Voltmètre électronique

Définition et fonctionnement du voltmètre électronique

Définition : Un voltmètre électronique est un type de voltmètre qui utilise un amplificateur pour augmenter sa sensibilité. C'est un instrument polyvalent conçu pour mesurer les tensions dans les dispositifs en courant alternatif (CA) et en courant continu (CC). Grâce à sa haute résistance d'entrée, le voltmètre électronique peut fournir des lectures de tension précises, ce qui en fait un choix privilégié dans diverses applications électriques et électroniques.

Les voltmetres à bobine mobile traditionnels peinent souvent à détecter les signaux de faible tension. Le voltmètre électronique surmonte efficacement cette limitation. Sa haute impédance d'entrée lui permet de détecter des signaux électriques extrêmement faibles, assurant ainsi des mesures précises. Une haute impédance signifie que le voltmètre présente une opposition significative à l'alimentation d'entrée, minimisant l'effet de charge sur le circuit testé.

Les voltmetres électroniques peuvent utiliser soit des transistors, soit des tubes à vide comme composants actifs. Les voltmetres à transistor (TVM) présentent généralement des caractéristiques de haute résistance, ce qui les rend inadaptés à la mesure du courant continu. En revanche, les voltmetres à tube à vide (VVM) ont une résistance relativement plus faible, ce qui les rend plus appropriés pour certaines tâches de mesure de courant, en plus de la mesure de tension.

Fonctionnement du voltmètre électronique

Le fonctionnement fondamental d'un voltmètre électronique repose sur le principe selon lequel la magnitude de la tension mesurée est directement proportionnelle au déplacement de l'aiguille de l'instrument. L'aiguille est montée sur une échelle graduée, et la position vers laquelle elle se déplace indique précisément la magnitude de la tension d'entrée.

Contrairement aux voltmetres à bobine mobile, qui consomment une quantité relativement importante d'énergie du circuit mesuré, potentiellement entraînant des erreurs de lecture dues à l'effet de charge du circuit, les voltmetres électroniques résolvent efficacement ce problème. Leur conception à haute impédance assure une extraction minimale de puissance du circuit testé, permettant ainsi des mesures de tension précises et fiables dans une large gamme d'applications.

Voltmètre électronique : Fonctionnement et classification

Dans un voltmètre électronique, le déplacement de l'aiguille est alimenté par un circuit d'amplification auxiliaire. Les tensions de sortie de cet amplificateur reflètent de près les niveaux de tension du circuit testé. Il est crucial que très peu de puissance supplémentaire passe par le mécanisme de déviation. Cette caractéristique de conception garantit que le compteur peut fournir des lectures hautement précises, en réduisant le potentiel d'erreurs causées par les interférences liées à la puissance ou les effets de charge sur le circuit mesuré.

Types de voltmètre électronique

Les voltmetres électroniques peuvent être largement classés en deux types distincts :

Voltmètre électronique analogique

Un voltmètre électronique analogique se caractérise par son affichage via le déplacement d'une aiguille sur une échelle graduée. Ce type d'instrument de mesure de tension se distingue par sa haute impédance de circuit, ce qui minimise son impact sur le circuit testé. Il utilise un amplificateur électronique pour réguler et traiter efficacement les signaux d'entrée.

Le voltmètre électronique analogique peut être subdivisé en fonction du type de tension qu'il mesure :

• Voltmètre électronique analogique CA : Conçu spécifiquement pour mesurer les tensions en courant alternatif, il capture avec précision la nature fluctuante des signaux CA et les traduit en un déplacement correspondant de l'aiguille sur l'échelle.

• Voltmètre électronique analogique CC : Adapté à la mesure des tensions en courant continu, il fournit une indication stable et fiable des niveaux de tension constants, ce qui le rend adapté à une large gamme de systèmes et de composants électriques alimentés en CC.

Voltmètre électronique numérique et avantages des voltmetres électroniques

Voltmètre électronique numérique

Un voltmètre électronique numérique est un type d'instrument qui fournit une sortie numérique pour la tension mesurée, présentant le résultat sous forme numérique. En éliminant la nécessité d'une interprétation manuelle de l'aiguille sur une échelle, les instruments électroniques numériques réduisent efficacement les erreurs induites par l'homme, en particulier les erreurs de parallaxe. Puisque les lectures sont directement affichées sous forme de nombres, elles offrent une plus grande précision et clarté, assurant des mesures de tension plus précises et cohérentes.

Avantages du voltmètre électronique

Les voltmetres électroniques offrent plusieurs avantages significatifs qui en font des outils indispensables dans la mesure électrique et électronique :

• Détection de signaux de faible niveau : Équipés d'amplificateurs, les voltmetres électroniques sont conçus pour minimiser les erreurs de charge, leur permettant de détecter des signaux électriques extrêmement faibles. Ces amplificateurs sont suffisamment sensibles pour identifier des signaux produisant un courant aussi bas que 50 μA environ. La capacité à détecter de tels signaux de faible niveau est cruciale pour obtenir des mesures précises et fiables, en particulier dans des applications où la valeur réelle d'une tension pourrait être masquée par du bruit ou d'autres interférences. Cette sensibilité garantit que même les plus petites fluctuations de tension peuvent être mesurées avec précision, fournissant des informations précieuses sur le comportement des circuits électriques.

• Faible consommation d'énergie : Les voltmetres électroniques intègrent des tubes à vide ou des transistors, qui possèdent tous deux des propriétés d'amplification. Au lieu de s'appuyer uniquement sur la tension mesurée pour fonctionner, ils utilisent une source d'alimentation auxiliaire pour alimenter le mécanisme de déviation de l'aiguille. La magnitude de la tension mesurée contrôle la déviation de l'élément de détection, réduisant la puissance prélevée sur le circuit testé. Ainsi, la consommation d'énergie totale du circuit du voltmètre électronique reste extrêmement faible. Cette conception économe en énergie prolonge non seulement la durée de vie de l'instrument, mais réduit également son impact sur le circuit mesuré, le rendant adapté à une large gamme d'applications, y compris celles où la conservation de l'énergie est critique.

• Large gamme de fréquences : Grâce à l'utilisation de transistors, le fonctionnement des voltmetres électroniques n'est pas limité à une plage de fréquences spécifique. Ces instruments polyvalents peuvent mesurer avec précision les tensions sur un large spectre, allant des très basses fréquences aux fréquences extrêmement élevées. Cette capacité à couvrir une large plage de fréquences permet aux voltmetres électroniques d'être utilisés dans diverses applications, telles que l'analyse des systèmes de puissance, des circuits de traitement de signal et des électroniques numériques à haute vitesse. Que ce soit pour mesurer les composantes en courant continu variant lentement ou les signaux en courant alternatif oscillant rapidement, les voltmetres électroniques peuvent fournir des lectures de tension fiables et précises, en faisant des outils essentiels pour les ingénieurs et les techniciens travaillant dans divers domaines de l'électronique.

Il est important de noter que les voltmetres électroniques ne peuvent mesurer la puissance que lorsque le circuit est fermé et que le courant circule à travers le compteur. Cette exigence opérationnelle souligne la nécessité d'une configuration et d'une connectivité de circuit appropriées pour obtenir des mesures de puissance précises à l'aide de ces instruments.