Réalisez un voltmètre ou amperemetre à LED

• Caractéristiques du montage:

  • Ce montage est un voltmetre 2000 points (affiche jusqu'à 1999) basé sur le circuit integré ICL7107

  • Ses avantages sont d'etre économique, et d'etre trés visible (LED).

• Prix de revient: de 50F à 70F (IC1 = 30F, Aff = 3F50 chez Medelor)

• Description:

  • Voici le schéma du montage:
    
  • Ce montage peut mesurer des tension de 0 à 200mV, et par l'intermedaire d'un pont diviseur de resistances (R3 et R6), on peut mesurer des tensions continues de 0 à 2V; de 0 à 20V; etc
  • Lorsque le montage est en mode amperemetre, il faut mettre la resistance R5.
  • La consomation du montage est de l'ordre de 200mA (à cause des leds).
  • Le montage s'alimente en +5V, et il fabrique son alimentation négative (-5V en theorie, et -3.5V environ en réalité) par l'intermedaire du circuit integré IC2 (portes inverseuses) et de l'ensemble C1, C2, D1, D2.
    L'interet de l'alimentation négative est de permettre de mesurer des tensions négatives, et de mesurer des tensions proches de 0V lorsque l'une des entrées du signal est reliée à la masse.
  • On peut parfois se passer de cette alimentation négative, dans se cas, les deux entrées de mesure sont flotantes (S6 horizontal sur le typon), tout en sachant qu'elles doivent rester entre +Vcc - 0.5V et -Vcc + 1V, ce qui fait dans notre cas de -2.5V à +4V.
    Cette configuration est interessante par exemple lorsqu'on réalise une alimentation et qu'on veut mesurer la tension de sortie: on peut utiliser la meme masse pour toutes les alimentations (celle du voltmetre, et les autres)
    Pour se passer de cette alimentation négative, il suffit d'enlever IC2, D1, D2, C1, C2, et de relier la patte 26 à la masse.

• Matériel necessaire:

  • Un fer à souder, de la soudure, une insoleuse, une bonne imprimante, ...

  • R1	220 Ohms
    R2	47 kOhm
    R4	1 MOhm
    R3 + R6  ou  R5	Voir plus bas
    R7	100 kOhm
    R8	22 kOhm
    P1	1 kOhm vertical (multitours de preference)
    D1, D2	1N4148 ou 1N914
    S1 à S8	Straps (morceaux de fil)
    C1	10µF 6.3V (minimum) chimique
    C2	47nF MKT, ...
    C3	220nF MKT, ...
    C4	470nF MKT, ...
    C5	10nF MKT, ...
    C6	100nF MKT, ...
    C7	100pF ceramique
    C8	1µF MKT, ...
    IC1	ICL7107
    IC2	CMOS 4049 (portes inverseuses)
    Aff1, Aff2	Afficheurs 7 segments doubles 13 ou 14 mm à annode commune (AC) (3F50 H.T. chez Medelor)
    Conn1	Un connecteur quelconque ou un bornier
    Support 2*20 broches	obligatoire pour les afficheurs dans la version une seule plaque.

     

• Réalisation:

  • Je vous propose pour le moment deux versions. l'une qui tient sur une seule plaque, l'autre sur deux plaques que l'on supperpose.
    (j'envisage de faire une version pour afficheur 7 segments simple; meme si ca vaut moins le coup).

  • Version "Une plaque pour afficheurs 7 segments doubles"	Version "Deux plaques pour afficheurs 7 segments doubles"

  • Vous devez télécharger le typon en cliquant tout en appuyant sur la touche MAJUSCULE:
    ~ Version "Une plaque pour afficheurs 7 segments doubles"
    ~ Version "Deux plaque pour afficheurs 7 segments doubles"
    Je rappelle qu'il faut télécharger le logiciel ARES Lite qui est gratuit. Il est disponible sur le site suivant: http://www.multipower-fr.com
    Vous pouvez également cliquer ici pour voir comment faire pour imprimer votre typon

  • ATTENTION, ici il faut ouvrir le fichier de la manière suivante:
    ~ Ouvrez le logiciel ARES Lite
    ~ Cliquez sur File, puis sur Import region.
    ~ En effet, le logiciel est limité a 100 pastilles. Quand on dépasse 100 pastilles, la seule solution pour l'enregistrer est de le mettre sous forme d'une region. Pour chaque opération, Ares vous mettra que vous avez dépassé 100 pastilles. Il vous faudra appuyer sur OK à chaque fois.
    ~ Il faudra ajuster la taille des pistes, pour cela cliquez sur l'outil pistes (en haut à droite de l'écran) puis double-cliquez sur "défaut". Indiquez alors "Width=27th" et cochez "update défaut". En appuyant sur "R", vous régénérez l'écran, les pistes prennent leur largeur de 27th.

• Apperçu:

  • Vue de la version a une seule plaque: (les deux versions ont ete testées)
    

• Montage:

  • Commencez par souder les straps, les condensateurs, les resistances. Je vous conseil de mettre un support 40 broches pour IC1 et pour les afficheurs

  • Dans la version une seule plaque, il faut absolument mettre un support 40 broches pour les afficheurs (sinon il ne sont pas assez haut). Attention lorsque vous mettez en place les afficheurs, mettez les le plus à droite possible. (il y a des pattes du support qui ne servent pas)

  • Calcul approximatif de R3 et R6: (uniquement pour la mesure de tensions). Ne pas mettre R5
    ~ il faut deja savoir quelle gamme prendre. Par exemple si la tension à mesurer vaut au maximum 15V, vous prendrez la gamme 0 à 20V, en allumant le 2° point (mettre R1 au bon endroit)
    ~ On aura toujours R3 < R6, on fixe R6 pour que le courant circulant dans le pont diviseur soit de l'ordre du mA: R6 = 15kOhm, on a I = 15V / 15000 = 1mA
    (on suppose que R3 est negligeable devant R6)
    ~ On a alors R3 = R6 * 0.2V / (Ve - 0.2V). Ce qui fait environ ici R3 = 150 Ohm. (Ve est la tension maximale à mesurable sur la gamme: 20V dans notre exemple).
    ~ On verifie que le courant circulant dans les deux resistances est de l'ordre du mA: 15V / (150 + 15000) = 1mA
    ~ Remarques:
        sur le calibre 200mV, il suffit de ne pas mettre R3, et de remplacer R6 par un fil
        Pour R3 et R6, il est conseillé de prendre des resistances à couche metalliques (plus stables). Ces resistances sont generalement vertes.
    
    ~ Le but de ces deux resistances est d'obtenir Ve = 200mV lorsqu'on mesure la tension maximale de la gamme (20V dans notre exemple).

  • Calcul de R5: (uniquement pour la mesure de courants). Ne pas mettre R3, et remplacer R6 par un fil
    ~ il faut deja savoir quelle gamme prendre. Par exemple si la tension à mesurer vaut au maximum 1.8A, vous prendrez la gamme 0 à 2A, en allumant le 1° point (mettre R1 au bon endroit)
    ~ Le calcul de R5 se resume à une simple loi d'Ohm: R5 = 0.2V / Imax, avec Imax l'intensité maximale de la gamme (2A dans notre exemple). Soit R5 = 0.1 Ohm
    ~ Calcul de la puissance de R5: P = R5 * Imax² = 0.1 * 2² = 0.4W. On prendra donc une resistance de 0.5W au minimum.

  • Pour la version "Deux cartes", il suffit de relier les deux cartes entres elles par des cables en nappe au pas de 2.54mm. Ensuite vous pouvez replier les deux circuits. Les soudures des deux cartes doivent se faire face, mais pas se toucher!. Il est prevu des trous pour visser les deux cartes entres elles.

  • Il faut absolument nettoyer le circuit à l'acétone (frotter avec une vieille brosse à dents), en effet les pistes etant tres proches, le circuit risquerait d'afficher n'importe quoi.

• Remarques:

  • Je vous rappelle que je ne peux en aucun cas etre tenu pour responsable des dommages corporels ou matériels que pourrait causer le montage.

  • Pour tout renseignement, question, commentaire, ... n'hésitez pas à écrire à xizard@enib.fr

© Xizard 1999: xizard@enib.fr et rbourdon@enib.fr