Electronique > Réalisations > Affichage / Mesures > Indicateur à fenêtre 004

Dernière mise à jour : 18/09/2016

Présentation

Ce montage permet de s'assurer que la valeur de fréquence d'un signal nominal de 50 Hz (ou vitesse de rotation de 3000 RPM) est comprise entre deux valeurs limites de 48,5 Hz (2910 RPM) et 51,5 Hz (3090 RPM).

indicateur_fenetre_004_pcb_3d_a

Trois LED indiquent en permanence si la fréquence du signal à surveiller est dans la fenêtre, en-dessous ou au-dessus.
- LED1 (passage sous seuil bas) : s'allume si la fréquence à surveiller est inférieure au seuil bas;
- LED2 (entre les deux seuils) : s'allume si la fréquence à surveiller est comprise entre les deux seuils bas et haut;
- LED3 (passage sur seuil haut) : s'allume si la fréquence à surveiller est supérieure au seuil haut.
Et deux autres LED donnent des indications suplémentaires/complémentaires.
- LED4 (dépassement seuil central) : s'allume si la fréquence à surveiller est supérieure à 50 Hz (3000 RPM).
- LED5 (absence signal) : s'allume si le signal d'entrée est de fréquence trop basse ou absent
Le montage s'appuie sur un PIC 16F628A. Je sais qu'on trouve moins cher et plus puissant, j'ai pris un des circuits que j'avais sous la main et qu'à ce jour on trouve encore facilement.

Schéma

J'aurais préféré ne pas mettre de quartz, mais que voulez-vous, on n'est pas toujours maître de ses émotions.

indicateur_fenetre_004

Principe de fonctionnement
Le principe repose sur le comptage d'événements réguliers entre deux transitions du signal logique dont on souhaite surveiller la fréquence (fronts montants dans notre cas). Pour ce faire, un compteur est régulièrement incrémenté par une horloge interne réglée à 100 us (interruptions TIMER1). Le comptage commence sur un front montant du signal extérieur et s'arrête sur le front montant suivant. Le montage s'apparente donc à un périodemètre, qui s'avère être d'une bien plus grande précision que celle d'un fréquencemètre, quand il s'agit de mesurer des fréquences basses ou très basses.

Entrée signal à surveiller
L'entrée se fait directement sur la broche RB0 du PIC, configurée en entrée. Comme le signal appliqué sur cette entrée peut être entaché de petits défauts (petites surtensions par exemple), une diode zener écrête toute amplitude trop généreuse, le courant dans la diode étant limité par R6.

Indication par LED
La comparaison de fréquence du signal entrant par rapport aux seuils bas et haut est très simple. On compare le nombre d'impulsions comptabilisées entre deux transitions montantes, avec les nombres d'impulsions qui correspondent aux seuils bas et haut. Sachant que la fréquence du signal d'horloge utilisé pour le comptage est de 10 kHz (période 100 us), calculons le nombre d'impulsions N qui seront comptées pour différentes fréquence du signal d'entrée F.
Le procédé est simple et permet une précision au quart de Hertz (0,25 Hz). En passant, les fins observateurs que vous êtes auront noté que le nombre N est en relation directe avec la période du signal à mesurer, ce qui est normal puisque la base de temps est de 10 kHz. On aurait bien sûr pu faire beaucoup mieux au niveau de la précision, ne serait-ce qu'en utilisant le module CCP1 du PIC. Ce sera pour un prochain article ;-)
Nous avons donc pour résumer :
Et tout cela avec un minimum de composants !
(*) Dans la dernière version du logiciel (16/09/2016) cette LED s'éteint si F > 50,0 Hz. Le demandeur souhaitait en effet commander un relais via un transistor NPN, le niveau logique de RA4 a donc été inversé et une résistance de rappel vers VDD a été ajoutée (elle remplace la LED4).

Petits détails...
- Le connecteur J3/ICSP permet de programmer le PIC "in situ", c'est à dire sur la carte même où le PIC est implanté.
- La sortie Test délivre un signal de 10 kHz (interruptions Timer1).
- Les LED peuvent être des modèles standard quelconque (voir alim LED pour calcul résistances).
- Le condensateur de découplage d'alimentation C3 doit être placé au plus près de U1 (PIC 16F628A).
- Les lignes d'entrée SetLo (RB4) et SetHi (RB5) pourraient servir, dans un avenir plus ou moins proche, à ajuster les seuils haut et bas, par exemple dans une fourchette allant de 45 Hz à 55 Hz.

Logiciel du PIC

Logiciel non disponible sur ce site.

Circuit imprimé

Non réalisé.

Historique

18/09/2016
- Première mise à disposition.