Le multimètre

Le multimètre, un outil indispensable

Il existe une grande variété de modèles de multimètres, avec des caractéristiques et des performances très diverses.

On trouve des appareils dits "de poche" ou "de poing", c'est-à-dire portatifs, et des appareils "de table", plus volumineux et destinés à rester au laboratoire ou à poste fixe.

Les multimètres de poche sont analogiques (à aiguille) ou numériques (affichage à cristaux liquides), quelques modèles combinant les deux types d'affichage.

Le multimètre demeure un outil indispensable, même pour l'amateur. Si vous n'en possédez pas, n'hésitez pas à en faire l'acquisition! On trouve sur le marché des modèles économiques, aux performances très suffisantes, à partir de 30 euros environ.

 

Choisir un multimètre

Il convient de choisir son multimètre avec discernement, en fonction non seulement du prix, mais aussi des caractéristiques et performances de l'instrument, et de l'usage qu'on en fera. Si la mesure des inductances n'est pas d'une utilité quotidienne, le testeur de diodes est en revanche une fonction appréciable...

En tout état de cause, un multimètre devra permettre, au minimum:

Ces trois grandeurs (U, I et R) sont en effet celles qu'on retrouve dans les lois d'Ohm et de Joule.

On doit par ailleurs exiger d'un multimètre:

 

Autres critères de choix

Les appareils numériques, à affichage LCD, sont désormais les plus répandus, ce qui ne signifie pas que leurs homologues analogiques, à aiguille, soient tous périmés, loin de là! Ce critère, à lui seul, n'est pas décisif.

Les marques les plus connues proposent toutes, dans leurs catalogues, des modèles économiques dotés de fonctions suffisantes. Sans aller jusqu'à investir une petite fortune dans un appareil dernier cri de marque réputée, il est sans doute préférable d'acquérir un modèle d'un constructeur connu, plutôt qu'un article "sans marque" (avec un mode d'emploi en "javanais"), comme on en trouve parfois en grandes surfaces...

multimètre numérique La photo de gauche montre un modèle de multimètre numérique d'entrée de gamme, à prix modique. Cet appareil est néanmoins très complet et amplement suffisant pour un amateur ou un débutant.

L'appareil comporte trois parties: en haut, l'écran d'affichage à cristaux liquides 3 1/2 digits; au centre, le commutateur rotatif de sélection de fonction et de calibre; en bas, trois bornes d'entrée.

Le rotacteur central permet de choisir une fonction (mesure de tension continue ou alternative jusqu'à 500 volts, intensité jusqu'à 10 ampères, résistance jusqu'à 20 mégohms...) et un calibre (par exemple, jusqu'à 200 mV, jusqu'à 2 V, etc.). On notera la présence de trois autres fonctions bien utiles: la mesure du hFE des transistors PNP ou NPN, le test de continuité, pour détecter une éventuelle coupure entre deux points d'un circuit, et la mesure des températures.

Les trois bornes, en bas, servent à recevoir les cordons de mesure. En plus des deux entrées classiques, présentes sur tous les modèles, on trouve ici une entrée 10 ampères, destinée aux courants de fortes valeurs.

Les modèles les plus sophistiqués permettent en outre de mémoriser certaines valeurs (MAX , Peak ,...); certains sont dénommés "autorange", c'est-à-dire que le choix du calibre se fait de manière automatique; ils peuvent aussi donner la valeur dite "efficace vraie" (TRMS) d'un signal variable non-sinusoïdal... Ces caractéristiques sont certes intéressantes, mais pas du tout indispensables pour un débutant.

La mesure se fait à l'aide de deux cordons extra-souples, un rouge et un noir, munis à leur extrémité de pointes de touche. Il s'agit là des accessoires standards. Sur les modèles "bas de gamme", les cordons sont souvent de piètre qualité...

Les pointes de touche pourront dans bien des cas être remplacées par des pinces "crocodile" ou des grip-fils, qui permettent "d'accrocher" au moins un des deux cordons, par exemple à la masse ou au point de référence. Pensez-y lors de l'achat de votre multimètre!

pointes de touche, pinces croco

De nombreux accessoires peuvent être associés au multimètre pour le rendre plus facile à utiliser et plus performant: cordons en silicone terminés à chaque extrémité par des fiches "banane" de diamètre 4 mm standard, de préférence avec reprise arrière (environ 2,30 euros pièce), pinces "crocodile" (1,50 euro la paire), qu'on enfiche simplement dans les prises "banane", grip-fils... Parmi les autres accessoires disponibles en option, on peut citer les sondes de température, ou thermocouples de type K, adaptables sur un grand nombre de modèles de multimètres. Enfin, la gaine anti-choc avec béquille apportera une protection efficace de l'appareil et un indéniable confort d'utilisation.

 

Avant toute mesure, pensez SECURITE!

La première chose à faire lorsque l'on acquiert un multimètre, comme du reste beaucoup d'autres appareils, c'est de lire attentivement la notice!

Cette notice (en français, comme l'exige la loi...) comporte normalement un chapitre consacré à la sécurité de l'utilisateur: il faut prendre le temps de le lire. Les limites de sécurité de l'appareil y sont en effet indiquées (tension maximale et courant maximal pouvant être mesurés) et il est important de les connaître avant toute utilisation.

Gardez à l'esprit que relever une mesure de tension ou d'intensité peut présenter un réel danger pour l'utilisateur, ou provoquer la destruction de l'appareil! Aussi, respectez scrupuleusement les recommandations du fabricant et prenez bien soin de n'utiliser votre multimètre que dans les conditions prévues.

Pensez-y: le 230 V secteur peut être mortel!

Tout montage raccordé au secteur implique de prendre les plus grandes précautions. Même hors tension, on ne doit prendre aucune mesure sur un montage avant d'avoir déchargé tous les condensateurs!

Un courant, même faible, peut entraîner la dissipation d'une puissance importante dans certains composants et les rendre brûlants. La mise en court-circuit d'une simple pile de 9 V peut elle aussi provoquer une dangereuse élévation de température.

Avec le multimètre comme avec le fer à souder, soyez toujours prudents et pensez d'abord sécurité!

 

Comment utiliser le multimètre?

Nous n'aborderons ici que trois types de mesure: tension, intensité, résistance. Pour les autres mesures possibles avec tel ou tel modèle de multimètre, on se reportera à la notice du constructeur.

Mesurer une tension

En ce qui concerne le raccordement des cordons de mesure et le choix de la sensibilité, on se reportera à la notice du constructeur. Si on ne dispose pas d'un modèle autorange et si la valeur de la tension à mesurer est inconnue, on choisira toujours le calibre supérieur pour commencer.

Le point important est le suivant: une tension se mesure toujours en parallèle avec le circuit.

Si par exemple on souhaite mesurer la tension aux bornes d'un récepteur, on branche les pointes de touche en parallèle sur ce récepteur, la pointe "noire" du côté du point de référence. En cas d'erreur de polarité, si les pointes ont été interverties, un multimètre numérique affichera une valeur négative.

mesure d'une tension Pour mesurer une tension, on branche le multimètre en parallèle avec le circuit, la pointe de touche noire étant connectée au potentiel de référence.

Dans l'exemple ci-contre, on mesure une tension de 8,51 V aux bornes de la pile (on lirait 8,68 V en circuit ouvert). Si on place les pointes de touche aux points notés a et b, en respectant la polarité, on obtient une mesure de 1,64 V, correspondant à la tension de seuil de la DEL rouge. Entre les points c et d, aux bornes de la résistance, la tension lue est de 6,85 V.

La différence de 0,02 V (1,64 + 6,85 = 8,49) est due à la précision de l'appareil sur ce calibre (plus ou moins 0,08% selon la notice du fabricant).

Mesurer une intensité

En ce qui concerne le raccordement des cordons de mesure et le choix de la sensibilité, on se reportera à la notice du constructeur. Si on ne dispose pas d'un modèle autorange et si la valeur de l'intensité à mesurer est inconnue, on choisira toujours le calibre supérieur pour commencer, en veillant bien à ne pas dépasser les limites permises par l'appareil.

Une intensité, à la différence d'une tension, se mesure toujours en série avec le circuit.

Si par exemple on souhaite mesurer l'intensité du courant qui traverse une résistance, on doit d'abord interrompre la branche du circuit où se trouve cette résistance, c'est-à-dire la couper, puis on connecte les pointes de touche entre ces deux points, donc en série avec la résistance.

On voit bien que la mesure du courant pose un problème délicat si, pour une raison ou une autre, il n'est pas possible de couper le circuit... Il existe heureusement une solution très simple, qui consiste à relever la tension aux bornes de la résistance. Connaissant la valeur de cette résistance, il ne reste plus qu'à appliquer la loi d'Ohm!

Deux petites remarques en passant:

mesure d'une intensité Pour mesurer un courant, le multimètre doit être connecté en série avec la branche du circuit considéré.

Par conséquent, le circuit doit être interrompu: ici, entre le + de la pile et l'anode de la DEL. Il est important de choisir le calibre approprié ou, en cas de doute, le calibre le plus élevé.

Attention! En cas de doute sur un éventuel dépassement de la valeur maximale pouvant être mesurée par votre appareil, abstenez-vous!

Les professionnels utilisent une pince ampèremétrique pour mesurer un courant sans couper le circuit. Cet appareil, assez dispendieux, ne se justifie guère dans le "laboratoire" d'un amateur...

Mesurer une résistance

En ce qui concerne le raccordement des cordons de mesure et le choix de la sensibilité, on se reportera à la notice du constructeur.

Deux points sont ici essentiels:

mesure d'une résistance La mesure d'une résistance avec un multimètre numérique se fait hors tension, donc circuit ouvert. On place ensuite les pointes de touche, ou mieux les grip-fils, aux bornes de la résistance. Attention de ne pas shunter celle-ci avec les doigts, ce qui fausserait complètement la mesure!

Ajoutons que les cordons de mesure, quelle que soit leur qualité, présentent forcément une certaine résistance. Elle est en général si faible qu'on peut la négliger, sauf dans le cas où on serait amené à mesurer une résistance elle-même de très faible valeur.

Enfin, il ne faut pas oublier que le multimètre, même le plus sophistiqué, est affligé d'une marge d'erreur, si minime soit-elle. Cette précision, variable selon les fonctions et les calibres, est indiquée dans la notice de l'appareil. Il faudra parfois en tenir compte.

Après usage, n'oubliez pas d'éteindre l'appareil en plaçant le commutateur central sur OFF et rangez-le dans son étui ou une housse de protection.

 

La mesure "efficace" et "efficace vraie"

La mesure des tensions variables pose un problème évident puisqu'à l'instant t de la prise de mesure, la tension aura une valeur U et à l'instant t' cette valeur sera de U'... Le problème est contourné de la manière suivante: on ne mesure pas une tension instantanée, mais une valeur dite "efficace".

Prenons le cas le plus simple, celui d'une tension sinusoïdale, par exemple celle du secteur. Le multimètre n'affichera pas la valeur crête, ni aucune des valeurs intermédiaires entre le 0 V et la valeur crête, voisine de 325 V, mais la valeur efficace, soit 230 V. Sachant que, dans le cas d'un signal périodique de forme sinusoïdale, la valeur crête est égale à la valeur efficace multipliée par 1,414 (soit la racine carrée de 2), on retrouve aisément cette valeur maximale.

Prenons maintenant le cas, moins favorable, d'un signal variable non-sinusoïdal, voire non-périodique. Il devient alors très difficile de mesurer une valeur, même "efficace", puisqu'on ne peut plus recourir au très commode 1,414... La difficulté, cette fois, est tournée en faisant intervenir la valeur efficace vraie, qui est définie comme étant égale à la valeur d'une tension continue qui produirait, dans une résistance identique, le même dégagement de chaleur dans le même temps, autrement dit la même puissance.

Les multimètres dotés de cette capacité à mesurer une valeur efficace vraie sont estampillés TRMS, pour True Root Mean Square.

Retenons que le multimètre n'est pas l'appareil le mieux équipé pour faire face à l'étude de signaux variables non-sinusoïdaux; il vaut mieux, alors, se tourner vers l'oscilloscope. Le multimètre permet néanmoins d'obtenir, sur des signaux sinusoïdaux assez lents, par exemple le courant secteur ou issu d'un transformateur, la plupart des mesures utiles.

Attention toutefois: la mesure ne sera correcte que pour une gamme de fréquences donnée, le plus souvent comprises entre 50 et 1 KHz. Ceci s'explique par le fait que, sur les multimètres numériques, la mesure s'effectue par comptage (entre 2 et 20 mesures par seconde). Il va de soi que si la variation du signal est trop rapide, le multimètre ne pourra fournir un affichage correct. On voit ici tout l'intérêt de l'oscilloscope...

Pour conclure, mentionnons que certains multimètres proposent des fonctions de mémorisation de la mesure (data hold, ou DH) et/ou de mémorisation de la valeur crête (peak hold, ou MAX).