ANNEXES TP mesure de résistances. 1-Utilisation d'un multimètre. 1-1
Généralités. - On dispose de multimètres de deux types (marques "AOIP" et "
FLUKE") ...
ANNEXES TP mesure de résistances 1-Utilisation d'un multimètre 1-1 Généralités - On dispose de multimètres de deux types (marques "AOIP" et "FLUKE") pouvant fonctionner en voltmètre, ampèremètre ou ohmmètre. - Quelle que soit la fonction utilisée, l'appareil dispose de différents calibres ex : calibres de l'ampèremètre AOIP : 200µA , 2mA , 20mA , 200mA , 2A et 10A (ce dernier ne sera que rarement utile en pratique car les courants en TP restent de l’ordre du mA pour des raisons évidentes de sécurité) - Le calibre utilisé doit toujours être supérieur à la valeur mesurée. Si on utilise un calibre trop petit (ex : 2mA pour mesurer une intensité de 0,5A= 500mA) l'appareil affiche "1." pour indiquer que la mesure est impossible et qu'il risque d'être endommagé ! - Pour des questions de précisions, on utilisera toujours le calibre directement supérieur à la valeur mesurée. ex : pour une intensité de 0,5A, utiliser le calibre 2A... pas 0,2A (trop faible, danger)... ni 10A (trop élevé, imprécis)
a) Exemple du multimètre « FLUKE » : On indique au voltmètre (ou à l'ampèremètre) si on souhaite travailler... en régime permanent : symbole « » ou en régime variable : symbole « » et de sortie
b) Exemple du multimètre « AOIP »
Bornes d’entrée et de sortie
Calibres ohmmètre
voltmètre ampèremètre
Régime variable ou régime continu
ON/OFF
1-2 Branchements a) OHMMÈTRE - On utilise les bornes "Ω" et "COM". Le fonctionnement d'un ohmmètre est symétrique, le sens de branchement des bornes n'a pas d'importance. - L'ohmmètre injecte un "courant de mesure" η (connu) dans la résistance testée, mesure la tension U à ses bornes et calcule R via la loi d'Ohm. Donc la résistance testée doit être impérativement retirée du circuit pour cette mesure (ainsi aucun courant I ne vient s'ajouter à η, ce qui fausserait la mesure et endommagerait éventuellement l'appareil)
η Ω U η
R
I=0
On isole la résistance que l’on souhaite mesurer
b) AMPÈREMÈTRE - On utilise les bornes "A" (borne d'entrée) et "COM" (borne de sortie), exceptionnellement la borne d'entrée "10A" (uniquement lorsqu'on utilise le plus gros calibre) - L'ampèremètre se branche en série dans la branche dans laquelle on souhaite mesurer l'intensité du courant. - Pour bien mesurer I, cette intensité doit "rentrer par la borne A". Si on inverse le branchement, on mesure -I - L'ampèremètre doit avoir une résistance faible devant celle du dipôle AB afin que δU soit négligeable devant UAB (ainsi l'ampèremètre n'introduit pas de tension indésirable dans le circuit étudié) δU I
UAB
A "A"
"COM"
A
B
- Si l’ampèremètre est considéré comme parfait alors δU = 0, ou encore la résistance de l’ampèremètre parfait est nulle.
c) VOLTMÈTRE - On utilise les bornes "V" (potentiel mesuré) et "COM" (potentiel de référence) - Le voltmètre se branche en parallèle avec le dipôle aux bornes duquel on souhaite mesurer la tension.
"V"
δI
V
"COM"
UAB
I
- Pour bien mesurer UAB , il faut relier A à V et B à COM dans le cas contraire on mesure UBA = -UAB
A
B
- Le voltmètre doit avoir une résistance élevée devant celle du dipôle AB afin que δI soit négligeable devant I (ainsi le courant parcourant AB n'est pas perturbé par la présence du voltmètre) - Si le voltmètre est considéré comme parfait alors δI = 0, ou encore la résistance du voltmètre parfait est infinie.
1-3 EXTRAIT DES NOTICES CONSTRUCTEURS : Indications relatives à la précision des multimètres Le tableau ci-dessous indique la précision de l’appareil sur chaque type de mesure (précision garantie par le constructeur de l'appareil). Elle est indiquée sous la forme d'un pourcentage de la valeur Lue à l'écran "L" auquel s'ajoute un nombre à multiplier par l'ordre de grandeur "u" de la dernière décimale affichée : Précision « p » des appareils de mesure dans les différentes fonctions Ohmmètre
Ampèremètre
Voltmètre
modèle FLUKE
0,05% L + 2u
0,05% L + 3u
0,02% L + 2u
modèle AOIP
0,1% L + 2u
0,2% L + 1u
0,3% L + 1u
Exemple : On mesure une tension U à l'aide du multimètre FLUKE → Pour estimer la précision d'après la notice, il faut prendre en compte : - la valeur lue "L" : ici L = 23,84V - l'ordre de grandeur "u" de la dernière décimale affichée. Ici la dernière décimale "4" est le chiffre des dizaines de mV donc u = 0,01 V = 10mV La précision sur cette mesure est p = 0,02%L+2.u : p =
0,02 0,02 .L + 2.u = .23,84 + 2.0,01 ≈ 0,0247 V 100 100
Soit (en ne gardant qu'un seul chiffre significatif) p = 0,02V L’incertitude type liée à la précision est :
p 3
Pour la mesure de cette tension, l’incertitude élargie « ∆U » est ∆U = k.
p 3
où la valeur de k (facteur
d’élargissement) diffère selon le niveau de confiance. Pour un niveau de confiance de 95%, il faut prendre k = 2 (pour information, k = 1 correspond à un niveau de confiance de 68% et k = 3 à un niveau de confiance de 99%) Au final pour une mesure « x » l’incertitude élargie avec niveau de confiance à 95% : « ∆x » est liée à la précision par la formule : p ∆x = 2. ≈ 1,15.p c’est pourquoi pour ne pas compliquer à inutilement la situation nous pourrons confondre 3 l’incertitude (incertitude élargie avec niveau de confiance à 95%) et la précision : ∆x ≈ p L'incertitude sur cette mesure est donc 0,02%L+2.u : ∆U ≈
0,02 0,02 .L + 2.u = .23,84 + 2.0,01 ≈ 0,0247V 100 100
Soit (en ne gardant qu'un seul chiffre significatif) ∆U = 0,02V On retiendra donc que l’on peut confondre précision et incertitude (élargie 95% de confiance)
2- Utilisation de la plaque "Lab500" 2-1 Présentation Cette plaque présente un certains nombre de trous dans lesquels on peut brancher les "pattes" des différents composants. Les trous sont reliés entre eux par des pistes de cuivre (formant ainsi des groupes de trous qui seront toujours tous au même potentiel électrique). Les trous reliés entre eux (et donc au même potentiel) sont visibles en retournant la plaque Pour connecter les bornes de deux dipôles différents il suffit de les placer dans deux trous d'une même équipotentielle (ligne latérale ou colonne de cinq) Les deux « pattes » d’un même dipôle ne doivent jamais être sur une même équipotentielle. 2-2 Schéma Haut
En haut et en bas, tous les points d’une même ligne sont reliés. Cela concerne les deux lignes du haut et la ligne du bas
Au centre les 5 points d’une même demi-colonne sont reliés entre eux
Bas Attention les demi-colonnes « du haut » ne sont pas reliées aux demi-colonnes « du bas »
Résistor correctement positionné
erreur
Résistor correctement positionné
