Mesurer la capacité avec un multimètre numérique : guide pratique

Mesure de la capacité avec un multimètre numérique

Pour mesurer précisément la capacité d'un condensateur, il faut des instruments coûteux comme un pont LCR qui mesure l'inductance (L), la capacité (C) et la résistance (R) avec précision en tenant compte de paramètres comme la fréquence. Un multimètre numérique (DMM) peut aussi mesurer la capacité avec une certaine précision, mais sa plage est très limitée.

La capacité

La capacité est l'aptitude d'un condensateur à stocker de l'énergie sous forme de charge électrique entre deux plaques conductrices séparées par un diélectrique.

Elle se mesure en Farad. Un farad correspond à une charge d'un coulomb stockée sous une tension d'un volt. Le farad étant une unité très grande, on utilise généralement le microfarad (µF) et le millifarad (mF).

Article connexe : Comment tester un condensateur avec multimètre numérique et analogique – 6 méthodes

Principe de fonctionnement

Le multimètre mesure la capacité en chargeant le condensateur avec un courant connu. Il mesure en fait la vitesse d'élévation de la tension aux bornes du condensateur. Cette vitesse est inversement proportionnelle à la capacité.

I_C = C × dV/dt

Où :

• I_C = Courant du condensateur (courant connu fourni par le multimètre)
• C = Capacité
• dV/dt = Taux de variation de la tension

Si la tension monte lentement, la capacité est grande, et vice versa. Les DMM ne supportent pas une large plage de mesure de capacité.

Précautions

Les condensateurs conservent leur charge même après coupure de l'alimentation. Il est impératif de les décharger avant toute manipulation ou connexion au multimètre. Coupez d'abord l'alimentation du circuit. Pour décharger en sécurité, connectez une résistance aux bornes du condensateur. Un condensateur correctement chargé peut provoquer un choc électrique et endommager le multimètre en se déchargeant à travers son circuit interne.

Mesure de la capacité

Les multimètres numériques bon marché disposant de la fonction capacité (« -|(- » ou « F ») donnent une lecture approximative, peu précise. Pour une mesure exacte, on utilise un pont LCR, très onéreux, capable de mesurer la capacité même sur carte grâce à la résistance série équivalente (ESR).

Comme vous le savez, multimètres numériques ou analogiques permettent de mesurer tension, courant, résistance, capacité, fréquence, température, continuité, et de tester résistances, condensateurs, diodes, transistors, câbles, etc. Dans ce tutoriel, nous montrons comment mesurer la valeur exacte de la capacité d'un condensateur avec un DMM.

Méthode 1 : Mesure directe avec fonction capacité

Guide pas à pas :

1. Coupez l'alimentation du circuit. Vérifiez l'absence de tension en la mesurant (doit indiquer 0 V).
2. Inspectez visuellement le condensateur. Un condensateur défectueux peut présenter fuites, gonflement, fissures. Remplacez-le si défectueux, sinon continuez.
3. Déchargez le condensateur en toute sécurité en connectant une résistance à ses bornes. Utilisez une résistance adaptée (5 W) pour une décharge sûre.

4. Si le condensateur est sur un circuit, retirez-le soigneusement. La mesure en circuit donne des lectures erronées à cause des composants en parallèle.

5. Tournez le sélecteur sur le symbole de capacité « -|(- » ou « F ». Appuyez sur « Shift » pour activer la fonction secondaire si elle partage la position.

6. Sélectionnez la plage approximative. Certains DMM ont l'auto-plage.
7. Insérez la sonde noire dans « COM » et la rouge dans le connecteur rouge marqué « -|(- ».

Note : Certains DMM ont des connecteurs dédiés pour insérer directement le condensateur.

8. Appuyez sur « REL » (si disponible). Cela soustrait la capacité des sondes, améliorant la précision pour les petites capacités.

9. Connectez la sonde noire à la borne négative (-) et la rouge à la positive (+) du condensateur.

Un condensateur non polarisé n'a pas de polarité. Un condensateur polarisé porte un repère (bande marquée près de la borne négative) ou la patte la plus longue est la positive.

10. Le multimètre charge le condensateur. Attendez que l'affichage se stabilise. Si « OL » s'affiche, augmentez la plage.
11. Si « OL » persiste, la capacité dépasse la plage du multimètre ou le condensateur est défectueux.
12. Une fois la mesure terminée, retirez d'abord la sonde rouge, puis la noire.
13. Éteignez le multimètre ou remettez le sélecteur sur tension.

Méthode 2 : Méthode de la constante de temps (RC)

Nécessite : une batterie (tension inférieure à la tension nominale du condensateur), une résistance connue (ex. 10 kΩ), un chronomètre et un multimètre. La tension nominale est imprimée sur le condensateur. On charge le condensateur à 63,2 % de la tension d'alimentation et on note le temps.

Procédure :

1. Déconnectez et déchargez complètement le condensateur.
2. Connectez la résistance de 10 kΩ en série avec le pôle positif de la batterie et du condensateur.
3. Connectez la batterie (9 V) et le multimètre au condensateur pour le charger, démarrez le chronomètre.
4. Quand le multimètre affiche 5,7 V, arrêtez le chronomètre et notez le temps en secondes.
5. Appliquez la formule de la constante de temps pour calculer la capacité.

Exemple : condensateur 16 V, 470 µF. Alimentation 9 V → 63,2 % = 5,7 V. On charge et chronomètre. À 5,7 V, on arrête. Supposons 4,7 secondes.

Formule : τ = R × C → C = τ / R

Où : C = capacité, R = résistance en ohms, τ = temps en secondes.

• C = 4,7 s / 10 000 Ω
• C = 0,00047 F
• C = 47 mF = 470 µF

Points importants

• Ne touchez pas les pointes pendant la mesure (erreurs de lecture).
• Certains multimètres n'utilisent pas de sondes pour la capacité : connecteurs dédiés.
• Ne court-circuitez jamais les bornes pour décharger (risque d'endommagement). Utilisez une résistance.
• Respectez la polarité des condensateurs polarisés.
• Ne mesurez pas la capacité en circuit (sauf avec pont LCR).
• Le multimètre analogique n'a pas de source de courant constant → ne peut pas mesurer la capacité, mais peut tester un condensateur.
• Si fissures, gonflement, fuites : ne le chargez pas, risque d'explosion.
• Un DMM donne une lecture approximative, pas précise.
• Utilisez le mode « REL » pour les très petites capacités.
• Le pont LCR est l'instrument de référence pour une mesure précise.

Importance de la mesure de capacité

Les condensateurs ont une durée de vie limitée, leur capacité diminue avec l'usage, affectant le fonctionnement du système, pouvant aller jusqu'à l'explosion.

• La mesure révèle l'état réel du condensateur.
• Détecte les défauts : court-circuit, circuit ouvert, capacité trop faible.
• La valeur marquée doit correspondre à la mesure. Sinon, défectueux.
• Un condensateur défectueux cause des dysfonctionnements.
• Un condensateur en court-circuit peut griller d'autres composants sans fusible.
• Un condensateur ouvert coupe l'alimentation d'autres composants.
• Moteur à condensateur ne démarre pas si condensateur défaillant.
• Moteur monophasé devient lent et bruyant.
• Unité de correction de puissance inefficace si capacité dégradée.
• Condensateur physiquement dégradé peut exploser.

Note : Cet article a été publié par www.electricaltechnology.org

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