Circuit Roulette à LED avec Timer 555 et Compteur CD4017 – Schéma Complet et Guide de Montage

Schéma de Circuit Roulette à LED Clignotantes avec Timer 555 et CI 4017

Il existe un jeu de casino accompagné d'un mot français : « Roulette ». Ce circuit imite le fonctionnement d'une roue de roulette, d'où son nom. Il se compose d'un circuit intégré timer et d'un CI spécial appelé CD4017, qui est un compteur décimal.

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Schéma du Circuit Roulette à LED

Voici le schéma du circuit roulette à LED.

Composants Nécessaires

1. CI Timer 555
2. Compteur Décimal CI CD4017
3. 8 LED
4. Résistances 220Ω, 1kΩ et 10kΩ
5. Condensateur 10µF
6. Potentiomètre
7. Pile 9V pour l'alimentation

CI Timer 555

Le timer 555 est principalement utilisé pour la génération d'impulsions et comme oscillateur. Le diagramme de brochage du CI 555 est donné ci-dessous.

CI Timer 555	Nom de Broche	Fonction
1	GND	Tension de référence (masse)
2	TRIG	Contrôle la sortie
3	OUT	Piloté à ~1,7V sous Vcc ou à la masse
4	RESET	Réinitialise un intervalle de temporisation
5	CTRL	Accès au diviseur de tension interne
6	THR	Seuil d'arrêt de l'intervalle de temporisation
7	DIS	Sortie collecteur ouvert pour décharger le condensateur
8	Vcc	Tension d'alimentation positive

Il existe trois modes de fonctionnement du timer : bistable, monostable et astable.

• En mode bistable, le circuit produit deux signaux d'état stables (bas et haut). Les signaux de sortie sont contrôlés par les broches de réinitialisation et d'activation.
• En mode monostable, le circuit génère une seule impulsion lorsque le timer reçoit une indication de la broche de déclenchement.
• En mode astable, le circuit produit une impulsion continue à fréquence précise basée sur les valeurs des deux résistances et condensateurs connectés en externe.

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Compteur Décimal CI CD4017

Le circuit considéré nécessite un timer car les LED doivent clignoter de manière répétée et périodique. Le compteur décimal CD4017 est idéal pour cette application. C'est un compteur décimal CMOS, ce qui signifie qu'il utilise la technologie CMOS comme base de fonctionnement. Comme son nom l'indique, ce CI peut compter de 0 à 10. On l'appelle aussi compteur Johnson à 10 étages en l'honneur de son inventeur.

Ce CI est généralement utilisé pour du comptage à basse gamme. Bien que sa plage ne soit pas élevée, il possède des caractéristiques uniques :

• Plage de tension d'alimentation : 3 à 15V.
• Compatible avec la logique TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Vitesse d'horloge très élevée, environ 5 MHz.

Le brochage du CI CD4017 est donné ci-dessous.

On voit 16 broches. Il y a 10 broches de sortie : 1 à 7 et 9 à 11. Chacune est numérotée dans l'ordre où elles passent à l'état haut successivement. L'entrée provenant du timer fournit le timing auquel les sorties successives deviennent hautes. Le processus se répète après la neuvième sortie. Les six autres broches servent à contrôler le CI directement.

• Broche 13 (Enable)

La broche 13 active le CI. Il fonctionne tant que cette broche est à l'état bas actif. Le CI s'arrête quand la broche est mise à l'état haut, ce qui le fait ignorer l'horloge d'entrée.

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• Broche 14 (Clock)

La broche 14 est l'horloge. C'est le fournisseur de fréquence pour le fonctionnement du CI. Comme discuté, ce CI a besoin d'une horloge dont les cycles déterminent le passage séquentiel haut/bas des sorties. Si pas d'horloge, elle ne doit pas être laissée flottante ; la connecter à l'alimentation ou à la masse selon les règles d'entrée CMOS. L'horloge fonctionne sur les fronts montants : la sortie séquentielle change seulement quand cette broche rencontre un niveau haut de l'horloge d'entrée.

• Broche 15 (Reset)

Il y a une broche de réinitialisation qui stoppe la séquence en cours et la redémarre depuis l'état initial. Cette broche est la 15 du CD4017. Quand elle est connectée à la masse, le circuit se réinitialise.

• Broches 8 et 16 (Alimentation)

Ce CI a deux broches d'alimentation : la 8 (masse, tension négative) et la 16 (tension d'alimentation positive).

• Broche 12 (Carry Out)

Pour maintenir le bon fonctionnement de la sortie séquentielle, une autre impulsion est donnée au CI, qui complète un cycle en dix cycles de l'horloge d'entrée. Quand la séquence des sorties est terminée et que l'impulsion de la broche 12 n'a pas fini son cycle, le prochain lot de sorties sera bloqué pour correspondre à la fréquence de travail. Cette impulsion fournie à la broche 12 est appelée signal de retenue (carry out), d'où le nom de broche de retenue. Sa fonction est dite « ripple » (propagation) si le CI doit corriger son fonctionnement.

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Potentiomètre

Un potentiomètre est un composant passif à trois bornes. Il modifie la tension aux bornes d'un composant en ajustant le curseur sur une résistance uniforme.

La tension aux bornes du potentiomètre est appliquée sur toute la longueur de la piste résistive, et la tension de sortie n'est qu'une fraction de cette tension. La tension maximale obtenue est simplement la tension appliquée.

Il utilise le concept de base du diviseur de tension. Le brochage d'un potentiomètre typique est donné ci-dessous.

Le potentiomètre a deux bornes fixes pour l'entrée aux extrémités de la résistance interne. Une troisième borne est connectée à un curseur qui se déplace le long de la piste et modifie la tension entre l'une des bornes d'entrée et la borne du curseur.

Un autre dispositif fonctionnant de manière similaire mais fondamentalement différent est le rhéostat. C'est aussi une résistance variable mais il fonctionne différemment : une seule borne fixe et la connexion au circuit se fait via un curseur mobile. Contrairement au potentiomètre où les deux bornes connectées au circuit sont indépendantes de la position du curseur, le rhéostat a l'une de ses bornes directement connectée au circuit considéré.

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Selon leur mode de fonctionnement, les potentiomètres se divisent en deux types :

• Potentiomètres rotatifs
• Potentiomètres linéaires

Applications des potentiomètres :

1. Mesure de la résistance interne d'une pile
2. Mesure de tension
3. Utilisé comme diviseur de tension
4. Ancien contrôle de volume et tonalité sur téléviseurs
5. Machines de travail du bois
6. Machines à injection

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Fonctionnement du Circuit Roulette à LED

Les valeurs des résistances et condensateurs sont déjà calculées et indiquées sur le schéma. On peut connecter les LED dans n'importe quel ordre, mais pour respecter le nom du jeu de roulette, on essaiera de les disposer en cercle.

Nous utilisons 8 LED, mais il est possible d'utiliser les 10 sorties synchronisées du compteur décimal. Les 8 LED sont connectées aux sorties du CD4017. L'entrée du compteur est fournie par le timer 555 configuré en mode astable.

Dès que les connexions sont faites et les composants alimentés, les LED commencent à clignoter. La vitesse de clignotement est contrôlée par le potentiomètre. La variation de sa résistance modifie la résistance d'entrée du timer 555, ce qui change sa fréquence d'oscillation.

Ainsi, on modifie le taux auquel l'impulsion d'horloge est envoyée au compteur décimal. La nouvelle horloge affecte le taux auquel les sorties passent à l'état haut, donc les LED du circuit roulette clignotent à un rythme différent.

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