LM3914 Driver linéaire 10 Leds

Le LM3914 fait partie de ces circuits intégrés qui connaissent un succès foudroyant dès leur mise sur le marché et dont la popularité ne se dément pas après des années. On a ainsi vu des dizaines et des dizaines de schémas où le LM3914 de National Semiconductor tenait la vedette. Ce c.i., pourtant, n’est rien d’autre qu’un display driver, c’est-à-dire un pilote pour dispositif d’affichage, le plus souvent une dizaine de DEL réunies dans un bargraph. Voyons cela de plus près.

Le LM3914, dot/bar display driver

Le LM3914, en boîtier DIL 18, fonctionne de la manière suivante: il compare une tension d’entrée à une tension de référence et affiche le résultat en allumant, au choix, une DEL parmi dix (mode DOT, point en anglais), ou les n premières DEL (mode BARGRAPH), et ce de manière proportionnelle au rapport entre la tension d’entrée et la tension de référence. Si la tension d’entrée est variable (et c’est là que le LM3914 montre toute son utilité), la variation se traduira par l’allumage ou l’extinction de DEL, selon une échelle linéaire. En définitive, on obtient un dispositif d’affichage analogique permettant de visualiser aisément la variation de la tension d’entrée.

Voici les principales caractéristiques du LM3914:

• pilote séparément 10 DEL ou un afficheur LCD

• montage en cascade possible (jusqu’à 10 c.i.)

• affichage en mode BAR ou DOT, au choix de l’utilisateur

• échelle linéaire

• V_ref interne de 1,25 V, ajustable par l’utilisateur jusqu’à 12 V

• V_s (alimentation) de 3 V à 25 V

• supporte une tension d’entrée V_in jusqu’à 35 V

• entrée protégée contre tension inverse ou surtension

• courant de sortie régulé, de 2 mA à 30 mA (résistances de limitation I_DEL inutiles)

Seule ombre au tableau: le prix du LM3914 avoisine les 4 euros… Au passage, signalons que le LM3915 est identique, sauf qu’il est doté d’une échelle logarithmique.

Un bargraph pour voltmètre de 0 V à 5 V

Ce schéma d’application s’impose comme une évidence, puisqu’il permet de visualiser l’évolution de la tension d’entrée, celle-ci étant comprise entre 0 et 5 V. Il s’agit d’un schéma « de base », proposé par le fabricant.

Voyons d’abord deux formules. La première nous donne la valeur de la tension disponible broche 7 (REF OUT), qui est aussi la tension maxi (R_HI), broche 6. La valeur de la tension minimale est ici de 0 V, puisque R_LO (broche 4) est connectée à la masse, tout comme la broche 2. La seconde donne la valeur du courant dans les DEL, soit ici environ 10 mA.

En d’autres mots, les bornes mini et maxi sont fixées à 0 V et 5 V, et le courant dans les DEL sera très voisin de 10 mA, une valeur tout à fait suffisante.

La broche 9 (mode select) offre trois possibilités: un affichage « bargraph » lorsqu’elle est reliée directement à la broche 3 (+V), ce qui est le cas ici; un affichage « dot » (une seule DEL à la fois) lorsqu’elle n’est pas connectée; un montage en cascade de plusieurs LM3914 lorsque la broche 9 du premier c.i. est reliée à la broche 1 du c.i. suivant. A noter qu’on peut ainsi chaîner plus d’une dizaine de LM3914! La broche 9 du dernier c.i. de la chaîne sera alors reliée à la broche 11.

Un simple interrupteur peut donc autoriser le choix d’un affichage « dot » ou « bargraph ».

Le condensateur de 10 µF figurant sur le schéma n’est nécessaire que si les DEL (ou le bargraph) sont déportés à l’aide de fils d’une longueur supérieure à une quinzaine de centimètres.

On observera que l’extinction d’une DEL et l’allumage de sa voisine se fait « en douceur », sans sautillement brutal: ceci est dû à un réglage interne du LM3914, destiné à rendre l’affichage plus confortable.

Un bargraph avec alarme visuelle

Ce deuxième schéma ne diffère guère du précédent, mais il possède une caractéristique assez spectaculaire: le bargraph clignote lorsque la dixième DEL s’allume. Autrement dit, un affichage pleine échelle (full scale) s’accompagne d’un clignotement des DEL destiné à attirer l’attention.

Mieux encore, on peut faire clignoter le bargraph lorsque, par exemple la huitième DEL s’allume: pour cela, il suffit de relier la cathode de cette DEL à la jonction entre la résistance de 1 k et le condensateur de 100 µF.

A noter que la tension du signal d’entrée (broche 5) devra ici être comprise entre 0 V et 1,25 V (référence interne).

Un bargraph avec passage automatique du mode « dot » au mode « bargraph »

Ce schéma est en quelque sorte une version améliorée du précédent, puisque l’affichage passera automatiquement du mode « DOT » au mode « BAR » lorsque la dixième DEL s’allumera. Si on préfère que le phénomène se produise plus tôt, mettons dès la sixième DEL, on reliera la cathode de cette DEL au point X. Le transistor joue ici le rôle d’un interrupteur. A noter que le montage est alimenté sous 3 V seulement. L’ajustable de 5 k permet de régler la luminosité des DEL.

Un bargraph à plage variable

Ce dernier schéma est très proche du premier, à cette différence que la plage de sensibilité n’est plus fixe, mais variable, grâce à trois ajustables. La sélection du mode d’affichage (bar ou dot) se fait par l’intermédiaire d’un interrupteur. Le c.i. sera alimenté sous 9 V.

Les seuils « mini » et « maxi » sont réglés à l’aide des ajustables.