bargraphe ci vignetteDans un de mes projets, je souhaitais disposer de 2 vu-mètre (bargraphes) à diodes LED.
Les schémas classiques utilisent un circuit intégré spécialement conçu pour cet usage, le LM3914. Ce circuit est prévu pour alimenter 10 diodes qui sont généralement intégrées dans un bloc.
L'utilisation de 10 diodes ne me semblait pas suffisante pour mon usage, je souhaitais avoir plus de diodes pour plus de précision. Par ailleurs, les diodes contenues dans les blocs sont toutes d'une couleur uniforme. Il est bien sûr possible de chaîner plusieurs LM3914 et plusieurs blocs de diodes, mais la souplesse n'y est pas et le coût grimpe !

Je souhaitais avoir une vingtaine de diodes de couleurs différentes. Par exemple vertes pour les premières diodes, oranges les suivantes et enfin rouges pour les dernières permettant d'indiquer un dépassement de niveau ou un danger.

La photo présente le circuit à peine terminé et en test avec quelques LEDs seulement !

Ne souhaitant pas ré-inventer la roue, j'ai donc recherché une solution réalisée en composants discrets et suis tombé sur une description de W6PQL. Le montage d'origine n'a que 10 diodes, et je n'ai fait qu'adapter son montage à mes besoins.

Dans mon idée de départ, les 20 LEDs rectangulaires étaient en ligne dans le sens horizontal, mais j'ai fini par abandonner cette idée car le montage devenait trop long ! Je me suis donc limité à 16 diodes, mais rien n'empêche d'étendre le circuit pour en mettre 20 avec une alimentation minimum de 12V.
Sur mon circuit imprimé, les diodes sont espacées chacune de 5mm ce qui permet d'utiliser des diodes rondes ou rectangulaires de 2,5 x 5 mm. On peut bien sûr mélanger les couleurs au choix et un réglage permettant de varier la sensibilité est prévu. Le circuit permet également un gain fixe, si la tension de contrôle est réglage extérieurement.

Le montage accepte une tension de contrôle positive ou négative. Les diodes peuvent être montées d'un côté du circuit imprimé ou de l'autre. L'utilisation de composants CMS permet d'avoir une très faible hauteur, ce qui permet de plaquer le circuit contre une face avant par exemple.

bargraphe schema vignette

Fonctionnement :

 Le principe de fonctionnement est d'utiliser la chute de tension d'une série de diodes qui commandent elles-même des transistors. Chaque diode provoquant une chute de tension d'environ 0,6V, on peut chaîner 20 diodes maximum pour une tension d'alimentation de 12V.
Chaque LEDs s'allume donc avec une tension de 0,6V. Pour 16 LEDs, la tension nécessaire est donc de 16 x 0.6V = 9,6V.

Afin de rendre le montage plus sensible, un ampli-op a été rajouté. Le gain de cet ampli est de 10 avec les résistances fixes prévues. Chaque LEDs s'allume donc par palier de 60mV. Une tension de 16 x 0,06 V = 0.96 V allumera donc toutes les 16 LEDs.
Il a été prévu la possibilité de monter une résistance ajustable qui permet de faire varier le gain de l'ampli-op. Si la tension de contrôle est variable à l'extérieur du montage, on peut ne pas monter cette résistance ajustable et régler un gain fixe en modifier la valeur des résistance R4 ou R3 en fonction de la tension de contrôle positive ou négative.

Dans le cas d'une tension positive, il faut mettre l'entrée négative à la masse.

Seul un seul des 2 ampli-op contenus dans le LM2904 a été utilisé.

Réalisation :

Le circuit imprimé a été réalisé à l'aide du logiciel KICAD qui est devenu mon logiciel de CAO favori. Il fait 25 x 92 mm et est en simple face.

Le montage n'appelle que peu de commentaires... Le circuit est prévu pour un montage de LEDs rondes de 3mm ou rectangulaires de 2,5 x 5 mm selon l'effet souhaité.
Le percement de la face avant sera plus simple avec des diodes rondes qui seront alors espacées de 5 mm.

Les LEDs peuvent être soudées au choix de chaque côté du circuit imprimé.

Les diodes et transistors CMS utilisés sont ceux que j'avais sous la main, ils peuvent être remplacés par n'importe quelle référence équivalente !

- Fichier du schéma au format KICAD
- Fichier du circuit imprimé au format KICAD

A noter que les LEDs ne s'allument pas par tout ou rien, mais légèrement graduellement avec l'augmentation de la tension. Le transition d'une diode à l'autre est donc souple.

Le montage est alimenté à partir d'une source de tension de 13,5 V et consomme environ 110 mA avec toutes les LEDs allumées. Je n'ai pas eu de problèmes de détection HF, malgré l'utilisation de ce montage dans un ampli VHF de puissance.

 

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