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  Généralité :

  Le principe de mesure d'un capacimètre n'est pas bien compliqué. Il suffit de mesurer le nombre d'impulsions d'horloge à l'intérieur d'une fenêtre de comptage dont la durée d'ouverture est directement proportionnelle à la capacité que l'on souhaite mesurer. Plus l'ouverture de la fenêtre est grande, plus le nombre d'impulsions comptées est élevées et au plus la valeur de la capacité est grande.

   Dans ce projet et pour une mesure s'échelonnant de 100pF à 4700µF l'utilisateur a recours à
 3 gammes différentes, telles que :

            de 100pF à 999pF (0.9nF) ;

            de 1nF à 9999pF (9,9µF) ;

            de 1µF à 4700µF.

    En fonction de la valeur supposée du condensateur inconnu, l'utilisateur sélectionne au moyen d'un clic de souris le calibre correspondant à la valeur recherchée du condensateur.
 

  Principe de la mesure :

   Le principe est basé autour d'un oscillateur de référence délivrant des impulsions de comptage et d'un monostable fournissant une fenêtre de comptage (signal rectangulaire) dont l'ouverture est proportionnelle à la valeur du condensateur Cx que l'on souhaite mesurer.

   Cadencé par un oscillateur à quartz de 16MHz, un compteur binaire à 12 étages de type 74HC4040 délivre entre autre 4 fréquences de référence. La première de 8MHz sert à cadencer le microcontrôleur et les trois autres de 1MHz, 125kHz et 3,9kHz constituent les impulsions d'horloge des trois gammes de mesure. C'est par le biais de 3 portes NAND équipées de sorties à collecteur ouvert, que le microcontrôleur sélectionne individuellement la fréquence de comptage en rapport avec la gamme de mesure sélectionnée par l'utilisateur.

  Parallèlement, les transistors Q1, Q2 et Q3 montés en commutation tout ou rien assurent la charge du condensateur Cx au travers de trois ajustables P1, P2 et P3 selon le calibre sélectionné. Par ailleurs, les résistances R11, R12 et R13 sont très importantes car elles permettent d'absorber le courant de fuite des ports du microcontrôleur, ce qui garantit l'état parfaitement bloqué des transistors lorsqu'ils ne sont pas pilotés.

   La fenêtre de comptage est obtenue par la version CMOS d'un 555. En effet, la précision du capacimètre dépend de la stabilité du 555 et seule la version CMOS du 555 offre cet avantage. On pourra employer un TS555, un ICM7555 ou bien encore un TLC555 mais en revanche, n'utilisez pas les versions en NE555, LM555, ou MC1455.
   Le 555 est monté en monostable dont la durée TM de l'état haut en sortie n°3 est directement proportionnelle à la capacité inconnue Cx tel que TM = 1,1 x R x Cx avec R constitué d'une résistance talon en série avec un ajustable. Ainsi puisque R est constant, , la largeur de la fenêtre de comptage de durée TM dépend uniquement de la valeur du condensateur Cx.

   Enfin, fenêtre de comptage et signal d'horloge sont appliqués aux entrées d'une porte NAND U2:C qui sert d'interrupteur électronique. Tant que les impulsions d'horloge sont situées à l'intérieur de la fenêtre de comptage, celles-ci sont transmises au microcontrôleur sur son entrée RC0 chargée de les compter (sur 16 bits). En revanche, lorsque nous arrivons au front descendant de la fenêtre de comptage, le commutateur U2:C bloque les impulsions d'horloge. Ainsi, le nombre d'impulsions comptées par le microcontrôleur correspond à la valeur du condensateur Cx mesuré.

    Pour finir, un petit logiciel sous Windows assure l'affiche de la valeur du condensateur Cx et permet également la sélection de l'un des 3 calibres disponibles.
 
 

  Principaux éléments du capacimètre :

         Portion haute :    

          Portion basse :