Voltmètre Numérique
Un voltmètre est un instrument très utile pour n'importe quel amateur d'électronique puisqu'il permet de mesurer la tension aux bornes d'un composant ou aux bornes d'une source d'alimentation.
Pour mon voltmètre, j’ai choisi le convertisseur Analogique/Digital (ADC) qui se retrouve à l'intérieur du microcontrôleur PIC. Dans mon cas, le PIC16F689 dispose d’un convertisseur 10-bits ce qui me donne une bonne précision pour mon voltmètre. Il faut savoir qu'il existe plusieurs types de convertisseurs et plus le nombre de bits est élevé et plus la précision est grande. Mon convertisseur 10-bits me donne 1024 niveaux d’informations sur l’échelle de 0 à 5V. Ainsi, on obtient une précision de 4.88 mV par bit. Si on conçoit un voltmètre 0-50V avec le même convertisseur, on obtiendrait une précision de 48.8 mV par bit.
Pour mon voltmètre, j’ai choisi un affichage sur des 7-segments puisque c'est la norme pour les multimètres, mais on aurait très bien pu utiliser n'importe quel autre type d'affichage comme un écran LCD ou graphique.
Un point important à connaitre pour l'utilisation des composants ADC, c'est qu'ils sont basés sur l’utilisation d’une tension de référence qui, dans ce cas-ci, est représentée par l'alimentation du microcontrôleur. Il faut que l'alimentation soit très stable. Par exemple, pour éviter que les valeurs ne soient erronées il est recommandé d'utiliser une alimentation stabilisée de 5V. Si on obtient une tension de 4.91V (par exemple), le microcontrôleur et ses composants fonctionneront, mais il se peut que les valeurs de l'ADC ne soient pas exactes. Pour obtenir une alimentation stabilisée, j'utilise un régulateur de tension 7805 et des condensateurs pour enlever les basses et hautes fréquences.
En utilisant des résistances en série, on peut se fabriquer un voltmètre qui lit des tensions supérieures à 5V. Si on ne met pas de résistances, il est très facile d'endommager le microcontrôleur en particulier si on veut faire lire des tensions plus élevées que 5V par le convertisseur ADC. Pour lire des tensions de 50V ou plus sans endommager le PIC, on utilise deux résistances en série qui forment un diviseur de tension. Par exemple, si on utilise une valeur de 9K Ohm (R1 sur le schéma) et de 1K Ohm (R2 sur le schéma), on peut ainsi lire des tensions 10 fois plus élevées tout en faisant une lecture à la pin du ADC pour une tension comprise entre 0-5V. Plus on augmente le ratio, plus on augmente l'imprécision de l'appareil. Par exemple, dans le cas que nous venons d’étudier nous augmentons l'imprécision de 4.88mV à 48.8 mV puisqu'on a un ratio de 1 pour 10. Il est aussi recommandé d'utiliser des potentiomètres de précision de 1K en série avec chaque résistance pour ajuster la précision de l'appareil. Dans un monde théorique, une résistance de 9K et 1K feraient très bien l’affaire, mais dans la réalité, on dispose peut-être de résistances de 8.90K et 0.993K qui introduisent de l’imprécision. En utilisant un potentiomètre de précision, on peut ajuster les valeurs des résistances de sorte que l’on puisse s'approcher de la valeur théorique souhaitée.