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Doublement efficace

Voltmètre AC en valeur RMS doublé d’un fréquencemètre

La plupart des générateurs ne mesurent ni l’amplitude du signal qu’ils délivrent, ni sa fréquence exacte. Cette lacune sera comblée par le module présenté ici qui comporte un affichage LCD sur deux lignes pour la fréquence et la valeur RMS de l’amplitude. Rien n’empêche d’utiliser le module de façon autonome. Ce n’est pas la première fois qu’Elektor publie la description d’un fréquencemètre, mais c’est bien la première fois qu’il est question d’un montage qui combine cette fonction avec une mesure d’amplitude. Nous avons opté pour une mesure de la tension efficace vraie RMS (Root Mean Square) qui consiste à calculer la racine carrée de la moyenne des carrés des amplitudes mesurées au cours du temps. Cette valeur RMS correspond à la tension continue qui fournirait la même puissance moyenne dans une charge résistive donnée, la logique étant que la puissance instantanée est liée au carré du voltage instantané. Notre montage comporte un couplage AC, ce qui l’exclut pour la mesure des tensions continues. L’erreur de mesure sur l’amplitude n’excède pas 1% sur des signaux alternatifs arbitraires et complexes dont le facteur de crête n’excède pas 4. Un petit coup d’œil sur Wikipédia peut s’avérer utile pour remettre en place ces concepts. Rappelons que le facteur de crête d’un signal est le rapport qu’il y a entre son amplitude crête et son amplitude efficace. Le facteur de crête d’une sinusoïde est donc égal à ….

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Matériaux

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Fichier Gerber

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PCB

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Info supplémentaire / Mise à jour

Caractéristiques techniques :
- 4 gammes : 0,1 V, 1 V, 10 V, 100 V
- bande passante du voltmètre : 20 Hz à 1 MHz (précision 1,0 % fond d’échelle)
- bande passante du fréquencemètre : 1 Hz à 25 MHz
- précision du fréquencemètre : quartz
- tension minimale de déclenchement : env. 50 mVeff
- impédance d’entrée = 1 MOhm || = 50 pF
- durée de comptage : 100 ms, 1 s
- réglage du seuil de déclenchement : env. ±0,15 V
- commutation automatique des gammes (débrayable)
- annulation de la tension de décalage à tout instant sur demande
- commutation automatique de la durée de comptage
- affichage de la tension RMS et de la tension équivalente crête-à-crête
- précision garantie pour un facteur de crète =4
- deux entrées de mesure

Liste des composants

Liste des composants de la platine de mesure

Résistances :

R1, R2, R5 = 47 Ohm (0805)

R3, R4 = 27 Ohm (0805)

R6 = 100 kOhm

R7 = 10 kOhm (0805)

R8 = 470 kOhm (0805)

R9 = 900 kOhm / 0,1%

R10, R11 = 4kOhm7

R12 = 90 kOhm / 0,1%

R13 = 9 kOhm / 0,1%

R14 = 1 kOhm / 0,1%

R15 = 430 Ohm (0805)

R16 = 430 Ohm (1206)

R17 = 4,7 kOhm (0805)

R18 = 4kOhm7 (0805)

P1 = 10 kOhm (Alps, 290061)

Condensateurs :

C1, C2, C11, C13, C16, C19 = 100 nF(0805)

C3, C4, C10, C12 = 4,7 uF/10V (293D/A)

C5, C6 = 10 nF (0805)

C7 = 27 pF (0805)

C8 = 10 nF

C9 = 1 nF (0805)

C14 = 1 uF/10 V (0805)

C15 = 10 uF/10 V (0805)

C17, C18 = 10 uF/10 V (293D/A)

C20, C21 = 2,5..35 pF ajustable (C-TRIMM808-7.5)

C22 = 2,2 nF

C23 = 22 nF

C24, C25 = 220 pF

Semiconducteurs :

IC1 = ADA4862-3 (SMD)

IC3 = LTC1968CMS8 (MSOP-8)

IC4 = LT1016CS8 (SO-8)

D1, D2 = BAS45 (1N4148)

D3, D4 = BZW55-2.7 (SMD)

T1 = Dual-FET PMBFJ620 (NXP)

Divers :

Re1 à Re4 = SIL7271-L 5V ou MEDER SIL05-IA72-7ID

K1, K2, K3 = barrette sécable (1x2)

K4, K5 = bornier (1x4)

2x connecteur SMA

1x coffret (par exempleTEKO 372)

1x connecteur BNC

1x interrupteur à bascule miniature

7x condensateur traversant HF 1nF

Platine 080331-1

Liste des composants de la platine d’affichage

Résistances :

R3, R5 = 10 kOhm (0603)

R4 = 10 kOhm

R6 = 33 kOhm (0603)

R7 = 4,7 kOhm (0603)

R8 = 100 kOhm (0603)

R11 à R14 = 1 kOhm (0805)

R15 = 1 kOhm (0603)

Condensateurs :

C2, C4 = 1 uF/10 V (0603)

C3, C6, C7 = 100 nF (0603)

C5 = 4,7 uF/10 V (0603)

C8 = 18 pF (0603)

C9 = 27 pF (0603)

C10 = 20 pF ajustable (C-TRIMMCTZ3)

Semiconducteurs :

IC1 = R8C13 (R5F21134FP, LQFP32)

IC2 = LTC2420CS8 (SO-8)

IC3 = LT1790ACS6-2.048 (SOT23-6)

D1 à D4 = 1N4148 (SOD-323)

T1 = BC558C (SOT-23)

T2 à T6 = 2N7002 (SOT-23)

LED1 à LED4 = LED verte (1206)

LED5 = LED 3 mm

Divers :

LCD1 = LCD_2x16

JP1, JP2, JP3 = barrette sécable (1x2)

JP4, JP5 = bornier (1x4)

X1 = quartz 20 MHz (HC-49US12SMD)

S1 à S4 = bouton poussoir (Schurter 1241.1614)

S5 = bouton poussoir 6 mm

Platine 080331-2