Fonctionnement de base, entretien, maintenance et résolution avancée des problèmes dans le cadre des métiers spécialisés
Introduction aux multimètres : Fonctionnement de base, entretien, maintenance et résolution avancée des problèmes dans le cadre des métiers spécialisés Copyright © 2024 by eCampusOntario is licensed under a Licence Creative Commons Attribution 4.0 International, except where otherwise noted.
Introduction aux multimètres : Fonctionnement de base, entretien, maintenance et résolution avancée des problèmes dans le cadre des métiers spécialisés par Brent Pfifer est publié sous licence internationale de Creative Commons Attribution 4.0, sauf indication contraire.
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I
La précision de tout technicien est déterminée par l’équipement de mesure qu’il utilise. Si l’équipement est défectueux ou utilisé de façon incorrecte, les mesures seront inexactes. Et si les mesures sont inexactes, les conclusions du technicien seront erronées. Pour éviter d’obtenir des relevés inexacts, il convient de manipuler, d’utiliser et d’entreposer les compteurs comme il se doit. Une fois que vous avez fini d’utiliser un multimètre, vous devez toujours l’éteindre pour prolonger la durée de vie des piles.
Ces précautions s’appliquent aussi bien aux compteurs numériques qu’aux compteurs analogiques.
Les deux principaux types de compteurs sont les compteurs analogiques et les compteurs numériques (figure 1). Bien que les deux compteurs remplissent les mêmes fonctions, ils ont des conceptions différentes.
Figure 1 : Multimètre analogique et multimètre numérique.
Comme vous pouvez le constater, la différence se situe au niveau de l’écran. Les compteurs numériques sont généralement plus simples à utiliser et plus précis que les compteurs analogiques, ce qui explique pourquoi ils ne cessent de gagner en popularité. Le présent manuel sera axé sur le multimètre numérique (DMM), car il est le plus répandu, bien que les multimètres analogiques soient encore préférables dans certains cas, notamment lorsqu’il s’agit de surveiller une valeur très variable.
Lors de la manipulation d’un multimètre, vous devez vous assurer de tenir le dispositif fermement. Une chute du multimètre, en particulier un compteur analogique, aussi négligeable soit-elle, peut affecter les relevés ultérieurs et la précision du multimètre. Lors de la prise des mesures, l’utilisateur aura très probablement besoin d’utiliser ses deux mains. Il est donc nécessaire de s’assurer que le compteur est placé dans une position stable où l’utilisateur pourra lire les relevés sans avoir à changer de position de l’appareil. SI vous ne trouvez pas d’endroit approprié, il peut être nécessaire de faire appel à une deuxième personne pour tenir le compteur et/ou enregistrer les relevés. Certains compteurs peuvent également être équipés de sangles ou d’attaches magnétiques pour faciliter leur utilisation par un seul technicien.
Les multimètres doivent être entreposés dans un endroit sec où ils ne risquent pas de subir des dommages physiques. La plupart des multimètres sont livrés avec un étui dans lequel ils peuvent être rangés. Cet étui permet non seulement de ranger toutes les pièces au même endroit (compteur, câbles, piles, sangles magnétiques, etc.), mais aussi de protéger les parties vulnérables, telles que l’écran, de tout dommage éventuel.
Lorsqu’un multimètre est entreposé pendant une période prolongée, le fait de retirer les piles permet d’éviter les dépôts de corrosion au niveau des contacts des piles.
Les multimètres sont équipés de câbles plus ou moins longs. Vous devez prendre des précautions supplémentaires doivent pour veiller à ne pas endommager les connexions internes des conducteurs lorsque vous enroulez les câbles sur eux-mêmes.
Même si vous avez habituellement affaire à des tensions négligeables et à du courant de faible intensité, les valeurs ne sont jamais très éloignées des niveaux mortels. Vous pouvez recevoir un choc ou avoir une brûlure à partir de tout circuit électrique ordinaire. La gravité du choc électrique dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment :
Les circuits électriques résidentiels standard (prises et circuits d’éclairage) sont généralement limités par un disjoncteur à une valeur de 15 ampères. Ce dispositif a été conçu pour déclencher et ouvrir un circuit si la valeur de 15 ampères est dépassée. Il offre une protection contre les dommages matériels, mais pas nécessairement contre les dommages corporels. Un courant de 50 milliampères (mA) ou cinq centièmes d’ampères (.05A) suffit à causer une blessure mortelle. Le corps est sensible des valeurs de courants relativement faibles. À titre de comparaison, une ampoule de 100 watts débite environ 0,85 ampère (850 mA) de courant lorsqu’elle est connectée à une source de 120 volts. Gardez à l’esprit que chaque circuit électrique résidentiel standard dispose de 15 ampères. Les chocs électriques, les brûlures électriques et autres blessures connexes sont beaucoup trop fréquents et ne sont pas déclarés, dans la plupart des cas. Si vous rencontrez une personne qui, selon vous, a reçu ou reçoit un choc électrique, gardez toujours à l’esprit les recommandations suivantes :
Il est essentiel d’éliminer toute possibilité d’une mise sous tension inopinée de la machine. Afin de créer un environnement de travail sécuritaire, le personnel doit se prémunir contre tout contact avec des tensions électriques et contrôler les courants électriques en mettant hors tension les circuits qui alimentent l’équipement sur lequel ils travaillent.
Optimisez la sécurité de votre environnement de travail en prenant les mesures suivantes :
Tous les multimètres numériques combinent les caractéristiques d’un ampèremètre, d’un voltmètre et d’un ohmmètre. La figure 1 montre un multimètre numérique classique. Toutefois, en fonction des marques et des modèles, le nombre de chiffres affiché à l’écran peut varier et les prises d’entrée/sortie peuvent être placées dans des positions légèrement différentes. Le multimètre numérique étant un outil important, vous devez apprendre à l’utiliser correctement.
La partie supérieure du DMM comporte l’écran. La partie centrale du multimètre comprend le sélecteur de fonction et la partie inférieure, les prises pour les fils de test.
De manière générale, le sélecteur de fonction présente des positions qui permettent à un technicien d’effectuer des mesures :
De plus, certains multimètres numériques sont dotés de sélecteurs de fonction qui permettent au technicien de vérifier et de tester les diodes et les condensateurs. Certains multimètres doivent être réglés manuellement, tandis que d’autres sont dotés d’une fonction de plage automatique.
Tous les multimètres numériques peuvent être utilisés pour mesurer la tension, le courant et la résistance. Les multimètres de pointe peuvent mesurer la fréquence, les différences de puissance relative ou d’autres paramètres importants du circuit. Chaque fonction de mesure présente des similitudes et des différences qu’il est primordial de connaître.
Sur de nombreux compteurs, l’écran, le sélecteur et les points de connexion portent des symboles. La figure 2 présente certains des symboles courants que vous pouvez rencontrer.
c.a. | |
c.c. | |
Ω | Ohms |
c.a. ou c.c. | |
Hz | Hertz |
+ | Polarité positive |
– | Polarité négative |
µF | MicroFarad |
m | Mil i |
M | méga |
Pile faible | |
Plage manuelle ou touche de maintien automatique | |
Avertisseur de continuité | |
Diode | |
Mise à la terre | |
Fusible | |
Double isolation | |
Condensateur | |
OL | Surcharge |
Les mesures de tension sont très faciles à effectuer avec un multimètre numérique. Avec les compteurs à sélection de plage manuelle, commencez avec valeur qui est une unité au-dessus du réglage prévu. Un multimètre numérique à sélection automatique définit automatiquement la plage en fonction de la tension détectée. La figure 1 illustre ce processus.
Remarque :
1/1 000 V = 1 mV
1 000 V = 1 kV
Pour mesurer la tension, procédez comme suit :
Avec les multimètres à sélection automatique, l’unité de mesure s’affiche dans le coin supérieur droit. Avec les multimètres à sélection manuelle, le relevé compteur utilise la plage sélectionnée. La plage automatique détermine le réglage le plus élevé et affiche automatiquement la valeur.
Comme vous l’avez vu, la procédure de mesure de la tension est relativement simple. Les fils sont simplement connectés aux points de tension à mesurer ou sont parallèles à ceux-ci.
Pour les mesures de l’intensité courant, cependant, le processus est légèrement plus complexe. Tout d’abord, le circuit doit être ouvert aux points de test et le compteur connecté en série au niveau de cette ouverture (figure 5). L’intégralité du courant doit traverser le compteur. Pour une prise de mesure sans perturber le circuit lui-même, l’ampèremètre dispose d’une résistance interne très faible.
Pour cette raison, un technicien inexpérimenté doit redoubler de vigilance. Si le compteur est monté par inadvertance sur un point de D.P. (différence de potentiel) ou en parallèle avec un composant au lieu d’être en série, la faible résistance interne permettra à un courant très important de circuler à travers le compteur, ce qui entraînera un court-circuit. Cela endommagera très certainement le compteur et peut-être même le circuit. Le risque d’un dangereux éclat d’arc électrique est encore plus alarmant. La gravité d’un éclat d’arc électrique dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment la distance par rapport à l’éclat d’arc, l’équipement de sécurité porté ou plus précisément l’absence d’équipement de protection individuelle, la durée et la longueur de l’éclat d’arc. Pour plus d’informations sur la sécurité en cas d’éclat d’arc électrique, consultez le site www.esasafe.com.
Pour les mesures de l’intensité du courant, il est essentiel de couper l’alimentation avant de brancher le compteur. Vous devrez déconnecter la borne d’un fil ou d’un composant afin de monter le compteur en série. Si vous laissez l’appareil sous tension, vous risquez de recevoir un choc dangereux ou d’endommager le circuit.
Sur les compteurs à sélection manuelle, commencez avec le réglage le plus élevé, puis diminuez la valeur progressivement.
Pour mesurer l’intensité du courant dans des circuits de 0 à 30 V, procédez comme suit :
Figure 6 : Montage de l’ampèremètre en différents points d’un circuit pour mesurer le même courant
Pour mesure de l’intensité du courant sur des circuits dont la tension est supérieure à 30 V ou lorsqu’une « ouverture » du circuit présente des risques ou est impossible, vous pouvez utiliser une pince ou sonde ampèremétrique. Ces ampèremètres sont dotés de deux mâchoires extensibles à ressort qui permettent de les serrer autour d’un seul conducteur (figure 7). Cette option permet de mesurer le champ magnétique créé par le courant circulant dans le fil pour obtenir un relevé en ampères sans avoir à établir de contact physique ou à perturber le fonctionnement du circuit.
Vous avez appris comment effectuer des mesures de tension et de courant; vous constaterez que les mesures de résistance sont différentes à plusieurs égards. La résistance est mesurée lorsque le circuit est hors tension. L’ohmmètre envoie son propre courant à travers la résistance inconnue et mesure ensuite ce courant pour fournir une valeur de résistance.
Même s’il indique la résistance du circuit, l’ohmmètre demeure un appareil de mesure de l’intensité du courant. Il a été créé à partir d’un compteur de courant continu auquel on a ajouté un groupe de résistances (appelées résistances multiplicatrices) et une batterie interne. La batterie fournit le courant qui est ensuite mesuré par le compteur. Pour cette raison, utilisez un ohmmètre uniquement sur des circuits hors tension.
Lors de la mesure de la résistance, les fils de test sont insérés dans les prises du compteur. Ils sont ensuite raccordés aux extrémités de la résistance à mesurer. Étant donné que le courant peut circuler dans les deux sens dans un circuit à résistance pure, il n’est pas nécessaire de respecter la polarité pour raccorder les fils du compteur. La batterie du compteur envoie un courant à travers la résistance inconnue, les résistances internes du compteur et le compteur d’intensité du courant.
L’ohmmètre est conçu pour afficher la valeur 0 Ω lorsque les fils de test sont raccordés (résistance externe nul e). Le compteur indique une résistance infinie (I) ou un dépassement de limite (OL) de résistance lorsque les fils sont laissés non raccordés. Lorsqu’une résistance est placée entre les fils, la valeur affichée à l’écran augmente en fonction de la quantité de courant que la résistance laisse passer.
Pour économiser la batterie de l’ohmmètre, il est recommandé de ne jamais le laisser sur la fonction ohms lorsque vous ne l’utilisez pas. Dans la mesure où le courant disponible dépend de l’état de charge de la batterie, le multimètre numérique doit être réglé sur zéro au début de l’opération. Pour ce faire, il vous suffit de placer les deux sondes l’une contre l’autre.
La figure 8 montre le processus de mesures de résistance.
Remarque :
1 000 Ω = 1 kΩ
1 000 000 Ω = 1 MΩ
Suivez les étapes ci-dessous pour mesurer la résistance :
Vous pouvez utiliser la même procédure de connexion que celle utilisée pour mesurer l’intensité du courant si vous souhaitez vérifier qu’un circuit, un fil, un fusible ou un interrupteur a un trajet complet et qu’il n’y a pas de rupture dans le circuit. Cette opération s’appelle un test de continuité et la plupart des multimètres numériques disposent d’une fonction de continuité sonore (). Si l’appareil n’émet aucun son, le circuit est interrompu. Vous pouvez tester le réglage audible en mettant les fils en contact lorsqu’ils sont insérés dans les prises common et de continuité (). Pour ce faire, testez un composant chauffant que vous soupçonnez être « grillé ». Si le circuit de l’élément chauffant est continu et sans rupture, le dispositif émet un son. Cependant, il est important de noter que la partie du circuit dont il faut mesurer la continuité doit être isolée afin d’éviter toute erreur dans les relevés. Sinon, la continuité des autres parties du circuit pourrait être mesurée par inadvertance, ce qui donnera des relevés erronés.
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II
L’astuce pour résoudre efficacement les problèmes des équipements et des circuits électriques consiste à identifier le problème le plus rapidement possible. L’utilisation d’un multimètre vous permettra de tester efficacement les composants les plus susceptibles d’être à l’origine du problème, au lieu de perdre un temps précieux à démonter le dispositif et à remplacer des pièces.
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En réalité, la résolution de problèmes à l’aide d’un voltmètre n’est régie que par deux règles. Elles sont simples et toujours valides :
Les relevés de tension considérés comme nuls indiquent généralement des valeurs de tension très faibles sur les multimètres numériques. Par exemple, lors d’un relevé aux bornes d’interrupteur fermé, un relevé très faible peut indiquer une très faible résistance sur les contacts de l’interrupteur, voire une inexactitude l’appareil de mesure.
Il convient de noter que la première règle ne stipule pas que si vous lisez zéro volt aux bornes d’un interrupteur, alors celui-ci est fermé. Il existe de nombreuses situations dans lesquelles un interrupteur ouvert peut afficher un relevé de zéro volt.
La deuxième règle indique que la charge est défaillante. Cela signifie tout simplement que le problème se situe au niveau de la charge et qu’il n’y a pas lieu de chercher ailleurs. Toutefois, la solution au problème reste encore indéterminée. Elle peut par exemple consister à remplacer la charge, mais il peut y avoir d’autres possibilités. Par exemple, il peut y avoir une surcharge qui doit être réinitialisée.
Toujours est-il qu’il faut toujours commencer par chercher la solution la plus facile. Vérifiez d’abord les composants facilement accessibles qui pourraient être à l’origine du symptôme que vous avez observé. Par exemple, l’un des premiers gestes consiste à vérifier l’alimentation électrique.
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Vous pouvez résoudre un problème à l’aide d’un test de tension ou d’un test de résistance. Le test de tension est plus pratique. Si vous optez pour un test de résistance, vous devez d’abord déconnecter le composant testé du circuit, et pendant que vous retirez le câblage, vous risquez de bouleverser l’ordre de certains composants de modifier le circuit, ce qui peut résoudre le problème de façon temporaire. Autrement dit, il se peut que vous ne trouviez pas le véritable problème.
Lorsque vous utilisez votre voltmètre pour la résolution des problèmes, vous détecterez soit un interrupteur ouvert, soit une charge défaillante. Il est possible de le faire sans déplacer de fils et sans modifier la configuration du circuit de quelque manière que ce soit. Par la suite, vous pouvez retirer l’appareil et le contrôler à l’aide d’un ohmmètre.
Dans les circuits en série, la tension totale est égale à la somme des chutes de tension individuelles dans le circuit, et l’équation E = IR est utilisée pour calculer la chute de tension aux bornes de chaque résistance. L’intensité du courant étant identique aux bornes de chaque résistance, la chute de tension aux bornes de chaque résistance est directement proportionnelle à la valeur de la résistance. En d’autres termes, plus la valeur d’une résistance dans un circuit en série est élevée, plus la chute de tension est importante. Examinons le circuit en série simple de la figure 1.
À partir des valeurs données ci-dessus, vous pouvez facilement calculer la chute de tension aux bornes de chaque résistance :
E1= I1× R1= 2 A × 40 Ω = 80 V
E2= I2× R2= 2 A × 20 Ω = 40 V
La chute de tension de 80 V aux bornes de la résistance de 40 Ω est le double de la chute de tension aux bornes de la résistance de 20 Ω.
Reportez-vous à la figure 2. Si l’on introduit une ouverture entre les résistances R1 et R2 (par exemple, en débranchant un fil), le flux de courant à travers le circuit sera, bien entendu, interrompu. Si le courant ne circule pas, la chute de tension aux bornes de chacun des composants résistifs est nulle (puisque E = I × R).
Cependant, la différence de potentiel de la source existe toujours aux bornes de l’ouverture. Si vous branchez un voltmètre sur le circuit ouvert, le relevé obtenu sera le même que s’il était branché directement aux bornes de la source d’alimentation.
Dans un circuit d’éclairage en série, vous pouvez facilement déterminer quelle lampe est grillée en mesurant simplement la tension aux bornes de la douille de lampe, l’une après l’autre, jusqu’à ce que vous ayez mesuré la tension totale de la source.
Mise en garde! Étant donné que la tension de la source est toujours présente aux bornes de l’ouverture dans un circuit en série, cette opération comporte des risques de choc. Veillez à ne pas toucher les parties sous tension du circuit! Par ailleurs, si un interrupteur est ouvert, la tension de pleine source s’affiche lors d’un test aux contacts de l’interrupteur. Même si la tension aux bornes des dispositifs de charge peut être nulle, si l’une de ces charges se trouve en amont de l’interrupteur, elle sera alimentée par une pleine tension à la terre.
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Parfois, vous aurez à résoudre un problème dans un équipement qui a cessé de fonctionner. La première chose à vérifier est l’alimentation électrique. Le disjoncteur est-il éteint? L’interrupteur est-il éteint? Y a-t-il une panne générale d’électricité?
Une fois que vous avez établi que l’alimentation électrique est toujours disponible, vous pouvez commencer à utiliser le multimètre pour localiser le problème. Commencez par le premier composant ou celui qui est le plus facile à vérifier, puis parcourez tous les composants du circuit jusqu’à ce que vous trouviez le composant qui n’affiche aucune tension. On parle alors de relevés de tension « en marelle ». La figure 3 illustre ce processus. La ligne pointillée indique l’endroit où la sonde a déjà été placée, puis retirée.
Pour effectuer un test de tension à l’aide d’un appareil de mesure à sélection automatique, procédez comme suit :
Remarque : D’autres circuits peuvent être sous tension même si le circuit sur lequel vous travaillez ne l’est pas. NE METTEZ PAS LES SONDES DE L’APPAREIL DE MESURE EN CONTACT AVEC DES COMPOSANTSSOUS TENSION LORSQUE VOUS EFFECTUEZ UN TEST DE Ω (RÉSISTANCE). VOUS RISQUEREZ D’ENDOMMAGER LE COMPTEUR.
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Ce test, réalisé à l’aide d’un multimètre numérique, permet de déterminer si :
Pour effectuer un test de résistance, procédez comme suit :
D’autres circuits peuvent être sous tension même si le circuit sur lequel vous travaillez ne l’est pas. NE METTEZ PAS LES SONDES DE L’APPAREIL DE MESURE EN CONTACT AVEC DES COMPOSANTS SOUS TENSION LORSQUE VOUS EFFECTUEZ UN TEST DE CONTINUITÉ VOUS RISQUEREZ D’ENDOMMAGER LE COMPTEUR
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Il s’agit d’un test sonore rapide effectué à l’aide d’un multimètre numérique et permettant de déterminer si un circuit ou un fil électrique est continu ou interrompu.
Ce test peut être effectué sur l’ensemble d’un circuit ou à des sections, c’est-à-dire à des composants individuels ou à des sections d’une installation électrique. Une rupture de continuité peut être causée par des dommages mécaniques, la corrosion des composants ou simplement un interrupteur laissé ouvert.
Pour effectuer un test de continuité à l’aide d’un appareil de mesure numérique à sélection automatique, procédez comme suit :
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Tout comme dans les circuits en série, le courant électrique circule « de la borne négative vers la borne positive » à travers chacun des composants de la charge dans un circuit en parallèle. Comme l’illustre la figure 6, les électrons quittent la borne négative de la source et vont vers la borne positive à travers chacune des résistances de charge. Notez que la polarité de chacune des résistances est identique à celle de la source.
La polarité est toujours déterminée à partir d’un point d’un circuit par rapport à un autre point ayant un potentiel électrique différent. Remarquez que dans la figure 6, la face supérieure de chaque résistance, qui indique une polarité négative, représente en réalité le même point. Aucune différence de potentiel n’existe entre ces bornes similaires.
Vous observerez en outre que, les courants individuels qui traversent chaque résistance (I1, I2, I3) constituent ensemble le courant total (IT) tiré de la source. Lorsque le courant total nécessaire pour faire fonctionner chacune de ces charges parallèles dépasse le courant nominal de sortie de la source unique, il est recommandé d’augmenter le courant de la sortie de la source.
Les sources de tension sont montées en parallèle chaque fois qu’il est nécessaire de fournir un courant supérieur à celui qu’une seule source d’alimentation peut fournir, sans toutefois augmenter la tension aux bornes d’une charge.
Un avantage du montage en parallèle des sources d’alimentation connectées en parallèle réside dans le fait que la source peut être déposée pour entretien ou réparations, tout en maintenant une alimentation réduite de la charge. Si une batterie de 6 V a une sortie de courant maximale de 1 A, et s’il est nécessaire d’alimenter une charge nécessitant 2 A, vous pouvez monter une deuxième batterie de 6 V en parallèle avec la première.
En cas de doute sur la polarité des deux piles, vous pouvez effectuer un simple test de polarité à l’aide d’un voltmètre.
Si la polarité est correcte (figure 7a), le voltmètre indique 0 V, car dans ce cas, les forces électromotrices s’annulent. Vous pouvez monter un cavalier en parallèle entre ces deux points.
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