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Mesures de tension et de courant

RL

Figure 1 : Circuit de base pour la mesure de la tension électrique.

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Figure 1 : Circuit de base pour la mesure de la tension électrique.

Mesures de tension et de courant

Lors de la mesure d'une tension ou d'un courant, la grandeur à mesurer est convertie en un rapport à l'unité de mesure respective. Le voltage est donc affiché comme un multiple (ou même des fractions) d'un volt. Le courant est mesuré en ampères.

Mesure de la tension

Dans une mesure de tension, l'appareil de mesure est connecté en parallèle à une charge (par exemple, une résistance) ou à une source de tension. La résistance interne de l'appareil de mesure doit être aussi élevée que possible afin que l'appareil de mesure ne falsifie pas inutilement cette mesure. En effet, l'appareil de mesure est maintenant parallèle à la résistance et tire également un certain courant. Pour la source de tension, cela signifie qu'elle est chargée avec le courant total (résistance et appareil de mesure) et donc que la valeur de la tension change, même si ce n'est parfois que légèrement.

En pratique, plus la tension à mesurer est faible, plus l'influence déformante de l'appareil de mesure est importante.

Cependant, pour certaines valeurs de tension mesurées, la précision de la mesure est d'une importance secondaire. Cela s'applique généralement aux tensions de fonctionnement : par exemple, l'électronique ne se soucie pas de savoir si la tension de fonctionnement est seulement de 4,95 ou 5,05 volts au lieu de 5 volts. Cependant, il y a aussi des tensions qui doivent être ajustées le plus précisément possible. Cela est particulièrement vrai pour les tensions de référence, par exemple pour les convertisseurs analogiques/numériques, qui doivent être ajustées avec une précision d'un millième de volt.

Avec les anciens instruments de mesure analogiques, il faut s'assurer que la plage de mesure est correctement sélectionnée pour le résultat attendu. Si les tensions sont inconnues, commencez par la plus grande plage de mesure et réduisez-la jusqu'à ce que l'affichage analogique indique jusqu'à environ 2/3 de la pleine échelle. Ce n'est que maintenant que le résultat de la mesure est précis !

Prises de mesure
de la tension

Figure 2 : Le R&S® Scope Rider Scope Rider est un oscilloscope pratique avec capacité de mesure directe du courant, de la tension et de la résistance.
(Avec l'aimable autorisation de Rohde & Schwarz)

Prises de mesure
de la tension

Figure 2 : Le R&S® Scope Rider est un oscilloscope pratique avec capacité de mesure directe du courant, de la tension et de la résistance.
(Avec l'aimable autorisation de Rohde & Schwarz)

Les instruments de mesure modernes disposent généralement d'un affichage numérique du résultat de la mesure. Ils commutent également automatiquement la plage de mesure si la tension à mesurer l'exige. Bien que cela soit pratique, cela présente également un inconvénient : même s'il n'y a pas de tension du tout au point de mesure, le compteur affichera quelque chose : généralement une tension dans la plage inférieure des millivolts causée par les plus petits courants rampants. Malheureusement, souvent, le symbole indiquant la plage de mesure (mV) est également très petit. Vous devriez donc regarder de plus près ce que montre le compteur.

Mesure de la tension avec un oscilloscope

Chaque oscilloscope est également adapté pour mesurer des tensions continues ou alternatives directement sur l'écran. L'oscilloscope doit être commuté sur le mode dans lequel les tensions continues sont également affichées. Pour cela, on choisit une échelle appropriée dans laquelle cette tension continue trace une ligne horizontale sur l'écran. L'échelle (par exemple 1 Volt par ligne d'échelle) est alors la mesure de l'ampleur du voltage : 5 lignes d'échelle sont alors exactement 5 Volts. En revanche, c'est ainsi que l'on mesure la tension AC, c'est-à-dire la tension de crête U. Il faudrait alors calculer la tension effective Ueff. Car une tension sinusoïdale est considérée comme une approximation :

Ueff ≈ 0,707· Ucrête (1)

Il existe également des appareils de mesure multifonctionnels qui peuvent, par exemple, utiliser le convertisseur analogique/numérique, qui est de toute façon nécessaire dans l'appareil, pour la mesure de la tension continue (voir figure 2). C'est très pratique, car si vous mesurez avec l'instrument, par exemple, sur le plateau tournant d'une antenne radar sur une haute tour, vous pourriez vous éviter la peine de descendre pour obtenir un autre instrument.

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Figure 3 : Circuit de base pour la mesure du courant

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Figure 3 : Circuit de base pour la mesure du courant

Mesures courantes

Lors de la mesure du courant, l'instrument de mesure est généralement connecté en série dans le circuit. Cela signifie que le circuit est ouvert et que l'appareil de mesure est inséré à cet endroit. Dans ce cas, l'appareil de mesure doit avoir la résistance interne la plus faible possible afin d'influencer le moins possible la résistance totale, c'est-à-dire de ne pas fausser le résultat de la mesure.

Pour cette raison, une résistance de mesure en série extrêmement petite est généralement utilisée dans l'appareil de mesure. L'appareil de mesure ne mesure alors en fait que la tension chutant à travers cette petite résistance et convertit le résultat en un courant selon la loi d'Ohm.

Pour les très grands courants, un autre principe de mesure peut également être utilisé : la pince de courant. Il ne mesure également le courant qu'indirectement, car il mesure en fait le champ magnétique créé par le flux de courant dans le conducteur et le convertit en intensité de courant. Toutefois, il ne peut être utilisé que si un seul conducteur peut être recouvert par la pince. Un câble multiconducteur provoque une mesure incorrecte.

Mesures de résistance

La mesure d'une résistance ohmique est une capacité de la plupart des multimètres. Il y a deux façons de le mesurer :

  1. La résistance est chargée avec un courant constant de magnitude connue provenant d'une source de courant constant. Le résultat de la mesure est proportionnel à la chute de tension aux bornes de la résistance (comme le montre la figure 1). A partir de là, on peut calculer l'ampleur de la résistance.
  2. La résistance est chargée d'une tension constante et régulée de grandeur connue. Le résultat de la mesure est proportionnel au courant traversant la résistance (comme le montre la figure 3). A partir de là, on peut calculer l'ampleur de la résistance.
Mesures de la capacité

En fait, cette mesure est similaire à la mesure de la résistance, sauf qu'au lieu du courant continu, on utilise un courant alternatif dont la fréquence est connue. La réactance (résistance en courant alternatif) du condensateur est donc mesurée et sa capacité est calculée avec la fréquence connue.

Cependant, faire cela avec un multimètre est plus une estimation qu'une mesure. Mais avec cette mesure, on peut déterminer si le condensateur est toujours fonctionnel ou non.