Circuits de temporisation expliqués : fonctionnement et applications clés

Si vous vous êtes déjà demandé ce qui contrôle ces lumières d'aéroport clignotantes, vous êtes au bon endroit ! La réponse, un circuit de temporisation, présente de nombreuses capacités et applications. Essentiellement, un circuit de temporisation permet à l'électricité de circuler en douceur mais selon une séquence retardée. Tout en bénéficiant à des environnements spécifiques, il configure également un contrôle automatisé.

Chez WellPCB, nous proposons un article approfondi sur ce sujet. Après la lecture de cet article, vous définirez un circuit de temporisation, son fonctionnement et de nombreuses applications. En plus de cela, vous apprendrez également comment en construire un ! Alors commençons !

1. Qu'est-ce qu'un circuit de temporisation ?

Ces circuits électroniques retardent un signal d'entrée pendant quelques secondes ou minutes. La fonctionnalité se produit lorsque le circuit de commutation reçoit l'alimentation. Il s'allumera après l'écoulement du temps. Les retards garantissent qu'un circuit électronique obtient des performances décentes. Sinon, il pourrait mal fonctionner ou subir des dommages.

Les temporisations peuvent également contrôler la distribution d'énergie vers divers composants électriques. Pour cette raison, certains circuits peuvent effectuer plusieurs opérations de temporisation. Dans de telles circonstances, cela implique l'intégration d'un relais de sortie électromécanique avec des contrôles.

2. Comment fonctionne un circuit de temporisation ?

(Un condensateur stocke l'énergie)

L'effet de temporisation du circuit se produit à travers une résistance et un condensateur, qui stockent la charge électrique. Ceux-ci fonctionnent ensemble pour indiquer le temps de charge du condensateur. En effet, cela cause le retard. Un temporisateur 555 intégré avec des composants passifs aide également à contrôler le processus.

(Résistances avec un condensateur pour obtenir l'effet de temporisation)

Lors de la mise sous tension, la broche de déclenchement se met dans un état haut, empêchant le circuit de fonctionner automatiquement. Ce condensateur non chargé est la seule cause de cet événement. La broche restera dans un tel état jusqu'à ce que le condensateur stocke une charge complète. Cependant, la sortie ne commence à fonctionner que lorsque la broche atteint un état bas. Lorsque le condensateur approche de la charge complète, la tension à la broche deux diminue. Ensuite, alors que l'alimentation en tension approche de moins d'un tiers, la broche entre dans l'état bas. Finalement, la sortie passe à l'état haut, activant la LED. Habituellement, un circuit suivant cette procédure met sept secondes pour s'alimenter.

(Certains circuits utilisent un temporisateur 555 pour un contrôle amélioré)

Si vous utilisez une résistance et un condensateur de valeur plus élevée, il faudra plus de temps pour charger. Contrairement à cela, une capacité et une résistance de valeur inférieure raccourcissent le temps de retard.

3. Construction d'un circuit de temporisation

(Construction d'un circuit de commutation temporisé)

Composants requis

Vous aurez besoin des composants suivants pour construire un circuit de temporisation :

• Relais 12 V — 1x
• Transistor TIP122 — 1x
• LED — 2x
• Diode Zener 3,3 V 1N4728A — 1x
• Résistance variable 100 k ohms — 1x
• Résistance 1 k ohms — 3
• Résistance 330 ohms — 1
• Condensateur 1000 µF / 25 V — 1
• Condensateur 100 µF / 25 V — 1
• Diode 1N4007 — 1

Conception du circuit

D'abord, connectez une résistance de 1 k ohms, une résistance variable de 100 k ohms et une résistance de 1 k ohms en série entre l'alimentation et la masse. Connectez le terminal du curseur de la résistance variable à la fois à l'extrémité positive du condensateur de 1000 µF et à la cathode de la diode Zener.

Ensuite, connectez l'anode de la diode Zener au terminal positif du condensateur de 100 µF. Vous devez également connecter cette anode à la base du transistor TIP122.

Connectez les condensateurs de 100 µF et 1000 µF et le terminal de l'émetteur du transistor à la masse. Après cela, connectez une extrémité de la bobine du relais au terminal du collecteur du transistor et l'extrémité opposée à l'alimentation. Ajoutez une diode entre les extrémités de la bobine. Prenez une LED et la résistance de limitation de courant et connectez-les au collecteur du transistor. Placez une autre LED sur le contact normalement ouvert du relais. Enfin, connectez le contact commun à l'alimentation.

Pour une utilisation correcte, un relais 12 V pour le circuit a besoin d'au moins une tension d'alimentation de 11 V.

Principes de fonctionnement

La fonctionnalité de ce circuit de retard réglable repose sur le réseau résistance/condensateur. Il tire également parti de la diode Zener 3,3 V. Pendant que l'énergie circule vers le circuit, la résistance variable de 100 k ohms charge le condensateur de 100 µF. Dès que le condensateur se charge à 3,3 V, la diode Zener agit comme un conducteur.

La diode Zener provoque la mise sous tension du transistor car elle a une connexion directe à la base. En effet, cela fournit également de l'électricité à la bobine du relais. C'est parce qu'elle se connecte au collecteur du transistor.

Pour éviter les cliquetis du relais, le condensateur de 100 µF qui se connecte à la base du transistor maintient un biais de base stable. Ensuite, le condensateur de 1000 µF et la résistance variable contrôlent le temps de retard. Jusqu'à présent, le circuit effectue des retards courts. Un relais 12 V fournit une instabilité si vous avez besoin d'un retard plus long. Par conséquent, cela cause des oscillations de l'armature. Un circuit bien construit retarde le mouvement de l'armature une fois que la bobine s'énergise, se désénergise, ou les deux.

Pour le rendre plus équilibré pour un retard plus long, nous recommandons un relais 6 V avec une résistance de 100 k ohms connectée en série avec la bobine. Pour cette raison, le fonctionnement de l'armature se stabilise. De plus, une résistance variable de 20 k ohms fournit un retard de huit secondes.

4. Applications des circuits de temporisation

Les circuits de temporisation offrent de nombreux avantages avec leurs capacités de retard. Nous avons décrit ci-dessous quelques exemples d'applications de circuits de temporisation.

Contrôle de lumière clignotante (temps allumé, temps éteint)

(Lumières clignotantes dans un aéroport)

Il repose sur deux circuits de temporisation pour fonctionner. Travaillant ensemble, ils distribuent une puissance sporadique à un luminaire par la pulsation continue de fréquence on/off des contacts.

Contrôle de démarrage automatique du moteur

(Générateur de secours)

Un circuit de temporisation aide un moteur à fonctionner correctement si l'alimentation de la source principale ne peut pas fournir. Habituellement, ceux-ci contiennent des contrôles de démarrage automatique pour les générateurs de secours. Cependant, cela ne se produit pas immédiatement. Les pompes à carburant et les pompes à huile de pré-lubrification doivent démarrer et se stabiliser avant d'alimenter le moteur de démarrage.

Contrôle de purge de sécurité du four

(Un four à combustion repose sur un circuit de temporisation pour nettoyer la chambre)

L'allumage en toute sécurité d'un four à combustion nécessite que le ventilateur d'air fonctionne pendant un certain temps. En fonctionnement, il nettoie la chambre de toute vapeur dangereuse. Avec un circuit de temporisation implémenté, le four effectue ce contrôle de temps nécessaire.

Contrôle de démarrage progressif du moteur

(Les moteurs électriques consistent en circuits intégrés pour fournir une puissance complète dans une séquence retardée)

Une condition d'arrêt mortel fournit généralement à un moteur électrique une puissance complète immédiate. L'application d'une tension plus faible permet une séquence de démarrage améliorée avec un courant réduit. La livraison de la puissance complète se produit après un retard via un relais de temporisation.

Retard de séquence de bande transporteuse

(Plusieurs bandes transporteuses ont besoin d'un circuit de temporisation)

Les contrôles de démarrage progressif des moteurs dans les bandes transporteuses nécessitent un retard temporel pour qu'ils puissent fonctionner à vitesse maximale. C'est parce que plusieurs bandes transporteuses livrant des ressources doivent commencer à fonctionner dans l'ordre inverse. Cela empêche finalement une transition lente d'une bande transporteuse à l'autre. En conséquence, chaque bande transporteuse équipée d'un circuit de temporisation peut atteindre sa vitesse maximale avant que la suivante ne démarre.

Conclusion :

Dans l'ensemble, un circuit de temporisation présente de nombreux avantages. Non seulement il retarde la mise sous tension d'un circuit, mais il fournit également des mesures de sécurité pour certaines applications. Par exemple, il empêche les pics de tension de la manière la plus efficace possible. Parfois, cela prend quelques minutes pour fonctionner, mais cela se produit généralement dans les lieux de travail industriels. Comme nous l'avons appris, un circuit de temporisation utilise un réseau RC pour stocker et distribuer l'énergie, contribuant à l'effet de retard. Par conséquent, cela peut se produire de quelques secondes à quelques minutes.

N'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions concernant un circuit à retard temporel !