Qu’est-ce qu’un multimètre numérique ?
Les multimètres numériques sont des appareils qui mesurent généralement les caractéristiques électriques de base telles que la tension continue, la tension alternative, le courant continu et la résistance. Les voltmètres, ampèremètres et résistances classiques disposent d’un affichage analogique dans lequel l’aiguille du compteur indique la valeur mesurée. L’on parle ici de multimètres numériques car ils disposent de plusieurs fonctions de mesure et d’un affichage numérique de trois à huit chiffres. Des modèles dotés de fonctions de mesure étendues, telles que la capacité électrostatique, la fréquence du courant alternatif et la température, sont également disponibles.
Les modèles compacts, petits, légers et adaptés à une utilisation sur les chantiers de construction sont également appelés testeurs numériques. Le nombre de chiffres affichés est d’environ quatre et la précision de mesure est généralement de 0,05-0,1 % pour les tensions continues et de 0,5-1 % pour les tensions alternatives. Bien que la précision soit insuffisante pour des mesures précises en laboratoire, ils sont faciles à utiliser pour des utilisations extérieures. Des modèles dotés d’une construction robuste pour résister aux chutes sont également disponibles pour ce type d’utilisation.
Utilisations des multimètres numériques
Les multimètres numériques sont utilisés dans diverses situations, notamment pour les mesures en laboratoire, le réglage électrique des produits sur les chaînes de production en usine et les inspections de construction et de maintenance des équipements électriques.
Ils sont souvent intégrés dans les équipements de réception et les panneaux de contrôle de l’énergie. Dans ce cas, outre les paramètres de base tels que le courant, la tension et la résistance, certains ont des fonctions intégrées pour mesurer la capacité, la fréquence et la température.
Outre les utilisations spécialisées décrites ci-dessus, des versions bon marché sont également disponibles pour une utilisation dans la construction électronique domestique générale.
Principe des multimètres numériques
Le cœur d’un multimètre numérique est constitué d’un convertisseur A/N haute précision/haute résolution et d’un processeur qui calcule les valeurs mesurées sur la base de la sortie numérique.
1. Mesure de la tension continue
La tension entre les deux sondes est convertie en une tension dans la plage dynamique par un amplificateur ou un atténuateur qui amplifie ou atténue la tension d’entrée vers le convertisseur A/N. Il émet une valeur numérique correspondant à la tension d’entrée, ensuite utilisée par le processeur pour calculer la valeur mesurée. Le processeur calcule la tension entre les sondes sur la base de la valeur numérique, du gain de l’amplificateur et de l’atténuation de l’atténuateur, et affiche la valeur de la tension continue sur l’unité d’affichage.
2. Mesure de la tension alternative
La tension alternative est convertie en tension continue par le biais d’un circuit redresseur et entre ensuite dans un convertisseur A/N. Elle y est traitée de la même manière que la tension continue et la valeur de la tension alternative est affichée sur l’unité d’affichage.
3. Mesure de la résistance
Un courant constant est appliqué à la résistance à mesurer par l’intermédiaire de deux sondes provenant de l’alimentation à courant constant intégrée au multimètres numériques. La tension continue apparaissant aux deux extrémités des sondes est introduite dans le convertisseur A/N pour mesurer la tension aux deux extrémités de la résistance à mesurer. À partir de cette valeur de tension et de la valeur du courant de l’alimentation à courant constant, le processeur calcule la valeur de la résistance à mesurer.
4. Mesure du courant
Pour mesurer le courant continu, la tension aux deux extrémités de la microrésistance générée par le courant à mesurer traversant la microrésistance dans le multimètre numérique est entrée dans un convertisseur A/N. Le processeur calcule la valeur du courant à partir de la valeur de sortie du convertisseur A/N et affiche la valeur du courant sur l’unité d’affichage. Pour le courant alternatif, la tension alternative aux deux extrémités de la microrésistance est convertie en tension continue par un circuit redresseur et introduite dans le convertisseur A/N.
5. Convertisseur A/N
Le convertisseur A/N d’un multimètre numérique nécessite une très haute résolution, par exemple 24 bits ou plus pour un affichage à sept chiffres. C’est pourquoi l’on utilise généralement un type à double intégrale. Le temps nécessaire à la conversion est donc relativement long, et le mieux que l’on puisse faire est de réaliser plusieurs mesures par seconde. Il est toutefois possible de raccourcir le temps de mesure en réduisant le nombre de chiffres affichés et en réduisant le temps de conversion du convertisseur analogique-numérique.
Comment utiliser un multimètre numérique
Le multimètre numérique peut être utilisé aux fins suivantes :
1. Mesurer la tension et le courant
Avec le multimètre numérique, connectez le système à mesurer entre les deux bornes d’entrée Hi et Lo. Lors de la mesure de la tension continue, connectez la borne Hi au côté haute tension et la borne Lo au côté tension constante, et la tension du côté de la borne Hi est affichée en référence au potentiel du côté de la borne Lo. Lors de la mesure du courant continu, si le courant à mesurer entre par la borne Hi et sort par la borne Lo, la valeur du courant est affichée comme positive, et dans la direction opposée comme négative. Il n’est pas nécessaire de tenir compte de la polarité lors de la mesure de la tension, du courant ou de la résistance en courant alternatif.
2. Réglage de la plage de mesure
Si la tension ou le courant se situe dans la plage d’entrée maximale, la fonction AutoRange passe automatiquement à la plage optimale, de sorte qu’en général, il n’est pas nécessaire de rechercher la plage optimale.
3. Influence sur le circuit testé
La connexion d’un multimètre numérique peut affecter le système en cours de mesure et provoquer des fluctuations dans les valeurs mesurées. Par exemple, si un multimètre numérique est connecté à un circuit présentant une impédance très élevée, comme lors de la mesure de la tension de sortie d’un capteur optique dans un environnement sombre, son impédance interne peut charger le système de mesure. Cela se traduit par une valeur inférieure à la tension de sortie d’origine.
De même, lors de la mesure du courant d’un circuit à faible impédance, la résistance infime pour la détection de la tension dans le multimètre numérique peut entraîner des erreurs non négligeables dans le circuit mesuré. Par conséquent, il convient de prendre en considération l’influence du multimètre numérique sur le circuit mesuré avant de décider d’utiliser ou non le multimètre numérique.
4. Mesure de faibles résistances
Il existe des multimètres numériques capables d’effectuer des mesures à 4 bornes pour la mesure de la résistance. Comme l’indique le terme “quatre bornes”, le multimètre se compose d’une alimentation à courant constant sur une paire de bornes et d’un voltmètre sur l’autre paire de bornes. Une alimentation à courant constant est connectée aux deux extrémités de la résistance à mesurer et un courant constant est appliqué.
Le voltmètre mesure la tension aux deux extrémités de la résistance en plaçant une sonde à l’intérieur des bornes à courant constant, en un point du côté de la résistance. La résistance est calculée à partir de la tension mesurée et de la valeur du courant constant. Les faibles résistances peuvent être mesurées avec précision : la résistance de contact de la borne à courant constant n’affecte pas la valeur de la tension mesurée et la résistance de contact de la sonde du voltmètre est négligeable par rapport à la résistance interne de 10 MΩ du voltmètre.