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Mesures électriques

Les signaux en informatiques sont très rapides. Il faudrait, pour visualiser leurs variations, un oscilloscope ou même mieux un analyseur logique. L'oscilloscope est un appareil électronique servant à afficher la forme de quelques signaux ( 2 ou 4) sur un écran. L'analyseur logique est capable de surveiller un grand nombre de signaux digitaux simultanément, de les mémoriser, de restituer leur trace ou d'en détecter certaines combinaisons.
Ces appareils, souvent onéreux, s'utilisent dans les laboratoires R&D ( Recherche et développement) où l'on teste à la fois le hardware et les logiciels qui les commandent.

Le multimètre

Dans le cadre du dépannage informatique, des mesures plus rudimentaires suffisent : vérifier des tensions d'alimentation, voir si un circuit est interrompu ou mesurer la valeur d'un courant. Toutes ces mesures peuvent être réalisées avec un multimètre.

Le multimètre est un appareil qui regroupe dans seul boîtier les fonctions d'un voltmètre, d'un ampèremètre, d'un ohmmètre et parfois d'autres encore. Il se compose d'un système d'affichage et d'un commutateur pour le choix du type de mesure auquel on le destine.

Il existe de deux familles de multimètre: les analogiques et les digitaux. Ils se distinguent par le système d'affichage: un cadran avec une aiguille ou un affichage numérique à cristaux liquides.

Multimètre analogique
Multimètre analogique
          Multimètre numérique
Multimètre numérique

Multimètre analogique

La valeur mesurée par un multimètre analogique est indiquée par la déviation d'une aiguille au dessus d'un cadran gradué. Cette déviation est proportionnelle autrement dit " analogue " à la valeur mesurée. Elle est le plus souvent réalisée par système électromagnétique appelé " cadre mobile ".

Le cadre est une bobine de fil conducteur très fin placée entre les deux pôles d'un aimant permanent. Au centre du cadre un cylindre de fer doux canalise les lignes de forces du champ magnétique. Le cadre peut tourner autour d'un axe vertical. Lorsque les conducteurs sont parcourus par un courant continu, ils sont soumis à des forces électromotrices proportionnelles à l'intensité.
Ces forces font tourner le cadre autour de son axe mais sont compensées par la réaction de deux ressorts spiraux situés de part et d'autre de l'axe. Ils ramènent l'aiguille en position zéro lorsqu'il n'y a plus de courant et servent aussi de connexions pour conduire le courant à la bobine.

Cadre mobile - Vue perspective Cadre mobile placé dans l'entre-fer d'un aimant permanent

Ce cadre mobile, parfois aussi appelé galvanomètre ou microampèremètre, est très sensible. L'intensité d'à peine quelques mA voire quelques µA suffit pour faire dévier l'aiguille à fond d'échelle.

Multimètre digital

L'écran à cristaux liquide comporte en général 3 ½ chiffres. Le premier chiffre ne peut valoir que 1 sinon il n'est pas affiché. Un signe '-' s'affiche quand la polarité est inversée. Le dispositif de mesure numérique joue le même rôle que le cadre mobile analogique. Il affiche une valeur proportionnelle à une intensité minime qui le traverse.
Le choix de la grandeur mesurée et de l'échelle de mesure, aussi appelée calibre, est fonction de la position du commutateur.

Multimètre numérique - les différentes positions du commutateur

Sélection du type de mesure

Les indications autour du commutateur sont regroupées par zones : Ω, DCV, ACV, DCA, 10A, hFE et une zone marquée du symbole d'une diode.

AC signifie "Alternative Curent " pour courant alternatif
DC signifie "Direct Curent " pour courant continu.
ACV signifie donc Voltmètre Alternatif
DCV : Voltmètre Continu

Les mesures d'intensité ne peuvent ce faire avec ce type d'appareil que en courant continu.

Les calibres des mesures d'intensités entre 200 µA et 200 mA sont protégés par un fusible interne.
Le calibre 10A sert aux mesures de fortes intensités pour lesquelles le cordon de mesure rouge doit être mis dans la fiche 10A. L'appareil ainsi raccordé n'est plus protégé par un fusible.

La position hFE sert pour des mesures de valeurs spécifiques aux transistors.

Le commutateur est à mettre en position OFF quand l'appareil est inutilisé.

Cordons et pointes de mesures

Le multimètre est fourni avec deux cordons de mesure, celui de couleur noire est à raccorder à la borne "COM". Le cordon rouge doit en général être enfiché sur la borne " VΩmA ".

La borne portant l'indication 10A n'est utile que pour mesurer de fortes intensités en plaçant le cordon rouge dans la fiche 10A. N'utilisez JAMAIS cette borne pour d'autres mesures !!!

Précautions

Votre sécurité

Ne touchez pas les contacts des cordons de mesure quand vous ne travaillez pas en basse tension. Une décharge électrique peut être mortelle !

La sécurité de l'appareil

Le dispositif de mesure est prévu pour réagir à de très faibles intensités. Le rôle du commutateur est de placer des résistances en série ou en parallèle avec le dispositif de mesure pour y limiter le courant. Le choix du calibre est fonction de la grandeur à mesurer. Dans le doute, mieux vaut régler l'appareil sur un calibre trop important puis le diminuer progressivement pour augmenter la sensibilité de l'appareil et donc la précision de la mesure.

Une mesure faite avec un calibre insuffisant risque de faire griller l'appareil !

Quand la polarité est inversée lors de mesures en courant continu avec un appareil analogique, l'aiguille dévie vers la butée gauche du cadre. Il faut alors penser à intervertir les positions des pointes de mesure. Là encore, en cas de doute sur le sens à adopter, mieux vaut commencer les mesures avec un calibre élevé pour s'assurer d'abord que l'aiguille dévie dans le bon sens sinon l'appareil risque d'être endommagé.

Attention, pour mesurer les tensions et les courant, le cordon noir doit toujours être raccordé à la borne COM. Le cordon rouge n'est connecté à la borne 10A que lorsque le commutateur est en position 10A !

Mesure d'une tension continue

Le voltmètre est un micro-ampèremètre monté en série avec une résistance élevée Les positions successives du commutateur correspondent à une suite de résistances mises en série avec le microampèremètre afin d'y limiter le courant.

Un voltmètre doit avoir une résistance aussi élevée que possible. Le courant qu'il absorbe doit être négligeable.

Comment brancher un voltmètre pour mesurer une tensionIl se placer en parallèle avec le circuit aux bornes duquel on mesure la tension.

Choix du calibre

Le calibre ou échelle correspond à la correspond à la fourchette des valeurs affichables.
Exemple : vous devez mesurer la tension aux bornes d'une pile avec un multimètre digital qui offre comme calibres 1000V, 200V, 20V, 2000mV et 200 mV. En choisissant le calibre 20V on est capable de mesurer une tension comprise entre 0 et 20V. Supposons que l'appareil indique 1,36. Cette mesure 1,36V est assez précise mais on pourrait tout de même passer au calibre 2000 mV afin d'avoir plus de précision encore. Le multimètre affiche la mesure avec quatre chiffres: 1364 par exemple, ce qui représenterait 1364 mV soit 1,364 V. Le dernier chiffre n'est cependant pas très significatif avec un appareil bas de gammegamme duquel on ne peut attendre une précision de l'ordre de 1%

Mesure d'une tension alternative

Le commutateur doit être positionné dans la zone AC-V pour insérer un pont redresseur entre les résistances séries et le microampèremètre. En cas d'erreurs (position DC-V) la valeur affichée serait nulle bien que le courant alternatif ne soit pas négligeable. L'appareil risque encore une fois de griller si pour lire une valeur on en augmente la sensibilité !

Mesure d'un courant

La mesure du courant se fait en plaçant le multimètre en série dans le circuit. Il faut donc couper le circuit pour y insérer l'ampèremètre ce qui n'est pas toujours facilement réalisable.
L'ampèremètre doit mesurer le courant qui le traverse sans le modifier. Sa résistance doit donc être aussi faible que possible. Attention donc, un ampèremètre mis par inadvertance en parallèle avec une source de courant se comportera donc comme un court-circuit !

L'ampèremètre est un micro-ampèremètre monté en parallèle avec une résistance de faible valeur Comment raccorder un ampèremètre pour mesurer un courant

Mesure d'une résistance

Le commutateur est en position Ohmmètre.
Le courant est fourni par une pile à l'intérieur du multimètre. L'indication de l'ohmmètre dépend du courant débité par cette pile dans la résistance à mesurer.
Précautions à prendre pour mesurer une résistance :
La mesure est faussée si les deux extrémités de la résistance sont reliées à un circuit. Il faut qu'au moins un des contacts de la résistance soit déconnecté.
De même, il faut éviter de toucher les contacts avec les doigts si les résistances à mesurer ont des valeurs élevées. Le courant qui passerait par les doigts bien que négligeable serait du même ordre de grandeur que celui qui passe dans la résistance, la mesure en sera inflencée.

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