Electronique > Réalisations > Affichage / mesures > Voltmètre 008

Dernière mise à jour : 28/05/2017

Présentation

Le voltmètre présenté ici fait appel à un PIC 16F88 et offre une plage de mesure de 00,0 V à +99,9 V en une seule gamme.

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Il fonctionne selon le même principe général que mon voltmètre 005a à base de PIC 12F675, mais avec une économie substantielle du nombre de circuits intégrés, puisqu'on passe de quatre circuits intégrés à un seul. Tout comme le voltmètre 005a, ce voltmètre constitue une alternative intéressante au couple CA3161/CA3162 devenu obsolète et hors de prix.

Schéma

Un circuit intégré programmable (PIC 16F88), trois afficheurs sept segments et une poignée de composants traditionnels, il n'en faut pas plus pour ce petit voltmètre "d'appoint".

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Principe général
Ce voltmètre dispose d'une résolution de quelques mV qui est directement liée à celle du CAN (Convertisseur Analogique Numérique) intégré dans le PIC 16F88 utilisé ici. La tension d'entrée, appliquée sur le connecteur J2, est atténuée dans un rapport de 20 afin d'étendre la plage d'entrée du CAN de 5 V à 100 V. L'affichage de la tension mesurée se fait via trois afficheurs sept segments de type "anode commune". Les acquisitions ont lieu approximativement toutes les 15 ms, ce qui correspond à une fréquence de raffraichissement voisine de 66 Hz. Même cadence pour le raffraichissement de l'affichage.

Tension mesurée
Elle doit être appliquée entre l'entrée Vin et la masse. Comme le PIC est alimenté sous +5 V et que le CAN intégré ne peut accépter sans souffirir une tension supérieure à cette valeur, un diviseur de tension par 20 (ou un poil moins) constitué de R11 et R12, est monté à l'entrée du circuit. Il est important d'utiliser ici des résistances de précision 1%. La pleine échelle du convertisseur (CAN) est obtenue pour +100 V sur Vin, ce qui correspond à +5 V sur l'entrée AN5 (broche 12) du PIC. La diode zener D1 de 5,1 V permet de protéger l'entrée du PIC contre toute tension d'entrée Vin supérieure à 100 V, qui pourrait s'avérer destructrice pour le composant.
Tension lue inexacte ? Si comme Alain (voir § Prototypes) vous constatez une trop grande différence entre la tension appliquée et la tension affichée (écart supérieur à 5%), vous pouvez remplacer R11 par deux résistances de 9,1 kO en série (total 18,2 kO). Si cela ne suffit pas, reste la solution d'une résistance en série avec un potentiomètre ajustable. Soit résistance fixe de 15 kO avec ajustable de 4,7 kO, soit résistance fixe de 12 kO avec ajustable de 10 kO.

Acquisition et affichage
Une fois l'acquisition de la tension d'entrée effectuée, la valeur lue est "codée" afin de pouvoir être envoyée sous forme parallèle et multiplexée aux trois afficheurs sept segments. Cette façon de faire permet d'économiser sur le nombre de fils requis entre l'élément de commande (PIC) et le circuit d'affichage (afficheurs sept segments), mais demande un poil de précautions supplémentaires pour que l'affichage se fasse sans problème (sans scintillement gênant). Les différentes étapes se déroulent de la façon suivante :
La sommation de l'ensemble des périodes de temps requises pour chaque opération conduit au taux de raffraichissement global de 15 ms (66 Hz), environ 200 Hz au niveau de chaque afficheur. Cette valeur est assez élevée pour tromper l'oeil et limiter tout scintillement gênant.

Affichage limité aux volts (sans décimale)
Pour ceux qui souhaitent n'utiliser que deux afficheurs pour un affichage 00 à 99 V (résolution 1 V), il y a deux options :
- soit on garde le programme d'origine et on oublie simplement le troisième afficheur. Dans ce cas, pas de changement côté luminosité.
- soit on prend le nouveau programme pour deux afficheurs et dans ce cas on gagne un peu en luminosité (rapport cyclique 50% au lieu de 30%).

Prototypes

Deux protos, à des km de distance l'un de l'autre.

Mon prototype
Système programmé et testé avec ma fidèle EasyPic4 et une petite plaque d'expérimentation sans soudure, les deux connectées via deux câbles en nappes et quelques connecteurs.

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Tests réalisés sans le pont diviseur R11 / R12 d'entrée avec un petit potentiomètre ajustable bleu (très important la couleur) flanqué entre la masse et le +5 V. L'affichage "208" sur la première photo correspond à une tension "virtuelle" de 20,8 V et réelle de 1,04 V à l'entrée RB6/AN5 du PIC. L'affichage "841" sur les deux autres photos correspond à une tension "virtuelle" de 84,1 V et réelle de 4,205 V à l'entrée RB6/AN5 du PIC.

Prototype de Alain A.
Bien joli prototype de Alain.

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Remarque de Alain : Aucun problème à signaler, si ce n’est que la tension indiquée est 10% inférieure à la valeur réelle (enfin disons celle donnée par deux autre voltmètres). Pour R11, j’ai mis deux résistances en série de 10K à 5% (mesurées= 19,7K). J’ai remplacé une résistance par un potar de 10K. La valeur pour une indication correspondant aux deux autres voltmètre est de 18,2K (total pour R11). Les trois ont désormais la même indication sur plusieurs mesures.
Merci Alain pour ces retours, j'ai ajusté le texte descriptif en conséquence.

Prototype de Cyril
Autre prototype, de Cyril que je remercie pour ses retours positifs.

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Le circuit de Cyril inclue le régulateur de tension 5 V.

Fichiers binaires et codes source

Le fichier binaire compilé (*.hex) ainsi que les fichiers de code source langage MikroPascal (V5.0 pro) sont disponibles dans l'archive suivante.
Voltmètre 008 - Pour PIC 16F88 - (23/02/2014)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.

Circuit(s) imprimé(s)

Non réalisé de mon côté, vue 3D uniquement réalisée pour donner un aperçu des composants utilisés.
Mais en attendant, voici la version de Cyril :

voltmetre_008_proto_c0_001a

Typon de Cyril

Historique

28/05/2017
- Ajout photos prototype et commentaires de Alain A., que je remercie.
23/02/2014
- Ajout version pour 2 afficheur (affichage sans valeur décimale).
25/12/2011
- Ajout photo prototype et dessin de circuit imprimé proposé par Cyril.
09/10/2011
- Première mise à disposition.