Circuit d'interrupteur automatique pour éclairage de salle de bain : conception, schéma et fonctionnement

Comment réaliser un circuit d'interrupteur automatique pour éclairage de salle de bain ?

Chaque fois que nous entrons dans notre salle de bain, nous allumons la lumière et l'éteignons en partant. Mais il arrive souvent d'oublier d'éteindre les lumières et autres appareils en quittant la pièce. Ces oublis gaspillent beaucoup d'électricité chaque jour et réduisent la durée de vie des ampoules. La solution : un dispositif qui allume automatiquement l'éclairage dès qu'une personne entre et l'éteint lorsqu'elle sort. Les avantages sont évidents : plus de gaspillage d'électricité, factures réduites et tranquillité d'esprit.

Composants nécessaires

• CI amplificateur opérationnel LM741
• CI compteur décimal CD4017
• Transistor PNP BC558
• Contact à lame souple (reed switch) avec aimant
• Ampoule
• Module relais 5V
• Deux résistances de 10 kΩ
• Résistance de 100 Ω
• Résistance de 820 Ω
• Fils de connexion

Schéma du circuit d'interrupteur automatique

Le circuit repose sur deux composants principaux : l'amplificateur opérationnel LM741 et le compteur décimal CD4017. Une extrémité du contact à lame souple est reliée à l'alimentation +5V, l'autre à la base du transistor BC558. Le collecteur va au +5V, l'émetteur à l'entrée non-inverseuse du LM741. La sortie du LM741 pilote l'horloge du CD4017. La broche 2 (Q1) du CD4017 commande le relais. La broche 4 (Q3) est reliée à la broche RESET du CD4017.

Description des composants principaux

Contact à lame souple (Reed Switch) avec aimant

Le contact à lame souple est un interrupteur magnétique qui contrôle le passage du courant. Dans ce projet, il détecte l'ouverture et la fermeture de la porte. Il contient des lames ferromagnétiques enfermées dans une ampoule de verre. Un champ magnétique rapproche ou écarte les lames, fermant ou ouvrant le circuit. Il existe deux types : normalement ouvert (NO) et normalement fermé (NF). Le contact NO se ferme sous l'effet d'un aimant ; le NF s'ouvre. Ce contact sera installé sur la porte pour détecter son état.

CI LM741 - Amplificateur opérationnel

Le LM741 est un amplificateur opérationnel à couplage DC à gain élevé. Il compare deux signaux : l'entrée inverseuse (-) et l'entrée non-inverseuse (+). Si la tension sur l'entrée (+) dépasse celle sur l'entrée (-), la sortie passe à l'état HAUT ; sinon, elle passe à l'état BAS. Utilisé ici comme comparateur, il convertit les variations du contact à lame en impulsions d'horloge pour le compteur.

Broche	Nom	Description
1	Offset Null	Réglage tension de décalage DC
2	Entrée -	Signal inverseur
3	Entrée +	Signal non-inverseur
4	V-	Masse ou alimentation négative
5	Offset Null	Réglage tension de décalage DC
6	Sortie	Sortie de l'amplificateur
7	V+	Alimentation positive
8	NC	Non connecté

CI CD4017 - Compteur décimal

Le CD4017 est un compteur CMOS décimal (0 à 9). Alimentation 3-15V (typiquement 5V), compatible TTL, fréquence d'horloge 5 MHz. Il possède 10 sorties (Q0-Q9) qui s'activent séquentiellement à chaque front montant sur l'horloge. Les broches RESET et CLOCK ENABLE permettent de réinitialiser ou mettre en pause le comptage. Par défaut, ces broches sont à la masse.

Broche	Nom	Description
1-7	Sorties	Q5, Q1, Q0, Q2, Q6, Q7, Q3
8	GND	Masse
9-11	Sorties	Q8, Q4, Q9
12	Carry Out	Cycle complet tous les 10 coups d'horloge
13	Clock Enable	Active/désactive l'horloge
14	Clock	Signal d'horloge
15	Reset	Remise à zéro du compteur
16	VDD	Alimentation 3-15V

Transistor PNP BC558

Le BC558 est un transistor PNP à gain élevé (110-800), courant collecteur max 200mA. Il conduit lorsque sa base est à la masse (polarisation directe) et se bloque quand un signal est appliqué sur la base. Utilisé ici pour interfacer le contact à lame avec l'amplificateur opérationnel.

Fonctionnement du circuit

Le contact à lame est fixé sur le cadre de la porte, l'aimant sur la porte elle-même. Porte fermée : contact fermé. Porte ouverte : contact ouvert. À l'entrée dans la salle de bain, on ouvre la porte (contact s'ouvre) puis on la referme (contact se ferme) : deux changements d'état. Le premier passage met la sortie du LM741 à l'état HAUT, le second à l'état BAS. Cela fait avancer le CD4017 à la sortie Q1 (broche 2), qui active le relais : la lumière s'allume.

En sortant, on ouvre et referme à nouveau la porte. Deux nouveaux fronts d'horloge font avancer le compteur de Q1 à Q3 (broche 4). Comme Q3 est relié à RESET, le compteur revient à Q0, le relais se désactive : la lumière s'éteint. Le cycle est complet.

Avantages et applications

• Économie d'énergie automatique
• Prolonge la durée de vie des ampoules
• Idéal pour salles de bain, toilettes, placards, couloirs
• Circuit simple, composants peu coûteux