Les appareils de mesure

Parent Category: Génie électrique Category: Electronique

Généralités

Les appareils de mesure servent à mesurer les grandeurs électriques telles que la tension (voltmètre), l'intensité de courant (Ampèremètre), la puissance électrique (le Wattmètre), la capacité (Capacimètre), la résistance (Ohmmètre), la fréquence (fréquencemètre). Certains appareils regroupent dans un même boîtier plusieurs appareils élémentaires, on les appelle les multimètres ou contrôleurs universels. On classe les appareils de mesure en deux grands groupes:

  • Les appareils de mesure analogique
  • Les appareils de mesure numérique.

Les appareils de mesure analogique

Encore appelés appareil à aiguille ou à dérivation, ils indiquent une valeur exactement proportionnelle à la valeur de la grandeur à mesurer.

La présentation

Sur la face avant de l'appareil se trouve des bornes, un ou plusieurs commutateurs, un cadrant gradué avec un miroir devant lequel peut se déplacer une aiguille.
Les principales caractéristiques de choix de ces appareils sont:

  • Le calibre
  • La résistance interne
  • L'échelle
  • La classe.

Le calibre (Cal)

C'est la plus grande valeur mesurable par l'appareil, sont unité dépend de la grandeur à mesurer: Vol pour les tension, Ampère pour l'intensité du courant etc. Il existe également plusieurs calibres pour les fonctions données 1V, 10V, 100V, 1.000V. Un commutateur permet de passer d'un calibre à un autre.

L'échelle (ech)

C'est l'étendue de la graduation sur le cadran. Elle s'exprime en division, certains appareils ont plusieurs échelles.
Exemple: de 0 à 30 divisions
de 0 à 100 divisions.
On appelle lecture (lec), la valeur indiquée par la position de l'aiguille lors d'une mesure. Elle s'exprime en division. On appelle valeur mesurée (Vm la valeur de la grandeur à mesurer correspondant à la lecture. Elle est donnée par la relation suivante :

99
La valeur mesurée a la même unité que le calibre.
Exemple: Vm=100V; Cal=250V; ech=100div; lect=40div
Vm = 250x40/100 = 100V
Vm = 100V

La résistance interne

On sait que pour pouvoir fonctionner, un voltmètre doit prélever une faible intensité au circuit sur lequel on le branche. Plus on prélève l'intensité plus on perturbe le circuit, cette tension est souvent différente de celle qu'on voulait mesurer. Pour minimiser ce problème ce problème, un voltmètre doit avoir une très grande résistance interne. Elle est généralement supérieure à 20.000 ohm/V pour les appareils courants.
De même utiliser en ampère un multimètre doit avoir une résistance très faible pour éviter les chutes de tension importantes à ses bornes.

 

100
La mesure de tension se fait en connectant le voltmètre en parallèle avec le composant dont on veut mesure la tension. Alors que la mesure de l'intensité de courant se fait en insérant l'ampèremètre en série dans la branche où l'on souhaite mesurer l'intensité du courant.

La classe

 

Indépendamment de l'erreur d'insertion tout appareil donne des indications plus ou moins entachées d'erreur. Pour chiffrer l'incertitude de mesure d'un appareil, on se sert d'une quantité appelée classe de l'appareil et donné par le constructeur. On peut classer les appareils suivant leur classe de précision:

  • Les appareils étalons. Classe de précision: 0,5; 0,1; 0,2
  • Les appareils de contrôle. Classe de précision: 0,5 et 1
  • Les appareils industriels. Classe de précision: 1,5 et 2,5
  • Les appareils indicateurs. Classe de précision: 5

L'appareil est d'autant plus précis que la classe de précision est faible. L'incertitude sur la mesure dû à la classe de l'appareil est donnée par:

 

101
II.2. Classification des appareils analogiques

 

On classe les appareils de mesure analogiques suivant la nature du phénomène physique qui détermine leur fonctionnement. On distingue:

  • Les appareils magnétoélectriques
  • Les appareils ferromagnétiques
  • Les appareils électrodynamiques
  • Les appareils thermiques
  • Les appareils électrostatiques
  • Les appareils ferrodynamiques.

Qualité des appareils de mesure analogiques

 

Elles sont étroitement liées à la technologie de construction des appareils. On distingue 5 qualités des appareils:

  • La précision
  • La fidélité
  • La justesse
  • La sensibilité
  • La rapidité d'exécution.

 


Les appareils de mesure numériques

 

Ces appareils sont basés sur un principe tout à fait différent de celui des appareils analogiques. Leur constitution est purement électronique depuis l'amplificateur à haute impédance d'entrée jusqu'à l'affichage de la mesure par les diodes électroluminescentes ou par les cristaux liquides.
Ils donnent directement en chiffre un nombre indiquant la valeur de la grandeur qu'il mesure. Chacun des chiffres de l'afficheur s'appelle digit. Le nombre de digit dépend du type d'appareil, il est généralement supérieur ou égal à 3. La précision de la mesure des appareils numériques dépend généralement du nombre de digit. Plus ce nombre est grand, meilleur est la résolution. On appelle résolution, le plus petit écart de tension ou de courant décelable par l'appareil à affichage numérique.
Ces appareils sont généralement dotés d'un commutateur qui permet de changer les calibres et de fonctions. Les principaux avantages des appareils à affichage numérique sont:

  • La facilité d'utilisation
  • La grande précision
  • La résistance d'entrée supérieure à 1M/v
  • Leur facilité de lecture

Les inconvénients sont:

  • Le prix qui reste assez élevé
  • Leur fragilité (n'accepte pas les chocs électriques et mécaniques)
  • Les difficultés à repérer le maximum ou le minimum d'un signal.