Fréquencemètre / Tachymètre


Les montages présentés ici réalisent la mesure d'une fréquence moyenne sur une seconde, et présente un résultat réactualisé toutes les secondes sur une série d'afficheurs 7-segments.

Principe de fonctionnement

Les impulsions dont on doit déterminer la fréquence (présentées sur l'entrée Input, en haut du schéma) sont comptées pendant une seconde. Le nombre obtenu est mémorisé et affiché de façon permanente jusqu'à la fin du comptage suivant. Un nouveau cycle de comptage est commencé depuis zéro après chaque mémorisation.

Utilisation

Le trigger de Schmitt dont l'entrée est pourvue offre une grande latitude quant aux signaux que les montages sont en mesure de traiter.

Il est notamment possible de brancher sur l'entrée le phototransistor d'un capteur optique, accompagné d'une résistance de pull-up ou de pull-down.

Ainsi, en adjoignant un capteur optique à fourche et un disque percé de 60 trous régulièrement répartis, le présent montage peut être transformé en un tachymètre affichant une vitesse de rotation exprimée directement en tours par minute.

 

1. Version non multiplexée à cathodes communes.

Détails de réalisation

Le comptage est réalisé par une série de compteurs décimaux de type 4510, chacun suivi d'un circuit 4511 contenant les latchs, le décodeur BCD/7-segments et les amplis de courant nécessaires à la mémoriser de la valeur comptée et au pilotage de l'afficheur numérique.

Les afficheurs sont alimentés au travers de résistances de limitation dont la valeur dépend du modèle d'afficheur choisi et de la tension d'alimentation du montage (comprise entre 5V et 15V).

Le nombre d'afficheurs peut être étendu à volonté en reproduisant vers la gauche le même schéma (zone en jaune, contenant 4510 + 4511 + résistances + afficheur).

Les autres circuits génèrent la séquence des signaux nécessaires au déroulement du cycle :

Le circuit 4060 est animé par oscillateur à quartz de 32,768 kHz, et fournit sur sa sortie Q14 un signal à 2 Hz (après division par 214). La fréquence est ensuite divisée par 4 à l'aide des deux bascules D du circuit 4013 de manière à présenter une transition une seconde après le début du cycle. Cet ensemble (zone en bleu) constitue un monostable de précision dont le délai est fixé à une seconde, et qui détermine la durée du comptage.

La première porte 4093 après l'entrée permet d'inhiber les impulsions entrantes lorsque la période d'une seconde est terminée.

La porte 4093 située en-dessous met en forme une impulsion de commande générée à la fin du comptage. Le signal qui en est issu est appliqué à l'entrée LE (Latch Enable) des 4511 et provoque la mémorisation de la valeur comptée.

La porte 4093 située encore en-dessous génère une impulsion de commande retardée par rapport à la fin du comptage, qui provoque une remise à zéro du monostable et des compteurs 4510 de manière à commencer un nouveau cycle.

La porte inverseuse 4009 permet de présenter une polarité correcte à l'entrée d'horloge des 4510. Les entrées des portes non utilisées du 4009 (non représentées) doivent être portées à un potentiel fixe.

 

2. Version multiplexée à anodes communes.

Module afficheur 3 digits:

Détails de réalisation

Le comptage est réalisé par des compteurs décimaux avec latch et circuit de multiplexage, de type 4553 (compteur 3 digits). Chaque 4553 est suivi d'un circuit 4543 contenant le décodeurs BCD/7-segments et les amplis de courant nécessaires au pilotage des afficheurs.

Le premier 4553 (à droite) met en œuvre un oscillateur avec condensateur externe (1 nF) afin de multiplexer l'affichage de 3 digits au travers des sorties /DS1 à /DS3. La sortie C1B de l'oscillateur permet de piloter le multiplexage du 4553 suivant par son entrée C1A.

Les afficheurs sont alimentés au travers de résistances de limitation dont la valeur dépend du modèle d'afficheur choisi et de la tension d'alimentation du montage (comprise entre 5V et 15V). Il en va de même pour les transistors NPN et leur résistance de base.

Du fait de l'utilisation des 4543, les afficheurs à LED doivent être de type à basse consommation (10 mA maxi).

Les autres circuits génèrent la séquence des signaux nécessaires au déroulement du cycle, et sont identiques à ceux du premier montage.

Adaptations

Dans le cas où 3 digits (ou moins) seraient nécessaires, la partie contrôlée par le second 4553 (zone en jaune en bas à gauche) peut être supprimée.

Il est possible d'adapter très facilement le montage à un autre type d'afficheur, le circuit 4543 ayant été prévu pour cet usage. Un niveau bas sur l'entrée Ph permet d'utiliser des afficheurs à LED à cathodes communes, et un signal carré permet d'utiliser un afficheur LCD (dans les deux cas, les signaux a1 à a3 doivent être modifiés en conséquence).



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