Un capacimètre est un appareil qui permet de mesurer la capacité d'un condensateur.

Celui-ci est numérique, à affichage digital, donc à lecture directe.
Il permet de mesurer les capacités de 10pF à 2µF en 4 gammes.

J'avais, il y a déjà plusieurs années, fabriqué une première version, que j'utilise encore très souvent lorsque je veux vérifier la capacité d'un condo:



A gauche, une roue codeuse pour choisir la gamme (de 0 à 3)

Au centre, 4 afficheurs 7 segments
A droite de ces afficheurs, 3 leds : une (DEP) qui indique un dépassement de la mesure (>199), les 2 autres (NF et PF) indiquent l'unité.
Les 2 douilles blanches servent à brancher le condo à mesurer (CX) et la douille verte, permet d'étalonner:

Il suffit de relier par un strap la douille ET et la douille CX, et de régler le potentiomètre ajustable pour lire la valeur du condensateur étalon que j'ai mis dans le boitier...

A l'intérieur on découvre la construction...:



Il y a de la place !
Seulement, les composants que j'avais utilisés sont difficiles à trouver; de plus, il y avait un pal 16L8 et je n'ai plus de programmateur....

J'ai donc décidé de moderniser ce capacimètre !

La nouvelle version est construite autour d'un microcontrôleur PIC (un 16F84A, très simple, donc)
Voici le schéma:

schéma du capacimètre

Comme on peut le voir, rien de bien compliqué....
U5 est le microcontrôleur qui gère tout :
- les 4 registres à décalage, U1 à U4 qui commandent les 28 segments et les 4 points des afficheurs (donc ces 32 données sont envoyées en série)
- les 3 leds indicatrices (dépassement et nF et pF)
- le commutateur de choix de la gamme (de 0 à 3)
- la mesure de la période de l'oscillateur variable HX

Le principe de la mesure est le suivant :
U7 est un oscillateur à trigger de Schmitt dont Cx est le condensateur. Sa fréquence est donc inversement proportionnelle à la capacité de Cx; autrement dit, la période de l'oscillateur est, elle, porportionnelle à la capacité.
U6 est un diviseur de fréquence par 256, afin que la mesure soit faisable pour les petites capacités (sans lui, le micro n'aurait pas le temps de faire la mesure...)
Le micro compte donc, grâce à son horloge interne, le nombre de coups pendant que HX est à 1.
Suivant la gamme, l'horloge interne est divisée ou non.
Le comptage donne un résultat compris entre 0 et 255, mais on fait en sorte de limiter à 199 ce résultat. Donc il n'y a que 3 chiffres significatifs. Le 4° afficheur est soit éteint, soit allumé sur la valeur fixe 0, afin de multiplier la valeur lue sans avoir à gérer la virgule.
Celle-ci n'apparait que sur la gamme 0,1 ... 19,9 nF.

Les gammes possibles sont les suivantes :
gamme 0 : de 10 à 1990 pF. La led "pF" est allumée, le 0 à droite est allumé aussi. Pas de virgule.
gamme 1 : de 0,1 à 19,9 nF. La led "nF" est allumée, il n'y a pas de 0 à droite. La virgule est allumée à côté du 2° chiffre.
gamme 2 ; de 1 à 199 nF. La led "nF" est allumée, pas de 0, pas de virgule.
gamme 3 ; de 10 à 1990 nF. La led "nF" est allumée, le 0 à droite est allumé, pas de virgule.

L'alimentation est simple, régulée par un 7805 à 5V.

L'appareil est constitué de 2 cartes à peu près carrées de 80 mm environ de côté.
L'une supporte les afficheurs et les registres à décalage, l'autre tout le reste : micro, oscillateur, diviseur et alimentation.

Voici les schémas d'implantation; la carte inférieure :
carte alim et micro


et la carte supérieure:
carte afficheurs


Voici la nomenclature de ces 2 cartes :
nomenclature

Voici les typons :

carte alim et micro dessus
carte alim et micro dessous
carte afficheurs dessus
carte afficheurs dessous

Voici les cartes nues fraichement gravées :



Pas de difficulté particulière pour équiper ces 2 cartes; la carte afficheurs comporte beaucoup de résistances que j'ai implantées debout pour gagner de la place. J'aurais pu utiliser des réseaux...



La carte inférieure comporte un transfo secteur de 10VA...



A droite, on voit le support du pic: c'est le seul composant qui n'est pas soudé, afin de pouvoir le reprogrammer, au cas où....

voici le fichier de programmation:

programme du pic


vous devrez changer son extension en .HEX !!

Les 2 cartes s'assemblent grâce à 4 entretoises formées de tiges filetées de 3 mm et de colonnettes taraudées :





Remarquez les fils qui relient les 2 cartes: il y en a 7 : 2 pour le +5v et le 0v, et 5 de signaux de commande (2 pour les registres, 3 pour les leds)

Je n'ai pas prévu de condo étalon installé à demeure sur une des cartes....pour étalonner l'appareil, il suffira de relier un condo de précision de valeur connue, de préférence comprise entre 15 et 19 nF, afin d'avoir le maximum de précision et de tourner l'ajustable de 100 ohm.

Voici donc quelques exemples d'affichage suivant la gamme et le condo mesuré...
Mise sous tension, le pic produit cet affichage pendant 3 secondes: c'est le test de départ:



Gamme 0, 330pF:



La led jaune du bas correspond à "pF". A noter que sans condo, donc les 2 fils d'entrée CX en l'air, on mesure environ 20pF ce qui est l'ordre de grandeur de la capacité d'entrée de U7.

Gamme 0, condo de 4,7nF, donc dépassement :



L'affichage est bloqué sur "1990", la led rouge s'allume, indiquant le dépassement de gamme.

Le même condo de 4,7nF, mais changement de gamme : gamme 1:



La led jaune indique "nF", le 0 à droite est éteint, et la virgule allumée.

Même gamme, un condo de 15nF:



Même condo, mais gamme 2 :



Le chiffre décimal et la virgule ont disparu, mais sur cette gamme, on peut mesurer jusqu'à 199nF.

voici un condo de 100nF:



et enfin, gamme 3, condo polarisé de 1µF:



lecture : 1020nF = 1,02µF.

Cet appareil peut facilement être mis dans un boitier... il suffit simplement de désolidariser les deux circuits et d'allonger les interconnexions par des fils souples, suffisament longs pour laisser de la liberté de positionnement.
J'en ai choisi un de forme pupitre, plus sympa, mais chacun peut, bien sûr, en choisir un à sa convenance.
Voici l'intérieur; le circuit alim-micro est fixé sur le fond, alors que le circuit afficheurs est fixé, avec le commutateur et deux douilles bananes sur le couvercle, qui forme donc façade:



le boitier, refermé, vu de côté:



Sur ce deuxième montage, j'ai utilisé des leds vertes pour la gamme à la place des jaunes de la première maquette que j'ai faite :