L
'ARTICLEcette réalisation . précédent décrivait un commu-tateur automatique d'échelles à partir de signaux « Dépassement»
et « Sous-gamme » issus· d'un multimètre numéri-que numéri-quelconnuméri-que. Nous l'avons testé sur plusieurs convertisseurs analogi-ques-numériques. Pour ne pas avoir à refaire la même description (à peu de chose près), réalisez ùh mesureur automatique autour du convertisseur«
X ». nous avons choisi de décrire une plaque univer-selle de commutation,fonctionnant à partir de signaux de commande dont on décrira la prove-nance pour quelques modèles.
Si.le sujet paraît quelque peu ardu, voici l'exemple d'une réalisation très sim-ple, qui vous permettra de disposer chez vous d'un voltmètre, par exemple, capable de mesurer de O à 999 V (300 à 400 V avec des résistances ordinaires) en quatre échelles : 0
à
0,999 V ; 9,99V ;
99,9V
et 999 V qui commutent tout seul, sans que vous ayez à vous en occuper.Description
Le schéma général de fonc-tionnement est porté sur la figure 1.
Nous distinguons : une ali-mentation-secteur à partir d'un chargeur de calculatrice capable de fournir 12 à 15 V.
Force est de constater q·u· on fabrique à Taiwan ou ailleurs un transformateur - prise secteur redresseur filtrage -câble d'alimentation - prises universelles au bout, le tout, enrobé joliment dans une car-rosserie en plastique, munie parfois d'un commutateur des niveaux de tension, pour moins que le prix d'un simple trans-formateur à tôles en « E » et
«
1 », en France. Ne voulant pas arrêter le «progrès», nous en faisons une« alimentation sec-teur non régulée de multimètre numérique >>,Suit un renforcement du fil-trage par C1 (à toutes fins uti-les) et une régulation
±
5 V.Vous lisez bien : à partir de cette alimentation de calcula-trice Taiwannaise nous obte-nons deux tensions stabilisées, +5V, 0 et -5V. Celle de + 5 V doit pouvoir fournir le courant relativement impor-tant de l'affichage et de la par-tie « logique
»
du convertisseur a na logique-numérique (= 100 mAl.La tension de - 5 V dessert les parties linéaires - amplifica-teurs, comparateurs du
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SIGN/UR/OR
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convertisseur. Nous la réali-sons à l'aide d'une diode zéner de 4,7 V sur la base du transis-tor T6 (PNP quelconque, 2N2905 ou autre).
La tension de
+
5 Vs· obtient à l'aide d'un régulateur trois broches MC 7805 CP, LM 340-5, etc., dont •1a qualité'000pF/10V
professionnelle de la régulation sera mise à profit pour réaliser le ·niveau V,et de la tension de référence.
Le boîtier-maître LD 130 contient une multitude de cir-cuits dont un résumé est fourni par la figure 2.
A l'attention de ceux qui SCHÉMA FONCTIONNEL
+v,
15
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REFERENCE<
BUFFER
Il Il
INT
SIGN/UR/OR
CONTROL LOGIC
DIGGND
1171
Masse D191tole
n'ont pas encore profité des cours de formation perma-nente aux universités américai-nes, rappelons qu'un
«
buffer»
n'est autre qu'un amplificateur, ce qui éclaircit 70 o/, des nota-tions en anglais de ce schéma.
On remarque une partie ana-logique, alimentée entre + V 1
OATAUJTS
---.. a, a2 13
DIC
DIGIT STAOBES
...---..
D1 D2 D3
a b
d e
g
et - V2 , disposant d'une masse·
dite analogique et une partie digitale, dont la masse porte la mention
«
DIG GND ».Le -principe de la conversion est celui de la double rampe.·
Un condensateur d'intégration CiNT sur la figure 1 est chargé, par un jeu de commutateurs; à
CONFIGURATION SORTIES
Dual ln-Line Package
TOPVIIW
pne certaine valeur proportion-pelle à la tension d'entrée.
après quoi il se décharge à courant constant.
Le courant de charge est très précisément égal à V1N / R2.
Celui de décharge est égal à
±
V,01/ 2 R,. Les deux signes çorrespondent à la polarité de V1N• Le temps que met C1NT pour arriver à zéro est propor-tionnel à la tension d'entrée.µn compteur qui compte et décompte les impulsions d'un oscillateur local. pendant ce temps, peut traduire la valeur analogique de la tension V1N d'entrée en une valeur numéri-que.
Le boîtier contient égale-ment un dispositif de multi-plexage de l'affichage des valeurs du compteur qui appa-raissent comme un nombre
. V
N=2000x---.lli..
v,.,
A l'attention de ceux qui ne manquent pas dïmaginat1on.
rappelons que ce nombre reflète très exactement un rap-port. Si V,0 , est fixe et V1N est une tension inconnue. le dispo -sitif devient un voltmètre linéaire. Si, en revanche, on garde V1N fixe et l'on varie V,01•
l'engin se transforme en un puissant calculateur. capable d'effectuer une multiplication par 2 000 et une division, véri-table défi lancé aux micropro-cesseurs.
L'affichage des valeurs demande un décodeur BCD (Binaire Codé Décimal) en code 7 segments.
Nous avons choisi le circuit CD 4511 AE, qui gère des affi-cheurs à cathode commune, donc pas ordinaires, pour des raisons d'impédance d'entrée.
En logique C.MOS, ce circuit offre plusieurs M.Q d'impé-dance et ne charge point les
lignes Bo-83 du LO 130. Bien que les sorties D1 à D3 ainsi que B0 à B3 soient compatibles TTL avec une sortance de 1.
correspondant à un courant de 1,6 mA. la stabilité de l'horloge interne, donc celle du conver-tisseur tout entier, est meil-leure lorsque les sorties Bo à 83 absorbent des courants infé-rieurs à 400 µA, ce qu'assure un boîtier C.MOS.
Les afficheurs, à cathode commune, ont leurs segments a, b ... , g reliés entre eux sur un
« bus » servant le « multi-plexage».
Ces deux notions. dont on parle de plus en plus, sont liées à des impératifs d'économie : au lieu d'attacher à chaque afficheur un décodeur, on les relie tous aux fils de sortie d'un même décodeur, en créant un
« bus » et on applique la ten-sion à un seul afficheur à la fois
par une opération de « sélec-tion » du boîtier ( Chip Selectl.
Ces opérations sont prévues par construction dans le LD 130 et il nous reste simple-ment à affectuer les connexions conformément à la notice du constructeur.
Pour des raisons d'économie de broches de sortie du boîtier, le dépassement. la sous-gamme et l'indication de pola-rité, sont multiplexés sur un même fil. Le choix de chacune de ces informations demande l'utilisation concomitante des fils D1 , D2 et D3 . Par exemple, le signe (la polarité) «passe»
sur le fil signe/ dépasse-ment/ sous-gamme au moment ~ du multiplexage.
Un « Nand » câblé à l'aide des transistors T 4 et T 3 a pour résultat l'allumage de la LED si le signe de la tension d'entrée est négatif(...). Cet allumage a
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lieu en même temps que celui du digit le plus à gauche.
L'extraction des signaux de dépassement et de sous-gamme, qui intéressent la commutation automatique d'échelles, suit la même voie :
La sous-gamme apparaît pour un contenu du compteur d'implantation des compo-sants de la figure 4 les pas-sage des conducteurs, comme le prouve le schéma du circuit
Le montage peut fonction-ner avec une commutation non automatique d'échelle. Il suffit de se rappeler que le nombre saturation (dépassement de 999) pour V1 ~ 0,999 V.
La plage de fonctionnement va donc de O à 1 V. Pour mesu-rer avec trois chiffres une ten-sion inférieure à cette échelle de 1 V, on doit amplifier le signal et commuter vers ces voies amplifiées. Pour des ten-sions plus grandes, il faut utili-ser des diviseurs de tension capables de ramener la tension d'entrée aux limites -0 à 1 V.
Photo 1. -Test de la polarité automatique: la petite pile fait+ 8,03 V dans un sens et - 8,04 V dans l'autre. Le signe est donné per la LED allumée à gauche des chiffres.
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résistances : + 5 V/ 3 ,3 kS2 I 2,2 kSl/0 V.
Le point milieu donne la ten-sion recherchée. Ce diviseur résistif doit être monté en l'air.
La mise au point du mesureur seul, si vous ne voulez pas réa-liser le commutateur automati-que d'échelles, demande cer -tains composants qui ne figu-rent pas, pour des raisons d'encombrement sur le circuit imprimé : deux bons conden-sateurs de filtrage C1,
C2 = 1000 microfarads devront filtrer les alimenta -tions
+
5 V et - 5 V, accrochés par dessous la plaque. Entre+
5 V et la masse analogique, on doit prévoir le diviseur de tension précédent pour obtenir V,01 • Le point d'entrée de la lui-même l'affichage.Dans ces conditions, à la mise sous tension on doit voir apparaître une valeur quelcon-que, mobile. Si l'on varie la ten-sion d'entrée, si la valeur affi-chée reste fixe, égale à 007, coupez l'alimentation et recommencez, après avoir vérifié le bon câblage des
élé-ments autour du LO 130. Cette valeur prouve que I' affi-chage fonctionne parfaitement mais qu'il y a eu verrouillage.
Même si le câblage était bon, le LO 130 part parfois en
« 007 ». Il suffit de couper l'ali-mentation et de recommencer.
Si vous réalisez Je couplage avec le commutateur automa-tique d'échelles, en utilisant les condensateurs C1 et Ci vous ne verrez pas ce phénomène.
Si
r
affichage est variable;entrez en V1N, par rapport à la masse, une tension issue d'une pile plate de 4,5 V et un divi-seur par 10 ( 1 kJ2 ; 10 kJ2).
Vous devez lire
+
450 dans un sens et -450 dans l'autre (photos 1 et 2). Même si l'indi~cation a une autre valeur abso-lue, à l'inversion de polarité vous devez retrouver la même valeur. Sinon, et surtout, si le montage partait en verrouil~
lage, votre tension d'alimenta-tion au chargeur de calculatrice est insuffisante . . Elle doit se situer entre 12 et 15 V, au mieux, sans descendre en-des..:
sous de 12 V au pire.
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