Le dé électronique

Généralité

Le dé électronique est un montage plutôt amusant à réaliser. Il n'est pas aussi facile que l'alarme de tiroir mais il reste quand même abordable pour des débutant.
D'autres schémas de dé sont disponibles sur internet mais ils ont l'inconvénient d'utiliser beaucoup de composants ou d'utiliser un PIC (donc de savoir le programmer et d'avoir le matériel nécessaire).
Le dé que je propose
limite le nombre de composant et utilise que des composants sans programmation.

L'étude du dé

Le dé fonctionne principalement grâce à 3 circuits intégrés:

- le CD4029BCN qui est une sorte de compteur
- le CD4069CN qui possède 6 portes logiques inverseuses
- le CD4011CN qui est composé de 4 portes logiques NAND

Jusque là rien de bien particulié, le compteur va générer le nombre aléatoire entre 1 et 6 et les deux autres circuits vont s'occuper d'aider le compteur et d'afficher correctement le résultat.

Le schéma structurel

Le schéma structurel J'ai découpé le schéma en 4 fonctions principales que je vais expliquer.

FP1: Création d'une tension périodique

Lorsque l'on appuie sur le bonton poussoir, U1:A1 est égale à 9V, comme c'est une porte NAND sa sortie vaut `1`, on l'inverse grâce à U2:F.On à donc `0` à la sortie de U2.
Mais la sortie de U1:A reboucle sur elle même.
On garde le bouton appuyer, U1:A1 est toujours égale 9V mais U1:A2 aussi (dû à la boucle), la porte NAND passe donc à `0`, on l'inverse avec U2.On à `1` à la sortie de U2.
Je ne vous fait pas le chronogramme on voit ce cyle s'execute tant que le bouton est appuyé, on a donc créé une période.

FP2: Le compteur

Le 4069 créer un mot binaire de 3 bits (un nombre entre 1 et 6) qui diminue à chaque nouveau front généré de U2, ça tombe bien on vient de créer des fronts pour U2.
A la vitesse où ce mot change (toutes les quelques millisecondes) on ne peut pas deviner le nombre quand on relâchera le bouton poussoir, on peut admettre que ce nombre est créé aléatoirement.

FP3: Décodage et affichage

Là ça se complique, on a le mot de 3 bits qui contient la valeur du dé, maintenant il faut afficher ce nombre en suivant la représentation classique du dé; le 1 doit être au centre, le 2 est en diagonale, le 4 doit être les coins...

Les DEL du dé Quand on regarde les résultats du dé on remarque que D1 et D7 sont toujours liés, comme D2 et D6, D3 et D5 mais D4 peut fonctionner seul. Elles sont brancher en suivant cette remarque et connecter au transitor, le transitor doit être saturé pour que les DEL s'allume, on vera dans la FP4.
Le tableau de dessous montre le décodage du 4029 pour allumer les bonnes DEL en fonction du mot de 3 bits.

Tableau binaire état des DEL
Q2	Q1	Q0	D1/D7	D2/D6	D3/D5	D4	Numéro
1	1	0	1	1	1	0	6
1	0	1	1	0	1	1	5
1	0	0	1	0	1	0	4
0	1	1	1	0	0	1	3
0	1	0	1	0	0	0	2
0	0	1	0	0	0	1	1
4029			Diodes

Quand on reste appuyer sur le bouton les DEL clignotes, c'est le numéro du dé (1,2,4...6) qui se succède tellement vite qu'on le devine à peine.

FP4: La temporisation

Si on arrête le montage là (sans FP4, les DEL directement relier à la masse, sans le transitor) on aura un problème, lorsque on appuie sur le bouton, des "nombres aléatoires" défilent dans le compteur et font clignoter les LED. Et lorsque on le relâche le bouton, le nombre aléatoire est à ce moment précis fixé, le bon résultat est affiché, mais les DEL resteront allumé.... tant qu'il y aura la pile.
On va donc placer un transitor entre les DEL et la masse, pour allumer les DEL il faut saturer le transitor sinon elles seront éteintes. On ajoute aussi le condensateur avec les résistances et les portes.
Lorsque l'on appuie sur le BP, le condensateur se charge et le transtor est saturé, ce qui permet au DEL de clignoter.
Lorsque on relâche le BP, le montage RC joue le rôle de la batterie qui va permettre de continuer à saturer le transtor pendant environs 7 secondes pour voir le résultat du dé avant que tout s'arrête... jusqu'à ce que l'on re-appuie sur le bouton.
Maintenant qu'on a comprit son fonctionnement on va pouvoir le fabriquer!

La réalisation du dé

Avant tout, la liste des composants:

- 1 clip pour pile - 9V
- 1 Pile - 9V
- 1 transistor - BC337
- 5 résistances - (2,7 KΩ - (R)), (2,9 KΩ - (R)), (2,2 KΩ - (R)), (470 KΩ - (R)), (150 Ω - (R))
- 2 résistances - --------------
- 6 DEL - 3mm
- 1 condensateur polarisé- 22µF
- 1 condensateur céramique - 100nF
- 1 bouton poussoir à 4 broches
- 3 circuits intégrés - CD4029BCN, CD4069CN et CD4011BCN
- 1 diode - 1N4148
- 1 plaque époxy - maximun 40x40mm
- Matériel de soudure et tout le matériel des circuits imprimés

D'après le schéma structurel vous devriez être capable de réalise le typon, je vous conseille de le faire avec un logiciel car à la main ça devient difficile voir impossible.
Voici une possibilité de routage, réaliser avec le logiciel Kicad. Peut importe l'emplacement des composants tant que les connexions sont conformes au schéma structurel.
On peut très bien faire du double face, plus facile pour le routage mais un peu plus compliqué à la réalisation.

Le typon et la représentation 3D Le typon est prêt, c'est parti!

J'imagine que vous savez faire tout le reste de la réalisation, je vous montre juste le résultat final.

Le dé électronique terminé Le dé est fini, celui que j'ai réaliser à un typon différent, doubles couches, je ne l'ai pas garder j'en ai fait donc un autre simple couche que je vous ai proposé, le résultat est exactement le même.