Voltmètre
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Définition
Le voltmètre est un appareil qui permet de mesurer la tension (ou différence de potentiel électrique) entre deux points, grandeur dont l'unité de mesure est le Volt (V). La grande majorité des appareils de mesure actuels est construite autour d'un voltmètre numérique, la grandeur physique à mesurer étant convertie en tension à l'aide d'un capteur approprié.
Les différents types de voltmètre
Voltmètres analogiques
ils sont en voie de disparition.
Voltmètres magnétoélectriques
Un voltmètre magnétoélectrique est constitué d'un galvanomètre, donc un ampèremètre magnétoélectrique très sensible, en série avec une résistance additionnelle de valeur élevée. On réalise un voltmètre à plusieurs calibres de mesure en changeant la valeur de la résistance additionnelle. Pour les mesures en courant alternatif, un pont redresseur à diode est intercalé mais ce procédé ne permet de mesurer que des tensions sinusoïdales.
Voltmètres ferroélectriques
Un voltmètre ferroélectrique est constitué d'un ampèremètre ferroélectrique en série avec une résistance additionnelle de valeur élevée. Comme les ampèremètres du même type le font pour les courants, ils permettent de faire des mesures de valeurs efficaces de tensions de forme quelconque (mais de fréquence faible < 1 kHz).
Voltmètres numériques
Ils sont généralement constitué d'un convertisseur analogique-numérique double rampe, d'un système de traitement et d'un système d'affichage.
Mesure des valeurs moyennes de tensions continues
La tension à mesurer est appliquée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique à travers une résistance dont la valeur dépend du calibre choisi, puis l'organe de traitement, tenant compte de ce calibre, permet d'afficher la valeur moyenne de cette tension.
Mesure des valeurs efficaces des tensions alternatives
Voltmètre « bas de gamme »
La tension à mesurer est redressée à travers un pont redresseur à diode puis traitée comme une tension continue. Le voltmètre affiche ensuite une valeur égale à 1,11 fois la valeur moyenne de la tension redressée. Si la tension est sinusoïdale, cette valeur est la valeur efficace de la tension. Sinon c'est n'importe quoi !
Voltmètre « efficace vrai »
La majorité des appareils commercialisés effectuent cette mesure en trois étapes :
- La tension est élevée au carré par un multiplieur analogique de précision.
- L'appareil réalise la conversion analogique-numérique de la moyenne du carré de la tension
- La racine carrée de cette valeur est ensuite effectuée numériquement.
On obtient la valeur efficace vraie (TRMS ou DC) de la tension . Le multilieur analogique de précision étant un composant coûteux, ces voltmètres sont 3 à 4 fois plus chers que les précédents.
Si ces opérations sont précédées d'un filtrage qui élimine la composante continue (valeur moyenne) de la tension, on obtient la valeur efficace de l'ondulation (valeur efficace RMS ou AC) de la tension.
Le premier voltmètre numérique a été conçu et construit par Andy Kay en 1953