Mesure Précise de Fréquence et Rapport Cyclique avec Arduino UNO

Composants et Fournitures

Arduino UNO	×1
Écran LCD Alphanumérique 20×4	×1

Outils Nécessaires

• Plaque d'Essai 270 Points

Applications et Services en Ligne

• Arduino IDE

À Propos du Projet

L'Arduino trouve des applications dans de nombreux domaines, dont la mesure : grandeurs électriques (tension, courant, puissance), physiques (température, humidité, luminosité) ou valeurs de composants électroniques.

Cet article démontre la mesure de fréquence et de rapport cyclique (duty cycle) de signaux d'impulsion avec Arduino. La mesure de fréquence est cruciale en communications. Le rapport cyclique (largeur d'impulsion) est essentiel pour le contrôle de vitesse moteur DC, position servo, ou vérification de symétrie de signaux numériques (récepteurs, répéteurs).

Le projet mesure : fréquence, temps haut (Ton), temps bas (Toff), rapport cyclique, et affiche sur LCD 16×4 (le texte mentionne 16×4, le composant listé est 20×4).

Description du Circuit

• Arduino UNO + LCD 16×4 (ou 20×4)
• Signal d'impulsion → Pin numérique 7 de l'Arduino
• LCD : RS → Pin 9, Enable → Pin 8, RW → GND, D4-D7 → Pins 10-13
• Rétroéclairage LCD (pin 15) et VCC (pin 2) → 5V Arduino
• GND LCD (pins 1, 16) → GND
• Potentiomètre 1 kΩ sur Vo (pin 3) pour contraste

Fonctionnement

1. Au démarrage : affichage « Freq: », « Ton: », « Toff: », « Duty: » sur 4 lignes.
2. À l'arrivée d'impulsions sur pin 7 : attente front montant.
3. Mesure durée niveau haut → Ton (µs).
4. Mesure durée niveau bas → Toff (µs).
5. Période = Ton + Toff.
6. Fréquence = 1 / Période (en Hz, période en secondes).
7. Rapport cyclique = Ton / (Ton + Toff) × 100 (%).
8. Affichage des 4 paramètres sur LCD.
9. Répétition chaque seconde → mesure continue.

Code Arduino

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(8, 9, 10, 11, 12, 13); // RS, EN, D4, D5, D6, D7
#define pulse_ip 7

int ontime, offtime, duty;
float freq, period;

void setup() {
  pinMode(pulse_ip, INPUT);
  lcd.begin(16, 4); // ou 20, 4 selon votre écran
  lcd.clear();
  lcd.print("Freq:");
  lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Ton:");
  lcd.setCursor(0,2); lcd.print("Toff:");
  lcd.setCursor(0,3); lcd.print("Duty:");
}

void loop() {
  ontime = pulseIn(pulse_ip, HIGH);
  offtime = pulseIn(pulse_ip, LOW);
  period = ontime + offtime;
  freq = 1000000.0 / period; // Période en µs → Fréquence en Hz
  duty = (ontime / period) * 100;
  
  lcd.setCursor(5,0); lcd.print(freq); lcd.print("Hz");
  lcd.setCursor(4,1); lcd.print(ontime); lcd.print("us");
  lcd.setCursor(5,2); lcd.print(offtime); lcd.print("us");
  lcd.setCursor(6,3); lcd.print(duty); lcd.print('%');
  
  delay(1000);
}

Schéma de Câblage