Multimètres numériques
(327)Les multimètres numériques font partie de l’équipement de base des techniciens spécialisés en électronique, électrotechnique, électricité, automatisme et domaines connexes. Ils permettent d’effectuer diverses mesures, d’accélérer les diagnostics, les travaux d’installation, la maintenance, etc. Ils sont apparus sur le marché il y a plusieurs décennies, en remplacement des multimètres analogiques, pour la construction desquels des indicateurs électromagnétiques étaient utilisés.
Le multimètre est un équipement essentiel pour divers professionnels et amateurs. Cependant, chaque domaine d’application a ses propres besoins spécifiques. Lors du choix du bon multimètre, vous devez faire attention à plusieurs aspects, notamment :
- capacités de mesure (grandeurs mesurées),
- plage de fonctionnement (échelle, valeurs minimales et maximales),
- sensibilité,
- méthode d’alimentation,
- et aussi – notamment dans le cas d’appareils utilisés pour fonctionner avec des sources d’énergie de réseau – conformité d’un produit donné aux normes internationales et locales.
Ci-dessous, nous analysons quelques paramètres clés de chaque multimètre – et fournirons également des informations de base sur le choix d’un appareil adapté à vos besoins.
Fonctions de base des multimètres numériques
Premièrement nous allons découvrir les fonctions de base des multimètres, c’est-à-dire les mesures de grandeurs électriques.
Mesure de tension AC/DC
Les multimètres sont principalement associés à trois types de mesures : tension, courant et résistance. Ce sont, bien sûr, des quantités présentes dans les lois d’Ohm et de Kirchhoff qui permettent une analyse de circuit de base. La tension est le premier paramètre qui fonctionne lors du diagnostic de problèmes avec l’électronique, il permet également d’estimer la connexion correcte des composants de puissance, convertisseurs, etc. Une autre mesure effectuée à l’aide de cette fonctionnalité est la chute de tension, par exemple sur une diode. Puisque le multimètre sera probablement utilisé à la fois sur des circuits du courant alternatif et constant, presque tous les modèles ont des réglages distincts pour AC et DC. Selon la destination principale de l’appareil, il convient de s’assurer que sa portée permet une mesure de plusieurs dizaines de mV DC (dans le cas de l’électronique de précision) ou jusqu’à 1 kV AC (installations sur secteur).
Mesure de l’intensité du courant
Une autre valeur clé qui nécessite une mesure dans les travaux électroniques et électrotechniques est l’intensité du courant – elle permet d’estimer la puissance d’un appareil ou d’un composant, l’énergie qu’il consomme, vous permet de comparer le fonctionnement de l’élément avec des paramètres nominaux, etc. La plupart des multimètres ont deux prises indépendantes pour mesurer le courant. L’un pour tester dans les gammes inférieures et l’autre, protégé par une valeur supérieure fusible, au moyen duquel il est mesuré à l’échelle maximale pour laquelle l’appareil est adapté (le plus souvent jusqu’à 10 A ou 20 A). Avant de tester des courants aussi élevés, il est essentiel de s’assurer qu’ils ne dépassent pas les spécifications des sondes et câbles. Le multimètre acheté pour travailler avec l’électronique devrait pouvoir fonctionner avec des courants de l’ordre non seulement de mA, mais aussi de µA.
Les multimètres haut de gamme offrent une mesure True RMS (Root Mean Square). Un simple test de courant alternatif ne donne des résultats corrects que pour des formes d’onde parfaitement sinusoïdales. En pratique, la forme d’onde a souvent une forme différente (PWM, signaux carrés, etc.) ou est déformée, par exemple lors de l’alimentation de charges non linéaires, de circuits à semi-conducteurs, d’alimentations à découpage, d’onduleurs, de moteurs (y compris les climatiseurs, les appareils électroménagers, etc.). La fonctionnalité True RMS signifie que le multimètre effectuera des calculs sur les données échantillonnées, ce qui se traduira par une valeur du courant continu équivalente, appelée valeur efficace. Pendant ce temps, pour les formes d’onde irrégulières, l’erreur de l’ampèremètre « ordinaire », c’est-à-dire mesurant la valeur moyenne, peut atteindre jusqu’à 40 %.
Mesure de résistance
La mesure de résistance vous permet d’examiner les paramètres des circuits, des fils, des connecteurs, ainsi que d’identifier les éléments SMD et de localiser les composants électroniques endommagés ("brûlés"). Ici, il convient également de prêter attention à la plage de mesure la plus large possible, en particulier en tenant compte des faibles valeurs inférieures à 1 Ω. Cela est dû au fait que même une résistance apparemment faible sous l’influence d’un courant suffisamment important provoquera le dégagement de quantités importantes (parfois dangereuses) de chaleur. Cela peut se produire en cas de mauvaises connexions dans les tableaux de distribution et autres points de l’installation du réseau. La mesure avec une précision mΩ vous permettra de détecter des points avec une résistance accrue. Il sera également nécessaire dans le cas de l’électronique de précision, où de petits écarts par rapport aux paramètres nominaux peuvent entraîner un désaccord des générateurs, stabilisateurs, amplificateurs, etc. Si le multimètre est destiné à fonctionner avec de tels circuits, il convient de prêter attention aux appareils offrant une mesure en quatre points la méthode Kelvin. Traditionnellement, la résistance est mesurée en mesurant la chute de tension aux bornes d’un composant traversé par un courant connu. Malheureusement, la résistance des fils eux-mêmes introduit une erreur qui, lors de la mesure de petites valeurs de résistance (par exemple des centièmes de Ω), peut même atteindre plusieurs dizaines de pour cent. Dans de tels cas, deux paires de fils indépendantes sont utilisées – une pour l’alimentation et l’autre pour la mesure. Cela permet d’éliminer les chutes de tension causées par une conduction de câblage imparfaite et d’estimer très précisément la valeur de la résistance entre les points où les sondes sont appliquées.
Test de diode et de continuité du circuit
Ces fonctions sont généralement placées sous un seul paramètre en raison de leur fonctionnement similaire. Le test de continuité est une des fonctions de base du multimètre et son fonctionnement est très simple : s’il y a un conducteur entre les sondes pour boucler le circuit, le multimètre émet un bip clair et aigu. L’alarme acoustique est utilisée car les tests de continuité sont souvent effectués sur des distances relativement longues (vérification du câblage réseau, câblage du véhicule, etc.), et donc l’opérateur ne sera pas toujours à proximité du multimètre lors de l’application de la sonde.
Le test de diode, comme son nom l’indique, sert à vérifier le fonctionnement des diodes semi-conductrices. Ces tests sont principalement à des fins de diagnostic, permettent de localiser les composants endommagés. En cas de diodes grillées et court-circuitées dans les deux sens (chute de tension proche de 0 V quelle que soit la polarité), après application des sondes, une alarme acoustique sera activée ; diode dans laquelle il y a un espace sur le connecteur affichera des informations sur le circuit ouvert.
Mesure de capacité
Cette fonctionnalité sera importante principalement lorsque vous travaillez avec des composants électroniques et des diagnostics de circuits. La mesure de capacité permet de vérifier que les condensateurs n’ont pas été endommagés ou dégradés. Il sera également très utile lorsque vous travaillez avec des composants montés en surface (SMD) car les petits formats de ces composants ne sont pas marqués d’une impression, et donc leur identification sans mesure est pratiquement impossible. Il convient de garder à l’esprit que le test de la capacité d’un condensateur connecté au circuit sera sujet à erreur.
Mesure de fréquence
Parfois, le travail avec l’électricité et l’électronique nécessite de vérifier la fréquence d’un signal avec une forme d’onde régulière (par exemple, une onde sinusoïdale). Le test précis des changements de tension périodiques nécessite l’utilisation d’un oscilloscope, mais assez souvent un test initial avec un multimètre est suffisant pour identifier la cause de la panne ou vérifier le fonctionnement du générateur, de l’onduleur, etc. La mesure de fréquence n’est pas une fonctionnalité de base des multimètres et est disponible dans certains modèles d’appareils (généralement haut de gamme).
Mesure de température
Une fonction utile de nombreux compteurs universels est la mesure de la température. Cela se fait généralement à l’aide d’un thermocouple inclus dans le kit avec l’appareil. Un tel test a une plage très large (des centaines de °C), selon la sonde utilisée, permettant de surveiller le fonctionnement des appareils de chauffage, des chaudières, des moteurs, des batteries, des radiateurs et de nombreux autres éléments dont les opérations sont des paramètres thermiques importants.
Comment choisir un multimètre numérique ?
On peut supposer que les utilisateurs de multimètres peuvent être divisés en trois groupes :
- spécialistes dans la conception, la fabrication et l’entretien de circuits électroniques ;
- techniciens électriciens professionnels travaillant avec les circuits de réseau et lignes électriques ;
- et les utilisateurs nécessitant une fonctionnalité de base du multimètre, qu’il s’agisse d’un usage professionnel (par exemple l’atelier électrique automobile) ou d’un usage privé (poste d’amateur, petites réparations dans le ménage).
Il convient de noter que les paramètres des multimètres, même ceux de base, sont suffisamment larges pour répondre avec succès aux exigences du troisième groupe. Ici, le choix de l’appareil dépendra des préférences personnelles (taille, type d’affichage, etc.) et, éventuellement, de la durabilité de l’appareil. Si le compteur doit être utilisé dans des conditions environnementales difficiles (poussière ou humidité élevée), il est préférable de choisir un appareil offrant un haut degré d’étanchéité, au moins IP54 c’est-à-dire une bonne étanchéité à la poussière et une bonne résistance aux éclaboussures eau.
Lors du choix d’un multimètre pour travailler avec l’électronique, notamment à l’ère des systèmes semi-conducteurs sensibles, il est préférable de privilégier les plages de mesure inférieures : elles doivent prendre en compte des valeurs de l’ordre de µA, mV, mΩ . Quant aux autres possibilités offertes par les multimètres : en pratique, les mesures de capacité, de température et de fréquence ne sont pas souvent effectuées – mais lorsque cela est nécessaire, la fonctionnalité adéquate du multimètre s’avère difficile à surestimer.
En ce qui concerne les électriciens la caractéristique la plus importante d’un multimètre doit toujours être sa catégorisation selon les normes établies par la Commission électrotechnique internationale (CEI) (soit IEC en anglais). La catégorie indique à quel travail l’appareil est destiné. Il est lié à un certain nombre de caractéristiques de construction du compteur : son câblage, les paramètres du connecteur, le matériau, le niveau d’isolation. Pour les multimètres, les classifications les plus courantes sont :
- CAT II (récepteurs monophasés) ;
- CAT III (équipements et composants triphasés intérieurs) ;
- CAT IV (connexions réseau monophasées et triphasées).
En plus de numéro de catégorie, le fabricant est tenu d’indiquer la tension de fonctionnement maximale pouvant être présente dans les circuits testés avec le multimètre (généralement cette valeur est de 300 V, 600 V ou 1000 V).
Lors du choix d’un appareil, le futur utilisateur doit se demander si l’écran et le clavier rétroéclairés peuvent améliorer le confort de son travail – de nombreux fabricants de multimètres proposent une telle option.
Fonctionnalités supplémentaires
Dans le cas d’applications professionnelles, des fonctionnalités supplémentaires de multimètre s’avèrent utiles. Il s’agit également de fonctionnalités simples, comme la fonction « hold » (affichage de la mesure après déconnexion des sondes) ou de mémorisation des valeurs moyennes, minimales et maximales, ainsi que de possibilités plus complexes. Ces derniers facilitent l’inspection d’installations étendues, permettant par exemple de sauvegarder une série de mesures sous forme d’enregistrements. De plus : les multimètres de classe supérieure sont de plus en plus équipés de modules de communication Bluetooth et WiFi qui vous permettent de faire fonctionner les appareils à l’aide d’un téléphone ou d’une tablette, ainsi que d’envoyer les données collectées via Internet et de placer dans le cloud ou sur serveur dédié.
Multimètres stationnaires (de table)
Une sous-catégorie de multimètres est les appareils fixes, c’est-à-dire les compteurs de laboratoire. Ces produits se caractérisent par un affichage haute résolution des mesures (souvent dix millièmes d’une unité de base), des écrans larges, une capacité d’alimentation secteur et un taux d’échantillonnage accru. De plus, ils offrent des fonctionnalités plus larges dans le domaine de l’analyse numérique des mesures. Souvent, les fabricants les équipent de capacités supplémentaires, par exemple avec un générateur de signal intégré. Il convient de souligner que ces types de multimètres sont fabriqués pour un usage professionnel, par exemple dans des services agréés ou des laboratoires de prototypage, ils se caractérisent donc par un prix relativement élevé.
Ensembles
Les utilisateurs à la recherche d’un multimètre pour moderniser leur atelier ou compléter un nouveau parc d’outillage doivent être attentifs aux ensembles de mesure proposés par de nombreux fabricants de marque. Ces ensembles peuvent être constitués, par exemple, d’un multimètre, d’une pince ampèremétrique et de plusieurs accessoires. Ils sont souvent proposés avec un étui dédié qui aidera à protéger le verre de l’écran des rayures. Dans certains cas, en plus de l’équipement de base (câbles, sondes), les kits contiennent d’autres accessoires, les pinces crocodiles de haute qualité, fiches, thermocouples, adaptateurs de pinces, etc.
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