réaliser ce type de circuit, Il aurait pu être réalisé avec 2 transistors NPN. Je préfère ce modèle qui ne requiert qu'un seul condensateur.

L'image suivante représente une capture des signaux au points TP1 en jaune et TP2 en bleu.

Commençons du côté gauche du schéma électronique. On a la pile BT1 évidemment avec le commutateur de mise sous tension SW1. Les étiquettes probe+ et probe- indique les points de branchement des fils qui servent à sonder le circuit ou composant à vérifier. La résistance R1 en série avec la diode électroluminescente, i.e. DEL rouge D1 donne une indication visuelle de la continuité du circuit sous vérification. En effet lorsqu'on touche ensemble probe+ et probe- la D1 s'allume et une tonalité se fait entendre si la résistance entre probe+ et probe- n'est pas trop élevée, je vais revenir sur ce point.

Cependant D1 ne sert pas seulement d'indicateur visuel, elle sert aussi comme voltage de référence pour le circuit de polarisation de la base de Q1. En effet la tension aux bornes de cette DEL demeure constante à environ 2 volts même si la pile faiblie. Les valeurs de R2 et R3 forment le diviseur de tension qui polarise la base de Q1. Si la DEL rouge est remplacée par une DEL bleu ou blanche le circuit ne fonctionnera pas car ces diodes fonctionnent à une tension supérieure à 3 volts, alors Q1 et Q2 entreront en saturation et le multivibrateur ne fonctionnera pas.

Avec les valeurs utilisées pour R2 et R3 lorsqu'on mets en contact les 2 fils de sonde, le voltage à la base de Q1 est juste suffisant pour que le transistor commence à conduire.

1. Au point A sur les courbes, lorsque Q1 commence à conduire, il injecte du courant dans la base de Q2 via son collecteur. Donc Q2 commence à conduire lui aussi. Le voltage aux bornes de R6 commence donc à monté. À travers R5 et C1 cette élévation de tension est transférée à la base de Q1. En conséquence Q1 conduit encore plus et Q2 de même. Cette boucle de renforcement s'appelle une rétro-action positive, On voit que ce phénomène est très rapide puisque le voltage au point TP1 monte à la verticale sur le tracé jaune au point A.
2. Dans la partie B de la courbe jaune les 2 transistors sont en saturation, c'est à dire qu'ils conduisent le maximum de courant qu'ils peuvent. Pendant cette phase C1 continue à se charger et maintient ainsi les 2 transistors en saturation par le courant qui passe à travers lui. Cette rétro-action va cessée lorsque le condensateur aura atteint sa pleine charge et qu'il ne pourra plus contribuer au courant dans la base de Q1.
3. Au point C, au moment où C1 ne passe plus aucun courant dans la base de Q1, la conduction de ce dernier diminue ainsi que celle de Q2 et la tension sur R6 commence à diminuer. Cette fois c'est la baisse de tension qui est transmise à la base de Q1. par le même phénomène de rétro-action positive la conduction des 2 transistors va diminuer rapidement jusqu'à couper complètement. Encore une fois le phénomène est très rapide donc la tension tombe à la verticale en C. À ce moment puisque C1 a accumulée une charge électrique pendant la phase précédente, le voltage aux bornes de C1 est positif au point TP1 par rapport à l'autre côté du condensateur. Puisque cette extrémitée est maintenant au niveau de tension 0 volt, ça implique que l'autre extrémitée est à une tension négative à par rapport à V- de la pile. C'est bien ce qu'on observe sur la courbe bleu en point C
4. durant la phase D le condensateur commence à se décharger à travers R2,R5,R6 et le haut-parleur LS1. Jusqu'au point ou le voltage à ses bornes va s'inverser pour devenir légèrement positif, à environ +0,6 volt en TP2 Q1 va recommencer à conduire. Alors le cycle recommence.

Comme on le voit sur la courbe jaune, la durée de la partie B est plus courte que la partie D. C'est du au fait que les constantes de temps sont différentes pour ces 2 phases. En effet lorsqu'on applique une tension aux bornes d'un circuit formé par une résistance en série avec un condensateur le condensateur se charge à une vitesse qui dépend du produit R*C. Ce produit s'appelle constante de temps. Cette constante de temps détermine combien de temps il faut au condensateur pour se charger ou décharger. En phase B on a Tb=R5*C1
En phase D on a Td=(R2+R5+R6+LS1)*C1. La valeur de la constante de temps est donc plus grande.
La période de la fréquence audio est la somme des périodes B+D.

Autre source d'alimentation

Supposons que voulez alimenter ce circuit à 3 volts plutôt qu'à 9 volts. Il suffit alors de remplacer la résistance R1 par une valeur de 120 ohm alors le voltage sur l'anode de la DEL va demeuré à 2 volts et les résistances R2, R3 n'auront pas besoin d'être modifiées. Le résultat sera une fréquence audio différente et un volume sonore plus faible. Je l'ai vérifié et ça fonctionne.

Pour ceux qui aiment le 555

Voici une autre version réalisée avec une minuterie TLC555CP. La particularité de ce circuit est qu'il accepte de fortes résistances en produisant une fréquence de plus en plus basse à mesure que la résistance entre les sondes augmente. Par exemple si on pince entre les doigts de chaque main les sondes ça produit une série de clics.



Voici une variante utilisant encore le TLC555CP. Cette version ne produit qu'une seule tonalité et l'alarme ne déclenche que pour les faibles résistances. Elle utilise la broche ~reset qui est maintenue à 0 volt à travers R4. Lorsque l'anode de D1 est mise à +9V le voltage sur la broche ~reset monte à environ 7 volt ce qui est suffisant pour activer la minuterie. D1 doit-être une DEL rouge.



Conclusion

Cet appareil simple et économique à fabriquer est utile pour vérifier s'il y a une coupure dans un circuit mais aussi pour vérifier des diodes et même des transistors à jonctions.