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 Mise à jour le, 29/12/2019

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Utilisation d'un Multiplexeur à huit voies pour Assurer la Fonction d'un Réseau de Portes :


11. - DIXIÈME EXPÉRIENCE : UTILISATION D'UN MULTIPLEXEUR À HUIT VOIES POUR ASSURER LA FONCTION D'UN RÉSEAU DE PORTES

Jusqu'à présent, nous avons utilisé le multiplexeur pour commuter des signaux logiques. Dans l'expérience qui va suivre, par contre, le multiplexeur va être utilisé pour remplacer un réseau de portes logiques qui aurait réclamé l'emploi de plusieurs circuits intégrés.

Comme exemple d'application, nous allons prendre, en considération l'installation de chauffage dont la représentation schématique est donnée à la figure 35.

Installation_de_chauffage_(Exemple).gif

Une chaudière est alimentée par deux réservoirs différents, l'un principal et l'autre de réserve lorsque l'un des deux robinets qui règlent l'arrivée du combustible est ouvert. Ce circuit doit en outre, indiquer si le robinet principal et le robinet de réserve sont fermés simultanément.

Pour détecter si les robinets sont ouverts ou fermés, on insère dans l'installation deux interrupteurs S1 et S2 commandés par les robinets.

Pour détecter la présence de flamme dans la chaudière, on utilise une photodiode S0 comme capteur. Celle-ci, en présence de lumière, se comporte comme un interrupteur fermé et en absence de lumière, comme un interrupteur ouvert.

Le circuit que l'on doit réaliser sera relié à la photodiode et aux interrupteurs comme on le voit à la figure 36.

Raccordement_de_la_photodiode_et_des_interrupteurs.gif

Lorsque l'on ferme un robinet, on ferme l'interrupteur correspondant et celui-ci met à la masse l'entrée du circuit de contrôle.

Lorsqu'un robinet est ouvert, on ouvre l'interrupteur correspondant et une tension positive se trouve appliquée à l'entrée du circuit de contrôle à travers la résistance reliée au "+".

De la même façon, la lumière de la flamme rend la photodiode conductrice, ce qui porte l'entrée correspondante du circuit de contrôle au niveau haut. En l'absence de flamme, la photodiode est bloquée et cette même entrée passe au niveau bas.

En associant comme d'habitude l'état logique 1 à une tension haute et la tension de masse à l'état logique 0, les trois capteurs fournissent les informations suivantes :

S2 = 0    robinet principal fermé

S2 = 1    robinet principal ouvert

S1 = 0    robinet de réserve fermé

S1 = 1    robinet de réserve ouvert

S0 = 0    absence de flamme

S0 = 1    présence de flamme

Il peut se présenter trois situations différentes, à savoir :

La première situation se vérifie quand :

ou bien quand :

Lorsque l'on utilise la réserve, on se trouve dans la deuxième situation et l'on a :

La troisième situation (fonctionnement anormal) se vérifie pour toutes les autres combinaisons des trois capteurs et elle doit correspondre à un signal d'alarme.

Les différentes situations considérées sont résumées dans la table de la figure 37.


Fig. 37. - Table de fonctionnement du circuit de contrôle.
S2 S1 S0 Sortie
   0     0 0 Normal
0 0 1 Alarme
0 1 0 Alarme
0 1 1 Réserve
1 0 0 Alarme
1 0 1 Normal
1 1 0 Alarme
1 1 1 Alarme

Examinons à nouveau la table de vérité du multiplexeur à huit voies de la figure 28 et réécrivons-la de la manière indiquée à la figure 38.

Fig. 38. - Table de vérité indiquant l'entrée du multiplexeur reliée à la sortie de celui-ci lorsque l'on relie S0 à l'entrée de commande A, S1 à l'entrée B et S2 à l'entrée C.

STROBE S2 S1 S0 La sortie Y suit la valeur de l'entrée
0 0 0 0 D0
0 0 0 1 D1
0 0 1 0 D2
0 0 1 1 D3
0 1 0 0 D4
0 1 0 1 D5
0 1 1 0 D6
0 1 1 1 D7
1 X X X Y = 0

Relions la sortie Y à la LED L0. Celle-ci sera chargée d'indiquer les trois situations ("normal", "alarme", "réserve") de la façon suivante :

Normal : L0 éteinte, Y = 0 

Alarme : L0 clignote à la fréquence de 10 Hz, Y = 10 Hz 

Réserve : L0 allumée, Y = 1.

Pour réaliser ces trois conditions, il suffit de relier le signal désiré à l'entrée qui est validée par la combinaison des signaux de commande du multiplexeur.

Par exemple, si S2, S1 et S0 ont la valeur logique 0, la LED L0 doit signaler l'état "normal" et doit donc être éteinte. Il faut donc relier l'entrée D0 à la masse.

Les différentes entrées seront reliées comme suit :

  • Entrée D0 reliée à la masse 

  • Entrée D1 reliée au 10 Hz

  • Entrée D2 reliée au 10 Hz

  • Entrée D3 reliée au "+"

  • Entrée D4 reliée au 10 Hz

  • Entrée D5 reliée à la masse

  • Entrée D6 reliée au 10 Hz

  • Entrée D7 reliée au 10 Hz.

11. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez de la matrice toutes les liaisons et les circuits intégrés utilisés dans l'expérience précédente.

b) Insérez le circuit intégré MM 74C151 dans la position indiquée à la figure 39-a et effectuez les liaisons relatives à ce montage.

Liaisons_relatives_a_la_10_eme_experience.jpgSchema_electrique_de_la_10_experience.gif

Vous remarquez que les entrées de commande A, B, C sont respectivement reliées aux interrupteurs SW0, SW1, SW2. Ceux-ci simulent les interrupteurs des deux robinets et la photodiode.

SW2 remplace S2, SW1 remplace S1, tandis que SW0 assure la fonction de la photodiode S0.

11. 2. - ESSAIS DE FONCTIONNEMENT

a) Placez SW0, SW1 et SW2 sur la position 0.

b) Mettez sous tension le Digilab et observez L0 : elle est éteinte.

c) En actionnant les interrupteurs, essayez toutes les combinaisons possibles et contrôlez si les situations énumérées dans la table suivante se vérifient.

SW2 SW1 SW0 L0
0 0 0 Éteinte
0 0 1 Clignote à 10 Hz
0 1 0 Clignote à 10 Hz
0 1 1 Allumée
1 0 0 Clignote à 10 Hz
1 0 1 Éteinte
1 1 0 Clignote à 10 Hz
1 1 1 Clignote à 10 Hz

d) L'expérience étant terminée, mettez hors tension le Digilab.

Vous avez ainsi constaté qu'en utilisant un seul multiplexeur, on peut réaliser un montage d'une certaine complexité.

Pour se rendre compte de l'économie réalisée par l'emploi d'un multiplexeur au lieu d'un réseau de portes, tant dans le nombre de composants utilisés que dans celui des liaisons, il suffit d'observer le schéma de la figure 40 qui illustre une des solutions permettant d'obtenir le même résultat mais avec des portes logiques.

Circuit_multiplexeur_a_portes_logiques.gif

Le circuit de la figure 40 nécessiterait trois circuits intégrés standards pour sa réalisation.

Cette pratique est terminée, la suivante sera consacrée à l'examen des mémoires.


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