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Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?




  1. #1
    PeterMacGonagan

    Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Bonjour,

    Je souhaiterais réaliser un capacimètre (1pF à 999µF). J'ai déjà pas mal de choses qui fonctionnent:
    - un fréquencemètre réalisé à l'aide d'un PIC et un convertisseur fréquence tension LM331 (configuré en 1kHz/V selon les datasheets), j'utilise l'ADC pour lire la tension: OK
    - affichage sur écran LCD 2 lignes: OK
    - logique de commande des 4 interrupteurs analogiques 74HC4066 pour réaliser un "autorange": OK

    Je cherche le type d'oscillateur à utiliser? Dois-je utiliser un astable à portes inverseurs, trigger de Schmitt, ampli-opérationnel, 555, etc.? Les formules de ces différents montages ne sont jamais vraiment précises pour le calcul des fréquences car les niveaux de seuils de conduction sont "aléatoires", connaissez-vous un montage qui me permettrait d'étalonner mon circuit, svp, par exemple à 1kHz? La sélection de la plage de fréquence (la fréquence d'oscillation) se fera à l'aide d'une seule résistance montée derrière les interrupteurs 4066. J'aurais ainsi 3 plages de valeur que je pourrais sélectionner, donc 3 résistances (1pF à 999pF - 1nF à 999nF - 1µF à 999µF). Je n'utilise pas le quatrième interrupteurs. La fréquence de sortie sera comprise 500Hz et 4500Hz qui correspondent respectivement à 0.5V et 4.5V à la sortie du LM331.

    Un tout grand merci

    -----


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  3. #2
    Jack

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Pourquoi ne pas utiliser l'oscillateur du pic? Celui-ci doit bien posséder un timer capable de générer des signaux à la fréquence que tu désires.

    A+
    Dernière modification par Jack ; 12/02/2012 à 09h00. Motif: orthographe (personne n'est parfait)

  4. #3
    Tropique

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Citation Envoyé par Jack Voir le message
    Pourquoi ne pas utiliser l'oscillateur du pic? Celui-ci doit bien posséder un timer capable de générer des signaux à la fréquence que tu désirer.

    A+
    C'est le bon sens même: cela permet de virer le convertisseur VF, l'ADC, les 4066 et leurs commandes, ainsi que les incertitudes qui y sont associées.
    Un bon coup de balai!

    Pour la mesure, un monostable genre 4538 déclenché par le micro quand il a envie de faire sa mesure, et le timer qui chronomètre le temps d'impulsion.
    C'est simple, précis, et l'autre moitié de mono peut servir de calibration pour compenser l'environnement.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.


  5. #4
    PeterMacGonagan

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Bonjour Merci pour vos réponses. Je ne l'ai pas précisé mais le montage a un but pédagogique. Il s'agit d'utiliser quelques circuits que des étudiants ont pu utiliser durant leur formation. Il ne faut pas que le programme du micro-contrôleur soit trop compliqué! J'ai d'ailleurs réalisé un fréquencemètre sur le PIC à l'aide des interruptions (timer et RB0 détection de flancs montants) mais c'est beaucoup trop poussé pour le moment. Je souhaiterais m'en tenir à un oscillateur à base de 555 ou d'AOP (normalement le 555). Il faut que je reste "simple" (oui, je sais alors qu'il ne faut pas ajouter 36 composants...) mais de cette manière, ceux-ci devront aller lire plusieurs fiches techniques, etc.

    Je me doute que je vais avoir quelques erreurs de mesure. Peut-être devrais-je estimer la valeur de la capacité par rapport à une variation de la fréquence (donc à une variation de tension à la sortie du LM331?):




    Le problème c'est que je souhaite fixer 4 variables:
    Clow = 1pF
    Chigh = 1nF
    Flow = 500Hz
    Fhigh = 1000Hz


    Or je n'ai que 2 degrés de liberté pour mon 555... Est-ce que je me trompe? Je pourrais mettre un ampli juste après mais je trouve que cela fait déjà assez usine à gaz LOL. De plus, je n'ai que du 5V sur ma carte.

    Voilà, j'espère que c'est plus clair Un grand merci pour votre aide.
    Dernière modification par PeterMacGonagan ; 12/02/2012 à 08h36.

  6. #5
    PA5CAL

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Bonjour

    Ce que tu souhaites faire me semble totalement irréaliste.

    Une capacité de 1pF représente une quantité insignifiante comparée aux capacités parasites des montages. La fréquence produite par l'oscillateur RC à AOP ou 555 serait de plus erronée à cause de la dérive naturelle des caractéristiques du circuit.

    Pour réaliser une mesure correcte de capacité, il faut commencer par adopter une méthode véritablement adaptée à chaque ordre de grandeur de celle-ci. Or, on ne peut pas mesurer de la même façon la valeur d'une condensateur électrochimique de 470µF, d'un condensateur PE de 100nF et d'un condensateur céramique de 5pF.


    Il serait par exemple plus judicieux de pratiquer une mesure du rapport d'affaiblissement d'un pont diviseur ou d'un filtre incluant le condensateur testé, soumis à un signal de fréquence déterminée. On trouve sur le net de nombreux exemples de montages fonctionnant sur ce principe, réalisant un filtre passe-bas pour les grandes valeurs et passe-haut pour les petites, avec plusieurs calibres pour balayer tous les ordres de grandeur avec une précision acceptable.
    Dernière modification par PA5CAL ; 12/02/2012 à 09h25.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    PeterMacGonagan

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Pour éviter les parasites et pouvoir mesurer de petite capacité, je compte, comme je l'ai expliqué dans un de mes posts précédents, utiliser une capacité fixe (mettons 100pF) qui me servira également d'étalon.
    Voici plusieurs liens décrivant diverses techniques de mesure:
    http://paulfjujo.free.fr/Capacimetre...r_18F_2012.htm
    http://www.f6dqm.fr/index_fichiers/capacim.pdf
    http://forums.futura-sciences.com/el...pacimetre.html
    http://electronics-diy.com/ (L ou C)
    http://home.nordnet.fr/~fthobois/capacimetre.htm

    Le premier présente un comparatif de divers circuit monostable. Le problème c'est qu'il faut que j'utilise des fonctions "avancées" des micro-contrôleurs pour réaliser ces mesures.

    Je regarde toujours comment m'y prendre ;o)

  9. #7
    PeterMacGonagan

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    http://romanblack.com/onesec/CapMeter.htm

    Le même procédé que le mien et cela semble être très précis. Observez qu'on utilise le comparateur interne au PIC en astable!

  10. Publicité
  11. #8
    PA5CAL

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Citation Envoyé par PeterMacGonagan Voir le message
    Le même procédé que le mien et cela semble être très précis.
    Concernant la « précision », je pense qu'il y a surtout une grosse confusion entre la résolution d'une part, et la justesse et la fidélité d'autre part.

    Je pense que le résultat peut être assez correct quand on mesure des capacités de 100pF. En revanche, quand on descend bien en-dessous, en pratique ça devient carrément catastrophique. Autant dire que l'affichage à ±0,02pF près me fait plutôt rigoler.
    Dernière modification par PA5CAL ; 12/02/2012 à 13h02.

  12. #9
    PeterMacGonagan

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    La tolérance sur les capacités est déjà de 10 à 20% donc...

    De plus, il y a une capacité de 270pF en parallèle sur la capacité à mesurer ce qui fait que l'on mesure toujours au moins 270pF + X. Mais il est vrai que j'ai vu sur youtube des personnes qui ont câblé ce montage sur breadboard, et on pouvait observer les capacités parasites induites par le montage de l'ordre de 20pF par rangée!

  13. #10
    PA5CAL

    Re : Capacimètre: quel type d'oscillateur choisir?

    Citation Envoyé par PeterMacGonagan Voir le message
    La tolérance sur les capacités est déjà de 10 à 20% donc...
    Il me semblait que l'un des intérêts d'un capacimètre était justement de trouver de façon plus exacte la valeur d'un condensateur dont la tolérance était donnée large...

    Citation Envoyé par PeterMacGonagan Voir le message
    De plus, il y a une capacité de 270pF en parallèle sur la capacité à mesurer ce qui fait que l'on mesure toujours au moins 270pF + X. Mais il est vrai que j'ai vu sur youtube des personnes qui ont câblé ce montage sur breadboard, et on pouvait observer les capacités parasites induites par le montage de l'ordre de 20pF par rangée!
    C'est pour ça que j'ai suggéré qu'il n'était pas réaliste de vouloir mesurer une capacité de 1pF. Même pour connaître la valeur d'une telle capacité à ±20% près (ce qui est plutôt exécrable), il faudrait réaliser une mesure bien plus précise que ±0,1%...

    En utilisant d'autres méthodes, même très simples, on peut parfaitement atteindre ±5% sur une valeur de 1pF.
    Dernière modification par PA5CAL ; 12/02/2012 à 17h28.

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