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Bloc de guidage à logique CMOS

(Mis à jour: 14 avril 2003)
Par: Alphonse Tardif
Observatoire Alphonse Tardif du Collège de Lévis

Plusieurs télescopes sont entraînés par un moteur synchrone qui assure la vitesse sidérale approximée de 15 secondes d'arc par seconde de temps à la fréquence de 60Hz (en Amérique) fournie par une prise de courant. Ce simple arrangement est tout a fait adéquat pour l'observation visuelle et la photographie des planètes ou des constellations, mais il ne suffit pas pour la photographie à longue exposition pour le ciel profond. Dans ce dernier cas il faut effectuer des corrections de vitesse avec un bloc de guidage à fréquence variable.

Dans le passé la revue Sky and Telescope a publié plusieurs circuits de ce type, dont certains utilisent des circuits logiques TTL de la série 74. Ces circuits sont excellents mais leur fonctionnement pourrait causer des ennuis en hiver. En effet, la série 74 est conçue pour fonctionner entre 0° C et 70° C. On peut éliminer ce problème avec la série TTL 54, mais son coût est élevé pour l'amateur. Une autre solution est de choisir une logique plus adaptée au climat canadien, comme la logique C/MOS. Cette famille de circuits intégrés est de plus en plus populaire car elle offre de nombreux avantages. En effet, elle est peu coûteuse, consomme très peu d'énergie et fonctionne entre -40° C et +85° C dans la série commerciale avec boîtier plastique, qui est la moins coûteuse.

Le circuit est extrêmement simple, comme on peut le constater en regardant le diagramme (115476 Octets, 1419 x 1006 pixels).

Le circuit intégré CI1 est une quadruple porte NOR C/MOS. La moitié de ce circuit agit comme oscillateur à 240 Hz. La fréquence d'oscillation est déterminée par le condensateur C3 et la chaîne de résistances R2, R3, R4 et R5. La résistance R5 peut être un simple rhéostat linéaire de 5000 ohms, mais on aurait avantage à utiliser un potentiomètre à 5 ou 10 tours si on désire un réglage plus facile de la fréquence. Les modèles Amphénol 4101 B ou 4201 B de 5k ohms ou tout autre modèle équivalent seraient tout à fait adéquats. La résistance variable R4 a pour rôle de compenser les variations dans la valeur des composantes. Il suffit de la régler une fois pour toutes de façon à obtenir une fréquence finale de 60Hz quand R5 est au centre de sa rotation. La marche rapide s'obtient en appuyant sur S1 et la marche lente en appuyant sur S2. Les fréquences correspondantes sont de l'ordre de 70 Hz et 54 Hz respectivement. La résistance R6 peut avoir n'importe quelle valeur entre 47000 ohms et 100000 ohms. Son rôle est de stabiliser l'oscillateur vis-à-vis les changements de température et de tension. Le circuit intégré CI2 est une double bascule J-K. La première partie de ce circuit divise la fréquence par deux et produit une impulsion carrée symétrique. La deuxième bascule divise de nouveau la fréquence par deux, de telle sorte qu'on obtient une fréquence finale de 60Hz avec une marge de variation plus grande que 10%. Les sorties Q1 et Q2 d'une bascule C/MOS ne laissent passer qu'un courant très faible: environ 1 milliampère. Ce courant est amplifié par deux Darlington de puissance (TIP 142) dont le gain en courant est de plusieurs milliers de fois. À la sortie des Darlington la tension oscille entre plus et moins 12 volts, et il reste seulement à l'élever à 110 volts au moyen du transformateur T2. Le transformateur utilisé ici est un modèle pour filament, 25 volts avec prise médiane, dont le secondaire est utiiisé comme primaire.

L'alimentation des deux circuits intégrés est stabilisée à 11 volts par la diode zéner D1. Ceci a pour but de protéger les circuits contre toute surtension transitoire en provenance du transformateur de sortie.

Les circuits C/MOS sont très sensibles à l'électricité statique. Il faut donc les manipuler avec précaution avant de les installer dans le montage et surtout éviter tout contact avec des objets en plastique. Il serait préférable de les monter sur des bases enfichables. On élimine ainsi le risque de les endommager au moment de la soudure et cela facilite beaucoup le remplacement quand un circuit devient défectueux. Les Darlington de puissance devraient être montés sur un radiateur ou sur le chassis. Dans les deux cas il est indispensable de les isoler avec une feuille de mica car la partie métallique des Darlington est reliée directement au collecteur du transistor de sortie.

L'alimentation du bloc de guidage peut-être assurée par un accumulateur de 12 volts ou par une source 110 volts. On pourrait se servir d'un accumulateur de voiture ou de motocyclette. Une capacité de 5 ampères-heures devrait fournir une nuit d'autonomie car la consommation est de l'ordre de 0,5 ampères. Si une source de ll0 volts est disponible sur le site d'observation, on utilise alors le bloc d'alimentation incorporé dans le circuit du bloc de guidage.

Le calibrage de la fréquence peut se faire facilement à l'aide de la lampe néon N1. Si la fréquence de l'oscillateur est plus grande ou plus faible que celle de la ligne, on observe un battement dans la lampe néon. La fréquence du battement est égale à la différence entre la fréquence de la ligne et celle de l'oscillateur. Il suffit de régler R4 pour que la lampe s'arrête de clignoter avec R5 au centre de sa rotation. La fréquence centrale de l'oscillateur sera alors de 60 Hz.

P.S.: Pour votre information, vous trouverez ci-après une liste d'articles avec plans appropriés, qui ont paru dans diverses publications au cours des années.

  • S&T Oct 1965, page 243, A Batttery-Powered Transistor Oscillator Drive
  • S&T Aug 1968, page 115, An Inexpensive Oscillator-inverter Clock Drive
  • S&T Oct 1970, page 237, Notes on Clock-Drive Speed Controls
  • S&T Jan 1975, page 51, An Electronic Speed Control for Clock Drive
  • S&T Aug 1975, page 125, A Crystal-Controlled Oscillator for Telescope drive
  • Journal RASC, Dec 1977, volume 71, no 6, page L69, Bloc de Guidage C/MOS par alphonse Tardif.
  • S&T Dec 1978, page 566, A Drive Corrector in an Ammo Box
    Popular Electronics, April 1981, p 65, Vary the speed of synchronous motors with this programmable control.
  • S$T, May 1984, page 463, Drive corrector with a joystick
Alphonse Tardif
Bloc de guidage CMOS, Liste des composantes:

R1	100 ohms 1/2 watt +/- 5%
R2 & R3 3900 ohms 1/4 watt +/- 5%
R4	Rhéostat 18 tours 20k ohms
R5	Potentiomètre linéaire 5k ohms
R6	56k ohms 1/4 watt +/- 5%
R7 & R8 8,2k ohms 1/4 watt +/- 5%
R9	100k ohms 1/4 watt +/- 5%
C1	100 mF 16 V.
C2	0,01 mF céramique
C3	0,1 mF mylar
C4	1000 mF 25 V.
C5	0,1 mF 600 V.
D1	Diode zener 12 V. (1N4741)
D2 & D3 Diode 1N4001
S1	Poussoir momentané normallement ouvert
S2	Poussoir momentané normallement fermé
S3 	Interrupteur 1 pôle 1 position
F1	Fusible 1 A fusion lente
Q1 & Q2 TIP 142 + drain de chaleur
T1	Prim. 110 V. sec. 12,5 -0-12, 5V Hammond 127J25
T2	Prim. 12,5-0-12,5V sec. 110V Hammond 167J25
CI1 	CMOS 4001
CI2	CMOS 4027
N1	Lampe néon avec résistance incorporée
Alphonse Tardif
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