Ce thermomètre à quatre niveaux est un système électronique simple et fiable, conçu pour surveiller la température ambiante à l’intérieur d’une pièce. Il utilise quatre LED de couleur (bleue, verte, jaune et rouge) pour indiquer les différents seuils de température. La LED bleue s’allume lorsqu’il fait froid, la LED verte indique une température idéale (environ 20–25 °C), la LED jaune signale une chaleur modérée, et la LED rouge s’illumine si la température dépasse un seuil élevé (au-delà de 30 °C par exemple). Cette lecture intuitive est parfaite pour une utilisation dans des espaces comme une chambre, une cuisine ou un bureau.
Le circuit repose sur un amplificateur opérationnel quadruple LM324, un composant très courant dans les applications analogiques. Il contient quatre amplificateurs indépendants dans un boîtier DIP-14, fonctionnant avec une alimentation simple de +3 V à +32 V (ou ±1.5 V à ±16 V). Il possède une faible consommation (1 mA typique), une bande passante de 1 MHz et une vitesse de balayage (slew rate) de 0.5 V/µs. Dans ce montage, chaque comparateur intégré compare la tension générée par la thermistance avec une tension de référence spécifique, déclenchant l’allumage de la LED correspondant à la plage de température mesurée.
Le capteur de température utilisé est une thermistance NTC 100k? MF52AT, un capteur de type Negative Temperature Coefficient dont la résistance diminue lorsque la température augmente. À 25 °C, sa résistance est précisément de 100 k?, avec une tolérance de ±1 %. Elle présente un coefficient B de 3950 K, ce qui lui confère une bonne précision pour des applications de mesure de température ambiante. La tension en sortie du pont diviseur (avec une résistance fixe) évolue donc de manière prévisible selon la température, ce qui permet une comparaison efficace via les entrées des comparateurs du LM324.
Pour assurer une visualisation claire et éviter que plusieurs LED ne soient allumées en même temps, le circuit utilise trois transistors NPN de type 2N3904. Ce petit transistor standard peut supporter un courant collecteur jusqu’à 200 mA, avec un gain typique (hFE) de 100 à 300, et une fréquence de transition ft de 300 MHz. Ils agissent comme des commutateurs pour éteindre automatiquement les LED qui ne correspondent pas à la température actuelle, assurant ainsi une indication précise.
L’ensemble du montage est alimenté en 5 V régulés, fournis par un régulateur de tension L7805. Ce régulateur linéaire peut délivrer un courant de sortie jusqu’à 1 A, avec une tension d’entrée minimale de 7,5 V, et comprend une protection contre la surchauffe et les courts-circuits. Il garantit une tension stable, essentielle pour assurer des seuils de comparaison fiables dans un système analogique.
En plus de sa fonction principale, ce montage peut aussi faire office de veilleuse décorative, grâce à ses LED colorées qui créent une ambiance lumineuse discrète. Sa simplicité de conception, son faible coût et sa consommation modérée en font un projet idéal pour les amateurs d’électronique souhaitant combiner utilité et esthétique.
Schéma
En savoir plus sur les principaux composants de ce montage
Thermistance NTC MF52AT : capteur précis et compact pour la mesure thermique
La thermistance NTC MF52AT est un capteur de température à coefficient de température négatif (NTC), ce qui signifie que sa résistance diminue lorsque la température augmente. Ce type de capteur est largement utilisé pour des applications de mesure de température en raison de sa haute précision et de sa simplicité d’utilisation. La MF52AT a une résistance nominale de 100 k? à 25 °C, ce qui en fait une option idéale pour des projets de surveillance thermique nécessitant une plage de température modérée. Son coefficient B est d’environ 3950 K, ce qui signifie que la relation entre la température et la résistance est bien définie et permet d’obtenir des mesures précises lorsqu’elle est utilisée dans un circuit de pont diviseur.
L’un des avantages de cette thermistance est sa réponse rapide aux changements de température, ce qui permet une détection presque instantanée des variations de la température ambiante. Elle offre également une très bonne stabilité à long terme, ce qui est essentiel pour les applications où la fiabilité est primordiale. La plage de température de la MF52AT s’étend généralement de -40 °C à +125 °C, ce qui la rend adaptée à une large gamme d’applications domestiques et industrielles. En fonction de la précision requise, il est important de noter que la thermistance peut nécessiter une calibration ou une compensation pour les applications les plus critiques.
Cette thermistance est fréquemment utilisée dans des circuits simples, comme dans les thermomètres à LED, des régulateurs de température ou même des appareils de protection contre la surchauffe. Grâce à sa petite taille et à sa faible consommation d’énergie, elle reste une option populaire pour les projets électroniques à faible coût.
LM324 : amplificateur quadruple polyvalent pour l’analogique
Le LM324 est un amplificateur opérationnel quadruple très utilisé dans les circuits électroniques en raison de son faible coût et de ses caractéristiques adaptées à une large gamme d’applications. Ce composant contient quatre amplificateurs opérationnels indépendants, ce qui permet de réaliser plusieurs comparateurs ou filtres avec un seul circuit intégré. Le LM324 fonctionne sous une tension d’alimentation comprise entre 3 V et 32 V (ou ±1,5 V à ±16 V avec une alimentation symétrique), ce qui le rend très flexible pour des montages à faible ou haute tension. Il consomme typiquement 1 mA par canal, ce qui est particulièrement avantageux pour les circuits nécessitant une faible consommation d’énergie.
La bande passante du LM324 est de 1 MHz à un gain unitaire de 1, ce qui est suffisant pour de nombreuses applications analogiques, mais il est moins adapté aux circuits à haute fréquence. La vitesse de balayage (slew rate) est de 0,5 V/µs, ce qui est un bon compromis entre rapidité et précision pour la plupart des applications courantes. Ce circuit intégré offre également une tension de décalage d’entrée typique de 2 mV, et il peut être utilisé avec des tensions d’entrée proches de la masse (0 V), ce qui est un atout pour de nombreux systèmes nécessitant des mesures très proches de zéro.
Le LM324 est donc particulièrement adapté pour des applications comme les filtres actifs, les comparateurs de tension, les amplificateurs non-inverseurs et les circuits de conditionnement de signal. Grâce à sa robustesse et à sa simplicité d’utilisation, il reste un composant de choix dans l’électronique analogique.
L7805 : régulateur 5 V fiable pour alimentations stables
Le L7805 est un régulateur de tension linéaire de la série 78xx, conçu pour fournir une tension de sortie fixe de +5 V. C’est l’un des régulateurs les plus utilisés dans les circuits électroniques nécessitant une alimentation stable, notamment pour alimenter des microcontrôleurs, capteurs ou modules logiques. Le L7805 fonctionne typiquement avec une tension d’entrée comprise entre 7 V et 20 V, bien que la plage maximale aille jusqu’à 35 V selon les versions. Pour garantir une régulation correcte, il est recommandé de maintenir une différence minimale de 2 V entre l’entrée et la sortie (dropout voltage).
Ce composant peut fournir un courant de sortie jusqu’à 1 A, et certaines versions avec dissipateur thermique peuvent aller jusqu’à 1,5 A. Il possède des dispositifs de protection interne contre les courts-circuits, la surchauffe, et les surintensités, ce qui le rend très fiable dans des environnements variés. Le L7805 est souvent accompagné de condensateurs de filtrage (typiquement 0,33 µF à l’entrée et 0,1 µF à la sortie) pour améliorer la stabilité et réduire les oscillations.
Grâce à sa simplicité de mise en œuvre, sa robustesse et son faible coût, le L7805 reste un composant essentiel pour de nombreux projets électroniques nécessitant une alimentation 5 V régulée, notamment en robotique, domotique ou électronique embarquée.
Transistor NPN 2N3904 : polyvalent et fiable
Le 2N3904 est un transistor bipolaire NPN largement utilisé dans les circuits électroniques pour des fonctions d’amplification ou de commutation. Il est conçu pour des applications de faible puissance, avec une tension maximale collecteur-émetteur (Vce) de 40 V et une tension base-émetteur (Vbe) maximale de 6 V. Ce transistor peut supporter un courant collecteur (Ic) allant jusqu’à 200 mA, ce qui convient parfaitement pour commander des LED, des relais ou de petits moteurs. Son gain en courant continu (hFE) typique varie entre 100 et 300, assurant une bonne amplification dans les montages courants.
La fréquence de transition (ft) du 2N3904 est d’environ 300 MHz, ce qui le rend apte aux applications à haute fréquence dans les circuits RF ou audio. Il présente également un temps de commutation rapide, généralement inférieur à 300 ns, ce qui le rend utile dans des circuits numériques ou PWM. Léger, économique et facile à intégrer (boîtier TO-92), le 2N3904 est un choix idéal pour les amateurs et professionnels de l’électronique.