Fonctionnement du multimètre. Préparé par Richard Roy

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1 Fonctionnement du multimètre Préparé par Richard Roy

2 Le multimètre industriel Les multimètres numériques est un appareil à multiple usage, permettant d obtenir différentes lectures dans un circuits comme; -La tension; -Le courant; - La résistance Ohmique; - La continuité. Ce document se penchera uniquement sur les caractéristiques du modèle numérique ainsi que ces paramètres de fonctionnement.

3 Application résidentielle

4 Zone de distribution Hydro-Québec nous envoie du transformateur de haute tension situé dans un poteau près de votre résidence trois conducteurs, deux seront du courant soit de 120 volts chacune et le dernier un conducteur de cuivre sans gaine, qu on appellera «mise à la terre». Deux des trois conducteurs sont connectés à un système de protection (le disjoncteur principale) à l intérieur du panneau de distribution de votre résidence. Le disjoncteur principale distribuera les deux lignes de courant à travers une série de disjoncteur auxiliaire qu on utilisera pour sectoriser votre résidence. À l intérieur du panneau on connectera la mise à la terre avec un quatrième conducteur qu on appellera le neutre (0v).

5 Mise à la terre (Couleur vert) On sait que le métal est un bon conducteur électrique, lorsque celui-ci est en contact avec une source de courant (ex: foudre, moteur court-circuit sur son châssis..etc). Il devient conducteur et transmet ce courant à tous ce qui est en contact avec celui-ci, dont l humain. Afin de protéger l humain de ce danger, on installera un conducteur qu on nommera mise à la terre (câble de couleur vert). Ce conducteur sera connecté sur le châssis de chacune des composantes et sera relié soit sur la plomberie ou soit une tige de métal connecté dans le sol.

6 Neutre (Couleur blanc) Le conducteur de couleur blanc est le neutre dans un circuit électrique sa référence est de 0 volt. Le Neutre est relié indirectement par le panneau électrique avec la mise à la terre.

7 Énergie potentielle C est l énergie qu un objet peut libérer quand une force agit sur lui ou entre ses différents éléments. Un objet suspendu au-dessus du sol, par exemple a une énergie potentielle du fait que les forces reliant ses atomes tendent à le faire revenir à son équilibre.

8 La référence Si je dois installer un cadre murale sur un mur et que je donne seulement l information «Il faudrait installer le cadre à 6 pieds!». Vous me direz: «À six pieds de quoi? Du plancher, du plafond, de la chaise, etc..? En électricité c est similaire, on doit avoir une référence, lorsque je vérifie la tension et que je mesure 120 volts, ma référence est soit le neutre(0v) ou la mise à la terre (0v). Si je mesure entre 120v et 120 v, j aurai 240v. Cette différence se nommera la différence de potentiel. Exemple si le neutre est contaminer par un voltage de 40 volts, quelle sera la lecture sur mon multimètre? Exemple: Si le neutre est contaminer par un voltage de 40 volts, quelle sera la différence de potentiel. Réponse: 80 volts

9 Exemple d application résidentielle Sur une plinthe électrique de 1500 watts sur du 240 volts, on retrouvera un câble rouge avec trois conducteurs; - Conducteur rouge (120 volts) - Conducteurs noir (120 volts) - Conducteurs de cuivre (mise à la terre) Sur une lumière électrique de 60 watts sur du 120 volts, on retrouvera un câble Blanc avec trois conducteurs; - Conducteur blanc (0 volts) - Conducteurs noir (120 volts) - Conducteurs de cuivre (Mise à la terre)

10 Mesure d une tension

11 Fonctionnement Afin de pouvoir mesurer des signaux AC, un multimètre procède au redressement de la tension AC en tensions continue avant d afficher la conversion numérique. La valeur crête, moyen ou efficace peut être affichée et la plupart des multimètres permettent aujourd'hui de calculer la valeur efficace vraie (correspondant à la "puissance équivalent" produite par une tension AC par rapport à une tension DC sur une résistance identique, qui est si bien exprimée en anglais par : Root Means Square (RMS) ou DC-Equivalent value. La valeur efficace d une tension sinusoïdale d un volt crête est : racine (0,5) = 0,7071 V

12 Fréquence alternative C est le nombre de répétitions par seconde d un phénomène. Pour une onde progressive, c est le nombre de crêtes observées en un point fixe à chaque seconde. Le hertz (Hz), l unité de fréquence, correspond à un cycle par seconde. Formule f = 1 Temps

13 Longueur d onde alternative Pour une onde périodique, la longueur d onde est la distance séparant deux crêtes consécutives. Ainsi, la longueur d une onde sera sa distance de crête à crête. Longueur d onde Onde

14 Amplitude L amplitude d une onde est son éloignement maximale par rapport à sa valeur d équilibre. Par exemple, l amplitude d une vague est la hauteur de sa crête par rapport à la surface de l eau. Amplitude Onde

15 Application avec un multimètre de la vérification des Hertz d un réseau Utilisation de la fonction «Hz» sur votre multimètre, mettre sur la fonction fréquence et vérifier le nombre de Hz du réseau électrique d Hydro-Québec. Pesez sur la fonction «Hz» et positionnez vos sondes en parallèle avec le circuit. En Amérique du nord la fréquence sera de 60 Hz et en Europe elle sera de 50 Hz. En bas de 40 Hz, l œil perçoit un scintillement de la lumière. N.B Afin de ne pas endommager votre multimètre, toujours positionner la fonction voulue, puis installer vos sondes.

16 Valeur crête (peak) La valeur crête est la valeur maximale d une demi-onde. Valeur évaluée du côté positif de l amplitude ou du côté négatif de l amplitude. Dans cet exemple la valeur crête est la différence entre le 0 et la crête, donc 169 volts. 169 volts crête 0 volts volts crête

17 Vérification avec un multimètre de la valeur Crête du réseau. Les appareils dotés d un détecteur de valeur de crête mesurent la valeur maximale de la tension appliquée. Cela est obtenu grâce à un condensateur qui se charge à la valeur de crête et conserve cette charge pour que la lecture puisse s effectuer. Pour vérifier la valeur crête, on positionne notre multimètre sur la fonction volts a/c ainsi que la tension à vérifiée puis on installe nos sondes en parallèle avec le réseau (prise électrique). Lorsque l'installation est compléter on appuie sur la fonction «Peak». 120v a/c Neutre 169 v M

18 Valeur crête à crête (peak to peak) La valeur crête est la valeur maximale d une onde. Valeur évaluée du côté positif de l amplitude et du côté négatif de l amplitude. Dans cet exemple la valeur crête à crête est la différence entre le +169 volts et le -169 volts, donc 338 volts. 169 volts crête 0 volts 338 volts crête à crête volts crête

19 Valeur efficace (Rms) Tension la plus commune (résidence), on calcule la valeur efficace en multipliant la valeur Crête par 0,707. Ce qui se situe autour de 120 volts ac. Formules: Valeur efficace = Tension crête x volts eff. 0 volt ou neutre volts eff.

20 Vérification avec un multimètre du voltage C/A V Ajustez votre multimètre sur la fonction volts c.a ainsi que la tension à vérifiée. Pour vérifier la tension on doit installer les sondes du multimètre en parallèle avec la composante à valider. 120 v 120v a/c Neutre Mise à la terre 120v a/c Neutre 120 v M

21 Lecture de la tension Dans votre résidence les sources de tension peuvent être prise à partir d une prise électrique. On remarquera sur une prise électrique 3 orifices. L orifice la plus grande est la source la moins dangereuse (0v) donc le neutre. L orifice la plus petite est conçu pour être le moins accessible, donc dangereuse, on y mettra le fils noir (120 v). Puis l orifice en forme de bouche, la mise à la terre (0v). Pour lire une tension on doit installer le multimètre en parallèle avec celle-ci.

22 Différents points de référence Résidentielle; Lecture du multimètre - Conducteur noir (120v) et le neutre (0) = 120 volts/ac - Conducteur noir (120v) et la mise à la terre (0) = 120 volts/ac - Conducteurs rouge (120v) et noir (120v) = 240 volts/ac - Mise à la terre et le neutre = 0 volt

23 Ampère L ampère (A) est l unité de mesure d intensité du courant électrique. Si un courant de 1 Amp. passe dans un fil métallique, six billions de billions d électrons se déplacent dans le fil par seconde.

24 Vérification avec un multimètre de la lecture du courant (multimètre électronique) Ajustez votre multimètre sur la fonction A a/c ou c/c selon le cas ainsi que le courant à vérifiée. Pour vérifier l ampérage d un circuit ou d une composante, On doit déplacer physiquement une des deux sondes, on la retire de l orifice correspondant au voltage pour l insérer dans l orifice de l ampérage. Puis on positionne notre multimètre sur la fonction A a/c on installe nos sondes en série avec la composante. Si on n est pas certains de la valeur on doit toujours commencer par une valeur plus élevée sur notre multimètre. 120v a/c Neutre 1 A M

25 Vérification avec un multimètre de la lecture du courant (multimètre industrielle) Comme vous le savez le courant est un élément très dangereux. Il doit être considéré comme tel, ouvrir un circuit pour vérifier une composante à 0,0001 ampères est peut-être moins dangereux que celui à 100 ampères. Il faut trouver une alternative, la pince ampérométrique répond bien à ces conditions. Lorsque le courant traverse un conducteur, il émet un champ électromagnétique, ce champ électromagnétique pourra être détecté par la pince d un ampèremètre. Pour vérifier l'ampèremètre, on positionne notre multimètre sur la fonction Ampère AC ainsi que l'intensité à vérifier puis on insère le conducteur entre les mâchoires de la pince, si on ajoute plus d un conducteur la lecture sera faussée.

26 Bonne utilisation de la pince

27 Mauvaises utilisations de la pince

28 Lecture Ohmique

29 La résistance d un fils ou d une composante La résistance correspond à la facilité avec laquelle les électrons se déplacent dans un circuit. La plupart des métaux sont bons conducteurs d électricité et ont de faibles résistances. La résistance dépend de plusieurs facteurs comme; Le nombre de spire, le diamètre utilisé par les conducteurs et la longueur à parcourir du conducteur. L unité est représenté par la lettre Oméga. Elle se mesure en ohms (Ω)

30 Vérification avec un multimètre d une résistance ohms et en continuité Ajuster votre multimètre sur la fonction volts c.c ainsi que la tension à vérifiée. Pour vérifier un fils on à deux choix; le premier est en continuité, car la résistance du fil n est pas très élevé (c est le plus recommandée) Le deuxième est en Ohms (résistance), positionner le multimètre sur la fonction Ω Si l afficheur indique OL (Infini), cela veut dire que le conducteur est endommagé. Dans les deux cas, on doit installer les sondes du multimètres, en parallèle avec la composante à valider. Fils

31 Courant continu On peut retrouver le courant continu dans une pile électrique ou tout simplement la transformer du ac en c.c. Pour rectifier la tension alternative en courant continu, nous aurons besoin d un rectificateur de courant. Le rectificateur à besoin de composante électronique comme la diode et le condensateur.

32 La diode Composant électrique ne laissant passer le courant que dans un sens. Une diode offre une forte résistance dans un sens, mais laisse facilement passer le courant dans le sens opposé. + -

33 Pont diode Si on utilise quatre diode on obtiendra un pont diode, les diodes placées dans une position stratégiques feront en sorte d éliminer les ondes qui alterne entre le positif et le négatif. Remarquez la différence avant le pont diode (Tableau TP1-TP2) et à sa sortie (Tableau TP3). + _ Symbole

34 Vérification avec un multimètre d une diode Positionner votre multimètre sur la fonction diode. Pour valider le bon fonctionnement d une diode on doit installer les sondes du multimètres en parallèles avec la diode. On place la sonde positive (rouge) sur le côté positif de la diode et la sonde négative (noir) sur le côté négatif de la diode. L afficheur vous indiquera qu elle conduit. Puis on place la sonde négative (noir) sur le côté positif de la diode et la sonde positive (rouge) sur le côté positif. L afficheur vous indiquera qu elle ne conduit pas. Conclusion la diode est fonctionnelle.

35 Condensateur Nous avons atteint l objectif du courant continu, par contre ce n est pas suffisant, car toute composante électronique qui oscille en voltage surchauffe, l objectif désiré est un courant continu sans variations électriques. Pour ce faire on utilisera le condensateur. Son fonctionnement est simple, il fonctionne comme un réservoir à eau, lorsqu on remplit le réservoir, il se créer une résistance, car l eau prend la place de l air. Quand le réservoir est plein on ne retrouve plus aucune résistance à l intérieur du réservoir. Lorsque le réservoir d eau est plein on peut l utiliser afin de combler un besoin. Donc le condensateur à pour fonction d accumuler une charge électrique, cette charge nous servira à modérer les variations électriques d un circuit en absorbant les surcharges, et en les libérant à un débit constant.

36 Condensateur Si on remarque le tableau TP4 on voit la rectification du condensateur.

37 Vérification avec un multimètre d un condensateur Certains multimètre on la fonction farad (plus précis), sinon on utilise la fonction résistances. Comme le condensateur créer une résistance lorsqu il se charge, la fonction résistance de votre multimètre chargera le condensateur, lors de cette opération demeurer attentif à votre indicateur, vous verrez augmenter la résistance puis il indiquera OL (infini) cela veut dire que le condensateur est saturée. Pour vérifier un condensateur on doit installer les sondes du multimètres, en parallèle avec la composante à valider.

38 Précaution à prendre avec un condensateur S assurer qu il n y a plus aucune tension dans le condensateur avant de le débrancher, car vous pourriez endommager l équipement et vous électrocuté par la même occasion. Pour se faire, installer une charge (lumière) en parallèle avant de le débrancher, la lumière s allumera et s éteindra peu à peu.

39 Vérification avec un multimètre du voltage C.C Ajuster votre multimètre sur la fonction volts c.c ainsi que la tension à vérifiée. Pour vérifier la tension on doit installer les sondes du multimètres, en parallèle avec la composante à valider. V v M

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