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L'électronique pour les KIDS

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Message par tarsonis Dim 17 Déc 2017 - 13:18

Salut à tous !
Je suis tombé sur un ouvrage qui ravira ceux qui aimeraient initier leurs enfants à l'électronique, ou qui souhaiteraient s'y mettre eux-mêmes clind'oeil

L'électronique pour les kids de Øyvind Nydal Dahl, aux éditions Eyrolles
L'électronique pour les KIDS 97822110

L'électronique cool et fun !

Pourquoi la lumière s'allume dans ta chambre quand tu appuies sur l'interrupteur ? Comment se déplace une voiture télécommandée ? Comment fonctionne l'affichage d'un micro-ondes ? Ce livre te donnera les réponses à ces questions et à bien d'autres, en te faisant entrer dans le monde passionnant de l'électricité ! Il te montrera aussi comment réaliser une foule de projets sympas, juste par toi-même.

Dans la première partie du livre, tu apprendras ce que sont un courant, une tension et un circuit, en fabriquant à cette occasion une pile au citron, un électroaimant et un petit moteur. La deuxième partie te fera découvrir les composants électriques de base et les techniques de soudure. Tu seras amené à :

   - souder un circuit de LED clignotantes avec des résistances, des condensateurs et des relais ;
   - réaliser un circuit qui utilise ton doigt comme résistance ;
   - créer un réveil qui sonne au lever du soleil ;
   - concevoir un instrument de musique.

La dernière partie du livre t'initiera à l'électronique, en te présentant les portes logiques et les circuits mémoires, puis t'expliquera comment fabriquer un vérificateur de code secret et un pile-ou-face électronique. Pour terminer, tu mettras à profit tes nouveaux superpouvoirs pour réaliser un jeu de réflexes, à jouer avec tes amis !

Les trente premières pages, dont l'intégralité du sommaire, pour vous faire une idée : PDF

Je trouve l'ensemble très pédagogique, intuitif et avec une difficulté progressive.

L'ouvrage aborde les notions progressivement en passant de la plaque d'essai :
L'électronique pour les KIDS Captur75

à la soudure sur stripboard :
L'électronique pour les KIDS Captur77

Puis finit par les circuits logiques :
L'électronique pour les KIDS Captur78

Le tout avec vue schématique :
L'électronique pour les KIDS Captur79

Le livre tutoie directement en s'adressant à son jeune lectorat, et propose de faire ses propres erreurs....cf le "projet 7 : détruis une LED", permettant de comprendre le principe de la loi d'Ohm et de résistance limitatrice.
De bonnes notions, des projets intéressants, l'envie d'aller plus loin...c'est typiquement le genre de littérature que j'aurais adorée étant gosse... clind'oeil


Dernière édition par tarsonis le Mar 2 Fév 2021 - 16:44, édité 1 fois (Raison : Titre)

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Message par Kyraly Mar 19 Déc 2017 - 10:53

Merci du tuyau.

je pense que cela me fera une bonne base... je galère un peu avec les autres livres, bases trop vites survolées.

En en cas de gros pépin, cela sera un élément de choix dans ma bibliothèque.

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Message par tarsonis Mar 21 Mai 2019 - 21:35

Hello,
j'en parlais un peu ici : Vos trouvailles d'occasion (Emmaüs, vides-grenier etc)

Voici la review de deux platines d’expérimentation électronique pour les jeunes.


Tout d'abord, le "Centre Scientifique" avec 288 expériences :

L'électronique pour les KIDS Platin11

Comprenant la plupart des composants de base (quelques transistors, résistances, condensateurs, etc.)
Mais aussi quelques trucs intéressants comme un condensateur variable pour ondes moyennes, une antenne ferrite, un contacteur magnétique, un microphone, un galvanomètre, un TDA2822M (ampli universel)...et un TA7642 :

L'électronique pour les KIDS Captu133

Il s'agit d'un circuit "tout en un" qui, avec quelques composants en plus, permet de réaliser une radio AM capable de couvrir d'environ 100kHz à 3MHz (voire plus), avec une faible tension (1,5V) et très faible consommation (<1mA).
Il s'agit ni plus ni moins du successeur du MK484, lui même successeur du ZN414. On en avait un peu parlé ici :
Fabriquer une radio AM avec MK484 (par Nadia L'électronique pour les KIDS 310536)
et
Description et article PDF de la radio à MK484


Le montage des circuits se fait avec des ressorts :
L'électronique pour les KIDS Captu134

Dont sont directement inspirées mes bidouilles du topic [Chroniques du Bunker de L'Apocalypse]

Au niveau des montages, chaque patte de composant a son propre numéro :
L'électronique pour les KIDS Captu135

Ces numéros sont utilisés sur les schémas afin de créer les liaisons :
L'électronique pour les KIDS Captu147

Les circuits proposés sont assez diversifiés et invitent à la réflexion plutôt que de fournir une explication de fonctionnement :
L'électronique pour les KIDS Captu137

L'électronique pour les KIDS Captu138

Au niveau des avantages :
- bon nombre de circuits avec des fonctions variées, notions de schématique.
- pas mal de schémas "magiques" (comme la radio AM) qui peuvent générer pas mal d’enthousiasme
- l'ensemble invite à l'expérimentation.

Inconvénients :
- cela manque un peu d'explications.
- un peu dans le désordre : on voit la résistance variable et la décharge du condensateur en n°152 (la moitié du bouquin)
- une bonne moitié des circuits tourne autour de modules "tout fait" (synthèse sonore) et vont être un peu redondants, type "aboiement de chien avec DEL clignotante et contrôle de volume", "pépiement d'oiseau avec DEL clignotante et contrôle de volume", "miaulement de chat avec DEL clignotante et contrôle de volume", etc... Il doit y avoir en fait environ 80 circuits réellement différents. Amha cela doit être un choix visant à proposer des tas de trucs "amusants" qui malgré tout peuvent captiver les enfants, ce qui est louable.
- nombre de composants assez limité. En bidouillant quelques circuits, il manque vite des résistances.


La seconde platine : Electronic Lab, 130 circuits :


Manuel ici : https://www.velleman.eu/downloads/6/el1301suppliermanualfr.pdf
L'électronique pour les KIDS Platin10

Plus complet, amha non pas pour débuter mais plutôt pour continuer.
Composants classiques (résistances, condensateurs, transistors, etc.) mais aussi un condensateur variable de radio (comme la 1ere platine), une antenne ferrite, une diode au germanium, un écouteur cristal...et rareté des raretés : un transformateur audio :
L'électronique pour les KIDS Captu139
Cela l'air de rien, mais ce simple transformateur permet de s'affranchir des circuits amplificateurs...donc de simplifier tous les schémas.

Les composants sont un peu présentés :

L'électronique pour les KIDS Captu141

L'électronique pour les KIDS Compo10

Les montages fonctionnent également avec le système de numéro, mais ajoute dans un premier temps une image de la platine :

L'électronique pour les KIDS Captu140


Au niveau des circuits, on est tout de suite un niveau au dessus, avec des montages plus "fonctionnels" que purement "ludiques" :

L'électronique pour les KIDS Captu142

Qui peuvent devenir pratiques plus tard :

L'électronique pour les KIDS Captu143

Voire carrément intéressants au niveau des circuits radio :
L'électronique pour les KIDS Captu144

L'électronique pour les KIDS Captu145

Et même un peu dans nos thématiques clind'oeil
L'électronique pour les KIDS Captu146

J'arrête les captures, car il y a d'autres trucs intéressants, comme un générateur HT, un détecteur de métaux, un ampli pour micro, etc.

Du coup, au niveau des avantages :
- plus d'explications, du vocabulaire et des circuits où l'on maîtrise les fonctions avec des composants de base.
- la plupart des circuits ont une application et beaucoup ont des thèmes communs avec ce dont je parle sur Oldu.
- comme il y a plus de composants, il y a plus de possibilités pour bidouiller soi-même. J'ai un peu bricolé, il y a de quoi faire un compteur geiger rudimentaire avec un tube SBM20.
- un peu plus explicite.

Les inconvénients :
- beaucoup plus complexe que l'autre platine; ça manque un peu de circuits simples. Amha, les enfants qui l'on reçu à l'époque pour une initiation ont dû un peu l'abandonner faute de tout comprendre.
Mais du coup, cela me semble une bonne platine pour s'y remettre, ou alors pour évoluer un peu à partir de quelques notions déjà acquises.
- ça manque tout de même d'explications détaillées. Je pense que c'est un compromis pour ne pas devenir trop rasoir.

Globalement, les deux platines sont complémentaires. Il y a de quoi s'amuser un peu, de comprendre mais aussi d'évoluer en gagnant quelques compétences.
Pour un lecteur du forum qui suit un peu mes bidouilles, j'aurais tendance à conseiller la 2e -surtout pour le transfo qui a des dizaines de circuits dans nos thématiques, ainsi que les circuits pratiques- pour peu de la trouver en occasion sur Leboncoin ou chez Emmaüs.

Tous les circuits sont en basse tension; ils fonctionnent avec des piles à clipser sur le racks directement sur la platine.
Il n'y a pas besoin du tout de soudure, ce qui représente amha la principale difficulté pour les débutants.
Les ressorts, bien que devant assez vite brouillons, sont amha une bonne découverte plutôt que la platine d'essais (cf le premier post du topic), qui est déjà plus petite et demande plus de dextérité.
Au niveau qualitatif, les deux platines me semblent à peu près égales :
L'électronique pour les KIDS Captu148   L'électronique pour les KIDS Captu149

Yapuka s'y mettre clind'oeil

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Message par Kyraly Mar 21 Mai 2019 - 22:05

Tu as été chanceux de dégoter ces 2 petits bijoux. J'ai beau zone sur LBC, ou les brocantes, je n'en trouve pas...

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Message par tarsonis Mar 21 Mai 2019 - 22:21

Hello,
je les ai laissées trainer presque deux mois sur Leboncoin, courant novembre; mais peut être qu'elles étaient mal catégorisées.

Après, j'utilise les filtres "NOT", car "électronique" renvoie toutes les annonces automobiles ou les jeux divers, et je restreins en général le prix en ajoutant à la fin &price=min-x (exemple &price=min-20 pour avoir toutes les annonces <20€).
Puis il faut s'armer de patience... clind'oeil

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Message par tarsonis Dim 20 Déc 2020 - 10:07

Hello, petit post pour présenter deux bidouilles qui ne nécessitent pas de connaissances poussées en électronique mais qui donneront des heures de jeux à vos petits.

J'ai remarqué que Tchoupi appréciait particulièrement les interrupteurs, mais qu'il rechignait un peu avec les objets spécifiquement catégorisés dans les "jouets"; les bidouilles ne ressemblant pas à des "objets pour enfants" suscitaient beaucoup plus d'intérêt...

L'année dernière je lui avais bricolé un truc simple avec deux LEDs 10mm (une rouge, une verte) et un interrupteur 3 positions, 2 piles AA 1,5V et 2 résistances et une boite métallique :
Fonction : gauche=verte, droite=rouge, centre=éteint.
On l'a appelée la Bibop clind'oeil

L'électronique pour les KIDS Captu537

La boite est refermée avec un film adhésif double-face sur la bordure du couvercle; même un adulte ne peut l'ouvrir sans outil spécifique pour faire levier clind'oeil


Schéma interne :

L'électronique pour les KIDS Captu542


On ne retrouve quelques principes simples :
- La loi des circuits série :

  • les tensions s'additionnent : deux piles 1,5V en série donnent évidemment 3V


  • Une résistance en série peut être placée avant ou après la LED, car le courant est identique en tout point d'un circuit série (20mA): en général on retrouve la résistance en amont (côté positif, anode de la diode). Ici elles sont sur la cathode, car reliées au plus près des piles, de sorte à protéger l'ensemble s'il y avait un court-circuit quelque-part (c'est un truc manipulé par des enfants). Au pire les diodes de s'allument plus et les piles se déchargent lentement, mais aucun court-circuit.


- la loi d'Ohm : version R = U/I.
Pour une Led Rouge, la tension à ses bornes est de 1,8V et consomme 20mA. Avec deux piles en série (3V), cela donne 1,2V aux bornes de la résistance. Sa valeur doit donc être au minimum U/I donc 1,2/0,02 (rappel : unités en Volts, Ampères et Ohms) donc 60Ω. Je prends un peu plus du double, par sécurité mais aussi pour éviter que les LEDs brillent au max, donc que les enfants s’éblouissent.
Pour la Led Verte, la tension de service est de 2,4V, donc R=0,6/0,02 donc 30Ω, que je porte à 50Ω pour les mêmes raisons.

- la puissance : un peu tweak mais toujours bon de garder dans un coin de la tête : les résistances usuelles ont une puissance max de 1/4W (0,25W). P=UxI = 1,2*0,02 = 0,024W (moins évidemment avec la LED verte); on est donc très large avec les résistances minimales. Comme on augmente leur valeur par sécurité, les LEDs brilleront moins, l'intensité sera inférieure, donc la puissance dissipée également.
En cas de court-circuit, sur la résistance la plus faible, on a 3V qui se déchargent dans 50Ω, soit selon la loi d'ohm I=U/R= 3/50=0,06A. P = UxI = 3*0,06 = 0,18W On est toujours dans une bonne marge de sécurité.

Les piles tiennent plusieurs centaines d'heures d'utilisation, donc ce n'est pas critique si le montage est oublié allumé. On peut sans souci utiliser des piles déchargées.

Ces derniers temps, je lui ai bricolé un truc à peine plus complexe, avec ce qui traîne dans les cartons : un commutateur rotatif 12 positions, des Leds, un potentiomètre, une résistance et un disque papier imprimé : la Dodécabop clind'oeil

L'électronique pour les KIDS Captu538

Sommairement :
- l'interrupteur permet d'allumer/éteindre le montage
- le commutateur permet de sélectionner une LED en regard d'un nombre, ou d'une couleur : cela permet de faire des questions réponses type "Où est le 5 ? Montre-moi le nombre violet".
- le potentiomètre 4,7kΩ (linéaire, car logarithmique les Leds ne brillent fort qu'en bout de course) permet de faire varier la brillance des LEDs, avec une 150Ω en série afin de protéger les LEDs en buttée (presque 0Ω), et le montage en cas de court-circuit.


L'électronique pour les KIDS Captu539

Comme toutes les Leds sont identiques, une seule résistance est nécessaire.

L'électronique pour les KIDS Captu541

Je réfléchis à un petit circuit qui se coupe automatiquement au bout de 15 minutes afin de préserver les piles, en cas d'oubli (fréquent avec les petits).

Je compte produire une version 2 de ce montage, avec les LEDs qui s'allument progressivement avec le sélecteur. C'est à dire que si le "3" est sélectionné, les Leds 1, 2 et 3 seront allumées, etc. de sorte à présenter un peu l'addition (1+1+1+1...).
Cela requiert juste 12 résistances de plus, une circuiterie à peine plus compliquée et une alimentation 9V au lieu de 3V.

Bons bidouillages à tous !

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L'électronique pour les KIDS Empty L'Addibob

Message par tarsonis Mar 2 Fév 2021 - 16:44

Salut à tous,

voici la nouvelle boite : l'Addibob.
La précédente permettait à l'enfant de montrer un nombre lorsqu'on le lui demande.

L'Addibob est un peu plus évoluée car elle allume autant de Leds que le nombre indiqué par le curseur.

L'électronique pour les KIDS Captu574


Cela permet de :
- réaliser intuitivement une petite addition de 1 + 1 ... + 1 et montrer l'incrémentation des nombres.
- demander à l'enfant de pointer un nombre demandé
- demander à l'enfant de compter combien de Leds s'allument
- jouer un peu avec "qu'est-ce que cela donne si tu ajoutes/retire une led ?"
- si l'enfant sait parler, il pourra également prononcer et compter.

Bref, quelques notions pour découvrir ses premiers nombres, et toujours avec un aspect "facile à fabriquer".

L'électronique pour les KIDS Captu573

Pour le parent bidouilleur, nous allons voir :
- la loi d'Ohm
- la loi d'additivité des tensions dans un circuit série
- la loi de l'intensité dans un circuit série
- les valeurs usuelles des résistances (série E12) et comment bricoler la valeur qui manque systématiquement dans votre stock
- les puissances max admissibles par les composants
- comment sécuriser un minimum un montage.

A nouveau, fait avec des pièces de récup, mais l'achat de pièce détachées doit tourner entre 5 et 10E max.

Comme d'habitude, il est possible de sauter toutes les explications et d'aller à la fin pour la fabrication dans la zone "Le circuit" clind'oeil

Comment ça marche ? :


On va toujours faire appel ici à des notions très simples, principalement la loi d'Ohm, mais il va y avoir un tout petit peu plus de complexité.

Note au passage : Le potentiomètre réglant la luminosité de la Dodécabob m'a semblé un peu perturber les petiots, donc ici je l'ai retiré pour qu'ils focus exclusivement sur le comptage.

Ici, j'ai un peu cherché dans les moyens "simples" de faire briller 12 Leds, notamment au sujet de la tension d'alimentation. Alors il est tout à fait possible d'utiliser une pile 3V, voire 9V, mais cela requiert un câblage supplémentaire avec des diodes : 66 diodes en 3V (respectivement 21 diodes en 9V)... et un cauchemar à souder. J'ai exclus l'usage du joule-thief, afin de ne pas ajouter une couche d'électronique qui rebuterait les débutants.

J'ai donc choisi, comme pour les autres montages, une version très simple à câbler, à la portée de tous : l'alimentation en 24V, ce qui va demander quelques précautions supplémentaires, que nous verrons plus bas.
Nous avons une tension fixe de 24V, nous allons pouvoir faire briller toutes nos Leds, de une à douze en série, grâce à notre sélecteur rotatif.
Afin de ne pas faire griller instantanément chaque led par surtension (et donc surintensité), il va falloir les protéger avec des résistances.

La théorie :
Par exemple, si on ne fait briller qu'une seule Led, nous avons 24V, une Led qui a 1,65V à ses bornes. Nous allons utiliser la loi d'ohm.

Cas avec une LED :
La loi d'additivité des tensions dans un circuit série nous dit que la tension aux bornes de la résistance est de (24 - 1,65) V soit 22,35V.

Maintenant, tout se joue avec l'intensité, donc le choix des Leds (voir plus bas "Choix des LEDs").

Comment trouver la bonne intensité lumineuse des Leds pour les loupiots ?

On va prendre une des Leds et l'alimenter avec une des piles 3V via une résistance en série.
- Valeur min de la résistance R : 100Ω
- Puis on va augmenter petit à petit la valeur de R : l’intensité lumineuse va diminuer.
- On peut utiliser une résistance ajustable, mais tester ici avec des résistances réelles permet de facto de sélectionner des valeurs normalisées qui existent.
- On va mesurer la tension aux bornes de la LED avec un voltmètre (en parallèle) et l'intensité du circuit avec un ampèremètre (en série). Attention de sélectionner le bon mode ! Si on place à tort un ampèremètre en tant que voltmètre, on réalise un court-circuit (on fait claquer le fusible 250mA, sauf sur le calibre 10A, qui n'est pas protégé et peut tout faire flamber). L'inverse est moins critique car le Voltmètre a une impédance d'entrée de plusieurs MΩ.



L'électronique pour les KIDS Captu581


Circuit physique :

L'électronique pour les KIDS Captu582

Voir plus bas "à quelle intensité électrique ai-je droit ?"




J'ai estimé la meilleure intensité (bonne visibilité sans cramer les yeux des petits) aux alentours de 1,25mA

La Loi d'Ohm, comme toujours, revient à la charge, avec U = R x I.... ou  R = U / I, avec R en Ohms, U en Volts et I en Ampères

Ici, on calcule donc la valeur de la résistance en fonction de :
- l'intensité max que l'on a retenue (1,25mA), car dans un circuit série, l'intensité est identique en tout point.
- la tension aux bornes de la résistance : 22,35V

Ce qui donne 22,35 / 0,00125 Ohms (attention aux unités) 1 mA = 0,001 A
Soit 17880Ω Voici notre première résistance R1.

Pour deux Leds :

On a toujours 1,25mA (circuit série, hein), mais deux chutes de tension aux bornes des Leds (addition des tensions), donc aux bornes de la résistance, 24- 2*1,65 soit 20,7V

R2 = 20,7/0,00125 soit 16560Ω

Pour X LEDs
D'une manière générale, la tension aux bornes d'une résistance en série avec X Led sera de (24 - X*1,65) V

Donc la valeur de la Résistance RX = ((24 - X*1,65) / 0,00125 ) Ω

Donc avec 12 Leds, on a 3360Ω

La pratique

Quel type de résistance choisir ?
A) On a principalement deux séries disponibles au grand public, et répandues en récup : E12 ou E24
Très sommairement, E12 propose 12 valeurs par décade (puissance de 10) :


  • 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82,
  • 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820,
  • 1 k, 1.2 k, 1.5 k, 1.8 k, 2.2 k, 2.7 k, 3.3 k, 3.9 k, 4.7 k, 5.6 k, 6.8 k, 8.2 k,
  • 10 k, 12 k, 15 k, 18 k, 22 k, 27 k, 33 k, 39 k, 47 k, 56 k, 68 k, 82 k,
  • 100 k, 120 k, 150 k, 180 k, 220 k, 270 k, 330 k, 390 k, 470 k, 560 k, 680 k, 820 k,
  • 1 M, 1.2 M, 1.5 M, 1.8 M, 2.2 M, 2.7 M, 3.3 M, 3.9 M, 4.7 M, 5.6 M, 6.8 M, 8.2 M,
  • 10 M


La plupart des sites parlent de tolérance 10% mais dans la pratique, c'est faux; les E12 sont plutôt vendues en 5%.
En fait, cela doit être dû aux process de fabrication, car la série E12 est extraite de la E24 (tolérance 5%), qui propose 24 valeurs par décade; cela doit sortir des mêmes chaines de fabrication...en cas de doute, le dernier anneau ("or") indique une tolérance 5% et en argent 10%.

Donc, par rapport aux valeurs calculées, il faut évidemment adapter avec ce qui est disponible.
Ici, j'avais sous la main principalement des E12, donc on peut déjà avoir un encadrement :

L'électronique pour les KIDS Captu566

Avec I= U/R, on peut calculer l'intensité qui en résulte dans notre circuit; on remarque que l'on est en gros entre 1 et 1,5mA, donc largement dans les valeurs usuelles de LED, car on peut monter sans souci jusqu'à 25mA.

L'électronique pour les KIDS Captu568

Cependant, les loupiots ont une nette tendance à remarquer les irrégularités, or entre 1mA et 1,5mA, la luminosité des LEDs change beaucoup.
Il y a donc un risque que leur attention soit détournée sur cette petite variation de conception.

J'ai donc ajusté la valeur lorsque l'écart était vraiment important de sorte à atteindre une valeur d'environ 1,25mA pour toutes les LEDs.
Ici, rien de plus simple puisque la résistance équivalente à deux résistances en série est tout simplement la somme.

Voici donc le tableau "bilan" avec, lorsque l'écart est trop important (en rouge) une 2e résistance en série de valeur "Ajout" (E12), la résistance équivalente en Ω, l'intensité équivalente du circuit en mA et la puissance dissipée par la/les résistance/s en mW

L'électronique pour les KIDS Captu569

B) La puissance maximale admissible par la résistance.

P= U x I

U, la tension aux bornes de la résistance, et I l'intensité qui la traverse.
Comme l'intensité est constante, on remarque tout de suite que la résistance qui dissipe le plus sera celle qui aura la plus grande tension à ses bornes, donc R1 (22,35V)

Donc P = 22,35 * 0,00125 (attention aux unités !) ce qui donne 0,028W
Les résistances usuelles sont théoriquement capable de supporter 0,25W (250mW ou encore 1/4W) donc presque 10 fois plus; on est largement dans les clous. On pourrait dans ce cadre utiliser des résistance de plus faible puissance (1/8W).

Cependant, je conseille toujours de vérifier la puissance max dissipée dans les résistances, car vous aurez peut être choisi une luminosité de Led (donc une intensité) différente de la mienne.

Si je m'aventurais à faire fonctionner les leds au max de leur puissance (pour un autre montage, car je déconseille ceci aux petits), par exemple 25mA, R1 devrait dissiper (22,35*0,025) W soit environ 0,56 W
Dans ce cas, il faudrait a minima utiliser des résistances 1W... en notant que le montage chauffe un peu.

Si je préfère une intensité lumineuse un peu supérieure, à quelle intensité électrique ai-je droit ?
Pour l'adaptation à votre propre montage et connaître l'intensité max, on peut raisonner en sens inverse : 
On va prendre Pmax à 200mW pour conserver une petite marge de sécurité, pour 1 Led, on a vu que l'on avait 22,35V à ses bornes, ce qui donne au Imax = P/U = 0,20/22,35 soit 9mA



C) Le choix des Leds :
En général, on s'orientera vers les modèles rouges, car ils requièrent la tension la tension d'alimentation la plus faible. Si on prend des Leds blanches ou bleues (ce qui est de toute façon déconseillé pour les yeux, et à fortiori pour ceux des petits), il faudra plutôt tabler sur 3V, donc 36V....
Enfin, les modèles transparents ont en général une bien meilleure luminosité, donc nécessiteront, à luminosité équivalente, une plus faible intensité.

En gros, si vous pouvez choisir : LED rouge transparente (en général, ce sont des "haute luminosité") avec tension de 1,65V.


D) Fabriquer une pile de 24V
Cette tension est normalement sans danger pour les petits. Mais ce n'est pas une raison pour leur permettre d'y avoir accès.
Ici, j'utilise 8 piles CR2032 en série, exactement de la même manière que dans mon post sur la pile 108V du topic :Compteur Geiger sur Leboncoin : Review, Recherches et Risque Radiologique

Le tout dans un tube dont le diamètre est réduit avec plusieurs épaisseurs de scotch :
L'électronique pour les KIDS Captu570

Dont les contacts sont réalisés avec de petits aimants néodyme, décrits dansL'électronique pour les KIDS Empty [Bidouille] Un connecteur de piles DIY universel
Vu les rodéos que ce montage va subir, j'envisage une déconnexion quelconque, donc potentiellement un court-circuit dans la boite.

Ce n'est pas vraiment critique avec ces piles, mais j'ai tout de même adjoint une résistance "fusible" de 10Ω 1/4W sous gaine thermo, qui claquera peu importe la tension de court-circuit à ses bornes.

L'électronique pour les KIDS Captu572

L'électronique pour les KIDS Captu571

Dans le cadre "normal", l'intensité est de 1,25mA dans le montage, donc la tension à ses bornes est au max de U = R x I = 10*0,00125 soit 0,0125V
P = U * i = 0,0125 * 0,00125 = 0,02mW rien du tout donc, loin des 250mW admissibles.

Notes :
- il est possible d'éviter les piles au lithium au profit de piles alcalines en utilisant deux piles 12V (type A23). C'est un peu plus rare, un peu plus cher et proposera un quart de l'autonomie.
- vous pouvez tartiner un peu de benzoate de dénatonium à l'intérieur afin d'éviter l'ingestion de le cas où quelqu'un serait arrivé à ouvrir la boite malgré tout (au marteau). C'est d'ailleurs un conseil qui peut s'adapter aux jouets grand public.
- certains fabricants proposent des piles pré-imbibées, comme Dur*cell.



Le circuit :


A) Liste des composants :

Résistances
10Ω (pour le fusible des piles)
390Ω x 2
470Ω
560Ω
1,2k
1,8k
1,5k
3,3k
4,7k
5,6k
6,8k
8,2k
10k x 2
12k x 2
15k x 2
18k

Interrupteurs
On/off (le plus simple)
Commutateur rotatif 12 positios
Bouton sélecteur avec serrage à vis

Piles
CR2032 x 8
Petits aimants néodyme à souder.
 
LED

LED rouge transparente 1,65V x 12



Divers
Un peu de fil et de quoi souder
Une boite métallique.... je me rends compte à quel point je dévorais ces chocolats au café quand j'étais étudiant....il y a de quoi fournir pour les quinze prochains montages clind'oeil
Des vis et écrous


B) Le schéma :
L'électronique pour les KIDS Captu577

Alors on retient cette liste de résistances : Il n'y en a qu'une lorsque sa valeur est proche de la valeur théorique et il y en a deux en série lorsqu'elle est trop éloignée.


L'électronique pour les KIDS Captu578



L’implantation



L'électronique pour les KIDS Captu575


Pourquoi pas 21V ?

On remarque que 1,65*12 = 19,8V. Pourquoi ne pas avoir juste utilisé 7 piles CR2032 au lieu de 8 ?

Tout simplement à cause du monde réel : les CR2032 produisent en théorie une tension de 3V, mais dans la pratique on tombe assez vite à 2,8V

L'électronique pour les KIDS F3485a632111296c875e699f7640d34705e03a09

https://www.thethingsnetwork.org/forum/t/the-workbench-part-2/16122/270

Si on tablait sur 7 piles en série, la tension de service de 2,8V nous donnerait 7*2,8 = 19,6V : on atteint donc rapidement la limites des piles et le montage ne fonctionne plus (rappel : 12x1,65 V = 19,8V nécessaires).

Avec 8 piles, nous obtenons 22,4V, ce qui est large.... voire mieux car cela permet à chaque élément de descendre à 2,45V.... soit une pile complètement déchargée. On tire ainsi beaucoup plus d'énergie, donc d'autonomie en passant à 8 piles au lieu de 7.


L'autonomie

Avec ce qui vient d'être précisé ci-dessus, on peut estimer l'autonomie à environ 180h d'utilisation non-stop. A raison d'une heure par jour, l'enfant se sera lassé longtemps avant. Il pourra d'ailleurs l'oublier allumé plusieurs jours sans souci clind'oeil


La sécurisation mécanique

Alors comme c'est un montage censé être utilisé par des enfants en bas âge, il faut assurer la sécurité au maximum :
Les autres boites sont refermées avec un adhésif plastique double-face; il faut me servir d'un levier pour l'ouvrir en peinant pas mal pour un adulte.

Mais comme il y a des piles bouton au lithium, j'ai préféré ajouter une 2e sécurité avec trois vis supplémentaires, dont l'écrou est soudé à l'intérieur. Le tout fermé, comme avec celui de l'interrupteur, à un couple énorme. Ca fait maintenant des semaines de maltraitance sans avoir bougé. clind'oeil

Par ailleurs, petite note : le bouton de sélection est collé, mais comporte également une vis de serrage :
L'électronique pour les KIDS Captu579

L'axe du sélecteur est foré de sorte à ce que cette vis y entre. Il est quasi-impossible de pouvoir obtenir des petits bouts... à moins de tout casser au marteau.
Donc, ceci n'est qu'à but informatif et tout appareil doit être utilisé sous la supervision d'un adulte. Ni le forum ni moi ne pourrons être tenus pour responsables d'un quelconque dommage.


Pour aller plus loin, en attendant le prochain montage :
A) mon petiot est un peu trop jeune pour appréhender les nombres négatifs, mais on pourrait tout à fait envisager une boite avec, par exemple, 6 Leds vertes représentant les chiffres positifs, 6 les rouges les chiffres négatifs, et utiliser le potentiomètre en "point milieu".
Comme il n'y a pas plus que 6 leds max allumées, cela simplifie un peu l'alimentation car on retrouve 6*1,65, donc 9,9V : à alimenter avec 12V.
En gros, une Soutra-bob clind'oeil



B) On peut tout à fait utiliser d'autres type d'interrupteur et de boites. Mais j'ai beaucoup plus de mal à trouver des sélecteurs linéaires (en ligne), plutôt que rotatifs.

C) Il est possible de prévoir un second interrupteur sans levier en série permettant de verrouiller le circuit (transport, etc.). En récup, on trouve ceci du côté des alims de PC, avec le sélecteur 110/220V :
L'électronique pour les KIDS Captu580

Bons bidouillages à tous !

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L'électronique pour les KIDS Empty RGBop

Message par tarsonis Mer 23 Juin 2021 - 15:49

Hello,
suite du projet pour les enfants, avec cette fois-ci une bricole un peu plus simple : la RGBob.

En gros, avec trois curseurs, l'enfant va créer différents mélanges de couleurs avec les trois composantes Rouge, Verte et Bleue.

Ingrédients minimaux :
- trois potentiomètres 10kΩ
- une résistance 1kΩ
- une led RVB ordinaire 5mm (ou plus)
- deux piles AA avec leurs socles
- un interrupteur.

On passera ensuite à des circuits dans d'autres domaines (audio, etc.).

Ici, on va utiliser une Led RVB ordinaire, c'est à dire qu'elle présente 4 broches :

L'électronique pour les KIDS Captu663
Il faut faire attention et bien prendre un composants simplissime, qui consiste juste en 3 Leds, rouge verte et bleue, encapsulées dans le même boitier.

En effet, il existe maintenant des Leds RVB pilotées en impulsions &co, qui ne fonctionneront pas, et de toute façon bien plus chères).
Au détail on tourne autour de 2E, et quelques centimes sur internet.

Ici, les miennes proviennent d'un lot du boncoin, donc sans aucune datasheet.
Cela va me permettre d'expliquer comment on peut se débrouiller pour alimenter à peu près correctement (c'est à dire sans détruire) une led inconnue.

Opaque ou transparente
L'électronique pour les KIDS Captu664


La led transparente présentera plus de luminosité à consommation identique, mais offre un moins bon mélange des couleurs (on distingue les sources ponctuelles. Elle me semble par ailleurs plus risquée qu'une Led opaque. (cf Protection des yeux plus bas).

Identification des broches.
En général, pour la plupart des Leds RVB, la masse est la broche la plus longue. Ensuite, cela dépend du fabricant.

Je conseille par défaut de relier une résistance 1kΩ (ou plus) sur cette broche afin de les tester sans brûler le composant.
A priori, le bleu aura besoin d'au moins 3,6V pour fonctionner. Mais il s'agit d'une tension optimale (plein pot). Dans la pratique, 3V fonctionneront sans souci.

Ici les tests; patte rouge :
L'électronique pour les KIDS Captu665


Bleue :
L'électronique pour les KIDS Captu666

Et verte :
L'électronique pour les KIDS Captu667



Une fois vos broches identifiées, il va falloir trouver la tension d'alimentation max sécurisée pour le composant, qui peut légèrement varier d'un fabricant à l'autre (sur le vert et le bleu notamment).

La quasi-totalité des leds 5mm tolèrent 20mA. J'ai fixé la borne max à 15mA (qui présente déjà une grande luminosité).

Comme d'habitude, on va trouver la valeur de la résistance de protection via la loi d'ohm, mais ici il nous manque les tensions de service de chaque couleur, vu qu'on est face à un composant inconnu.

Nous allons alimenter chaque couleur de la Led avec deux piles AA (donc 3,2V très "neuves") avec en série un potentiomètre 10k, dont l'un des côtés va vers les piles et le point milieu vers la Led.

Il est important que ce dernier soit en boit de course, c'est à dire d'offrir la plus grande résistance (10kΩ) pour commencer. En cas de doute, il faut mesurer la résistance entre les deux broches, puis mettre très brièvement le circuit sous tension. Si c'est bon, la led brillera très peu. Sinon, elle éclairera pas mal, mais ne sera pas grillée et il faudra tourner le curseur du potentiomètre dans l'autre sens (ou changer le brochage) :

L'électronique pour les KIDS Captu668

En série dans ce circuit, nous branchons un ampèremètre afin de mesurer le courant. Au démarrage, vous devriez avoir moins de 1mA de consommation. Puis en tournant progressivement, essayez d'atteindre une conso de 15mA.
A ce moment là, branchez un voltmètre en parallèle à la Led, afin de relever la tension à ses bornes.

Pour chaque couleur, nous avons ainsi les tensions nécessaires pour briller à 15mA

Par exemple, j'ai :

Alim / Bleue /  Verte / rouge 
3,2  / 2,8 /  2,7 /  1,9

On en déduit la chute de tension nécessaire pour chacune : 0,4V    0,5V    1,3V

et la résistance de protection correspondante quand le potentiomètre est à 0, afin de ne pas dépasser 15mA : R = U / I (attention aux unités)
26,7    33,3    86,7
Dans le monde réel, la série E12 proposera 27   33   100 (en règle générale, on prendra 39 au lieu de 33, mais là ce n'est pas critique car on est dans une bonne marge de sécurité)

Donc le schéma global :
L'électronique pour les KIDS Captu680


On câble l'ensemble : perso les potentiomètres sont soudés pour respecter le sens horaire : plus on avance, plus petite sera la résistance, donc plus grande sera la luminosité.

L'électronique pour les KIDS Captu669

Protection des yeux.
Jusqu'ici on a bricolé avec des leds sous une faible luminosité et dans le spectre rouge. Il faut faire attention quand on bricole avec les Leds bleues ou blanches, car elles émettent des spectres qui sont suspectés d'interagir avec nos enfants.

C'est pourquoi, bien que la Led soit opaque, j'ai ajouté un cache afin que l'utilisateur ne se retrouve jamais avec la possibilité de fixer directement une led bleue plein pot. Cela diffuse la lumière.

N'importe quel bouchon opaque fera l'affaire clind'oeil


Choix du potentiomètre :
En général, on aura le choix entre "Linéaire", de gradation constate, et "log", les écarts sont log. Cela dépend un peu des leds, mais perso cela marche mieux en linéaire. Les logs présentent une trop grande ou trop faible luminosité d'un coup.

Selon vos valeurs calculées, il sera possible de choisir d'autres modèles que 10k afin de mieux s'adapter à votre composant.

Tests avec Loupiot !


Bleu
L'électronique pour les KIDS Captu671

Vert
L'électronique pour les KIDS Captu672

Rouge

L'électronique pour les KIDS Captu673

Bleu clair
L'électronique pour les KIDS Captu674

Jaune
L'électronique pour les KIDS Captu675

Rose
L'électronique pour les KIDS Captu676

Blanc
L'électronique pour les KIDS Captu677

Et toutes les variations... clind'oeil

Bons bidouillages à tous !


Pour aller plus loin :
- il est possible de fabriquer quelques filtres qui s'adaptent au cache de la RGBop afin de tester les différentes absorbions et bricoler en soustractif.
- certains potentiomètres sont pourvus d'un interrupteur en début de course; ici les deux broches du haut :
L'électronique pour les KIDS Captu681

Il est tout à fait possible de l'utiliser en tant qu'interrupteur général du circuit, comme c'est le cas ici.
Mais on peut très bien s'amuser à les relier en série pour n'alimenter le circuit que lorsqu'ils sont tous déclenchés (pour ajouter un petit côté ludique).

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L'électronique pour les KIDS Empty Re: L'électronique pour les KIDS

Message par tarsonis Mer 8 Sep 2021 - 15:07

Hello,
en passant dans une boutique d'occaz, j'ai trouvé plusieurs boites d'électronique Buki "pour enfants"; ici "Labo d'électronique".
En y réfléchissant, il y en a toujours quelques unes, tout comme à Emmaüs, et la plupart du temps quasi-neuves.
L'électronique pour les KIDS Captu729

Pourquoi ?
Les composants du coffret sont nickel. On trouve un quadri-ampli LM324 (qui a plein d'applications), une diode germanium 1N34, des condensateurs, des résistances, du fil, un connecteur et un noyau ferrite sur support.
L'électronique pour les KIDS Captu730


J'ai tout de suite zyeuté le montage radio, car le plus critique (haute fréquence).

Bon tout d'abord, j'ai vu que le LM avait quelques pattes un peu pliées, le coffret n'a jamais dû fonctionner. Le début du circuit a été réalisé très proprement; de la même manière que l'on commençait au primaire un nouveau cahier.

Mais la platine en elle-même souffre de plein de défauts :
- les connecteurs me semblent de très mauvaise qualité, notamment ceux du circuit intégré. En fait, soit les picots ne s'enfichent pas jusqu'au bout (faux contact donc), soit on y arrive en cassant le bloc :
L'électronique pour les KIDS Captu731


L'électronique pour les KIDS Captu732

J'ai un peu forcé l'ensemble avec de la colle pour que cela redevienne acceptable.
Les autres connecteurs ne sont pas assez serrés, et relâchent facilement les composants, tandis que celui du LM l'est trop, donc rend difficile le montage clind'oeil

- L'interrupteur à fabriquer soi-même serait intéressant s'il ne souffrait pas de faux-contact. On peut l'améliorer en collant un aimant dessus, de sorte à ce que le contact persiste.
L'électronique pour les KIDS Captu733

- Accessoirement, le connecteur 9V présente un faux-contact; je l'ai remplacé.

Tout ça, et enfin des fautes dans les schémas. Pour la radio par exemple un condo chimique est branché à l’envers ! Heureusement que quasiment personne ne soit arrivé jusqu'au bout du projet....
L'électronique pour les KIDS Captu734
Au final, quasi-aucune chance que l'un des montages fonctionne et je suis presque certain que l'enfant précédent a vite abandonné. Cela explique amha les commentaires salés que l'on peut voir sur les sites d'achat.

En gros, des enfants qui n'arrivent pas à faire fonctionner le truc....de même que la plupart des parents.

Même en comprenant ce que ce bricolais, il a fallu un bon quart d'heure de recherche de faux-contact pour faire en sorte que cela "fonctionne"....C'est à dire sortir a minima des parasites.

Sinon, il n'y a quasiment aucune explication. Bien que chaque connecteur soit identifié par une lettre, il aurait été intéressant de les reporter sur le schéma (genre "résistance en G2-H3"), afin de bien identifier les différents composants ainsi que les points de connexion. Mais là cela devient assez brouillon, avec même des pattes de composants qui se croisent (cf la diode 1N34...) :

L'électronique pour les KIDS Captu737

Si vous souhaitez proposer un coffret à vos marmots, j'aurais tendance à fuir celui-ci au profit de ceux "à ressorts" que l'on a évoqué plus haut dans le topic.

J'ai tout de même tenté de savoir si on pouvait obtenir un bon résultat, moyennant une refonte de l'implantation pour une version moins brouillonne (moins de parasites HF), une bonne prise de terre extérieure, une antenne 10m, j'ai pu obtenir quelques crachouillis très approximatifs avec un doigté affiné grâce à un manipulateur lego... car ajuster directement la ferrite perturbe beaucoup trop le circuit.


Bof Bof

Bon, quitte à proposer un circuit "radio" avec circuit intégré à des enfants, je pense que le plus simple est de partir sur un montage à base du MK484, que j'évoque de temps en temps sur le forum (cf plus haut, avec le coffret qui utilise le successeur TA7642).

Le résultat est quasi-systématique, moyennant peu de bricolage (pas besoin d'antenne filaire ou de prise de terre), le son très correct même en intérieur. Ici, le schéma usuel avec un MK484 et un transistor, avec sortie sur écouteurs usuels.
L'électronique pour les KIDS Captu736

Comme je ne pouvais pas enregistrer et tenir les écouteurs sur le micro, j'ai collé un LM386, histoire de donner un aperçu de la qualité AM (ici identiqu eaux écouteurs) possible avec ce détecteur.




On se focalise plus sur l'antenne, et la finesse pour accrocher une station.


Bon alors au final pour le kit Buki, je ne pense pas que l'on puisse avoir vraiment d’intérêt ludique. Cependant, si vous le dégottez aux alentours de 5E, vous aurez au moins :
- une diode au germanium pour bidouiller des radios sans piles
- un quadri-ampli LM324 qui peut être intéressant pour d'autres applis (je bidouille avec un ECG de fortune en ce moment).
- une petite poignée de résistances et de condos.
- un Haut parleur, des fils de connexion, du fil de cuivre, un noyau ferrite
- quelques contacts, qui peuvent à la limite être utiles pour des montages vraiment basiques.

En l'état, on peut fabriquer quelques alarmes simples, un détecteur de courant alternatif, et surtout, pour commencer le dépannage, un  testeur de continuité avec le haut parleur (pile + HP + résistance + fils), qui dépanne déjà pas mal clind'oeil

Prochain test, un jouet à galène pour enfant trouvé en brocante.

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L'électronique pour les KIDS Empty Re: L'électronique pour les KIDS

Message par tarsonis Sam 12 Mar 2022 - 9:06

Hello,
un petit circuit très simple à la portée de tous, mais qui rappellera sans doute de bons souvenirs d'enfance : le jeu d'adresse électrique.

Très sommairement, on a une pile, un récepteur quelconque (une lampe, un buzzer, etc..) et du fil.

L'enjeu est de faire parcourir une boucle de métal d'un point A à un point B sans toucher le fil métallique.

L'électronique pour les KIDS Captu916

Il vous faudra :
- une pile; le plus simple est la pile 4,5V plate
- du fil dénudé rigide et du fil souple.
- un buzzer adapté à la tension de la pile, ou une lampe. On verra plus bas que l'on peut bidouiller une sonnette à partir de n'importe quoi, même d'un relais.
- divers matériaux : carton, colle, bois, tout ce que vous voulez.

Pour le fil souple, j'ai réutilisé du fil d'écouteur avec gaine en tissu et un corps en plastique de stylo bille.
L'électronique pour les KIDS Captu897


En gros, on relie notre récepteur à la pile d'un côté. De l'autre, nous avons un long bout de fil dénudé qui formera le labyrinthe et à l'autre borne une baguette avec une boucle métallique qui devra le parcourir. Dès que la boucle touche le fil, le circuit est fermé et le récepteur s'active.
Dans sa version la plus simple, une lampe (ou une Led) suffit, mais un truc sonore type buzzer est bien plus amusant (et stressant).

Au niveau du fil rigide, n'importe quelle baguette qui résiste à un enfant qui s'énerve est suffisante. Perso j'ai réutilisé une vieille antenne CiBi (attention à la crise cardiaque pour les passionnés) pour un circuit un peu plus complexe :
L'électronique pour les KIDS Comple10


Pour la boucle, je recommande du fil de cuivre rigide, qui sera en général bien plus facile à souder/relier au fil souple clind'oeil

En début et fin de parcours, j'ai ajouté deux morceaux de paille en carton afin de commencer et finir avec une zone qui ne risque pas de déclencher l'alarme.
La difficulté peut se régler avec la complexité du chemin à parcourir, mais aussi le diamètre de la boucle.

Si vous n'avez pas de buzzer, qui est en fait un circuit oscillant branché sur un haut parleur et que vous n'avez pas la possibilité ou l'envie d'en bricoler un, vous pouvez très simplement utiliser un relai monté en oscillateur.
Il suffit de monter en série la bobine et le contact fermé au repos :
L'électronique pour les KIDS Captu898


Quand on alimente l'ensemble, le contact a/c est réalisé, la bobine est alimentée, donc attire la languette métallique du relai : a va alors coller b et se décoller de c : la bobine ne sera plus alimentée donc le relai va retrouver sa position de repos, et cela revient au point de départ.
En général, ce montage fonctionne même en dessous de la tension usuelle du relai. La fréquence va surtout dépendre de la tension électrique et de la tension mécanique de la languette. Branché à une canette, cela fera donnera un bourdonnement assez fort.
Pour l'anecdote, c'est une base de montage survolteur clind'oeil

Dans une version hyper-DIY, c'est également le montage de la sonnette du bouquin "Les petits physiciens s'amusent" évoqué ici : DIY pour les petits

L'électronique pour les KIDS Captu554

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L'électronique pour les KIDS Empty Re: L'électronique pour les KIDS

Message par tarsonis Mar 15 Mar 2022 - 16:43

Salut à tous,
petit montage "un peu" plus évolué, qui permettra aux parents bricoleurs d'appréhender les circuits compteurs et afficheurs numériques.

L'électronique pour les KIDS Captu932

Ça fait d'une pierre deux coups car j'ai besoin de ce post pour aborder la réparation des compteurs geiger ici : Dosimètres et Compteurs Geiger Müller soviétiques : reviews, tests et réparations

Les petits grandissent très vite et le mien adore compter. Je réfléchissais depuis quelque temps à un circuit qui s'incrémente avec un interrupteur poussoir, ajoutant +1 à chaque clic.

En électronique usuelle, rien de plus facile avec le fameux CD4026 qui pilote un afficheur 7 segments.
Mais pour ce projet, il m'a fallu pas mal ruser afin d'afficher uniquement ce dont les bambins ont besoin, avec deux enjeux majeurs :

- Il m'a fallu monter aux centaines. En effet, Loupiot a tendance à être déterminé "pour voir". Si j'avais construit avec seulement deux segments (deux chiffres), le compteur aurait pu aller uniquement jusqu'à 99. Au clic suivant, il y aurait eu un retour à 0, ce qui pourrait lui laisser croire "qu'on boucle et pi c'est tout".

Avec trois chiffres, je peux aller jusqu'à 999, ce qui devrait lui éviter d'aller aussi loin par manque de patience, mais néanmoins de voir ce qu'il se passe au passage de la centaine, donc laisser comprendre que cela continue bien au delà de ce qu'il connaît.

- Désactiver les chiffres inutiles : c'est le point névralgique de ce projet.
En effet, les projets usuels n'affichent pas 1, 2, 3...11,12, etc mais, 001, 002, 003...011,012, etc.
C'est à dire que tous les afficheurs sont actifs.

L'enfant se trouve donc face à une complexité -avec les 0 inutiles- qui pourrait l'embrouiller, notamment dans l'apprentissage de la numération de position avec l'importance du 0.
Ici, j'ai travaillé sur un circuit qui n'active la dizaine que lorsque l'on atteint 10, et la centaine quand on atteint 100.

Les bases :

Le CD4026 :
C'est un circuit très pratique :
- il compte des impulsions de 0 à 9 (et revient à 0)
- s'occupe d'afficher le chiffre sur un afficheur à 7 segments.
- tolère une large plage de tension
- Peut être monté en cascade, en reliant la sortie "Carry Out" du premier sur l'entrée du second pour compter à la puissance de 10 au dessus (dizaine, centaine, etc.).

Pour faire simple, pour obtenir un affichage/comptage d'un chiffre, il vous faut un CD4026 et un afficheur 7 Segments.

Pour ce dernier, il y a une grosse subtilité : seul celui à Cathode Commune -heureusement le plus fréquent- fonctionnera, pas celui à Anode Commune, ou alors via un circuit intégré buffer supplémentaire. C'est un point à vérifier lors de l'achat/récup.

L'afficheur 7-Segments usuel est en effet composé de 8 Leds, 7 pour le chiffre et une pour le point.
L'électronique pour les KIDS Captu899

Afin de ne pas avoir 16 pattes qui se baladent, on a réuni soit les Cathodes :

L'électronique pour les KIDS Captu900

Soit les Anodes :
L'électronique pour les KIDS Captu901


Du coup, quand un segment doit s'allumer, la patte du circuit attribuée passe à l'état haut. Donc elle doit être reliée à l'anode de la LED, sa cathode devant être reliée à la masse, via une petite résistance de protection (vous commencez à vous habituer avec ce point).

Le CD4026 ressemble un peu au CD4017, qui est un compteur décimal :

Le CD4017 :
L'électronique pour les KIDS 4017_p10
(Image Wikipédia)


- On alimente la puce avec la broche 16 (au +) et 8 (à la masse).
- La broche 15 permet de faire un "Reset", qui réinitialise le circuit sur "0" quand une impulsion positive arrive.
- La broche 14 est l'entrée sur laquelle on injecte des impulsions (positives)
- La broche 13 permet d'activer (si à la masse) ou de désactiver (si reliée au +) le comptage.
- La Broche 12 est le "Carry Out", qui présente un front montant (donc une impulsion positive) lors du retour à 0, permettant de chaîner les circuit et réaliser des compteurs sur plusieurs chiffres.
- Q0...Q9 représentent les 10 sorties qui s'allumeront successivement lors du comptage.

En gros, cela donne :
L'électronique pour les KIDS CMOS_4017_Outputs_Animate_v1.01
(Anim Wikipédia)

Afin de convertir cet affichage sur LED vers un afficheur à 7 Segments classique, il faut alors soit utiliser un décodeur avec un 2e circuit...soit utiliser un CD4026 qui s'occupe à la fois de compter comme le CD4017 ET de décoder la sortie sur l'afficheur:


L'électronique pour les KIDS Ic-40210
(image circuitdigest.com)

En gros

- On alimente la puce avec la broche 16 (au +) et 8 (à la masse).
- La broche 15 permet de faire un "Reset", qui réinitialise le circuit sur "0".
- La broche 1 est l'entrée sur laquelle on injecte des impulsions (positives)
- La broche 2 permet d'activer (si à la masse) ou de désactiver (si reliée au +) le comptage.
- La broche 3 permet d'activer (si au +) ou de désactiver (si à la masse) l'affichage.
- La Broche 5 est le "Carry Out", qui présente un front montant (donc une impulsion positive) lors du retour à 0, permettant de chaîner les circuit et réaliser des compteurs sur plusieurs chiffres.
- les lettres représentent les 7 sorties du segment qui s'allumeront lors du comptage.

L'électronique pour les KIDS Captu591
Le tout, sans que l'on ait à savoir lequel doit être affiché; il suffit juste de relier le bon segment à la bonne sortie, le circuit sachant quel morceau allumer pour quel chiffre : on relie A à A, B à B, etc.
L'électronique pour les KIDS Captu902


Le circuit le plus simple :je n'ai pas relié les segmenst car c'est évident et, comme sur le circuit physique, cela devient vite illisible.

L'électronique pour les KIDS Captu934


Précisions :
- On travaille avec des circuits CMOS ici, toutes les entrées doivent être dans un état défini. Il faut éviter les entrées flottantes, car l'impédance d'entrée étant tellement élevée, le simple fait de toucher la patte "1" pour le comptage va faire défiler les chiffres à toute vitesse.... car le 4026 va capter le 50Hz véhiculé par votre peau clind'oeil

- (1) est donc à la masse avec 10k (ou plus ou moins, cela n'a pas d'importance).
- On envoie les impulsions avec un bouton poussoir sur (1). On ajoute en parallèle un condensateur de 100nF afin d'éviter tous les rebonds, car on sait tous qu'un simple clic est en fait composé de dizaines de micro-impulsions. On peut augmenter ou diminuer la valeur de ce condensateur selon la latence que l'on souhaite en entrée.
- (2) est à la masse, afin de désactiver l'inhibiteur de comptage.
- (3) est au + afin d'activer l'affichage (ce sera important par la suite).
- (15) l'entrée Reset est reliée à la masse via 10k et au + via un condo de 10nF. Le but est de générer une courte impulsion sur cette broche lors de l'alimentation du circuit, afin que le compteur démarre bien à 0. Sans ceci, on peut tomber sur n'importe quel chiffre à l'allumage.

Couplage de deux CD4026.

Rien de plus simple, on réalise deux circuits séparés, un pour les unités, l'autre pour les dizaines et on relie la sortie "Carry Out" en broche (5) des unités à l'entrée (1) des dizaines.
Lorsque le premier compteur passe de 9 à 0, il y aura un front montant sur (5), ce qui génère une impulsion donc une incrémentation sur les dizaines.

Couplage de trois CD4026 :
On procède de la même manière, en reliant la sortie (5) des dizaines à l'entrée (1) des centaines.

Et ainsi de suite. C'est comme cela que j'ai monté la partie comptage à 5 chiffres de mon dosimètre ici : Un module pour votre Compteur Geiger : le compteur/dosimètre numérique (sans microcontrôleur & co)

L'électronique pour les KIDS Captu590

Enfin, il est évidemment possible d'utiliser des afficheurs LCD avec le CD4026, qui consomment quasiment rien. J'ai pris des afficheurs LED pour leur robustesse et l'aspect interactif-coloré de l'affichage.L'électronique pour les KIDS Captu601

Ça se corse :


Maintenant, l'enjeu de notre montage va être de n'afficher que les chiffres nécessaires, donc de ne jamais afficher de "0" aux dizaines ou aux centaines.

Cela se passe avec l'entrée (3) Display Enable du CD4026. Il faut donc la mettre à l'état bas quand on affiche un 0 non nécessaire, et l'état haut quand on en a besoin, donc :
- quand on est à 9 et que l'on passe à 10 pour le 2e circuit des dizaines.
- quand on est à 99 et que l'on passe à 100 pour le 3e circuit des centaines.

J'ai tourné le truc dans tous les sens, c'est assez difficile de faire les choses simplement, à cause du signal "carry out" qui sort sur (5). Ce n'est pas une impulsion lors du passage de 9 à 0, mais un signal 1/10e du signal d'entrée. C'est à dire :le Carry Out change d'état à 5 :
L'électronique pour les KIDS Captu918

Donc le "Carry out" est en fait à l'état haut entre 0 et 5 et  à l'état bas entre 6 et 9. C'est lorsqu'il passe de bas à haut entre 9 et 0 que le circuit suivant détecte ce point.
J'ai bricolé avec une quadruple porte NAND, des thyristors, etc, sans trouver de solution satisfaisante. A la fin, j'avais deux circuits intégrés analyseurs par chiffre, aouch.

En fait, on va utiliser une solution très simple...avec un CD4017, le compteur décimal évoqué plus haut.

- Ce CI démarre à 0 (initialisé avec tous les circuits à l'allumage)
- détecte le passage de 9 à 0 et s'incrémente à son tour.
- Quand il s'incrémente, la sortie "1" devient haute. On peut la récupérer pour l'injecter sur le "display enable" de notre CD4026.
Bingo, quand on passe de 9 à 10. Le 2e chiffre va s'allumer et passer de "0" à "1", puisque le CD4026-2 s'incrémente aussi.

Mais mais mais..... on a un souci, car le CD4017 va également s'incrémenter quand on va passer de 19 à 20, car il va recevoir une nouvelle impulsion du premier chiffre lors du saut.
Donc la sortie "1" reviendra à l'état bas. Le chiffre va s'éteindre. Zut. On pourrait relier également 1-2-3-4-5-6-7-8 et 9 à display enable, mais nous aurons un souci lors du passage à 100 : le second chiffre sera éteint.

Ici, l'astuce va être de bloquer le comptage du CD4017 dès qu'il atteint "1", c'est à dire, quand les dizaines sont nécessaires.
Pour ce faire, c'est très simple avec ces circuits, car le comptage ne fonctionne que si l'entrée "13" (clock inihibit) est à 0. Il suffit de relier "13" à Q1. Dès que le 4017 s'incrémente et passe à 1, 13 est également à l'état haut, donc "clock inhibit" est activé : le comptage est bloqué peu importe si un signal arrive à nouveau. Q1, et donc le Display Enable du CD4026 resteront activés.
Nous bloquons donc l'affichage du chiffre en permanence sur "allumé".

Le chiffre des centaines est câblé exactement de la même manière : on injecte la sortie du 2e chiffre dans le chiffre des centaines et on envoie également le signal sur un 2e CD4017.

Voici donc notre montage fonctionnel, prêt à passer sur une plaque epoxy clind'oeil
L'électronique pour les KIDS Captu917

Je n'ai pas câblé les afficheurs et les masses des circuits (Vss) qui sont implicites et évidents, mais qui aurait lourdement compliqué la lecture du schéma. Le condo du reset a été passé à 100nF afin d'avoir une impulsion franche de reset au démarrage.
L'électronique pour les KIDS Captu935

En "tout compris", on doit avoisiner 5E de composants, avant tout à cause des afficheurs.

L'alimentation

On peut prendre tout entre 3V et 9V. Il faut juste adapter un peu la résistance de l'afficheur 7 segments, car il est constitué de Leds.
Perso j'ai choisi du 5V afin d'ajouter une manip en plus pour le petit : le branchement sur une powerbank.


Le circuit
J'ai utilisé une plaque pastillée 5x7cm, très pratique pour cet usage car elle comporte une grille recto-verso. Vu que l'on retourne le circuit sans arrêt, on peut vite confondre les broches de chaque côté des CI.

Je recommande de toujours utiliser des supports de circuits intégrés, afin de pouvoir récupérer facilement les puces; sinon cela devient vite pénible et chronophage au fer à souder.
L'électronique pour les KIDS Captu919
Le circuit a en fait quelques résistances redondantes par rapport au schéma; ce dernier a en effet été finalisé juste avant la publication de cet article; cela n'a pas de conséquence particulière.

Ici, chaque CI a sa patte de comptage et reset découplées à la masse via une 15k.
Il y a un condo 100nF pour appliquer un reset sur tous les circuit, et un 2e condo 100nF anti-rebond pour les impulsions de l'interrupteur.

On commence à souder tout ça, en n'oubliant pas que le premier chiffre est à gauche au verso clind'oeil

L'électronique pour les KIDS Captu920

Je conseille de tester le circuit au fur et à mesure :

L'électronique pour les KIDS Captu921

Ici, sur lorsque le premier 4026 est revenu à 0, on vérifie bien que le 4017 passe à l'état haut en reliant une LED sur la broche 3 du CD4026 en charge des dizaines (non branché), et reste bien verrouillée :

L'électronique pour les KIDS Captu922

On teste avec 2 chiffres :
L'électronique pour les KIDS Captu923

On teste le 2e 4017 :
L'électronique pour les KIDS Captu924

Et on câble le dernier chiffre :

L'électronique pour les KIDS Captu925


Vue des connexions, réalisées au fil à wrapper (très fin); connecteur et câble USB de récup.

L'électronique pour les KIDS Captu926

Test du circuit fini, avec interrupteur principal, bouton poussoir et connecteur sur le côté :
L'électronique pour les KIDS Captu927

Passage à 10 OK :

L'électronique pour les KIDS Captu928

A 99, le dernier digit n'est pas allumé :
L'électronique pour les KIDS Captu929

Passage à 100 ok :

L'électronique pour les KIDS Captu930

On vérifie que le comptage garde bien les chiffres allumés :

L'électronique pour les KIDS Captu931


On colle une petite façade :
L'électronique pour les KIDS Captu932


Pour aller plus loin :

On peut imaginer un montage qui permettrait d'additionner plus qu'une unité à l'ensemble, par exemple avec :
- un oscillateur qui génère des impulsions, couplé à un CD4017 qui se chargerait de se bloquer sur une porte pré-définie avec un sélecteur rotatif (vu avec les Box de comptage plus haut dans le topic). L'enfant visualiserait les additions +X à partir de n'importe quel nombre. Par exemple, 23 auquel on ajouterait 7. etc.

Les circuits de comptage ne peuvent que s'incrémenter; ils ne fonctionnent pas en décrémentation. Il existe néanmoins une petite astuce avec le complément en overflow.
Par exemple :
- pour 1 chiffre si on veut passer de à 6 à 5, il faut ajouter 9
- pour 2 chiffres si on veut passer de à 72 à 71, il faut ajouter 99
- pour 3 chiffres si on veut passer de à 489 à 488, il faut ajouter 999
Il suffit de bricoler un oscillateur de quelques KHz sur un circuit avec un ou plusieurs CD4017 qui se bloquent au nombre d'impulsions voulu.
Je verrai pour bricoler ça à l'occasion clind'oeil


Modif de dernière minute !
J'avais oublié un point essentiel : quasiment toutes les powerbank se coupent lorsque le courant demandé est inférieur à quelques dizaines de mA.
Comme c'est un montage relativement frugal, il consomme peu au démarrage. Avec un seul chiffre, la consommation tourne autour de 15mA. Du coup, l'alim se coupe toute seule au bout de quelques secondes.
Les différentes astuces consistant à générer de brefs pics de conso de 100mA visant à maintenir l'alim n'ont pas fonctionné. Cela aurait permis de générer ces pics à chaque clic, mais sans succès.
Le correctif primitif (mais qui pourrait être -et sera- largement amélioré) est d'ajouter une charge de quelques dizaines de mA.

J'ai testé au potentiomètre, mes Powerbank restent allumées quand je débite 60mA minimum. Avec le circuit, il faut ajouter une charge d'environ 45mA, ce qui donne 111Ω sous 5V.
C'est un tout petit peu juste si on utilise une seule 1/4W usuelle, car P = UxI (on revient toujours à la loi d'Ohm...) soit 225mW. J'ai donc tout simplement monté deux résistance, 47Ω et 56Ω en série afin de répartir la dissipation : ici en haut à droite :

L'électronique pour les KIDS Captu933

Le montage consomme donc toujours au moins 60mA et ne s'éteint plus automatiquement (ce qui perturberait énormément les enfants).

Au niveau des tests avec Loupiot, c'était un succès immédiat. Il a accroché dès l'allumage et s'est mis à compter.
Du coup, le mien arrivait jusqu'aux alentours de 39; le passage à 40 l'a intrigué; on a compté ensemble quelques nombres, puis il a continué et demandé à chaque passage de dizaine quel était le nouveau nombre et formé les autres.
Ils enregistrent énormément de trucs inconscients car il a trouvé tout seul la série 70....alors que justement je l'appréhendais.

Enfin, comme prévu, il a poussé jusqu'à la centaine. Lors de l'affichage de 100, gros étonnement, jubilation et montage embarqué pour aller annoncer à tout le monde ce nouveau nombre.
C'est devenu un petit jeu où il affiche les nombres pour lesquels il a encore des difficultés pour demander leur prononciation.
Au bout de quelques jours, il s'amuse maintenant à prononcer les centaines.

Voili voilou, en fait ce circuit est beaucoup moins compliqué qu'il en a l'air, c'est surtout de la patience de câblage. clind'oeil

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