Multimètre

Un multimètre numérique

Un multimètre ou un multitester, également connu sous le nom de volt/ohm mètre ou VOM, est un instrument de mesure électronique qui combine plusieurs fonctions de mesure dans une seule unité. Un multimètre typique peut inclure des caractéristiques telles que la capacité de mesurer la tension, le courant et la résistance. Les multimètres peuvent utiliser des circuits analogiques ou numériques – les multimètres analogiques et les multimètres numériques (souvent abrégés en DMM ou DVOM.) Les instruments analogiques sont généralement basés sur un microammètre dont l’aiguille se déplace sur une échelle d’étalonnage pour toutes les différentes mesures qui peuvent être effectuées ; les instruments numériques affichent généralement des chiffres, mais peuvent afficher une barre d’une longueur proportionnelle à la quantité mesurée.

Un multimètre peut être un appareil portatif utile pour la recherche de pannes de base et le travail de service sur le terrain ou un instrument de banc qui peut mesurer avec un très haut degré de précision. Ils peuvent être utilisés pour dépanner les problèmes électriques d’un large éventail d’appareils industriels et domestiques tels que les équipements électroniques, les commandes de moteurs, les appareils ménagers, les alimentations et les systèmes de câblage.

• 1 Grandeurs mesurées
• 2 Résolution
  • 2.1 Numérique
  • 2.2 Analogique

3 Précision

• 4 Sensibilité et impédance d’entrée
• 4 Tension de charge
• 5 Détection du courant alternatif
• 6 Voir aussi
• 7 Références

Quantités mesurées

Les multimètres contemporains peuvent mesurer de nombreuses quantités. Les plus courantes sont :

• Tension, alternative et continue, en volts.
• Courant, alternatif et continu, en ampères.
  La plage de fréquence pour laquelle les mesures en courant alternatif sont précises doit être spécifiée.

• Résistance en ohms.

En outre, certains multimètres mesurent :

• La capacité en farads.
• La conductance en siemens.
• Décibels.
• Le rapport cyclique en pourcentage.
• Fréquence en hertz.
• Inductance en henrys.
• Température en degrés Celsius ou Fahrenheit, avec une sonde d’essai de température appropriée, souvent un thermocouple.

Les multimètres numériques peuvent également inclure des circuits pour :

• Continuité ; émet un signal sonore lorsqu’un circuit est conducteur.
• Diodes (mesure de la chute en direct des jonctions de diodes, c’est-à-dire des diodes et des jonctions de transistors) et transistors (mesure du gain en courant et d’autres paramètres).
• Vérification des piles pour les piles simples de 1,5 volt et de 9 volts. Il s’agit d’une échelle de tension chargée en courant. La vérification des piles (en ignorant la résistance interne, qui augmente à mesure que la pile se vide), est moins précise lorsqu’on utilise une échelle de tension continue.

Résolution

Numérique

La résolution d’un multimètre est souvent spécifiée en « chiffres » de résolution. Par exemple, le terme 5½ chiffres fait référence au nombre de chiffres affichés sur l’écran d’un multimètre.

Par convention, un demi-chiffre peut afficher un zéro ou un un, tandis qu’un chiffre de trois quarts peut afficher un chiffre supérieur à un mais pas neuf. Communément, un chiffre de trois quarts fait référence à une valeur maximale de 3 ou 5. Le chiffre fractionnaire est toujours le chiffre le plus significatif de la valeur affichée. Un multimètre à 5½ chiffres aurait cinq chiffres complets qui affichent des valeurs de 0 à 9 et un demi chiffre qui ne pourrait afficher que 0 ou 1. Un tel multimètre pourrait afficher des valeurs positives ou négatives de 0 à 199 999. Un compteur à 3¾ chiffres peut afficher une quantité de 0 à 3 999 ou 5 999, selon le fabricant.

Si un affichage numérique peut facilement être étendu en précision, les chiffres supplémentaires n’ont aucune valeur s’ils ne sont pas accompagnés d’un soin dans la conception et l’étalonnage des parties analogiques du multimètre. Des mesures haute résolution significatives nécessitent une bonne compréhension des spécifications de l’instrument, un bon contrôle des conditions de mesure et une traçabilité de l’étalonnage de l’instrument.

Spécifier les « comptes d’affichage » est une autre façon de spécifier la résolution. Les comptes d’affichage donnent le plus grand nombre, ou le plus grand nombre plus un (pour que le nombre de comptes soit plus joli) que l’écran du multimètre peut afficher, en ignorant un séparateur décimal. Par exemple, un multimètre à 5½ chiffres peut également être spécifié comme un multimètre à 199999 ou 200000 points d’affichage. Souvent, le compte d’affichage est juste appelé le compte dans les spécifications du multimètre.

Analogique

La résolution des multimètres analogiques est limitée par la largeur du pointeur de l’échelle, la vibration du pointeur, la précision de l’impression des échelles, l’étalonnage du zéro, le nombre de gammes et les erreurs dues à une utilisation non horizontale de l’affichage mécanique. La précision des relevés obtenus est également souvent compromise par un mauvais comptage des marques de division, des erreurs de calcul mental, des erreurs d’observation de la parallaxe et une vue imparfaite. Des échelles réfléchissantes et des mouvements de compteur plus grands sont utilisés pour améliorer la résolution ; une résolution équivalente de deux chiffres et demi à trois chiffres est habituelle (et est généralement adéquate pour la précision limitée nécessaire à la plupart des mesures).

Les mesures de résistance, en particulier, sont de faible précision en raison du circuit de mesure de résistance typique qui comprime fortement l’échelle aux valeurs de résistance les plus élevées. Les compteurs analogiques bon marché peuvent n’avoir qu’une seule échelle de résistance, ce qui limite sérieusement la gamme de mesures précises. Typiquement, un compteur analogique aura un réglage de panneau pour définir l’étalonnage zéro-ohms du compteur, afin de compenser la tension variable de la batterie du compteur.

Précision

Les multimètres numériques prennent généralement des mesures avec une précision supérieure à leurs homologues analogiques. Les multimètres analogiques standard mesurent avec une précision généralement de trois pour cent, bien que des instruments d’une précision supérieure soient fabriqués. Les multimètres numériques portables standard sont spécifiés pour avoir une précision de typiquement 0,5 % sur les plages de tension continue. Les multimètres de table courants sont disponibles avec une précision supérieure à ±0,01 %. Les instruments de qualité laboratoire peuvent avoir des précisions de quelques parties par million.

Les chiffres de précision doivent être interprétés avec précaution. La précision d’un instrument analogique fait généralement référence à la déviation à pleine échelle ; une mesure de 10 V sur l’échelle de 100 V d’un compteur à 3 % est sujette à une erreur de 3 V, soit 30 % de la lecture. Les compteurs numériques spécifient généralement la précision comme un pourcentage de la lecture plus un pourcentage de la valeur de la pleine échelle, parfois exprimée en nombre plutôt qu’en pourcentage.

La précision citée est spécifiée comme étant celle de la gamme inférieure de millivolts (mV) en courant continu, et est connue sous le nom de chiffre de  » précision de base en volts continus « . Les gammes de tension continue plus élevées, les gammes de courant, de résistance, de courant alternatif et autres auront généralement une précision inférieure au chiffre de base des volts continus. Les mesures en courant alternatif ne répondent à la précision spécifiée que dans une gamme de fréquences déterminée.

Les fabricants peuvent fournir des services d’étalonnage afin que les nouveaux compteurs puissent être achetés avec un certificat d’étalonnage indiquant que le compteur a été ajusté selon des normes traçables, par exemple, à l’Institut national américain des normes et de la technologie (NIST), ou à un autre laboratoire de normes nationales.

Les équipements de test ont tendance à dériver de leur étalonnage avec le temps, et on ne peut pas se fier indéfiniment à la précision spécifiée. Pour les équipements plus coûteux, les fabricants et les tiers fournissent des services d’étalonnage afin que les anciens équipements puissent être réétalonnés et recertifiés. Le coût de ces services est disproportionné pour les équipements peu coûteux ; cependant, une précision extrême n’est pas requise pour la plupart des tests de routine. Les multimètres utilisés pour des mesures critiques peuvent faire partie d’un programme de métrologie pour assurer l’étalonnage.

Sensibilité et impédance d’entrée

Lorsqu’il est utilisé pour mesurer la tension, l’impédance d’entrée du multimètre doit être très élevée par rapport à l’impédance du circuit mesuré ; sinon, le fonctionnement du circuit peut être modifié, et la lecture sera également inexacte.

Les compteurs avec amplificateur électronique (tous les multimètres numériques et certains compteurs analogiques) ont une impédance d’entrée fixe suffisamment élevée pour ne pas perturber la plupart des circuits. Il s’agit souvent d’un ou de dix mégohms ; la normalisation de la résistance d’entrée permet d’utiliser des sondes externes à haute résistance qui forment un diviseur de tension avec la résistance d’entrée pour étendre la plage de tension jusqu’à des dizaines de milliers de volts.

La plupart des multimètres analogiques du type à aiguille mobile ne sont pas tamponnés et tirent du courant du circuit testé pour faire dévier l’aiguille du compteur. L’impédance du compteur varie en fonction de la sensibilité de base du mouvement du compteur et de la gamme qui est sélectionnée. Par exemple, un compteur avec une sensibilité typique de 20 000 ohms/volt aura une résistance d’entrée de deux millions d’ohms sur la gamme 100 volts (100 V * 20 000 ohms/volt = 2 000 000 ohms). Sur chaque gamme, à la tension de pleine échelle de la gamme, la totalité du courant nécessaire pour dévier le mouvement du compteur est prélevée sur le circuit testé. Les mouvements de compteur à faible sensibilité sont acceptables pour les tests dans les circuits où les impédances de source sont faibles par rapport à l’impédance du compteur, par exemple les circuits de puissance ; ces compteurs sont plus robustes mécaniquement. Certaines mesures dans des circuits de signaux nécessitent des mouvements de sensibilité plus élevés afin de ne pas charger le circuit testé avec l’impédance du compteur.

On confond parfois la sensibilité avec la résolution d’un compteur, qui est définie comme la plus petite variation de tension, de courant ou de résistance susceptible de modifier la lecture observée.

Pour les multimètres numériques d’usage général, la plage de tension la plus basse est généralement de plusieurs centaines de millivolts en courant alternatif ou continu, mais la plage de courant la plus basse peut être de plusieurs centaines de milliampères, bien qu’il existe des instruments présentant une plus grande sensibilité au courant. La mesure d’une faible résistance nécessite de soustraire la résistance du plomb (mesurée en touchant les sondes de test ensemble) pour une meilleure précision.

L’extrémité supérieure des plages de mesure des multimètres varie considérablement ; les mesures dépassant peut-être 600 volts, 10 ampères ou 100 mégohms peuvent nécessiter un instrument de test spécialisé.

Tension de charge

Tout ampèremètre, y compris un multimètre dans une gamme de courant, a une certaine résistance. La plupart des multimètres mesurent intrinsèquement la tension, et font passer un courant à mesurer à travers une résistance shunt, en mesurant la tension développée à travers elle. La chute de tension est connue sous le nom de tension de charge, spécifiée en volts par ampère. Cette valeur peut changer en fonction de la gamme sélectionnée par le compteur, car les différentes gammes utilisent généralement des résistances shunt différentes.

La tension de charge peut être importante dans les circuits basse tension. Pour vérifier son effet sur la précision et sur le fonctionnement du circuit externe, le compteur peut être commuté sur différentes gammes ; la lecture du courant devrait être la même et le fonctionnement du circuit ne devrait pas être affecté si la tension de charge n’est pas un problème. Si cette tension est importante, elle peut être réduite (réduisant également la précision et l’exactitude inhérente de la mesure) en utilisant une gamme de courant plus élevée.

Détection du courant alternatif

Comme le système indicateur de base d’un compteur analogique ou numérique ne répond qu’au courant continu, un multimètre comprend un circuit de conversion de courant alternatif en courant continu pour effectuer des mesures de courant alternatif. Les multimètres de base utilisent un circuit redresseur pour mesurer la valeur absolue moyenne ou de crête de la tension, mais ils sont étalonnés pour afficher la valeur moyenne quadratique (RMS) calculée pour une forme d’onde sinusoïdale ; cela donnera des lectures correctes pour le courant alternatif tel qu’il est utilisé dans la distribution d’énergie. Les guides d’utilisation de certains de ces multimètres donnent des facteurs de correction pour certaines formes d’onde non sinusoïdales simples, afin de permettre le calcul de la valeur équivalente moyenne quadratique (RMS) correcte. Les multimètres plus coûteux comprennent un convertisseur de courant alternatif en courant continu qui mesure la valeur efficace réelle de la forme d’onde dans certaines limites ; le manuel d’utilisation du compteur peut indiquer les limites du facteur de crête et de la fréquence pour lesquelles l’étalonnage du compteur est valable. La détection de la valeur efficace est nécessaire pour les mesures sur des formes d’onde périodiques non sinusoïdales, comme celles que l’on trouve dans les signaux audio et les entraînements à fréquence variable.

Voir aussi

• Ammètre
• Avomètre
• Equipement de test électronique
• Mètre (électronique)
• Ohmmètre
• Voltmètre
1. ^ « Greater London Industrial Archaeology Society ». glias.org.uk. http://www.glias.org.uk/news/237news.html. Consulté le 2010-11-02.
2. ^ a b « AVO ». gracesguide.co.uk. http://www.gracesguide.co.uk/wiki/Avo. Consulté le 2010-11-02.
3. ^  » Principes fondamentaux de la mesure des multimètres numériques « . National Instruments. http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3295. Consulté le 2008-01-26.
4. ^ Milton Kaufman. Handbook of electronics calculations for engineers and technicians. McGraw-Hill.
5. ^ Agilent Technologies. « Fiche technique du multimètre numérique Agilent 3458A ». http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5965-4971E.pdf. Consulté le 2007-01-28.
6. ^ Horn, Delton (1993). Comment tester presque tout ce qui est électronique. McGraw-Hill/TAB Electronics. pp. 4-6. ISBN 0830641270.
7. ^ « Explication de la tension de charge par le fabricant de multimètres Fluke ». Fluke. http://us.fluke.com/fluke/usen/community/fluke+plus/articlecategories/electrical/burdenvoltage.htm. Consulté le 2010-11-02.
8. ^ « Un adaptateur de courant de précision pour les multimètres, avec explication de la tension de charge (magazine Silicon Chip avril 2009) ». alternatezone.com. http://www.alternatezone.com/electronics/ucurrent. Consulté le 2009-09-22.
Retrouvé sur « http://en.wikipedia.org/wiki/Multimeter ».