Le chenillard LED (74HC4017)
En cette fiche d'activité dirigée, nous vous proposons de réaliser ensemble un chenillard LED à base d'un compteur décimal, de type Johnson, à 10 sorties binaires \( (Q)_{0}, (Q)_{1}, (Q)_{2}, ... (Q)_{9} \) sous SimulIDE; une solution open-source de simulation de circuits électroniques en temps réel. Pour cela, nous allons utiliser le circuit intégré 74HC4017. Pour cela, démarrons la solution SimulIDE afin de réaliser le schéma ci-dessous. Si la solution n'est toujours pas installée sur votre machine, il est nécessaire de la télécharger et l'installer avant de pouvoir continuer l'activité ci-dessous :
Une fois le montage est modélisé et les différentes résistances sont correctement configurées, simulez les trois configurations suivantes :
- \( F_{1} = 5 Hz \)
- \( F_{2} = 10 Hz \)
- \( F_{3} = 1 Hz \)
Que pouvons-nous constater ?
Réalisation et simulation : Le chenillard LED (74HC4017)
Modélisation du Le chenillard à LED
Comme nous le montre le schéma proposé dans l'énoncé de cette fiche d'activité, nous allons faire de même et créer ce schéma sous SimulIDE. La capture ci-dessous nous montre cela :
Pour ce fait, nous avons besoin des composants suivants : circuit intégré 74HC4017, résistance, diode LED. Nous vous rappelons qu'il est aussi possible de chercher chaque composant dans l'onglet bibliothèque de composants sous la solution SimulIDE en tapant directement son nom ou sa référence dans la case de recherche appropriée (comme nous l'avons fait pour retrouver le circuit intégré 74HC4017, LED, ...).
Ci-dessous les composants de notre montage utilisés :
- des diodes LED pour visualiser l'état de chaque sortie binaire de notre compteur binaire 74HC4017. Nous les retrouvons dans la bibliothèque sous le nom "LED". L'image ci-dessous vous présente l'icône de ce composant sous SimulIDE :
- des résistances ohmiques que nous allons configurer à une valeur de 330Ω. Cette résistance est disponible dans la bibliothèque sous le nom "Resistance" dans la catégorie "Resistors". L'image ci-dessous nous présente son icône :
- un computeur binaire de type Johnson à 10 sorties binaires. Comme vous l'avez sûrement constaté, nous allons utiliser le circuit intégré 74HC4017. L'image ci-dessous nous présente son icône :
Et pour compléter notre montage, nous avons ajouté un signal électrique sous forme d'impulsion périodique qui nous servira à demander à notre circuit 74HC4017 de s'incrémenter pour chaque implusion reçue. Pour cela, nous allons utiliser le signal électrique "Horloge". Nous fixons sa tension à une valeur 5V et nous allons jouer avec sa fréquence comme nous la demande la présente fiche d'activité; soit à 1 Hz, 5Hz et 10Hz. Pour retrouver cette source, nous allons la chercher dans la sous catégorie "Sources" dans la bibliothèque de composants de notre simulateur sous le nom "Horloge". L'image ci-dessous nous présente son icône :
Simulation du chenillard LED sous simulIDE
Pour commencer à jouer avec notre chenillard et pouvoir tester les différentes fréquences demandées, il est demandé de lancer la simulation en cliquant sur le bouton "Start Simulation" une fois que nous avons modélisé correctement notre montage sous simulIDE. L'image ci-dessous nous présente les différents boutons disponibles dans la barre de notre simulateur que nous pouvons retrouver :
Il est à noter que si une erreur empêche le bon fonctionnement de notre montage électrique, un message d'erreur s'affichera automatiquement dans la fenêtre "Output" située en bas de la solution.
Simulation et visualisation du chenillard pour plusieurs fréquences
Comme demandé ci-dessus dans l'énoncé de cette activité, nous allons lancer la simulation pour les différentes fréquences suivantes :
- \( F_{1} = 5 Hz \)
- \( F_{2} = 10 Hz \)
- \( F_{3} = 1 Hz \)
La vidéo ci-dessous nous montre cela :
Que constatons-nous ?
Après simulation et en jouant avec la fréquence de notre horloge, nous pouvons constater :
- Un compteur décimal de type Johnson n'active qu'une seule sortie à la fois.
- La vitesse d'avancement de notre chenillard dépend de la fréquence configurée pour notre horloge. Si la fréquence augmente \( F_{2} > F_{2} \), le chenillard avance plus rapidement et si la fréquence baisse, soit \( F_{3} < F_{2} \) et \( F_{3} < F_{1} \), le chenillard avance plus lentement.