Projet 4 : La veilleuse

Ce circuit est une veilleuse qui s'allume dans l'obscurité.

LE SCHÉMA DE CIRCUIT

LISTE DES PIÈCES

Pièce	Valeur	Description
Breadboard préparé		Voir: Construisez votre premier circuit sur Breadboard
Q1	BC547	Transistor NPN d'usage général
R1	470Ω	Résistance standard
R2	1K	Résistance standard
RV1	100K	Potentiomètre DIP
LDR		Résistance photosensible (photorésistance) d'environ 5 à 10 kΩ à la lumière et de 200 kΩ ou plus dans l'obscurité
LED		Diode électroluminescente (DEL) à sortie standard ou Une lumières LED 12 V d'éclairage intérieur pour camping-car

À PROPOS DU CIRCUIT

Ce circuit allume une LED à la tombée de la nuit.

La lumière reste éteinte le jour, mais la nuit, elle peut vous aider à voir des objets comme la serrure de votre porte d'entrée ou un verre d'eau sur votre table de chevet.

Ce circuit est similaire à celui du projet 3, mais ici, le transistor commande une LED au lieu d'un buzzer.

N'oubliez pas que la LED est reliée à une résistance en série pour limiter le courant.

De plus, la résistance et la LDR, qui forment le pont diviseur de tension fixant la tension à la base du transistor, ont été inversées.

Dans le projet 3, la LDR était la résistance supérieure du pont diviseur de tension.

Ainsi, lorsque sa résistance était faible (c'est-à-dire lorsqu'elle détectait la lumière du pot à biscuits ouvert), le transistor s'activait.

Dans ce circuit, la LDR est la résistance inférieure du pont diviseur de tension.

Cela signifie que le transistor s'active lorsque sa résistance est élevée, ce qui se produit dans l'obscurité.

ERREURS COURANTES

Si votre circuit ne fonctionne pas correctement, vérifiez les points suivants :

• Vous avez utilisé une valeur incorrecte pour R1 ou R2 (résistance trop élevée ou trop faible).

• Vous avez branché le transistor à l'envers.

• Vous avez branché la LED à l'envers.

FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT

Comme dans l'alarme « Boîte à biscuits », la photorésistance (LDR) et le potentiomètre (RV1) forment un pont diviseur de tension.

Cependant, la LDR étant placée à la base du pont (entre la base du transistor et la borne négative de la batterie), son fonctionnement est inverse à celui de l'alarme « Boîte à biscuits ».

Dans ce circuit, lorsqu'il fait sombre et que la résistance de la LDR est élevée, la tension à la base du transistor est suffisamment élevée pour allumer la LED.

Autrement dit, le transistor allume la LED lorsqu'il fait sombre.

La photorésistance (LDR) utilisée pour ce projet présente une résistance d'environ 5 à 10 kΩ lorsqu'elle est éclairée.

Avec le potentiomètre de 100 kΩ (RV1), la LED s'allume lorsque la valeur de la LDR dépasse environ 10 kΩ.

Ce circuit présente une particularité : le potentiomètre RV1 détermine également la luminosité maximale de la LED.

En effet, RV1 influence l'intensité du courant circulant dans la base du transistor, ce qui détermine à son tour l'intensité du courant pouvant circuler dans le collecteur.

Pour un transistor standard comme celui utilisé dans ce projet, l'intensité du courant circulant du collecteur à l'émetteur peut être jusqu'à 100 fois supérieure à celle circulant de la base à l'émetteur.

Ainsi, si un courant de 0,1 mA circule de la base à l'émetteur, un courant allant jusqu'à 10 mA peut circuler du collecteur à l'émetteur.

Si 10 mA est la limite supérieure du courant entre le collecteur et l'émetteur, c'est également le courant maximal pouvant traverser la LED.

Le courant entrant dans la base du transistor doit d'abord traverser RV1.

Ce courant ne traverse pas entièrement la base ; une partie traverse également la LDR.

Cependant, dans l'obscurité, la résistance de la LDR est si élevée qu'on peut simplifier le calcul en considérant que tout le courant est dirigé vers la base.

Calculer le courant (I) traversant RV1 est en réalité assez simple.

Il suffit de calculer la tension (V) aux bornes de la résistance et de la diviser par sa valeur (R).

I = V / R

Ce calcul est basé sur la loi d'Ohm, qui décrit la relation entre la tension, la résistance et le courant.

Présentation de la loi d’Ohm

La clé pour contrôler le courant et la tension dans votre circuit est une formule appelée loi d'Ohm.

La loi d'Ohm relie la résistance, la tension et le courant comme suit :

E = I × R

Voici la signification de ces lettres :

E = Tension, mesurée en volts (V)

I = Courant, mesuré en ampères (A)

R = Résistance, mesurée en ohms (Ω)

Compte tenu de ces définitions, en anglais, la loi d'Ohm s'écrit :

« La tension est égale au courant multiplié par la résistance.»

Vous pouvez également écrire la formule de la loi d'Ohm sous les deux formes suivantes :

R = E / I et I = E / R

Appliquons la loi d'Ohm

Imaginez que vous avez une résistance et une pile de 9 V, et que vous souhaitez un courant de 0,05 A dans la résistance.

Quelle résistance faut-il pour obtenir le courant adéquat ?

Utilisez la loi d'Ohm pour déterminer :

R = E / I = 9V / 0.05A = 180ΩΩ

Après avoir divisé la tension par le courant, vous constaterez que pour obtenir un courant de 0,05 A dans la résistance, il vous faut une résistance de 180 Ω.

La tension aux bornes de la résistance est facile à déterminer : elle est de 9 V car elle est connectée à la borne positive de la batterie.

Mais qu'en est-il de la tension aux bornes de la résistance ?

Puisque vous cherchez le courant maximal pouvant traverser le transistor, il est logique de considérer le courant lorsque le transistor est passant.

Lorsque le transistor est passant, la tension à sa base est d'environ 0,7 V.

Vous avez donc 9 V d'un côté et 0,7 V de l'autre.

Cela signifie que vous avez 8,3 V aux bornes de la résistance (RV1).

En utilisant la loi d'Ohm, vous pouvez diviser 8,3 V par 100 000 Ω (soit 100 kΩ) pour obtenir 0,000083 A (soit 0,083 mA).

Le courant maximal pouvant traverser la LED et alimenter le collecteur du transistor est donc 100 fois plus élevé, soit 8,3 mA.

Étant donné que RV1 limite le courant à une valeur sans danger pour la LED, dans ce circuit, vous pourriez en fait vous passer de la résistance R1, dont le rôle est également de limiter le courant vers la LED.