555 : un testeur de réflexes - Compteurs et afficheurs à sept segments
Électronique

La plupart des compteurs acceptent un flux d'impulsions qu'ils distribuent en séquence à un ensemble de broches. Le compteur décimal 4026 est inhabituel en ce sens qu'il alimente ses broches de sortie selon un modèle convenant parfaitement à l'éclairage des segments d'un afficheur numérique à 7 segments.

Certains compteurs créent une sortie positive (ils émettent le courant) et d'autres une sortie négative (ils absorbent le courant).

Certains afficheurs à sept segments requièrent une entrée positive pour que les nombres s'éclairent. Ils sont appelés afficheurs à cathode commune.

Ceux qui requièrent une entrée négative sont appelés afficheurs à anode commune.

Le circuit 4026 fournit des sorties positives et doit alimenter un afficheur à cathode commune.

Vérifiez la fiche technique de votre compteur décimal pour connaitre la puissance qu'il requiert et celle qu'il fournit.

Les circuits CMOS commencent à dater, mais sont très utiles aux amateurs d'électronique, car ils acceptent un large éventail de tensions - de 5 à 15 volts dans le cas du 4026.

D'autres types de circuits intégrés sont beaucoup plus limités. La plupart des compteurs ne peuvent émettre ou absorber que quelques milliampères comme puissance en sortie. Quand le circuit 4026 fonctionne avec une alimentation de 9 V, il émet environ 4 mA à partir de chaque broche.

C'est à peine suffisant pour commander un afficheur à sept segments. Vous pouvez insérer une résistance en série entre chaque broche de sortie du compteur et chaque broche d'entrée de l'afficheur numérique, mais une solution plus simple et plus rapide consiste à utiliser une seule résistance en série pour chaque chiffre, entre la broche d'alimentation négative et la terre.

L'expérience décrite ici utilise cette seconde méthode. 555 : un testeur de réflexes

Mais elle présente un inconvénient :

les chiffres ne nécessitant que deux segments (comme le chiffre 1) apparaissent plus clairement que les autres (comme le chiffre 8).

Si vous souhaitez obtenir un affichage lumineux et professionnel, vous devrez absolument utiliser un transistor pour commander chaque segment de chaque chiffre.

Une autre solution consiste à utiliser plusieurs amplificateurs opérationnels pour amplifier le courant. Quand un compteur décimal atteint le chiffre 9 et revient à 0, il émet en sortie une impulsion sur sa broche de retenue (carry output, principe analogue à la retenue dans une addition, par exemple).

Il est ainsi possible de commander un autre compteur qui suivra les dizaines. La broche de retenue de ce compteur peut être chainée à un troisième compteur qui suivra les centaines, et ainsi de suite.

Outre les compteurs en base 10, il existe des compteurs en base 16, base 8, etc.

Pourquoi souhaiter compter autrement que par dizaines ?

Considérez par exemple les quatre chiffres d'une horloge numérique : chacun correspond à un compteur différent.

Le chiffre des minutes le plus à droite repasse à zéro après avoir atteint 9.

Le chiffre des dizaines de minutes est en base six.

Le chiffre des unités d'heures va jusqu'à 10, ce qui provoque l'émission d'une retenue, puis va jusqu'à 2 ce qui produit un autre signal de retenue.

Enfin, le chiffre des dizaines d'heures est soit vide soit égal à 1, s'il s'agit d'un affichage sur 12 heures.

Naturellement, il existe des compteurs spécifiques pour toutes ces tâches. Les compteurs possèdent des broches de contrôle telles que dock disable, qui impose au compteur d'ignorer les impulsions en entrée et de geler l'affichage, enable display qui autorise la production des signaux de sortie, et reset qui rétablit le compteur à zéro.

Le circuit 4026 nécessite une entrée positive pour activer chaque broche de contrôle. Quand les broches sont reliées à la masse, leurs fonctionnalités sont inopérantes.

Pour que le 4026 commence à compter et affiche le total en cours, vous devez relier à la masse les broches clock disable et reset (pour annuler leur fonction) et appliquer une tension positive à la broche enable display (pour activer la sortie). Voir fig. 6.

Figure 6
Le compteur décima! 4026 est un circuit CMOS qui reçoit des impulsions d'horloge sur la broche 1, gère un total compris entre 0 et 9. et délivre en sortie ce dernier via les broches servant d'interface avec un afficheur numérique à sept segments composé de LED.