Je n'ai pas franchement trouvé de montage pour mes élèves, mais un circuit d'électromètre à triode inversée que j'ai envie d'essayer.... Un chapitre est consacré à ce montage, et c'est très bien expliqué :
Voltmètre haute impédance à tube subminiature
En cherchant un montage simple à faire faire à mes élèves de 3°, je suis tombé sur un bouquin de 1975 de Schreiber:
"Montages Electroniques amusants et instructifs".
Je n'ai pas franchement trouvé de montage pour mes élèves, mais un circuit d'électromètre à triode inversée que j'ai envie d'essayer....
Un chapitre est consacré à ce montage, et c'est très bien expliqué :
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Il me restait des milliampèremètres Metrix comme celui-ci:
Alors, je me suis dit que je pourrais le recycler en voltmètre à grande résistance interne.
Voici les applications que j'entrevois déjà:
et ce, sans perturbation aucune du montage; en effet, vu la haute résistance interne, il n'y a pas de risque de consommer trop de courant !
J'y vois aussi un autre intérêt : conserver en mémoire la mesure afin de la comparer à une autre par simple déviation de l'aiguille.
J'ai tout d'abord adapté le schéma au matériel que j'avais...Je vais utilisé un tube russe subminiature, le 1SH18b, qui est une pentode,
chauffée sous 1,2V et 30 mA. on ne peut pas dire qu'elle consomme beaucoup...
Je prévois un commutateur pour avoir 2 gammes de tension, et un commutateur pour passer facilement de la mesure au réglage
de zéro et à la position mémoire (sans avoir à débrancher les fils)
L'alim se fera avec 2 piles de 1,5V.
Voici le schéma : PDF ici
Comme on peut le voir, je ne me suis pas trop fatigué, j'ai repris le schéma d'origine ! Le réglage du courant de chauffage est
différent de celui d'origine car la 1SH18b est différente de la 1T4.
J'ai alors fait une maquette en volant pour valider le circuit.
Les résultats sont impressionnants : résistance d'entrée de l'ordre de 700 Gohm !
En faisant une mesure à 8V et en laissant le montage hors-tension pendant 20 heures, l'indication lors de la remise sous tension
était de 5V !
L'indication est, comme prévu, non linéaire: le 0V correspond à 100µA, et il faut (théoriquement) une tension infinie pour annuler
ce courant de grille !
Construction de l'appareil définitif
Tout d'abord, j'ai démonté le milliampèremètre d'origine:
Comme l'indication est à l'envers (0 à droite), j'ai décidé d'inverser l'indicateur d'origine. Pour celà, je dois
refaire la découpe et repercer quelques trous....
Un coup de peinture grise effet martelé...
et je peux commencer le montage par les commandes:
On a intérêt à câbler en volant si on veut conserver la grande résistance interne. En effet, la moindre cosse-relais et c'est
la catastrophe ! De toutes façons, vu le peu de composants ... et la grande majorité tient sur les commutateurs K2 et K3 !
Les 2 piles sont simplement fixées sur le fond de l'appareil avec un collier plastique, inutile de
prévoir un démontage rapide car la LR20 débitera 30 mA au maximum, quand à la LR03 de polar, elle ne débite absolument rien !
Une vue de côté pour se rendre compte de la disposition:
Maintenant, il faut étalonner l'indicateur.
Celui que j'ai utilisé servait donc dans un milliampèremètre alternatif; il y avait donc un pont redresseur et le calibre le plus bas
étant de 100µA, le galva seul a une sensibilité plus grande. J'ai donc cherché la résistance shunt afin de faire un calibre de 100µA
continu. Cette résistance est de 1270 ohm, mais bien sûr, elle dépend du galva utilisé !
Cette adaptation étant faite, j'ai collé un morceau de calque sur la plaque de l'indicateur (dont j'ai oté la plastique), et j'ai
fait des repères à plusieurs tensions appliquées aux bornes d'entrée; voilà ce que ça donne:
Ces repères étant faits, j'ai collé le calque sur une feuille de papier afin de relever plus facilement les angles de déviation pour
chaque valeur de tension:
Puis j'ai consigné les résultats dans un fichier Excel, afin de déterminer une interpolation mathématique. Vu l'aspect de la variation,
de la limite quand V tend vers l'infini, la fonction mathématique qui vient à l'esprit est une exponentielle décroissante, un
peu comme une charge de condensateur. Ce serait intéressant d'ailleurs de se poser la question théoriquement....
J'ai essayé d'autres fonctions, mais sans obtenir de résultats aussi proches des mesures.
Voici donc le tableau de mesures: Tableau excel
Dans la premières colonne, on a les valeurs de tension appliquée, dans la deuxième l'angle de déviation de l'aiguille et dans la troisième
l'angle calculé.
Les lignes colorées correspondent aux mesures, les blanches aux valeurs interpolées.
La colonne de droite contient l'erreur commise en %. Comme on peut voir, le maximum est de 5% ce qui est vraiment bien vu
le procédé de mesure.
La formule étant validée, j'ai fait un cadran :
Le pdf ici...
Celui-ci comporte 2 échelles, pour les 2 gammes. On peut voir qu'on mesurer jusqu'à 400V au maximum, et on arrive à
mesurer 0,25V au minimum..
Pour coller ce cadran sur la plaque de l'indicateur, il vaut mieux démonter celle-ci pour éviter
d'abimer l'aiguille !
Voilà l'indicateur terminé :
Il reste à faire les étiquettes de signalisation....
Et voilà l'appareil terminé:
Conclusion :
Voici donc un petit appareil sympa, pas compliqué à construire et qui peut rendre de bons services dès qu'il s'agit de mesurer
des tensions de sources ayant une résistance interne élevée.