Conception d'un ohmmètre mécanique classique : principes et considérations pratiques

Bien que les ohmètres mécaniques aient été largement remplacés par des instruments numériques, étudier leur fonctionnement fournit un aperçu précieux des principes de mesure analogique.

But d'un ohmmètre

Un ohmmètre mesure la résistance entre ses pointes de test. La lecture est affichée par un mouvement de mesure mécanique entraîné par un courant électrique. Pour générer ce courant, l'instrument intègre une source de tension interne et un ensemble de résistances de gamme qui assurent que le mouvement reçoit la quantité correcte de courant pour toute résistance mesurée.

Comment fonctionne un ohmmètre

Considérons un mouvement simple alimenté par une batterie :

Avec les pointes ouvertes (résistance infinie), aucun courant ne traverse le mouvement, et l'aiguille repose à l'extrême gauche de l'échelle. Comme l'échelle est inversée, la résistance infinie apparaît à gauche, tandis que la résistance nulle se situerait à l'extrême droite.

En court-circuitant les pointes de test ensemble (0 Ω), on force le mouvement à tirer le courant maximal, limité seulement par la tension de la batterie et la résistance interne du mouvement. Par exemple, une batterie de 9 V et un mouvement de 500 Ω produiraient 18 mA — bien au-delà du calibrage de 1 mA à plein échelle et risquant d'endommager le mètre.

Pour prévenir cette surcharge et permettre au mètre d'atteindre la déviation de plein échelle à résistance nulle, une résistance en série est ajoutée :

Le calcul de la valeur de série appropriée (R) implique de déterminer la résistance totale requise pour limiter le courant à 1 mA à 9 V, puis de soustraire les 500 Ω du mouvement :

Même après l'ajout de R, l'échelle reste « à l'envers » et s'étend de zéro à l'infini, ce qui soulève la question : quelle valeur de résistance correspond à mi-échelle ?

Échelle logarithmique de l'ohmmètre

La réponse réside dans une échelle non-linéaire, logarithmique. Les marquages du mètre sont denses à l'extrémité basse résistance et progressivement plus espacés à mesure que la résistance augmente, permettant à l'aiguille d'atteindre l'extrémité gauche de l'échelle quand la résistance approche l'infini.

Pour une déviation de plein échelle de 1 mA, mi-échelle correspond à 0,5 mA. Avec l'alimentation 9 V et la résistance de série, la résistance de test externe requise pour mi-échelle est de 9 kΩ :

De même, les déviations à 1/4 et 3/4 d'échelle surviennent à 4,5 kΩ et 13,5 kΩ respectivement :

1/4 d'échelle (0,25 mA) :

3/4 d'échelle (0,75 mA) :

Ainsi l'échelle complète est :

Une limitation clé de cette conception est sa dépendance à une tension de batterie stable. À mesure que la batterie se décharge, la déviation de plein échelle du mètre aux pointes court-circuitées dérivera, et le point milieu de 9 kΩ ne correspondra plus à mi-échelle. Bien que des techniques de compensation existent, elles ne fournissent que des corrections approximatives, et l'instrument reste inadapté aux mesures de précision.

De plus, un ohmmètre ne peut être utilisé que sur des circuits non alimentés. Toute tension externe présente aux bornes des pointes de test interférera avec la batterie interne, corrompant la lecture et risquant d'endommager le mètre.

• Les ohmètres contiennent une source de tension interne pour fournir le courant de mesure.
• L'échelle analogique est inversée par rapport aux voltmètres et ampèremètres, avec résistance nulle à plein échelle et résistance infinie au repos.
• Les ohmètres analogiques emploient une échelle logarithmique, s'étendant à basse résistance et se compressant à haute résistance pour couvrir toute la gamme.
• Ils ne sont pas des instruments de précision en raison de la dépendance à la batterie et de la non-linéarité de l'échelle.
• N'utilisez jamais un ohmmètre sur un circuit sous tension ; toute tension appliquée invalide la mesure.

Fiches d'exercices associées

• Fiche d'exercices : Ampèremètre vers Ohmmètre
• Fiche d'exercices : Utilisation de base de l'ohmmètre