CI Voltmètre : mesure de tension de précision simplifiée

À propos du CI Voltmètre, mesurer la tension entre deux points de votre circuit électronique offre de nombreux avantages. Par exemple, savoir si un dispositif électrique (batterie) fonctionne comme prévu. Le voltmètre indique la différence de tension de cette batterie. Les voltmètres intègrent généralement une puce CI spéciale comme l'ICL7107 pour mesures précises, avec afficheur 7 segments LED.

Cet article décrit un circuit voltmètre numérique type panneau utilisable sur tout dispositif électronique. C'est parti !

1. Qu'est-ce qu'un CI Voltmètre ?

(Voltmètre numérique avec CI ICL7107 pour mesures précises. Source : Wikimedia Commons)

Un CI voltmètre mesure tension AC ou DC et affiche valeur numérique. Beaucoup utilisent l'ADC 3,5 digits ICL7107 d'Intersil. Affichage 0-2000V à 0,1% précision, consommation <200mA. Circuit ICL7107 supporte drivers affichage, horloge, décodeurs 7 segments, source tension de référence.

Conditions variables impactant performance : variation tension alimentation, température, impédance d'entrée, etc.

2. Fonctionnement Voltmètre Numérique

(Voltmètre numérique mesurant tension batterie.)

Plage tension d'entrée

Voltmètre numérique (DVM) : ±1V à 1000V. DVM précision : 1GΩ résistance entrée, plage 0-20V.

Conception et principe

Atténuateur DVM : résistance série diminuant signal entrée. Tension point A = V_in. Règle diviseur tension : point B (R2) tension inférieure à A (R1). Point C (R3) tension encore plus basse.

(Voltmètres numériques avec atténuateur. Source : Wikimedia Commons)

Atténuateur limite surtensions protégeant composants. Réseau résistif prédéfini → atténuation décadique → puissances de 10.

Entrée ADC : V_in/N où N = 1, 10, 100, 1000.

ADC : conversion analogique-numérique → sortie numérique (niveaux 0 et 1). Série impulsions numériques : 1 impulsion = 1mV.

Compteur décadique (3 compteurs en cascade) : chacun 0-9, total 1000.

DC 7447 → conversion affichage valeurs BCD sur afficheur 7 segments. Sélecteur point décimal → position selon magnitude tension.

3. Types de Voltmètres Numériques

(Divers types voltmètres numériques sur le marché.)

DVM type rampe

Mesure temps pour tension entrée descendre à 0V, et temps pour tension rampe monter 0V → tension entrée.

DVM type double pente intégrante

Interrupteur S applique entrée analogique à l'intégrateur intervalle fixe. Tension comparateur augmente valeur positive applicable. Fin intervalle → taux augmentation tension = tension entrée.

Compteur remis à zéro, commutation vers tension référence. Sortie intégrateur diminue jusqu'à < référence interne comparateur. Signal déclenche fin comptage.

DVM type intégrant

Conversion tension-fréquence. Génère impulsions équivalentes magnitude tension entrée. Série impulsions dont fréquence dépend tension mesurée.

DVM approximation successive

Convertisseur approximation successive. 1000 lectures/seconde. Impulsion départ → multivibrateur start/stop. Registre 8 bits → 10000000. Sortie DAC = 1/2 tension référence. Cycle mesure continue jusqu'au comptage final.

4. Comment réaliser un Voltmètre Numérique avec ICL7107 ?

Projet DIY voltmètre numérique ICL7107 inclus. Continuez lecture !

Schéma :

(Schéma circuit voltmètre numérique)

Mesure tensions directes 0-200V.

Composants requis :

• CI imprimé (PCB) – 1x
• Afficheur 7 segments LED – 4x
• Timer CI 555 – 1x
• LM7805 – 1x
• ICL7107 – 1x
• Alimentation 9V/12V – 1x
• Résistance 47k – 1x
• Résistance 1k – 5x
• Résistance 22k – 1x
• Résistance 10k – 1x
• Résistance 120k – 1x
• Potentiomètre 5k – 1x
• Condensateur 100nF – 3x
• Condensateur 10µF – 2x
• Condensateur 100pF – 1x
• Condensateur 220nF – 1x
• Condensateur 47nF – 1x
• LED – 1x
• Diode 1N4148 – 2x
• Sonde – 1x

Étapes :

Commande et fabrication PCB :

Commande PCB en ligne. OurPCB offre services fabrication.

Calibrage circuit :

Alimentez circuit, court-circuitez toutes entrées. Ajustez R6 jusqu'à affichage 0V.

Connexion composants :

(Soudure détails sur circuit.)

Connectez ICL7107, oscillateur CI 555, composants selon schéma. Ajoutez 4 afficheurs 7 segments et connectez-les. Intégrez LM7805. Broche GND → masse. Broche IN → VCC, broche OUT → résistance R10 1k → LED → masse. Condensateur C8 10µF borne positive → OUT, négative → masse.

Résumé

Un circuit voltmètre numérique vérifie le bon fonctionnement d'un dispositif. Mesure deux points tension → nombre numérique. Conversion avant affichage 7 segments. Nombre en format digit = tension entrée. Voltmetres numériques utiles pros et makers.

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