Voltmètre 1

La présente réalisation est un classique du genre, qui fait appel au circuit intégré spécifique LM3914

Voltmetre 001

L'échelle est de type linéaire et convient parfaitement pour l'affichage d'une tension continue de valeur comprise entre 0V et +20V. Pour l'affichage d'une tension comprise entre 10V et 15V (contrôle tension batterie 12V), vous reporter à la page Voltmètre 2.

Schéma

Le schéma que voici est adapté d'une application proposée par le constructeur du circuit intégré. Rien de révolutionnaire en somme, j'ai juste ajouté un pont diviseur résistif en entrée pour permettre l'adaptation à la plage d'entrée désirée.

Voltmetre 001

Échelle / Plage de tension d'entrée

L'échelle d'affichage, c'est à dire la plage de tension d'entrée pour laquelle aucune LED ou toutes les LEDs sont allumées, est par défaut de 1.25V pour la configuration de câblage du LM3914 adoptée ici. Pour étendre la plage de 0V..1.25V à une plage de tension plus vaste, un pont diviseur résistif constitué de R1 et R2 est ajouté en entrée, afin de ramener la tension max désirée pour un plein affichage, à une valeur de 1.25V. Ainsi, pour que toutes les LEDs s'allument avec une tension de 12.5V en entrée, le pont diviseur doit atténuer la tension d'entrée dans un rapport de 10. Vous trouverez ci-dessous quelques valeurs de R1 et R2 pour quelques plages de tension. 

- Affichage 0 à 1,25V : R1 = 0 et R2 = 100K 
- Affichage 0 à 3V : R1 = 120K et R2 = 82K 
- Affichage 0 à 5V : R1 = 200K et R2 = 68K 
- Affichage 0 à 10V : R1 = 220K et R2 = 33K 
- Affichage 0 à 12V : R1 = 220K et R2 = 27K 
- Affichage 0 à 15V : R1 = 200K et R2 = 18K 
- Affichage 0 à 20V : R1 = 220K et R2 = 15K

Utilisation d'une sonde / potentiomètre de niveau

Jocelyn souhaite quelques renseignements concernant l'utilisation de ce voltmètre en tant qu'indicateur de niveau d'eau dans un réservoir, lequel comporterait un flotteur actionnant l'axe d'un potentiomètre. Le tout doit fonctionner sous une tension d'alimentation de 12V. Il aimerait notamment connaitre les valeurs à donner à R1 et R2 pour cette tension de 12V, et quel type et valeur de potentiomètre utiliser. La réponse à la première question a été ajoutée quelques lignes avant. Pour la seconde question, un potentiomètre de type linéaire et de valeur comprise entre 10 Kohms et 100 Kohms fera parfaitement l'affaire. 

voltmetre_001c

Une extrémité du potentiomètre est reliée à la masse, l'autre extrêmité est reliée au potentiel +12 V, et le curseur est relié à l'entrée du voltmètre (borne 2 de J1). Quand le flotteur monte, il déplace l'axe du potentiomètre, et ce dernier fournit une tension qui dépend de sa position. Le plus dur finalement est l'aspect mécanique de la chose.

Autres méthodes de câblage du LM3914

Il est possible de supprimer le pont diviseur d'entrée et de câbler différemment la broche 8 du LM3914, pour disposer des plages d'affichage évoquées ci-avant. La solution adoptée ici est une solution parmi d'autres. Nulle doute que si le LM3914 vous intéresse, vous allez consulter avec intérêt le document constructeur qui en parle assez bien, et envisager plein d'autres belles choses autrement plus intéressantes qu'un vulgaire voltmètre - un vumètre à 270 LEDs, par exemple ?

Mode d'affichage

Le mode d'affichage, mode barre ou mode point, est défini par le câblage de la broche 9 du LM3914. Si cette broche est reliée à la borne Plus de l'alimentation, l'affichage se fait en mode Barre (appelé aussi mode barographe). Si la broche 9 est laissée en l'air (raccordée à rien), l'affichage se fait en mode point.

LM3914 - Mode Barre

Broche 9 du LM3914 raccordée au Plus alim :
l'affichage se fait en mode Barre

LM3914 - Mode Point

Broche 9 du LM3914 laissée en l'air :
l'affichage se fait en mode Point
 

Circuit imprimé


Voltmetre 001 - PCB

Les deux pastilles marron (broche 9 du LM3914 et borne positive de l'alimentation) devront être reliées ensembles si vous souhaitez un affichage en mode Barographe. Si vous ne les reliez pas, l'affichage se fera en mode Point.

Ajout d'une LED de détection de seuil

L'affichage en barographe vous plait bien, mais vous aimeriez ajouter une extension qui s'active sur dépassement d'une valeur donnée. Par exemple, vous construisez ce voltmètre avec les valeurs qui vont bien pour travailler sur une plage de tension de 0V à 10V, et aimeriez activer une LED additionnelle, un buzzer ou un relais, lorsque la tension appliquée à l'entrée dépasse 8V. On pense tout de suite à se "repiquer" sur la sortie 8 du LM3914 (borne 12). Oui, mais comment faire ? Ajouter une LED ou un relais va demander plus de courant sur la sortie concernée, et on aime pas être brutal avec les circuits intégrés. On imagine donc (car à l'école on apprend à imaginer de soi-même) ajouter un transistor faisant office d'interface, en tant qu'amplificateur de courant. Un NPN ? Un PNP ?

Un petit BC107, 2N2222 ou 2N2907, ou un gros BUZ20, 2N3055 ou 2N2955 ? Restons modestes, et contentons-nous d'un petit 2N2907. Un 2N2907 ? Mais quelle horreur, c'est un PNP ! Ah... je vois que certains sont toujours plus à l'aise avec les NPN, hum ? Et bien il va falloir que cela change. Car sinon, vous aurez un mal de chien à digérer le montage suivant.

Voltmetre 001b

Les sortie du LM3914 sont actives à l'état bas, et à l'état haute impédance au repos. C'est la raison pour laquelle les LEDs sont ainsi câblées, cathodes sur les sorties du LM3914 et anodes à la borne plus de l'alimentation. Il est donc nécessaire d'utiliser un transistor PNP qui entre en conduction quand on applique une tension "négative" (plus faible) sur sa base, par rapport au plus alimentation. Si vous remplacez la LED D1 par un buzzer électromécanique ou par un relais, n'oubliez pas d'ajouter une diode de protection (type 1N4007) en parallèle sur cet élément pour protéger le transistor Q1 contre toute surtension qui pourrait l'endommager (cathode de la diode sur collecteur de Q1 et anode de la diode à la masse).
 

 

 

 

Accuil