schéma et réalisation : circuit de déclenchement au toucher a base de NE555

Ce circuit permet de déclencher un relais 12 V avec un
simple toucher de la main. Il se sert de la capacité de
conduction de la peau. Encore une fois le maître des lieux est
l’increvable temporisateur NE555 ; dans ce circuit il est monté
classiquement en configuration monostable.






Le circuit que nous vous proposons pour ce troisième volet du triptyque consacré à la tradition entre générations utilise le fameux temporisateur (“timer”) NE555 illustré par notre Spécial Eté 2006, il y a dix-huit mois. Ce circuit déclenche un relais simplement avec un toucher de la main : il est facile à réaliser (voir figures!), ne coûte presque rien et peut recevoir une centaine d’applications. Que dire de plus, sauf qu’il sera en outre pour le débutant une occasion supplémentaire de se faire la main ? Reliez-le à la poignée de la porte et voilà qu’il protège l’entrée de votre atelier, de votre chambre ou même de votre tiroir secret. Quand il touche la poignée, la clé, la serrure … l’intrus reçoit la sonnerie de la sirène d’alarme dans les oreilles (déclenchée par le relais) et il préfère s’éclipser : les 90 dB d’une petite sirène ça fait très mal aux tympans et puis il pense que ça va rameuter du monde ! Ce type de connexion sera également parfait pour surprendre
l’invité à une fête en son honneur : dès qu’il touche la poignée, une guirlande lumineuse s’allume et, pourquoi pas, un message de bienvenue, de bonne fête … est reproduit ! Mais vous pouvez aussi l’utiliser pour lancer, avec un simple effleurement de la main, un message pré enregistré. Ou alors pour protéger le frigo contre d’aimables prédateurs nocturnes (non, pas forcément les enfants …) : dès que le visiteur nocturne touche la poignée d’ouverture, une petite alarme (plus discrète que pour de vrais voleurs) retentit et
le met dans l’embarras, face à son vice boulimique ! Mais arrêtons là l’énumération de ces suggestions d’applications, car nous sommes certains que vous saurez en trouver bien d’autres.

Figure 1 : Schéma électrique du circuit de déclenchement au toucher EN1684.

Ce circuit pilote un relais qui se déclenche donc au contact de la main. Le temporisateur

IC1 NE555 est monté en configuration monostable.

Le schéma électrique :

Pour faire fonctionner le circuit dont la figure 1 donne le schéma électrique, une pile de 9 V suffit (mais une alimentation 12 V – batterie de véhicule ou secteur 230 V – fera aussi bien l’affaire). Le NE555 a été monté en configuration monostable : sa sortie broche 3 reste dans la condition où elle se trouve à la mise sous tension jusqu’à ce que la tension présente sur la broche 2 (normalement c’est celle de l’alimentation) descende en dessous du 1/3 de cette tension d’alimentation.

Le temporisateur commence alors pour un temps T donné par la formule :
T = 1,1 x R2 x C2
La tension sur la broche 2 descend quand nous touchons avec la main le fil relié au trimmer R1 : cette action
détermine une connexion à la terre à travers notre corps. Le condensateur C1, initialement chargé par la tension d’alimentation, se décharge à travers R1, avec en série la résistance de notre corps, vers la terre et la tension sur la broche 2 tombe à 0 V.

La conséquence en est qu’une impulsion de tension se forme sur la broche 3, pendant un temps T cette impulsion pilote la base du transistor TR1 qui se met à conduire et alimente l’enroulement du relais. En parallèle avec ce bobinage nous avons monté une LED DL1, sans oublier sa résistance de limitation du courant R5 : aussi, lorsque le relais colle, la LED s’allume.

La diode DS1 est également montée en parallèle avec la bobine du relais, mais c’est à titre de protection de celleci contre les surtensions. En effet, dans un solénoïde, chaque fois qu’un changement de tension se produit, une force électromotrice de signe inverse a lieu et, sans la diode qui l’annule, le transistor dans lequel elle se déchargerait serait endommagé.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants du circuit de déclenchement au toucher EN1684 et brochage des

semiconducteurs utilisés (le NE555 est vu de dessus, le 2N2222A de dessous et la LED de face).

La réalisation pratique :

Tout d’abord réalisez (méthode de la pellicule bleue) à partir du dessin à l’échelle 1:1 de la figure 2b le circuit imprimé simple face ou procurez-vous le. Quand vous l’avez devant vous, commencez par enfoncer (avec un petit marteau et en vous appuyant sur une plaque métallique percée d’un trou) le picot à souder allant au fil de déclenchement au toucher. Insérez aussi le support 2 x 4 broches du circuit intégré, mais n’insérez ce dernier qu’à la fin. Insérez ensuite tous les composants, vous les souderez ensuite. Commencez

par insérer les cinq résistances, les deux condensateurs polyesters et les deux condensateurs électrolytiques en respectant bien la polarité de ces derniers : le signe – est sérigraphié plusieurs fois

le long du boîtier en correspondance de la “patte” négative. Les – de C1 et C3

vont à la piste de masse qui forme un L sur le bord gauche du circuit. Continuez en insérant le transistor

TR1, repère-détrompeur (ergot de son boîtier métallique) orienté dans le bon sens : vers la piste de masse en L. Soudez la LED dans les trous AK (sous le relais) en respectant bien la polarité :

l’anode A dans le trou A et la cathode K dans le trou K ; sachant que la patte la plus longue d’une LED est l’Anode. Si vous pensez devoir déporter cette LED pour votre application personnelle, allongez ses pattes avec du fil de cuivre gainé plastique : noir pour la cathode K – et rouge pour l’anode A +. Le méplat du boîtier transparent de la LED correspond à la cathode K, comme le montre la figure 2a, mais il est difficile à voir. Insérez les deux trimmers et le relais puis enfin les deux borniers. Retournez la platine et soudez toutes les broches et toutes les queues de composants avec soin. Soudez aussi le picot. Coupez les longueurs restantes. Vérifiez bien les soudures (brillantes, sans court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée) avant d’insérer le NE555 dans son support, repère-détrompeur en U orienté vers C4.

Côté composants, vissez maintenant les deux fils allant à l’alimentation 12 V (ou

à la prise de pile 9 V) dans le bornier du bas, le rouge + à gauche et le noir – à droite. Dans le bornier du haut vissez trois fils : reliés aux sorties du relais, ils permettent de commander la charge (la sirène pour les applications que nous avons envisagées au début de l’article). Pour tout cela utilisez les figures 2a et

3 mais aussi le schéma électrique de la figure 1 et la liste des composants associée. Ainsi vous ne vous tromperez pas. Ces conseils s’adressent à un débutant, puisque la vocation de ce triptyque est avant tout didactique .

Figure 2b: Dessin, à l’échelle 1, du circuit

imprimé de la platine du circuit de

déclenchement au toucher 

Liste des composants:

R1......1 M trimmer

R2......220 k trimmer

R3......10 k

R4......1 k

R5......1 k

C1 ......10 μF électrolytique

C2 ......4,7 nF polyester

C3 ......100 μF électrolytique

C4 ......100 nF polyester

DS1 ...1N4007

DL1....LED

TR1 ....NPN 2N2222A

IC1 .....NE555

RL1 ....relais 12 V 1 contact

Divers :

1 bornier 3 pôles

1 bornier 2 pôles

Note : les résistances sont des quart de W.

Le réglage des trimmers :

Tournez leurs axes tout à gauche (sens antihoraire) puis tout à droite (sens horaire) et enfin réglez-les à mi course Alimentez le circuit avec une pile de 9 V ou bien en 12 V (batterie ou petite alimentation bloc secteur en continu). Tant que vous ne touchez pas le fil TEST (en jaune figure 2a), rien ne se passe ; dès

que vous le touchez, le relais se déclenche et la LED s’allume. Après un certain délai, réglable justement avec le trimmer R2 TEMPS, le relais se désactive. Le trimmer R1 SENSIBILITÉ sert, lui, à régler la sensibilité de déclenchement au toucher du circuit. Si vous trouvez que de temps en temps le relais se déclenche sans raison, agissez sur l’axe de R1 pour stabiliser le relais