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Electronique > Réalisations > Affichage / mesures > Voltmètre 010

Dernière mise à jour : 04/12/2011

Présentation

Ce voltmètre fait usage de deux LM3914 assemblés de telle sorte qu'ils permettent l'affichage d'un point lumineux parmi 20 LED, en fonction de la valeur d'une tension d'entrée déterminée.



La plage d'affichage est ajustable, aussi bien côté seuil bas que côté seuil haut, et le circuit peut servir de multiples usages, tels que thermomètre (il faut alors l'associer à une sonde de tempéraure), voltmètre (hum) ou vumètre / wattmètre (avec ajout d'un circuit de redressement). Il peut aussi servir à afficher le taux de remplissage d'une cuvette de WC (avec axe de potentiomètre asservi au flotteur), le taux d'alcoolémie dans le corps d'un animal quelconque (sauf taupe, pour lequel animal je n'ai pas trouvé de capteur adapté) ou le taux d'ensoleillement dans une cave fermée.

Schéma

Le schéma est en grande partie tiré d'une note d'application du fabricant, c'est en général un bon point de départ. Surtout quand on ne procède ensuite à aucun ajustement tordu.

Echelle / Plage de tension d'entrée

La plage de la tension d'affichage dépend de la position du curseur des deux potentiomètres RV1 (seuil haut) et RV2 (seuil bas). La valeur du seuil bas peut descendre jusqu'à 0 V puisque la broche "droite" du potentiomètre RV2 est câblée directement à la masse, qui comme chacun sait vaut 0 V sauf quand ce n'est pas le cas. Il est amusant de constater que c'est également le cas pour la valeur du seuil haut, puisque la broche "droite" du potentiomètre RV1 est elle aussi câblée directement à la masse. Bien sûr le reste du câblage est moins évidente, sinon que ferait ce montage ici ? Le LM3914 possède (pour rappel) une source de référence de tension interne qui peut être utilisée ou ignorée. Comme on est des gens sensés, on l'exploite. Il possède en outre un réseau de résistances d'égales valeurs, qui constituents un pont diviseur résistif multiple. De ce pont muliple on a accès aux seules extrémités, qui s'appellent - tenez-vous bien - RLO (pour Reference LOw, référence tension basse, broche 4) et RHI (pour Reference HIght, référence tension haute, broche 6). La tension de référence haute est issue du régulateur de tension intégré au premier LM3914 (U1), dont la sortie est disponible au travers de la broche VRO (Voltage Reference Out, broche 7). Et tient comme c'est curieux... la sortie VRO va aussi sur le potentiomètre RV2 qui permet l'ajustage du seuil bas. Ce qui signifie les choses suivantes, que vous devez absolument retenir - au moins jusqu'à la fin de ce paragraphe :

• La valeur de la tension de référence du seuil haut (RefH) est définie par la position du curseur de RV1. C'est d'ailleurs la tension qu'on peut lire si on la mesure sur le curseur de RV1.
• La valeur de la tension de référence du seuil bas (RefL) est définie par la position du curseur de RV2. C'est la tension qu'on peut lire si on la mesure sur le curseur de RV2.
• Comme on ne peut pas avoir sur RV2 une tension plus élevée que sur RV1, le seuil bas sera toujours inférieur ou égal au seuil haut.

Ca va ?

Mode d'affichage

Le mode d'affichage, mode barre ou mode point, est défini par le câblage de la broche 9 du LM3914. Si cette broche est reliée à la borne Plus de l'alimentation, l'affichage se fait en mode Barre (appelé aussi mode baregraphe). Si la broche 9 est laissée en l'air (raccordée à rien), l'affichage se fait en mode point. Ici point de mode barre, on fonctionne seulement en mode point. Point barre. La broche 9 du premier LM3914 (U1) est donc laissée en l'air. Quant à la broche 9 du second LM3914 (U3), elle est reliée à la broche 1 du premier LM3914, c'est à dire sur la première sortie LED. Pourquoi ? Ca c'est une excellente question ! Et bien figurez-vous que c'est ainsi notifié dans la notice fabricant. Selon "eux", le passage du point lumineux d'un LM3914 au suivant n'est possible que si on opère de la sorte. Je suis tenté de croire ce détail car je n'y pige rien (je n'ai jamais rien pigé à l'électronique, c'est mon point faible). La résistance R3 est là parce que je l'ai vue installée dans la "typical application page 15" du datasheet de National Semiconductor (elle fait 20 kO sur leur schéma). J'ai lu ailleurs que cette résistance permet l'extinction des LED du circuit U3 quand la tension d'entrée Vin est assez haute pour faire bosser le circuit U1. Là encore j'opère bêtement et l'ajoute à mon circuit sans rien piger de son rôle exact, mais je vérifie tout de même avec le prototype si on ne m'a pas menti. S'il vous plait et je vous en conjure, ne faites pas comme moi et tentez de comprendre.

Quelques détails pour finir...

Le circuit est utilisé en mode d'affichage Point et non Barre, et pour cette raison la consommation globale reste assez faible, à peine supérieure à 10 mA. Cette valeur correspond à la valeur du courant dans la LED allumée et qui dépend de la valeur de R2 (c'est fou ce qu'on peut apprendre dans les datasheet). Du fait de ce mode d'affichage Point, le risque de voir le circuit osciller est plus faible. Si cependant cela arrivait, il faudrait câbler un condensateur de valeur comprise entre 1 uF et 2,2 uF / 16 V entre la barre commune des LED (leurs anodes) et la broche 2 du LM3914 (masse). Au niveau du circuit imprimé proposé, ce petit condensateur pourrait être câblé entre les broches 2 et 3 de U1.

Prototype

Réalisé sur plaque d'expérimentation sans soudure.



A y regarder de près ces photos, il y a quelque chose qui cloche, comme une différence avec le schéma vu ci-avant. Mais quoi ? La position des baregraphes par rapport aux circuits intégrés ? Là je n'avais pas trop le choix de faire autrement que comme ça. Non, il y a autre chose. Comme des composants manquants... Ca y est, j'y suis ! Les potentiomètres RV1 et RV2 ! Mais où sont donc passés ces petits diablotins ? Pffff, j'ai presque honte de devoir vous le dire. Je ne les ai pas mis, le seul potentiomètre qu'on voit (bleu de forme carré) est celui qui permet d'injecter une tension variable sur les entrées (broches 5) des LM3914. Pourquoi ne pas les avoir mis ? Pour une raison toute bête : plus de place sur la plaque d'expérimentation. Alors ma foi, j'ai rusé. Entrée tension de seuil bas forcée à la masse, et entrée tension de seuil haut forcé à une tension que je n'ai même pas mesurée, je me suis contenté de mettre une résistance de 2,2 kO à la place de RV1. Notez sur la troisième photo cette particularité bien particulière (bah oui, "partenaire particulier cherche partenaire particulière" a bercé mon enfance), deux LED sont allumées en même temps. Vachement sérieux pour un montage qui se déclare officiellement afficheur en mode Point. Cette particularité apparaît en fait à chaque fois qu'il y a transition d'une LED à l'autre. Ca dure en fait "peu de temps", histoire de passer d'un seuil interne au suivant ou au précédent. Mais je préfère vous le dire, certains d'entre vous m'ont en effet avoué qu'ils croyaient aux fantômes. Le retrait de la résistance R3 provoque bien le défaut "une LED allumée sur les deux circuits LM3914", ce que j'avais lu s'avère donc exact. Au fond de moi, un soulagement que vous ne pouvez imaginer...

Circuit imprimé

Réalisé en simple face, avec l'exploit de placer 5 straps (traits verts sur pistes rouges) pour 9 composants. Oui, j'aurais sans doute pu faire mieux en me cassant un peu plus la tête. Et en mettre plus.



Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Historique

04/12/2011
- Première mise à disposition.