Velleman EDU 02 Manuel utilisateur

E D U 02
KIT EXPÉRIENCE SOLAIRE
Français
www.velleman.eu
AGE
12+
VELLEMAN NV
Legen Heirweg 33
9890 Gavere
Belgium Europe
www.velleman.be
www.velleman-kit.com
10 projets solaires faciles et utiles.
Projets réalisables :
LED solaire ................................................................. Tant que le soleil brillera, la LED restera allumée (pag.8)
LED clignotante ........................................................................................................ Tape-à-l’œil solaire (pag.10)
Criquet ............................................................................. Tant que le soleil brillera, le criquet chantera (pag.12)
Simple chargeur de piles ..................................................................Rechargez gratuitement vos piles (pag.14)
Chargeur de piles avec indication de charge La LED ............ s’allume pendant la recharge des piles (pag.16)
Instrument de musique ......................................... Plus la lumière est intense, plus la note sera aiguë (pag.18)
Testeur de télécommande IR ....................................................... « Écoutez » votre télécommande IR (pag.20)
Éclairage de jardin .................. La LED s’allume au crépuscule et s’éteint à l’aube, automatiquement (pag.22)
Détecteur de mouvement ..................................................................................Annoncez vos visiteurs (pag.24)
LED d’alarme ................................. La pile se recharge en journée, la LED intimide les voleurs la nuit (pag.26)
Attention : Tous les projets décrits nécessitent la lumière directe du soleil ou d’une ampoule à incandescence de minimum
60 W. La lumière provenant d’une ampoule fluorescente, éco-énergétique, LED ou halogène ne convient pas au bon
fonctionnement des projets.
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Liste des pièces:
cellule solaire 4 V / 30 mA
La cellule solaire convertit la lumière du soleil en
l’électricité nécessaire pour nos projets. Plus la lumière est intense, plus la cellule produira de l’électricité. Pointez la surface noire vers le soleil.
E1
(Velleman # YH-39X35)
ge
Rou
SOLAR CELL
No
ir
Breadboard
La platine d’essai est le support principal de
tous les projets. Les lignes blanches marquent
comment les trous sont interconnectés.
(Velleman # SDAD102)
4
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LED jaune et rouge ultra brillantes
côté plat
patte courte = (-)
Cavalier
Composant qui permet de relier
deux points dans un circuit.
Les LED émettent une lumière intense tout en ne consommant qu’une faible quantité de tension. Elles ne nécessitent donc qu’un faible courant d’alimentation. Vérifiez la polarité lors de la connexion ! (Velleman # L-5YAC & L-7104LID)
Résistances
R1
100
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Plusieurs résistances sont fournies. La résistance
sert à limiter le courant ou comme diviseur de tension. Sa valeur est indiquée à l’aide d’anneaux colorés et exprimée en ohm (Ω).
5
Diode
La diode est un composant qui ne laisse passer le
courant que dans un sens [de (+) à (–)] et le
bloque dans l’autre. (Velleman # BAT85)
La diode Zener est une diode particulière.
Tout comme la diode standard, elle ne laisse
passer le courant que dans un sens [du (+) au
(–)]. En inversant la polarité, elle présente une
tension d’avalanche. La valeur se trouve sur le
composant-même, p.ex. 2V4=
2,4 V. (Velleman # ZA2V4)
Support
ug
Ro
Support pour deux piles rechargeables R03.
Vérifiez la polarité. (Velleman # BH421A)
e
No
6
ir
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Transistors
E
B C
C B E
Un transistor est un composant d’amplification qui permet de
contrôler un courant important grâce à un courant moindre. On distingue 2 types de transistor selon leur polarité : le NPN et le PNP.
Ce kit inclut un transistor BC557 (PNP). Les 3 pattes du transistor
sont la base (B), l’émetteur (E) et le collecteur (C). (Velleman # BC557B)
Haut-parleur piézo-électrique
Le haut-parleur piézo-électrique convertit
un signal électrique en un signal sonore.
La polarité n’a pas d’importance. (Velleman # TV1)
Noir
Microcontrôleur (µc)
Rouge
Composant pouvant accomplir plusieurs tâches.
Le microcontrôleur inclus est programmé pour émettre
des notes musicales ou le chant du criquet. La polarité
est d’importance.
Vérifiez la position de l’encoche. (Velleman # VKEDU02)
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Projet 1 : LED solaire
Tant que le soleil brillera, la LED restera allumée...
8
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Composants nécessaires : cellule solaire, résistance de 100 Ω (brun-noir-brun-or), LED
jaune
Comment ça marche ? Un courant
électrique ne circule que dans un circuit
fermé. Il circule du (+) de la cellule
solaire, traverse la résistance vers le (+)
de la LED et revient vers la cellule
solaire par le (-) de la LED. Lors d’une
journée ensoleillée, la cellule solaire
générera 3 à 4 V. La LED ne nécessite
que 2 V. La résistance R1 convertit
l’excès de tension en (une petite quantité de) chaleur afin de protéger la LED.
R1
100
CELLULE
SOLAIRE
E1
LD1
Petite expérience :
Que ce passe-t-il lors d’une inversion du (+) et du (-) de la
LED ? Que ce passe-t-il lorsque vous remplacez la résistance de 100 Ω par une de 47000 Ω (jaune-violet-orange-or) ?
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9
Projet 2 : LED clignotante
Tape-à-l’œil solaire
µC
cavalier
10
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Composants nécessaires : cellule solaire, résistance de 100 Ω (brun-noir-brun-or), LED
jaune, microcontrôleur (µc)
IC1
PIC10F200-I/PG
VDD
2
E1
5
3
CELLULE
SOLAIRE
R1
GP0/ICSPDAT
GP2/T0CLKI/FOSC4
4
GP1/ICSPCLK
100
8
VSS
Comment ça marche ? Le microcontrôleur nécessite une tension d’alimentation entre 2 et
5 V. Cette tension est fournie
par la cellule solaire. Le microcontrôleur est programmé pour
activer et désactiver la sortie en
boucle. Le signal est émis sur la
patte 4. Lors d’une sortie activée, le courant circulera par la
LED et la résistance, ce qui allumera la LED.
GP3/MCLR/VPP
7
LD1
µC
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11
Projet 3 : Criquet
Tant que le soleil brillera, le criquet chantera...
Cavalier
µC
Cavalier
12
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Composants nécessaires : cellule solaire, microcontrôleur (µc), haut-parleur piézoélectrique, cavalier
µC
Conseil : Utilisez ce projet
pour vous réveiller dès les
premières lueurs de l’aube…
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IC1
PIC10F200-I/PG
VDD
2
E1
5
3
GP0/ICSPDAT
GP2/T0CLKI/FOSC4
CELLULE
SOLAIRE
4
GP1/ICSPCLK
8
VSS
Comment
ça
marche ?
Le microcontrôleur nécessite une
tension d’alimentation entre 2 et
5 V. Cette tension est fournie par
la cellule solaire. Le microcontrôleur est programmé pour émettre
le chant réaliste d’un criquet. Le
signal est émis sur la patte 4. Le
haut-parleur
piézo-électrique
convertit ce signal en un signal
sonore.
haut-parleur
piézo-électrique
GP3/MCLR/VPP
7
13
Projet 4 : Simple chargeur de piles
Insérez deux piles rechargeables 1,2 V de type R03*
Rechargez gratuitement vos piles...
*Non incluses
14
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Composants nécessaires : cellule solaire, diode BAT85, support pour piles R03, deux
piles rechargeables 1,2 V de type R03
Comment ça marche ? Tant que la cellule
solaire sera exposée au soleil, un courant
circulera de la cellule à travers la diode vers
les piles. Le courant de charge dépend de la
quantité de lumière absorbée par la cellule
solaire. Le courant maximal est de 30 mA.
La diode prévient la décharge des piles en
barrant le passage de courant vers la cellule
solaire (p.ex. pendant la nuit) puisqu’elle ne
laisse passer un courant que dans une seule
direction.
D1
BAT85
+
+
E1
CELLULE
SOLAIRE
+
Combien de temps faut-il pour recharger entièrement les piles ?
Vérifiez la capacité des piles indiquée en mAh (valeur mentionnée
sur la pile), p.ex. 300 mAh. Multipliez cette valeur par 1,2 = 360 mAh.
Ensuite, divisez le produit par 30 mA = 12.
Les piles seront entièrement rechargées après avoir exposé la cellule
solaire à une lumière intense pendant 12 heures (règle empirique).
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15
Projet 5 : Chargeur de piles avec indication de charge
Le LED s’allume pendant la recharge des piles
Insérez deux piles rechargeables 1,2 V de type R03*
*Non incluses
16
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Composants nécessaires : cellule solaire, transistor BC557, résistance 4K7 (jaune-violet-rougeor), LED jaune, support pour piles R03, deux piles rechargeables 1,2 V de type R03
Comment ça marche ? Lorsque la cellule solaire
est exposée à la lumière, un courant circule du (+)
de la cellule par l’émetteur/la base du transistor
vers les piles pour revenir vers la cellule solaire.
Ce courant s’appelle le courant base (trait en pointillé dans le schéma). Dans ce projet, le courant
base rechargera également les piles. Le courant
qui circule entre l’émetteur et la base fait activer le
transistor comme un commutateur. Pour cette
raison, le courant circule de la cellule solaire par
l’émetteur/le collecteur et la résistance vers la LED
et revient vers la cellule, ce qui fait allumer la LED
(trait plein).
BC55
+
E1
+
4K7
CELLULE SOLAIRE
+
led
Pour les experts en électronique :
La LED s’éteint dès que l’on retire les piles du support. Pourquoi ?
Dans le circuit du simple chargeur de piles, la diode empêche la
décharge des piles lors de conditions de faible luminosité. Ce circuit
n’intègre plus de diode. Pourquoi ?
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Projet 6 : Instrument de musique
Plus la lumière est intense, plus la note sera aiguë
câble
cavalier
4K7
4K7
µC
PIC
470
18
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Composants nécessaires : cellule solaire, microcontrôleur (µc), 2x résistance 4K7 (jaune
-violet-rouge-or), résistance de 470 Ω (jaune-violet-brun-or), diode Zener 2V4, hautparleur piézo-électrique, cavalier, câble
CELLULE SOLAIRE
Comment ça marche ? La cellule
solaire produit la tension d’alimentation nécessaire pour le microcontrôleur. Le logiciel programmé fonctionne à partir d’une tension de 2 VCC.
La diode Zener et la résistance de
470 Ω limitent cette tension d’alimentation à 2,4 V, même lors d’une forte
luminosité. Une tension trop élevée
haut-parleur
peut endommager le microcontrôpiézoélectrique
leur. La tension générée par la cellule solaire est également réduite de
moitié par les deux résistances 4K7
et envoyée vers l’entrée analogique du PIC. Même lors d’une forte luminosité, l’entrée ne recevra pas plus de
4,5/2 = 2,25 VCC. Le logiciel interne « mesure » la tension à l’entrée et la convertit en une fréquence audio
variable. À son tour, le haut-parleur convertit cette fréquence audio en une note. Lorsque l’intensité de la lumière incidente change, la tension à l’entrée du microcontrôleur change également. Le logiciel traduit ce changement de tension en un changement de fréquence audio, ce qui se traduira en une note plus ou moins aiguë.
Avec un peu d’exercice, vous réussirez à jouer une mélodie en obscurcissant ou en éclairant la cellule solaire
avec votre main ou une lampe-torche.
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Projet 7 : Testeur de télécommande IR
« Écoutez » votre télécommande IR
PIC
+/- 5cm
20
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Composants nécessaires : cellule solaire, haut-parleur piézo-électrique, télécommande IR
(option)
Comment ça marche ? La cellule solaire est
une cellule sensible à la lumière infrarouge.
Lorsqu’elle est exposée à la lumière infrarouge, elle génère une tension comme elle le
ferait avec la lumière du soleil. La télécommande à infrarouge émet un rayon infrarouge
dès que l’on pousse sur un bouton. Ce rayon
oscille à une vitesse plus ou moins élevée et
diffère pour chaque bouton de la télécommande. De cette façon, le récepteur infrarouge
reconnaît individuellement chaque bouton.
Dans ce projet, les oscillations marche/arrêt
sont traduites en un signal audio par le hautparleur
piézo-électrique.
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+
+
E1
CELLULE
SOLAIRE
haut-parleur
piézo-électrique
Encore plus amusant :
« Écoutez » les sources lumineuses comme
les éclairages LED, fluorescent, etc.
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Projet 8 : Éclairage de jardin
La LED s’allume au crépuscule et s’éteint à l’aube, automatiquement
470
4K7
cavalier
Insérez deux piles rechargeables 1,2 V de type R03*
*Non incluses
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Composants nécessaires : cellule solaire, transistor BC557, résistance 4K7 (jaune-violet
-rouge-or), résistance de 470 Ω (jaune-violet-brun-or), diode BAT85, LED jaune, support
pour piles R03, deux piles rechargeables 1,2 V de type R03, cavalier
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courant LED (nuit
uniquement)
D1
BAT85
E1
+
CELLULE
SOLAIRE
+
+
courant base (nuit uniquement)
BC557
courant de charge
Comment ça marche ? Lorsque la cellule solaire est
exposée au soleil, la tension générée sera supérieure à
la tension des piles. Un courant circulera donc de la
cellule solaire vers les piles, ce qui rechargera les piles.
La diode BAT85 empêche la décharge de courant des
piles vers la cellule lors d’une faible luminosité. La base
du transistor est connectée à la masse (-) par la résistance 4K7, ce qui active le transistor et permet le courant de circuler des piles vers le transistor, la LED pour
enfin revenir vers les piles en passant par la résistance
de 470 Ω. La LED s’allumera. Remarquez tout de même que la base est également connectée au (+) de la
cellule solaire. Tant que la cellule solaire sera exposée
au soleil, la tension sur la base du transistor sera maintenue suffisamment élevée afin d’empêcher le transistor
de s’activer. La LED reste éteinte pendant la journée.
Led
R1
4K7
R2
470
23
Projet 9 : Détecteur de mouvement
Annoncez vos visiteurs
Cavalier
4K7
4K7
µC
470
Câble
24
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Composants nécessaires : cellule solaire, microcontrôleur (µc), 2x résistance 4K7 (jaune
-violet-rouge-or), résistance de 470 Ω (jaune-violet-brun-or), diode Zener 2V4, hautparleur piézo-électrique, câble
Comment ça marche ? La cellule solaire produit
la tension d’alimentation nécessaire pour le microcontrôleur. Le logiciel programmé fonctionne à
partir d’une tension de 2 VCC. La diode Zener et
la résistance de 470 Ω limitent cette tension d’alimentation à 2,4 V, même lors d’une forte luminosité. Une tension trop élevée peut endommager le
microcontrôleur. La tension générée par la cellule
solaire est également réduite de moitié par les
deux résistances 4K7 et envoyée vers l’entrée
analogique du PIC. Même lors d’une luminosité
maximale, l’entrée ne recevra pas plus de 4,5/2 =
2,25 VCC. Le logiciel interne « mesure » la tension à l’entrée et la compare au niveau précédent.
Lorsque ce logiciel détecte une modification soudaine (p.ex. lorsque le faisceau est interrompu ou
lorsque la cellule solaire reçoit moins de lumière) il
génèrera un son par le haut-parleur.
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4
4
P
P
4
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Insérez deux piles rechargeables 1,2 V de type R03*
Projet 10 : LED d’alarme
La pile se recharge en journée, la LED intimide les voleurs la nuit
Cavalier
4K7
µC
PIC
Cavalier
26
100
*Non incluses
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Composants nécessaires : cellule solaire, microcontrôleur (µc), 2x résistance 4K7 (jauneviolet-rouge-or), résistance de 100 Ω (brun-noir-brun-or), diode BAT85, transistor BC557,
support pour piles R03, deux piles rechargeables 1,2 V de type R03, cavaliers, LED rouge
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VSS
CELLULE
SOLAIRE
VDD
Comment ça marche ? Lorsque la celluBAT85
D1
le solaire est exposée au soleil, la tension
BC557
générée sera supérieure à la tension des
piles. Un courant circulera donc de la
IC1
PIC10F200-I/PG
2
cellule solaire vers les piles, ce qui
rechargera les piles. La diode BAT85
E
empêche la décharge de courant des
+
5
GP0/ICSPDAT
piles vers la cellule lors d’une faible lumi+
3
R1
GP2/T0CLKI/FOSC4
4K7
nosité. La base du transistor est connec+
R2
GP1/ICSPCLK
tée à la masse (-) par la résistance 4K7,
100
8
GP3/MCLR/VPP
ce qui active le transistor et alimente le
microcontrôleur. Le microcontrôleur se
7
Led
comportera comme dans le projet 2 et la
LED s’allumera.
Remarquez tout de même que la base est également connectée au (+) de la cellule solaire. Tant que la cellule
solaire sera exposée au soleil, la tension sur la base du transistor sera maintenue suffisamment élevée afin
d’empêcher le transistor de s’activer. La LED reste éteinte pendant la journée.
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HEDU02 - 2010 - ED1 - FR (2011.01.20)
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