Semelles de fondation en béton en verges
Calculez la durée de l’impulsion de sortie d’un temporisateur 555 en mode monostable (impulsion unique). Saisissez les valeurs de résistance et de capacité avec leurs unités pour obtenir la durée de temporisation en secondes.
Minuteur 555
Formule de calcul de la durée de temporisation du 555
Avec :
- \(T\) — durée de l’impulsion de sortie, c’est-à-dire la durée de temporisation (s)
- \(R\) — résistance de temporisation (Ω)
- \(C\) — capacité de temporisation (F)
La formule donne la durée pendant laquelle la sortie du temporisateur 555 reste à l’état HAUT en mode monostable après une impulsion de déclenchement. Le facteur 1,1 provient de la charge du condensateur de \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) à \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\), qui prend exactement \(R C \ln 3 \approx 1.0986\,RC\).
Temporisateur 555 – Exemple de calcul
Exemple : un circuit monostable à 555 utilise une résistance de 10 kΩ et un condensateur de 100 µF (les valeurs par défaut de ce calculateur).
\[ R = 10\,\text{k}\Omega = 10{,}000\,\Omega, \quad C = 100\,\mu\text{F} = 0.0001\,\text{F} \]
\[ T = 1.1 \times 10{,}000 \times 0.0001 = 1.1\,\text{s} \]
Résultat : la sortie reste à l’état HAUT pendant 1,1 seconde après chaque impulsion de déclenchement.
Comment utiliser le calculateur
- Saisissez la valeur de la résistance de temporisation (10 par défaut).
- Sélectionnez l’unité de résistance : Ω, kΩ ou MΩ.
- Saisissez la valeur de la capacité de temporisation (100 par défaut).
- Sélectionnez l’unité de capacité : nF, µF ou F.
- Consultez la durée de temporisation : le résultat est affiché en secondes.
Qu’est-ce que la durée de temporisation d’un temporisateur 555 ?
Le temporisateur 555 est l’un des circuits intégrés les plus populaires jamais fabriqués, et son mode monostable (« impulsion unique ») est une solution classique pour produire une seule impulsion d’une durée précise. Dans ce mode, le circuit reste au repos, avec une sortie à l’état BAS, jusqu’à ce qu’une brève impulsion négative de déclenchement arrive sur la broche 2. La sortie passe alors à l’état HAUT pendant une durée fixe \(T\), puis revient à l’état BAS et attend le prochain déclenchement.
La durée de l’impulsion est déterminée par seulement deux composants externes : une résistance \(R\) et un condensateur \(C\). Lors du déclenchement, le condensateur commence à se charger à travers la résistance vers la tension d’alimentation. Les comparateurs internes du 555 basculent lorsque la tension du condensateur franchit \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\), ce qui met fin à l’impulsion. Comme la charge commence à \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\), le temps écoulé est de \(RC\ln 3 \approx 1.1\,RC\) : c’est l’origine du facteur bien connu de 1,1.
Le résultat est remarquablement stable, car il dépend uniquement du rapport entre deux niveaux de tension internes, et non de la valeur absolue de la tension d’alimentation. Que le circuit fonctionne sous 5 V ou 15 V, la durée reste la même. Le 555 monostable convient donc parfaitement aux temporisateurs, aux prolongateurs d’impulsions, aux circuits anti-rebond et aux séquenceurs qui nécessitent un intervalle de temps connu et reproductible.
Pour interpréter votre résultat : une durée de 1,1 s signifie qu’une LED commandée par la sortie s’allumerait pendant 1,1 seconde à chaque déclenchement, ou qu’un relais resterait activé pendant 1,1 seconde. Si vous avez besoin d’une durée plus longue, augmentez \(R\) ou \(C\) : la durée est proportionnelle à chacune de ces valeurs.
Conseils pratiques et limites
- Gardez R dans une plage raisonnable. Les valeurs comprises entre environ 1 kΩ et 1 MΩ donnent les meilleurs résultats. En dessous d’environ 1 kΩ, le transistor de décharge interne du 555 risque d’être trop sollicité ; au-dessus de quelques MΩ, les courants de fuite du condensateur et les courants aux broches commencent à fausser la temporisation.
- Faites attention aux limites de capacité. Les condensateurs électrolytiques de plus d’environ 1 000 µF présentent des courants de fuite et des écarts de tolérance importants (souvent ±20 %), ce qui raccourcit la durée réelle. Pour les longues temporisations, privilégiez une résistance plus élevée avec un condensateur à film de plus faible capacité.
- La tolérance des composants compte. Avec des résistances standard (±5 %) et des condensateurs céramiques (±10 à 20 %), la durée mesurée peut s’écarter sensiblement de la valeur calculée. Utilisez des résistances à 1 % et des condensateurs à film si la précision de la temporisation est importante.
- Les erreurs d’unité sont les plus fréquentes. Saisir 100 nF au lieu de 100 µF modifie le résultat d’un facteur 1 000. Vérifiez les unités sélectionnées avant de vous fier au résultat.
- Cette formule ne s’applique qu’au mode monostable. En mode astable (oscillateur), où le 555 produit une onde carrée continue, la durée à l’état haut est de \(0.693(R_1+R_2)C\) et la durée à l’état bas est de \(0.693\,R_2 C\) : c’est un calcul entièrement différent.
Le résultat correspond à la durée théorique idéale. Dans un circuit réel, de petites variations sont également dues à la température, aux perturbations de l’alimentation et à la variante du 555 utilisée (NE555 bipolaire ou TLC555 CMOS). Considérez donc la valeur calculée comme un bon point de départ plutôt que comme une garantie exacte.
Questions fréquentes
Comment calculer à la main la durée d’un 555 monostable ?
Multipliez la résistance en ohms par la capacité en farads, puis par 1,1. Par exemple, avec 47 kΩ et 22 µF, on obtient \(T = 1.1 \times 47{,}000 \times 0.000022 \approx 1.14\) s. Si vous utilisez directement les kiloohms et les microfarads, le même produit donne un résultat en millisecondes : \(1.1 \times 47 \times 22 \approx 1137\) ms. Convertissez toujours les deux valeurs en unités de base avant de les multiplier pour éviter les erreurs d’échelle.
Pourquoi le facteur est-il de 1,1 et non exactement de 1 ?
Le condensateur se charge de \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\) à \(\tfrac{2}{3}V_{CC}\), et le temps nécessaire à un circuit RC pour parcourir cette plage de tension est de \(RC\ln 3 \approx 1.0986\,RC\). La valeur couramment utilisée de 1,1 est un arrondi pratique. L’écart est inférieur à 0,2 %, soit bien moins que la tolérance habituelle des composants : les deux valeurs donnent donc des résultats pratiquement identiques dans les circuits réels.
Quelle est la plus longue temporisation qu’un 555 peut produire ?
Avec des composants utilisables en pratique, elle est de l’ordre de quelques minutes. La résistance de temporisation devrait rester inférieure à environ 1 à 10 MΩ, et les condensateurs électrolytiques de plus d’environ 1 000 µF présentent trop de courants de fuite pour assurer une temporisation fiable. Sur le papier, une résistance de 1 MΩ avec un condensateur de 1 000 µF donne environ 18 minutes, mais les courants de fuite rendent souvent la durée réelle plus courte et irrégulière. Pour des durées de plusieurs minutes ou heures, utilisez plutôt un 555 CMOS avec un condensateur à film, ou comptez les impulsions d’un oscillateur plus rapide.
La durée change-t-elle si j’utilise une alimentation de 5 V ou de 12 V ?
Non : en théorie, la durée ne dépend pas de l’alimentation, car les comparateurs internes du 555 utilisent des fractions fixes (\(\tfrac{1}{3}\) et \(\tfrac{2}{3}\)) de \(V_{CC}\). La courbe de charge RC varie dans les mêmes proportions que la tension d’alimentation, de sorte que les instants de franchissement restent identiques. En pratique, de petits effets secondaires existent : les perturbations de l’alimentation, la variante du 555 et la température entraînent de légers écarts. Toutefois, passer de 5 V à 15 V ne modifie à lui seul la durée que de bien moins de 1 %.
Puis-je utiliser cette formule en mode astable ?
Non. Ce calculateur ne couvre que le mode monostable (impulsion unique). En mode astable, le 555 oscille en continu à l’aide de deux résistances : la sortie reste à l’état HAUT pendant \(0.693(R_1+R_2)C\) et à l’état BAS pendant \(0.693\,R_2 C\). Si vous avez besoin d’une onde carrée répétitive plutôt que d’une seule impulsion temporisée, il vous faut les équations du mode astable, et non \(1.1\,RC\).
Comment convertir correctement les unités de capacité ?
1 farad équivaut à 1 000 000 µF, et 1 µF équivaut à 1 000 nF. Ainsi, 100 µF correspondent à 0,0001 F ou à 100 000 nF. L’erreur de calcul la plus fréquente consiste à confondre ces unités : saisir 100 nF au lieu de 100 µF donne une durée 1 000 fois plus courte. Si votre résultat semble erroné d’un facteur 1 000 ou 1 000 000, vérifiez d’abord les unités sélectionnées : la formule elle-même est presque certainement correcte.
À quoi doit ressembler l’impulsion de déclenchement ?
Pour démarrer la temporisation, la broche 2 doit être brièvement amenée sous \(\tfrac{1}{3}V_{CC}\). L’impulsion de déclenchement doit être plus courte que l’impulsion de sortie souhaitée ; si elle reste à l’état bas plus longtemps que \(T\), la sortie peut rester à l’état HAUT pendant toute cette durée et son comportement lors d’un nouveau déclenchement devient imprévisible. Une solution courante consiste à placer un circuit RC dérivateur (un petit condensateur et une résistance) sur la broche 2 pour raccourcir l’impulsion de déclenchement, ou à utiliser une entrée à déclencheur de Schmitt pour supprimer les rebonds des interrupteurs.