Mesures

[HAYAC]

Bonjour à tous,
De retour après une longue absence de boulot,

Voici mon interrogation du jour :
Avec les platines à disposition de nos jours (type ST Micro, Atmel ...) il n'est plus complexe (dans l'absolut) de réaliser nos équipements de mesure, générateur et autres ...
Ceci dit, après pas mal de recherches sur la toile, je bloque sur les principes de changement automatique de plage de mesure, pour exemple, en tension;
Les multimètres actuels ont tous cette fonction bien pratique de changement de plage automatique, ce qui évite bien des fois de claquer celui-ci.
Pour plus de précision sur mon besoin, une entrée ADC (Analogique Décimale Convertisseur) n'est utilisable que sur des tensions de 0V à 5V, ce qui l'imite sont usage exemple dans l'automobile nous somment sur des tension de 14.2V.
Il est vrai que de prévoir un testeur pour un usage unique n'est pas compliqué mais le but de ma question est de rester le plus large possible, d’où la réalisation d'un montage identifiant la tension testée et commutant la division afin de ne pas claquer les entrées du MCU.

J’espère que ma demande est suffisamment claire,

Dans l'attente de vous lire, cordialement,
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[DAUDET78]

afin de ne pas claquer les entrées du MCU.

Il y a deux préoccupations :
- ne pas claquer l'entrée de l'ADC (il suffit ,YaKa, mettre une protection idoine)
- faire une mesure valable ( et on ne dispose que de la gamme 0/5V)

- Si l'entrée est en surcharge, l'ADC est au taquet. On rajoute une résistance de division par un switch analogique
- Si l'entrée est en souscharge, l'ADC mesure une tension trop basse (0,5V) . On retire une résistance de division par un switch analogique

C'est le même processus intellectuel que tu utilises avec ton contrôleur universel à 10 balles (le modèle pas auto !). Trop haut, je tourne commutateur vers la droite, trop bas , vers la gauche !

[HAYAC]

Bonjour Daudet,

Je vois que tu est toujours en forme,

- ne pas claquer l'entrée de l'ADC (il suffit ,YaKa, mettre une protection idoine)

Merci bien pour cette évidence déjà mise en avant dans mon descriptif, ça fait avancer le chmilblique

- faire une mesure valable ( et on ne dispose que de la gamme 0/5V)

La encore, n'est pas la question, un ou des pont(s) diviseur pas de problème, tous ce qui cherche environ 2s trouve cette solution sans faire appel au forum., en ce qui me concerne s'est une solution que je pratique depuis 30 ans.

un switch analogique, ok pour ce qui est du principe de remplacer le switch manuel, micro relais ou toute autres solution fonctionne aussi mais la difficulté n'est toujours pas là.

Comment, sans consommation importante de la source à tester, commuter d'une plage à l'autre :
- 0 à 5V
- 5 à 10v
- 10 à 20v
- 20 à 50v
par exemple ?

[HAYAC]

De plus, Dans l’exemple de plage fournie ci-dessus, trouver des composants qui support des tensions supérieure à 50v devient chaud. (AOP, Switch ...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Comment, sans consommation importante de la source à tester, commuter d'une plage à l'autre :
- 0 à 5V
- 5 à 10v
- 10 à 20v
- 20 à 50v
par exemple ?

Donc, ce n'est pas de la commutation de gamme (comme dans un multimètre classique de moyenne gamme), mais une commutation de plage essentiellement. Perso, je n'en vois pas l’intérêt ....

A la place de commuter uniquement un pont diviseur, il faut rajouter une commutation de tension d'offset. Sur la gamme 0/5V , tu retranches 5V et tu as un affichage de 5/10V .

De plus, Dans l’exemple de plage fournie ci-dessus, trouver des composants qui support des tensions supérieure à 50v devient chaud. (AOP, Switch ...)

Non, c'est un problème de conception de schéma.

Tu souhaites une impédance d'entrée de combien ?

[Antoane]

Bonjour,

De plus, Dans l’exemple de plage fournie ci-dessus, trouver des composants qui support des tensions supérieure à 50v devient chaud. (AOP, Switch ...)

Il faut intercaler entre l'entrée haute tension et l'entrée du multiplexeur attaquant l'ADC une sécurité tolérant toute la tension d'entrée. Une résistances et des diodes de clamp peuvent être un exemple simpliste (et loin de l'idéal, car il modifie l'impédance d'entrée en cas de dépassement de gamme).
Lorsque la tension d'entrée est dans les limites acceptables, la sécurité n'agit (évidement) pas et alors Vout=Vin. Lorsque Vin croît trop, la sécurité sature Vin à une certaine valeur max et l'ADC sature (éventuellement). Le contrôleur (ou l'utilisateur) s'en aperçois et change de gamme de mesure .

Comment, sans consommation importante de la source à tester, commuter d'une plage à l'autre

En général, le pont diviseur d'entrée n'est pas modifié lors du changement de calibre : il y a une échelle de N résistances entre les entrées du multimètre, et le multiplexeur peut prendre la tension entre le pied de ce pont diviseur et n'importe quelle prise intermédiaire du pont. La résistance totale du pont, dans un multimètre d'électronicien, est généralement de 10MOhm. Ca peut se faire avec des résistances discretes, mais ça se vend aussi tout fait : http://www.vishay.com/docs/60044/100267.pdf

Pour plus de précision sur mon besoin, une entrée ADC (Analogique Décimale Convertisseur) n'est utilisable que sur des tensions de 0V à 5V

Détail pratique : attention à la précision et à la stabilité du 5V. Utiliser une référence de tension (interne ou externe) peut apporter beaucoup.

En fait, je ne vois pas vraiment quelle est ta question :

Comment, sans consommation importante de la source à tester, commuter d'une plage à l'autre :
- 0 à 5V
- 5 à 10v
- 10 à 20v
- 20 à 50v
par exemple ?

Côté hard ? côté soft ?
ce que tu appelles "5 à 10V", c'est 0 à 10V (cf post 5) ?

[HAYAC]

Bonjour Antoane, Daudet et tous,

Petit correctif sur mes dires concernant les plages données en post 5, effectivement c'est un non sens de parler de 5V à 10V car il est important sur une mesure oscillante de 0 à 12V (par exemple) d'avoir l'ensemble de la courbe.

D'oû la complexité de ma question d'origine (Commutation automatique de plage) qui ne doit pas évoluer lors de la lecture d'une courbe sinus par exemple de 12V;
La plage doit être de 0 à 20V et non évoluer sur trois plages en cour de mesure.

Pour ce qui est de l'impédance d'entrée, idem, elle doit être la plus haute possible afin de ne pas intervenir sur le signale testé (enfin le moins possible), comme un testeur normal.

Je suis bien conscient que l'alimentation de l'ensemble du circuit doit être d'une qualité irréprochable afin de garantir une lecture fiable.

En pratique voici comment j'imaginais la chose :
- en entrée, une sonde classique d'oscilloscope
- Le sélecteur de plage automatique avec la particularité de signaler par la présence d'un 5V aux entrées numériques de la carte MCU afin que celui-ci connaisse la plage en cours.
- L'entrée ADC 10bits de cette carte pour l’acquisition de la lecture.

Beaucoup de développements de qualités (Software) ont étés fait sur le sujet mais rien à ma connaissance concernant cette limite d'utilisation mono plage de 0-5V, qui reste très restrictive.

Le principe du réseau de résistances (tout fait ou maison) me semble un bon départ mais cette fameuse commutation me bloque, je sèche complétement sur sont principe ainsi que que sa stabilité ?

Cordialement,

[alainav1]

bonjour,
un 4066 est une piste pour commuter c'est un switch qui peut ete commandé par ton µP.
c'est le soft ui decidera du switch
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4066b.pdf
(limité a 15V mais il y surement des circuit adaptés à d'autres tension ?)
cordialement
Alain

[HAYAC]

Bonjour ALAINAV et merci de vos réponses et aides,
Je pensais (peut être à tort) qu'il serait souhaitable, comme dans une régulation, que la commutation soit analogique sur un test de la source plutôt qu'une gestion par MCU;
Ce qui dans cette solution, revient à mon problème de base étant d'identifier par le MCU la plage de tension à utiliser (par quelle magie de l’électronique ) ?

[DAUDET78]

revient à mon problème de base étant d'identifier par le MCU la plage de tension à utiliser (par quelle magie de l’électronique ?

Si c'est trop haut (ADC à 1023), on commute le diviseur d'entrée pour diminuer le signal et le ramener dans la gamme 0,5 à 5V
Si c'est trop bas (ADC en dessous de 102), on commute le diviseur d'entrée pour augmenter le signal et le ramener dans la gamme 0,5 à 5V

[HAYAC]

Bonjour DAUDET,

Si je suis donc ton raisonnement (corrige moi si je me trompe), je commence les mesures au diviseur le plus haut (Ex: plage 0-200V) puis descend de plage en plage (commutation) jusqu'à la plage adéquat ?
Ce qui devrait éviter tous risque de claquage des entrées ADC ?!
Pour ce qui est des changements de plages en cour de mesure (ex: sur un sinus à 10hz) je temporise en software ?!
Je ne trouve pas ça très propre, n'y a t'il pas de façon plus propre de faire les choses ?

[Antoane]

Bonjour,

Petit correctif sur mes dires concernant les plages données en post 5, effectivement c'est un non sens de parler de 5V à 10V car il est important sur une mesure oscillante de 0 à 12V (par exemple) d'avoir l'ensemble de la courbe.

D'oû la complexité de ma question d'origine (Commutation automatique de plage) qui ne doit pas évoluer lors de la lecture d'une courbe sinus par exemple de 12V;
La plage doit être de 0 à 20V et non évoluer sur trois plages en cour de mesure.

C'est donc en soft que cela se gère : dès que la tension d'entrée dépasse celle affichable par le calibre actuellement utilisé, on passe au calibre supérieur, mais on ne redescend que si la tension mesurée a été suffisamment faible pendant un temps suffisamment long (qq secondes, quelques minutes... ?). Ajouter un bouton poussoir de reset, permettant de revenir immédiatement au calibre minimal, peut être pratique.

Pour ce qui est de l'impédance d'entrée, idem, elle doit être la plus haute possible afin de ne pas intervenir sur le signale testé (enfin le moins possible), comme un testeur normal.

Je suis bien conscient que l'alimentation de l'ensemble du circuit doit être d'une qualité irréprochable afin de garantir une lecture fiable.

En pratique voici comment j'imaginais la chose :
- en entrée, une sonde classique d'oscilloscope

Donc le multimètre en lui-même doit avoir une impédance d'entrée de 1MOhm//~22pF. C'est pas énorme, et raisonnable simple à gérer.

- Le sélecteur de plage automatique avec la particularité de signaler par la présence d'un 5V aux entrées numériques de la carte MCU afin que celui-ci connaisse la plage en cours.
- L'entrée ADC 10bits de cette carte pour l’acquisition de la lecture.


En PJ un exemple de schéma utilisant des transistors discrets (pour éviter le problème des diodes de clamp internes aux switchs analogiques) pour faire la commutation de gamme. Ce n'est sans doute pas optimal, et ne fonctionne, en l'état, qu'en DC

D1-V5 protègent l'entrée de l'ADC en limitant la tension à ~15.6V


Note que la résistance interne d'une sonde d'oscillo n'est généralement pas le composant le plus précis qui soit... S'en servir pour dans un diviseur de tension n'est pas idéal ("l'oscilloscope est un instrument de visualisation, pas de mesure").

[DAUDET78]

Si je suis donc ton raisonnement (corrige moi si je me trompe), je commence les mesures au diviseur le plus haut (Ex: plage 0-200V) puis descend de plage en plage (commutation) jusqu'à la plage adéquat ?

Oui
Sauf que, avant de brancher les pointes de touches ..... on à 0,00000V en entrée ! Donc le voltmètre commence toujours par la gamme la plus faible !

Ce qui devrait éviter tous risque de claquage des entrées ADC ?!

Ca n'a rien à voir ! Voir ma réponse #2
Quelque soit la décision en cours du µC, l'entrée doit supporter la gamme la plus sensible.

Pour ce qui est des changements de plages en cour de mesure (ex: sur un sinus à 10hz) je temporise en software ?!

ben non ...
Le µC fait le redressement parfait (ou calcule le RMS), il trouve un résultat trop petit ou trop grand, il commute le diviseur

Je ne trouve pas ça très propre, n'y a t'il pas de façon plus propre de faire les choses ?

Si tu trouves une solution plus bonne , y a du fric à faire .

[Antoane]

Bonjour,

Si je suis donc ton raisonnement (corrige moi si je me trompe), je commence les mesures au diviseur le plus haut (Ex: plage 0-200V) puis descend de plage en plage (commutation) jusqu'à la plage adéquat ?

A vrai dire, la gamme de départ importe peu... Il faut juste arriver à trouver la bonne.

Ce qui devrait éviter tous risque de claquage des entrées ADC ?!

Ce n'est pas ce qui va protéger l'ADC, car l'entrée peut soudainement croitre, obligeant à passer la gamme supérieure.

[HAYAC]

Vas savoir , ceci dit au vue de mes questions ce n'est pas forcément pour demain.
C'est bien de décortiquer les trouvailles du net car une solution peut couteuse à qui il ne manque pas forcément grand chose (une petite évolution) engendre plus de problématique et de modifications que je ne l'avais pensé;
Ce qui n'est pas pour me déplaire ceci dit.

Pour rebondir sur l’exemple d'Antoane, 15,6 sur une entrée ADC type atmel, ça passe ?
Enfin, la restriction au courant continu est dommage mais je devrais pouvoir trouver une solution à ceci.

Merci encore de votre aide et implication,

PS: je reste surpris qu'il n'y ai pas plus de développement de ce type aux vues de la prolifération des cartes MCU actuel ainsi que de leurs prix

[Antoane]

Bonjour,

Pour rebondir sur l’exemple d'Antoane, 15,6 sur une entrée ADC type atmel, ça passe ?

Probablement pas, c'était un exemple pour un composant branché sur Vout alimenté en 0/15V. Si tu l'alimentes en 0/5V, il suffit de mettre la cathode de la diode au +5V, voire d'utiliser les diodes de clamp internes au composant. Ce clamp agit comme une (très bonne) zener.

Avec ce schéma, l'impédance d'entrée est encore légèrement fonction du calibre en cas de dépassement de gamme.

[Antoane]

Bonjour,

[...]
Pièce jointe 310369

Si on n'est pas trop regardant sur l'impédance d'entrée, on peut utiliser le montage en PJ, éventuellement avec des switch analogiques.
Note que, a priori, Vin est divisée par au moins 10 avant d'arriver à l'ADC.


Quelques références, plus ou moins simple à suivre :
http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/21474C.pdf
http://www.csus.edu/indiv/t/tatror/E.../34401_DMM.pdf

[HAYAC]

Merci ANTOANE, DAUDET et les autres,

Je vais avancer un peut sur le sujet et espère revenir vers vous avec une réalisation fonctionnel prochainement,
Cette idée globale, à pour origine la perte d'un de mes instruments de mesure (Grand publique).

Merci encore