Mesure de capacité avec un timer 555 : indirect mais pratique

Un timer 555 seul ne peut pas afficher la capacité — il n'a pas d'ADC, pas d'affichage, pas de condensateur de référence interne. Cependant, configuré en oscillateur, la fréquence de sortie du 555 dépend du réseau RC externe. En mesurant cette fréquence, on peut recalculer une capacité inconnue. Cet article montre le concept, les maths et les limites.

Principe de base : la fréquence comme proxy de C

En mode astable, le 555 charge et décharge un condensateur de temporisation C_t à travers les résistances R_a et R_b. La période est :

T = 0,693 × (Ra + 2Rb) × Ct

Si R_a et R_b sont des résistances de précision connues, mesurer T (ou la fréquence f = 1/T) donne C_t.

Circuit pratique : « C inconnue remplace le condensateur de temporisation »

1. Montez un 555 astable stable sur breadboard avec résistances métal-film 1 % (ex. R_a = 1 kΩ, R_b = 10 kΩ).
2. Remplacez le condensateur de temporisation par le composant sous test (DUT).
3. Alimentez la sortie du 555 vers un fréquencemètre, broche de capture timer MCU, ou script FFT sur carte son PC.
4. Calculez C_DUT = T / [0,693 × (R_a + 2R_b)].

Tueurs de précision

• Tolérance des seuils du 555 : Les comparateurs internes déclenchent à 1/3 et 2/3 V_CC ± 10 %. Cela seul peut causer > 10 % d'erreur sur C.
• Dérive de tension d'alimentation : Bien que la formule soit indépendante de V_CC, le décalage des comparateurs varie avec V_CC.
• Capacités parasites : Breadboard + capacités de broches (2–5 pF) s'ajoutent directement aux petits DUT.
• Courant de fuite : Les DUT électrolytiques fuient, déformant la rampe.
• Coefficient de température : La temporisation du 555 dérive ~150 ppm/°C ; les résistances ajoutent encore.

Améliorer les résultats

• Calibrez avec un condensateur connu ; stockez un facteur de correction dans le firmware.
• Utilisez un 555 CMOS (LMC555, TLC555) — courant d'alimentation plus faible, seuils plus serrés.
• Passez à une méthode charge courant constant + comparateur (ex. : ampli-op + MCU) pour < 1 % de précision.
• Pour la production, achetez un pont LCR à 20 $ — il utilise la méthode du pont ou spectroscopie d'impédance, bien supérieure.

Verdict

La méthode 555 est une excellente démo éducative ou test « go/no-go » pour hobbyistes triant des condensateurs de récupération. Pour un travail d'ingénierie nécessitant ±5 % ou mieux, utilisez un pont LCR dédié ou un chargeur à courant constant piloté par microcontrôleur avec mesure ADC.