[En cours]Inductancemètre: la version jouet

[Tropique]

Hello

Il semble que le mini-réactancemètre que j'ai proposé il y a quelques semaines ait terrorisé les forumeurs....

Voici un inductancemètre, utilisant exactement les mêmes principes théoriques, mais dont l'implémentation a été simplifiée à l'extrême.
Dans sa version de base, il comporte trois gammes, 20, 200 et 2000µH fond d'échelle et se présente sous la forme d'un petit accessoire "plug-in" pour multimètre.
Bien qu'on ne puisse pas le qualifier "d'instrument de mesure", c'est un petit accessoire utile, qui permettra aux amateurs n'ayant pas d'autres moyens d'évaluer de façon valable des selfs entre 1µH et 2mH.
Il est d'ailleurs possible d'étendre notablement la gamme, car la sortie prévue pour 200mV peut facilement aller à 1V, voire même plus, sans perte dramatique de linéarité, ce qui le rend utilisable jusqu'à au moins 10mH en utilisant la gamme 2V du multimètre.
Il existe aussi une version "luxe" (!) dont les gammes sont doublées: on a accès également aux mH, ce qui porte la valeur maximale mesurable à 2H (10H).
Le supplément pour cette version reste très modeste, car à part quelques valeurs de condos adaptées, ce qui la distingue est la présence d'un switch et d'un condo supplémentaire.
Malgré son coût extrêmement réduit, cet adaptateur possède un rapport performances/prix tout à fait comparable à celui de son grand frère, càd excellent.
Evidemment, avec un prix de revient de l'ordre de 5€, il ne faut quand même pas s'attendre à des miracles: il n'offre pas la même précision, la même stabilité, la réjection des paramètres mineurs n'est pas aussi poussée, etc.
Cependant, pour les faibles valeurs, il est parfaitement capable de rivaliser avec les appareils commerciaux portables.

Description
Le circuit est basé sur un seul circuit intégré, un hextuple inverseur qui réalise aussi bien les fonctions analogiques que digitales. Les portes U1A, B, C et D forment un oscillateur triangle/carré qui attaque le différentiateur de mesure via un buffer constitué par Q2 et Q3. Un signal Q (quadrature) est dérivé du triangle via U1E qui travaille en comparateur.
Le signal de sortie du différentiateur (dont la résistance est rendue commutable pour le changement de gamme) est alors échantillonné via R13 par un FET piloté par le signal Q; le résultat, moyenné par C5 est amplifié et inversé par U1F travaillant en AOP. Tout ce traitement de signal se fait par rapport à une masse locale, dérivée par R8 et C9 de la valeur d'équilibre des portes CMOS.
Le zéro d'affichage est ajouté par R4 et R3. L'alimentation se fait par un 5.6V corrigé en T° par U2/D1.

Notes de construction
L'appareil fonctionnera sans problème avec des résistances à 5%, mais si l'on a une certaine prétention à la stabilité et la précision, il vaut mieux choisir des types à 1%; C1 est de préférence en polystyrène, polypropylène, céramique COG/NP0 ou mica. Compte tenu de la valeur de C4 (optionnel), il serait difficile de le trouver dans les mêmes diéléctriques; si on a la possibilité de le mesurer, il faut choisir un 470nF à la tolérance légèrement positive pour arriver exactement à un rapport de 1000 entre les groupes de gammes. C4 ne fait pas 1000X C1 à cause des capas parasites sur U1A et les divers composants; en plus la fréquence n'est pas exactement le millième non plus à cause de phénomènes d'injection de charge qui réduisent l'efficacité de l'échantillonneur aux fréquences élevées; si l'on a accès à un fréquencemètre, on peut vérifier que la fréquence basse est de un millième moins 4% de la fréquence haute.
Le circuit est globalement compensé pour éliminer les variations dues à la dispersion de U1, mais il n'est pas possible d'être aussi déterministe qu'avec le réactancemètre: non ajusté, on peut éspérer une précision meilleure que environ 10% (RV1 à mi-course).
Si l'on dispose d'une self de référence et que le rapport de fréquences est bien ajusté, on arrive à mieux que 5%;
si l'on a des références individuelles pour les gammes, il est possible d'arriver à mieux que 2%.
Le 4069 doit impérativement être un modèle UB.
Pour le FET, n'importe quel type d'usage général peut convenir: BC264, BF256, 2N3819; choisir un modèle A ou B (faible transconductance).
Pour pouvoir utiliser la gamme "milli", certains condensateurs doivent être augmentés, ce qui ralentit un peu l'affichage.
L'alimentation n'est pas terriblement optimum: avec le 78L05, la pile n'est utilisable que jusqu'à 7.5V, ce qui n'est pas fameux, mais la simplicité se paye... Un régulateur LDO ne serait vraisemblablement pas stable dans cette config.
Le réglage de zéro a une plage très large, rendue nécéssaire par la dispersion possible sur U1; c'est un peu désagréable à l'usage, il est très possible que l'exemplaire de 4069 ne nécéssite pas une telle étendue: dans ce cas, on peut augmenter R4 pour réduire la plage. Il est aussi possible d'ajouter une résistance d'appoint vers Vdd, RV2 ne faisant plus que le réglage fin.
Voilà, j'espère que ce petit circuit "démo" vous permettra de vous familiariser avec cette technique.
Bonne construction et bon amusement!

Voir schéma version V2 ci dessous
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[Tropique]

Hello

J'ai apporté quelques modifications au circuit original: il n'y a pas de changement dans les caractéristiques de base, mais des améliorations concernant la stabilité et la plage du zéro, un meilleur découplage du gain par rapport au zéro, une meilleure insensibilité aux dispersions de caractéristiques de l'IC, et une meilleure réjection des paramètres mineurs.
Ces modifications sont neutres par rapport au nombre de composants.
La résistance R4 détermine l'amplitude de la plage du zéro; elle est choisie pour accepter de relativement "mauvais" 4069. Si on a un meilleur exemplaire, on peut l'augmenter afin de réduire la plage à ce qui est nécéssaire, cela rend le réglage plus agréable; de même si la plage est insuffisante, on peut aussi la diminuer.
A noter que les 4069 d'origine européenne (HEF---, HCF---) sont généralement meilleurs que les autres, les pires étant les Motorola (qui n'existe plus, donc on peut en dire du mal).
Cela dit, ça fonctionne même avec des Motorola!
A+

[HULK28]

Salut Tropique,

je suis sur le routage de la carte "grosse version", ça avance doucement mais surement.

Si mon planning se dégage je devrais conclure fin du mois.
Je vais essayer d'être au niveau de ton travail.
La version "light" est sympa aussi, chapeau bas M. Tropique.

@+

[PtiDidi]

Je nai pas encore regarde en detail ce schema ( il faut que je trouve toutes les datasheet etc ), mais je peux dors et deja dire quil est beaucoup moins repoussant que le premier! ( car moins performant certes.. )
Mais quand on debute, voir le schema du "grand frere" repousse ^^

Merci pour tout ce travail

[Tropique]

Merci de vos encouragements...

D'abord une petite rectification: dans la version 2, il y a une petite coquille: R8 fait 15K et non 18K.

Ensuite, voici quelques photos de ma réalisation: c'est un bon exemple de recyclage, le circuit est installé dans un demi-boitier de veilleuse électronique qui trouve ainsi une seconde vie. Il faut juste éviter d'être distrait et l'enfoncer dans une prise de courant, les conséquences en seraient funestes!
A+

[Tropique]

Allez, encore deux petites:

A+

[parain]

Bonjour, j'ai trouvé trés interressant votre montage cependant je n'ai pas compris comment on le relier au multimetre et surtout sur quelle calibre doit on mettre le multimetre

je vous remercie d'avance

[Tropique]

Bonjour, j'ai trouvé trés interressant votre montage cependant je n'ai pas compris comment on le relier au multimetre et surtout sur quelle calibre doit on mettre le multimetre

je vous remercie d'avance

Le multimètre est symbolisé par la "boîte" en pointillé, en bas, à droite, marquée "OUT 200mV fsd", derrière R14. Et le calibre à utiliser est de .... 200mV.
A+

PS:
Noter que le point décimal ne sera en bonne position que pour la gamme du milieu; pour les deux autres, il faudra faire un petit calcul mental de X10 ou :10 (à moins d'utiliser un module millivoltmètre dédié).

[schneiderj]

Bonsoir Tropic.

Pour la diode D1 que conseilles tu comme référence ?

Merci pour ton aide
Jean-Marie

[Tropique]

N'importe quelle petite diode au silicium convient: 1N914, 1N4148, BAW62, etc.

[schneiderj]

Bonsoir tropic,

je viens d'attaquer le montage de ton "jouet" et j'ai quatre questions :

1. sur le schéma la résistance de 94 ohms et relié à VDD par R2 et pas les deux autres. Pourrais-tu m'expliquer pourquoi ?
2. La deuxième est en relation avec la première. Pourquoi cette valeur de 94 ohms et non pas 100 ?
3. Je n'ai pas de résistance de 94 ohms,
4. Je voudrais alimenter ce montage par une alimentation qui est régulé par un 7805 mais dont la patte ground est directement relié à la masse. Est-ce un probléme ?

Merci pour ton aide,
Jean-Marie

[Tropique]

Bonsoir tropic,

je viens d'attaquer le montage de ton "jouet" et j'ai quatre questions :

1. sur le schéma la résistance de 94 ohms et relié à VDD par R2 et pas les deux autres. Pourrais-tu m'expliquer pourquoi ?

1. La deuxième est en relation avec la première. Pourquoi cette valeur de 94 ohms et non pas 100 ?
2. Je n'ai pas de résistance de 94 ohms,

[Tropique]

Rectification: les résistances à mettre en // sont: 100//1500 ou 120//430.
(on peut aussi envisager des combinaisons série)

[schneiderj]

Merci pour tes explications. Je vais donc récupérer une sortie 7 volts et utiliser un 78L05 pour l'alimentation.

Jean-Marie

[vede]

Hello

(...)
A noter que les 4069 d'origine européenne (HEF---, HCF---) sont généralement meilleurs que les autres, les pires étant les Motorola (qui n'existe plus, donc on peut en dire du mal).
Cela dit, ça fonctionne même avec des Motorola!
A+

Bonsoir Tropique,

je me lance dans la réalisation du jouet...
pour des raisons personnelles (;O])

mais ce 12/02/2010 j'ai reçu un... MOTOROLA ;O]
MC14069UBCP

penses-tu que ça fonctionnera?

sinon je vais me fournir ailleurs...
dans ce cas, tant qu'à faire,
tu as une référence "optimale"?

vede
;O]