Multimètres

Étant donné qu'un mouvement de compteur commun peut fonctionner comme un voltmètre, un ampèremètre ou un ohmmètre simplement en le connectant à différents réseaux de résistances externes, il devrait être logique qu'un compteur polyvalent (« multimètre ») puisse être conçu en un seul avec le(s) commutateur(s) et résistances appropriés.

Pour les travaux électroniques à usage général, le multimètre règne en maître comme instrument de choix. Aucun autre appareil n'est capable de faire autant avec si peu d'investissement en pièces et une simplicité d'utilisation élégante. Comme pour la plupart des choses dans le monde de l'électronique, l'avènement des composants à semi-conducteurs comme les transistors a révolutionné la façon dont les choses sont faites, et la conception des multimètres ne fait pas exception à cette règle. Cependant, conformément à l'accent mis dans ce chapitre sur la technologie des compteurs analogiques (« à l'ancienne »), je vais vous montrer quelques compteurs à pré-transistor.

Multimètre analogique

L'unité illustrée ci-dessus est typique d'un multimètre analogique portable, avec des plages de mesure de tension, de courant et de résistance. Notez les nombreuses échelles sur la face du mouvement du compteur pour les différentes plages et fonctions sélectionnables par le commutateur rotatif. Les fils permettant de connecter cet instrument à un circuit (les « fils de test » ou les fils du multimètre) sont branchés sur les deux prises en cuivre (trous de prise) en bas au centre de la face du compteur marqués « - TEST + », noir et rouge.

Ce multimètre (marque Barnett) adopte une approche de conception légèrement différente de celle de l'unité précédente. Notez que le sélecteur rotatif a moins de positions que le compteur précédent, mais aussi qu'il y a beaucoup plus de prises dans lesquelles les cordons de test peuvent être branchés. Chacune de ces prises est étiquetée avec un numéro indiquant la plage de pleine échelle respective du compteur.

Multimètre numérique

Enfin, voici une photo d'un multimètre numérique. Notez que le mouvement familier du compteur a été remplacé par un écran d'affichage vide de couleur grise. Lorsqu'il est alimenté, des chiffres numériques apparaissent dans cette zone d'écran, décrivant la quantité de tension, de courant ou de résistance mesurée. Cette marque et ce modèle particuliers de compteur numérique sont dotés d'un sélecteur rotatif et de quatre prises dans lesquelles les cordons de test peuvent être branchés. Deux fils, un rouge et un noir, sont montrés branchés sur le compteur.

Un examen attentif de ce compteur révélera une prise "commune" pour le fil de test noir et trois autres pour le fil de test rouge. La prise dans laquelle le fil rouge est montré inséré est étiquetée pour la mesure de tension et de résistance, tandis que les deux autres prises sont étiquetées pour la mesure de courant (A, mA et µA). Il s'agit d'une caractéristique de conception judicieuse du multimètre, obligeant l'utilisateur à déplacer une fiche de cordon de test d'une prise à une autre afin de passer de la mesure de tension à la fonction de mesure de courant.

Il serait dangereux de régler le compteur en mode de mesure de courant alors qu'il est connecté à une source de tension importante en raison de la faible résistance d'entrée, et il serait nécessaire de déplacer une prise de fil de test plutôt que de simplement basculer le sélecteur sur une position différente. assurez-vous que le compteur n'est pas configuré pour mesurer le courant par inadvertance.

Notez que le sélecteur a toujours des positions différentes pour la mesure de tension et de courant, donc pour que l'utilisateur bascule entre ces deux modes de mesure, il doit changer la position du cordon de test rouge et déplacer le sélecteur sur une autre position.

Notez également que ni le sélecteur ni les prises ne sont étiquetés avec des plages de mesure. En d'autres termes, il n'y a pas de gammes « 100 volts » ou « 10 volts » ou « 1 volts » (ou tout échelon de gamme équivalent) sur ce compteur. Au contraire, ce compteur est « à sélection automatique », ce qui signifie qu'il sélectionne automatiquement la plage appropriée pour la quantité mesurée. La plage automatique est une fonction que l'on ne trouve que sur les compteurs numériques, mais pas sur tous les compteurs numériques.

Il n'y a pas deux modèles de multimètres conçus pour fonctionner exactement de la même manière, même s'ils sont fabriqués par la même entreprise. Afin de bien comprendre le fonctionnement de tout multimètre, le manuel du propriétaire doit être consulté.

Voici un schéma pour un simple volt/ampèremètre analogique :

Dans les trois positions inférieures (les plus dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) du commutateur, le mouvement du compteur est connecté au Common et V prises via l'une des trois résistances de gamme en série différentes (R_multiplier1 via R_{multiplicateur3} ), et agit donc comme un voltmètre. Dans la quatrième position, le mouvement du compteur est connecté en parallèle avec la résistance shunt, et agit ainsi comme un ampèremètre pour tout courant entrant dans le commun jack et en sortant du A prise.

Dans la dernière position (la plus éloignée dans le sens des aiguilles d'une montre), le mouvement du compteur est déconnecté de l'une ou l'autre des prises rouges, mais court-circuité par l'interrupteur. Ce court-circuit crée un effet d'amortissement sur l'aiguille, protégeant contre les dommages dus aux chocs mécaniques lorsque le compteur est manipulé et déplacé.

Si une fonction ohmmètre est souhaitée dans cette conception de multimètre, elle peut être remplacée par l'une des trois plages de tension en tant que telle :

Avec les trois fonctions fondamentales disponibles, ce multimètre peut également être appelé volt-ohm-milliampère .

Obtenir une lecture à partir d'un multimètre analogique lorsqu'il existe une multitude de plages et un seul mouvement de compteur peut sembler intimidant pour le nouveau technicien. Sur un multimètre analogique, le mouvement du compteur est marqué par plusieurs échelles, chacune utile pour au moins un réglage de plage. Voici une photographie en gros plan de l'échelle du multimètre Barnett montré plus tôt dans cette section :

Notez qu'il existe trois types d'échelles sur ce compteur :une échelle verte pour la résistance en haut, un ensemble d'échelles noires pour la tension et le courant continus au milieu, et un ensemble d'échelles bleues pour la tension et le courant alternatifs en bas . Les échelles CC et CA ont trois sous-échelles, une allant de 0 à 2,5, une allant de 0 à 5 et une allant de 0 à 10. L'opérateur du compteur doit choisir l'échelle qui correspond le mieux aux réglages du commutateur de gamme et de la prise afin de interpréter l'indication du compteur.

Ce multimètre particulier a plusieurs plages de mesure de tension de base :2,5 volts, 10 volts, 50 volts, 250 volts, 500 volts et 1000 volts. Avec l'utilisation de l'unité d'extension de plage de tension en haut du multimètre, des tensions jusqu'à 5 000 volts peuvent être mesurées. Supposons que l'opérateur du compteur choisisse de mettre le compteur en fonction « volt » et de brancher le fil de test rouge dans la prise 10 volts.

Pour interpréter la position de l'aiguille, il lui faudrait lire l'échelle se terminant par le chiffre « 10 ». Cependant, s'ils déplaçaient la fiche de test rouge dans la prise 250 volts, ils liraient l'indication du compteur sur l'échelle se terminant par "2,5", en multipliant l'indication directe par un facteur de 100 afin de trouver quelle était la tension mesurée.

Si le courant est mesuré avec ce compteur, une autre prise est choisie pour la prise rouge à insérer et la gamme est sélectionnée via un commutateur rotatif. Cette photographie en gros plan montre le commutateur réglé sur la position 2,5 mA :

Notez que toutes les plages de courant sont des multiples de puissance de dix des trois plages d'échelle affichées sur la face du compteur :2,5, 5 et 10. Dans certains réglages de plage, tels que 2,5 mA par exemple, l'indication du compteur peut être lue directement sur l'échelle de 0 à 2,5. Pour les autres réglages de plage (250 µA, 50 mA, 100 mA et 500 mA), l'indication du compteur doit être lue sur l'échelle appropriée, puis multipliée par 10 ou 100 pour obtenir le chiffre réel.

La plage de courant la plus élevée disponible sur ce compteur est obtenue avec le commutateur rotatif en position 2,5/10 ampères. La distinction entre 2,5 ampères et 10 ampères est faite par la position de la prise de test rouge :une prise spéciale « 10 amps » à côté de la prise de mesure de courant ordinaire fournit un réglage de prise alternatif pour sélectionner la plage supérieure.

La résistance en ohms, bien sûr, est lue par une échelle non linéaire en haut de la face du compteur. C'est "à l'envers", comme tous les ohmmètres analogiques à piles, avec zéro sur le côté droit du visage et l'infini sur le côté gauche. Il n'y a qu'une seule prise fournie sur ce multimètre particulier pour les "ohms", donc différentes plages de mesure de résistance doivent être sélectionnées par le commutateur rotatif.

Remarquez sur le commutateur comment cinq paramètres de « multiplicateur » différents sont fournis pour mesurer la résistance :Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 et Rx10000. Comme vous pouvez vous en douter, l'indication du compteur est donnée en multipliant la position de l'aiguille indiquée sur la face du compteur par le facteur de multiplication de la puissance de dix défini par le commutateur rotatif.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Ampèremètre - Feuille de travail sur le multimètre
• Voltmètre - Feuille de travail du multimètre