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Electronique

Milliohmmètre

vue de l'appareil en cours de construction...Dans cet article j'ai décidé de publier la réalisation d'un appareil de mesure déjà ancien, le célèbre milli-Ω-mètre paru dans la revue Elektor de novembre 1990 (page 22 et suivantes).
J'avais besoin d'un instrument capable de mesurer des valeurs inférieures à l'ohm tels des shunts de courant par exemple. Le coffret d'origine n'existant plus et considérant l'encombrement des matériels dont je dispose déjà à savoir entre autres un générateur de fonctions et un fréquencemètre, j'ai été amené à en rechercher un de même taille et mon choix s'est porté sur le modèle 1598J Hammond. Il offre la particularité de pouvoir recevoir deux cartes au format Europe (160x100 mm) ce qui reste confortable.

Dans cette optique il m'a donc fallu redessiner le schéma sous Eagle v7 afin de pouvoir lancer en fabrication un circuit imprimé correspondant à mes attentes, d'autant que celui-ci doit également intégrer la partie alimentation composée d'un transformateur abaisseur de tension. J'utilise un modèle EI38-2 2x6V/3,2VA que j'avais en stock, mais un modèle 12V ferait bien évidemment l'affaire...
Cette version du circuit imprimé permet de pouvoir accéder très facilement aux différents potentiomètres ajustables lors de la calibration.
Cet appareil possède six calibres (100mΩ / 200mΩ / 500mΩ / 1Ω / 2Ω / 5Ω) et le galvanomètre (100 µA) de belle facture offre un vrai confort de lecture. Les connexions de la résistance à contrôler s'effectuent selon la méthode dite "en 4 points", sous régime impulsionnel avec une résolution d'environ 2mΩ. L'avantage majeur de ce procédé est que le composant à tester ne subit aucun échauffement comparativement aux instruments qui effectuent leurs mesures sous un courant constant.

executable  INFOS PROJET
  Types de composants : Traversants
  Niveau : ◆◆◇◇◇
  Temps de construction : env. 3 h
  Coût : env. 100 €

Je ne vais pas ici détailler son fonctionnement complet, je vous laisse pour cela lire l'article rédigé par Elektor. Mon étude ne relate que les différences et / ou améliorations que j'ai pu apporter à cet instrument.

Caractéristiques

Je reprends ici les valeurs décrites dans l'article d'Elektor, moyennant quelques précisions :

 Calibres  100 mΩ, 200 mΩ, 500 mΩ, 1 Ω, 2 Ω, 5 Ω
 Résolution  ~ 2 mΩ
 Principe de mesure  ♦ mesure impulsionnelle à 4 points
 ♦ courant d'impulsion:     1 A  (IC5 / IC6 / T2)
 ♦ largeur d'impulsion:     ~ 1,27 ms (mesuré)
 ♦ période:                       ~ 81 ms (mesuré)
 Circuit de mesure  ♦ générateur d'impulsions (IC2A / T1)
 ♦ échantillonneur/bloqueur (IC3)
 ♦ affichage analogique (galvanomètre à aiguille)
 ♦ amplificateur de mesure pour les calibres les plus faibles (IC4)
 Détection d'erreurs  ♦ avertissement lumineux si courant d'impulsion erroné (IC2B)
 ♦ inihbition du galvanomètre en cas d'erreur (IC2B / T3)
 Consommation  ~ 70 mA

Schéma de principe

schéma du Milliohmmètre

Modifications

Je n'ai pas modifié grand chose du schéma d'origine, si ce n'est l'ajout d'un petit circuit de sécurité pour protéger le galvanomètre. J'ai en effet remarqué que lors de la mise en service du milliohmmètre sans résistance de test, l'aiguille du galva déviait totalement en butée droite. Ceci m'étant désagréable (...) j'ai remédié à ce problème en inhibant l'entrée de l'ampli opérationnel IC4 (TLC271) dans ce cas précis. Pour ce faire j'utilise l'info disponible en sortie de l'AOP IC2B (TLC272P), qui sert justement à l'affichage de la LED "ERROR", pour piloter la base du transistor NPN T3 (BC547B), son collecteur plaçant l'entrée de IC4 à un potentiel proche de 0V (via la masse) en l'absence de résistance Rx. Lors de la connexion de la résistance à tester, l'AOP IC2B cesse d'alimenter la LED LD2 et du même coup la base de T3. Ceci entraîne le blocage de T3 permettant ainsi au signal présent en sortie de la résistance R15 d'attaquer l'entrée (broche 3) de l'AOP IC4. La tension de mesure disponible à sa sortie permet alors la déviation du galvanomètre.

Sur le montage d'origine le commutateur rotatif est directement soudé sur le circuit imprimé puisque celui-ci est placé derrière la face avant du coffret. Dans le cas du mien, le circuit étant placé à plat sur le fond du coffret, j'ai utilisé un câble en nappe pour les connexions de ce commutateur. Lorsque j'ai routé le circuit je me suis également arrangé pour obtenir des connexions les plus courtes possible, tant pour les fiches bananes fixées sur la face avant que pour le galvanomètre.

Circuit imprimé

 PCB 0A5B84FF0B Top PCB 0A5B84FF0B Bottom 

suivant n Si vous êtes intéressé par ce projet, je peux aussi vous céder 1 (ou plusieurs) exemplaire(s) de ce circuit imprimé, cliquez ici  

Réalisation

Rien de particulier ici, l'assemblage des différents composants s'effectue aisément, si ce n'est que conformément à mon habitude les pastilles que j'ai utilisées sont de faible diamètre, impliquant du soin dans les travaux de soudage. Les circuits intégrés sont bien entendu tous montés sur des supports (le modèle "tulipe" ayant ma préférence pour une bien meilleure qualité des contacts...), ce qui leur évite un échauffement inutile lors de l'opération de soudage et facilite leur remplacement en cas de problème.

Finition

La face avant du coffret est en plastique noir, ce qui ne me convient pas vraiment...j'ai pour cette réalisation utilisé le logiciel "Designer de Faces Avant de Schaeffer" afin de pouvoir placer correctement les appareillages et pouvoir créer une sérigraphie sur mesure. Cette face avant est bien entendu disponible en téléchargement au bas de cette page. L'impression laser effectuée sur un support adhésif polyester argent mat style "alu" permet d'obtenir une belle sérigraphie.

Étalonnage

Pour cette opération je ne vais pas réécrire toute la procédure qui demeure inchangée, il vous faudra respecter scrupuleusement celle développée par Elektor dans l'article consacré à cette réalisation.
Concernant les résistances de calibration de l'appareil cependant, Elektor indique une méthode consistant à les fabriquer avec du fil de cuivre. Pour avoir testé ceci il y a quelques temps, il faut bien se rendre compte que dans ces conditions nous sommes loin de la précision requise pour cette opération, face à de véritables résistances de tolérance 1% voire même 0,1%...personnellement j'ai utilisé des valeurs de 0,22Ω/1%, 0,68Ω/1%, 1Ω/1% que j'avais dans mes tiroirs et cela fonctionne parfaitement bien ainsi.
Je vous communique ici un lien vous permettant de calculer votre conducteur : http://webetab.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/Physique/Physico/Electro/e07fil.htm

Tests et mesures

J'ai relevé quelques oscillogrammes et reporté sur le schéma les indications de forme des signaux utiles comportant les périodes et niveaux de tension, pratique pour s'assurer que l'engin fonctionne correctement.

Oscillogrammes

J'en ai tellement que je n'en place ici que quelques uns, les autres restent disponibles en téléchargement.

 Impulsion pin1 IC2A  Impulsion Collecteur T1 Impulsion mesure courant Rx 

Quelques photos

 vue de l'appareil en cours de construction... vue de l'appareil en cours de construction...  vue de l'appareil en cours de construction...     
 vue de l'appareil terminé... vue de l'appareil en cours de mesure d'une résistance de 0,68Ω/1 pourcent...sur le calibre 1Ω la valeur est exacte   mesure d'une résistance de 0,68Ω/1 pourcent... mesure d'une résistance de 0,68Ω/1 pourcent...  la mesure réalisée sur une résistance de 0,68Ω/1 pourcent, calibre 1Ω... 

 

Packages comprenant : save f2
Schéma de principe sous Eagle v7.7.0
Dessin de la sérigraphie de la face avant
BOM liste des composants
Oscillogrammes
Photos de ma réalisation

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