Qu’est-ce qu’un voltmètre ?
Un voltmètre est un appareil qui mesure la tension entre deux points à mesurer. L’on distingue principalement les voltmètres numériques et les voltmètres analogiques. Les voltmètres numériques utilisent un convertisseur A/N pour convertir la tension d’entrée en une valeur numérique et l’afficher numériquement, ce qui permet des mesures très précises.
Les voltmètres analogiques, quant à eux, sont une combinaison d’un ampèremètre et d’un diviseur de tension. Ils se caractérisent par le fait que la valeur de la tension peut être approximativement déterminée à partir de la position de l’aiguille du compteur. Les voltmètres à courant alternatif convertissent généralement le courant alternatif en courant continu à l’aide d’un circuit redresseur et mesurent et affichent la tension. Cependant, la mesure des ondes de distorsion est moins précise que celle des ondes sinusoïdales.
Utilisations des voltmètres
Les voltmètres sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, notamment le réglage et l’inspection sur les lignes de production, la surveillance de l’état de fonctionnement de divers types d’équipements et la mesure de la température et de l’humidité en combinaison avec des capteurs.
Chaque modèle de voltmètres a une plage de tension de mesure définie, il est donc nécessaire de choisir le modèle approprié en fonction de l’utilisation prévue. Selon l’objet de la mesure, l’impédance d’entrée du voltmètre peut affecter le fonctionnement du circuit, entraînant des erreurs de mesure, il faut donc en tenir compte.
Il est important de clarifier les exigences de performance du voltmètre et de choisir un voltmètre qui répond à ces exigences, par exemple en choisissant un voltmètre dont la précision de mesure est supérieure d’un ordre de grandeur, en particulier lorsqu’une mesure précise est requise.
Principe des voltmètres
Les principes de fonctionnement des voltmètres numériques et analogiques sont décrits ci-dessous.
1. Voltmètres numériques
Les voltmètres numériques se composent d’un convertisseur d’entrée, d’un convertisseur A/N et d’une unité d’affichage. Le convertisseur d’entrée se compose d’un amplificateur et d’un diviseur de tension et ajuste la tension à mesurer entre deux points de manière à ce qu’elle se situe dans la plage de tension d’entrée du convertisseur A/N. En d’autres termes, l’amplificateur amplifie la tension à mesurer entre deux points.
L’amplificateur amplifie la tension mesurée lorsqu’elle est faible et le diviseur de tension divise la tension mesurée lorsqu’elle est élevée, afin que le convertisseur A/N puisse la convertir en une valeur numérique avec une grande précision. La valeur numérique convertie par le convertisseur A/N est affichée sur l’écran sous forme de tension après conversion des effets de l’amplificateur et du diviseur de tension.
L’impédance d’entrée du convertisseur peut être réglée à un niveau relativement élevé, ce qui minimise l’effet sur le circuit auquel le voltmètre est connecté et permet une mesure très précise de la tension.
2. Voltmètres analogiques
Les voltmètres analogiques se composent d’un ampèremètre et d’un diviseur de tension. Lorsque la sonde du volmètre est reliée à deux points du point à mesurer, le courant obtenu en divisant la tension entre les deux points par la somme de la résistance du diviseur de tension et de la résistance interne de l’ampèremètre s’écoule dans l’ampèremètre. L’aiguille du compteur oscille en fonction de la valeur du courant, qui est la valeur de la tension obtenue en multipliant la valeur du courant par la somme de la valeur de la résistance du diviseur de tension et de la valeur de la résistance interne de l’ampèremètre.
L’aiguille du compteur ne peut être lue visuellement qu’à environ 1 % de la pleine échelle. Cela est nettement moins précis que les voltmètres numériques, qui peuvent mesurer avec une erreur de 0,1 % ou moins. Les ampèremètres utilisés dans les voltmètres analogiques sont principalement du type à bobine mobile utilisant des aimants permanents, mais le type à bande mobile utilisant des électro-aimants est également utilisé dans certaines applications. Le type à bande de fer mobile présente l’avantage de pouvoir mesurer la valeur effective du courant alternatif sans avoir recours à un circuit de redressement.
Comment utiliser un voltmètre
Les voltmètres peuvent être connectés en parallèle au circuit testé pour mesurer la tension. Dans le cas de la mesure de la tension continue, en plaçant la sonde de la borne Hi du côté du potentiel élevé et la sonde de la borne Lo du côté du potentiel faible, la tension à la borne Hi par rapport au potentiel à la borne Lo est affichée. Avec les voltmètres analogiques à courant continu, le fait de connecter le côté bas potentiel à la borne Hi et le côté haut potentiel à la borne Lo peut entraîner le compteur dans la direction opposée et le faire tomber en panne, il faut donc faire très attention.
En revanche, lors de la mesure de la tension alternative, les voltmètres numériques et analogiques convertissent la tension en tension continue via un circuit redresseur, il n’est donc pas nécessaire de faire attention aux bornes Hi et Lo. Les voltmètres analogiques requièrent également de l’attention lorsqu’ils mesurent des tensions élevées. Si une tension supérieure à la plage de mesure est appliquée, non seulement l’aiguille du compteur se décale, mais le compteur lui-même peut griller en raison de l’importance du flux de courant.
Si la valeur de la tension du circuit testé n’est pas connue, mesurez la plage de tension maximale pour déterminer la plage de mesure appropriée, puis passez à cette plage de mesure pour une nouvelle mesure. Les voltmètres numériques ne nécessitent pas la même procédure de vérification que les voltmètres analogiques, sauf si la tension à mesurer dépasse la valeur nominale maximale du voltmètre. Le convertisseur d’entrée est en effet conçu pour résister à des tensions élevées et dispose d’une fonction de plage automatique qui définit automatiquement la plage appropriée.