Une ligne de fiche technique qui affiche ±(0,5 % + 2) ne dit pas que le multimètre se trompe d’un demi pour cent. Ce sont deux erreurs additionnées. Le premier terme est un pourcentage de ce que l’affichage indique, si bien qu’il grandit avec la lecture. Le second est un nombre fixe de points sur le dernier chiffre, qui reste donc le même partout sur le calibre. Sur le calibre 200 V avec 100,0 V à l’affichage, le premier terme vaut 0,5 V et le second 0,2 V, ce qui place la tension réelle entre 99,3 V et 100,7 V.
Notre usine de Wenzhou assemble depuis des années des multimètres 1999 points et 6000 points sur le même banc, et la même comparaison tourne mal dans la plupart des demandes d’achat. Un acheteur place un multimètre 1999 points annoncé à ±(0,5 % + 2) à côté d’un multimètre 6000 points annoncé à ±(0,8 % + 5) et conclut que le premier est plus précis. Sur la majeure partie du calibre, c’est l’inverse qui est vrai, parce que la lecture se situe plus haut sur l’échelle et que chaque point vaut moins de volts.
Le pourcentage et les points ne mesurent pas la même chose
Le terme en pourcentage vient des pièces qui fixent la pente de la mesure : le diviseur de tension, la référence, l’étage analogique d’entrée. Si le diviseur est décalé de 0,5 %, chaque lecture sur ce calibre est décalée de 0,5 % d’elle-même. Dix volts ratent de 50 mV et quatre cents volts ratent de deux volts, et les deux sont décrits par le même nombre sur la fiche technique.
Le terme en points est d’une autre nature. C’est une tolérance fixe en pas d’affichage, qui couvre l’erreur de quantification du convertisseur et l’arrondi qui se produit quand un nombre binaire devient un chiffre décimal. Parce qu’il s’exprime en points et non en volts, le même « +2 » vaut 0,2 mV sur le calibre 200 mV et 2 V sur le calibre 1000 V. C’est pourquoi une fiche technique ne se lit pas comme un chiffre de précision unique, et pourquoi deux multimètres qui affichent tous deux « 0,5 % » ne sont pas interchangeables.
Dérouler le calcul sur un affichage réel
Un multimètre 1999 points divise un calibre en 2000 pas, si bien qu’un point vaut à peu près la pleine échelle divisée par deux mille. Sur le calibre 200 V, la pleine échelle est de 199,9 V et un point vaut 0,1 V. Le tableau ci-dessous déroule la même spécification ±(0,5 % + 2) sur les cinq calibres de tension continue d’un instrument 1999 points typique.
| Lecture à l’affichage | Valeur d’un point | Erreur totale admise à ±(0,5 % + 2) |
|---|---|---|
| 100,0 mV | 0,1 mV | 0,5 mV plus 0,2 mV, soit ±0,7 mV |
| 1,000 V | 1 mV | 5 mV plus 2 mV, soit ±7 mV |
| 10,00 V | 10 mV | 50 mV plus 20 mV, soit ±70 mV |
| 100,0 V | 100 mV | 0,5 V plus 0,2 V, soit ±0,7 V |
| 700 V | 1 V | 3,5 V plus 2 V, soit ±5,5 V |
Lisez la dernière colonne de haut en bas et la forme du problème devient évidente. Le terme en points est négligeable sur le calibre millivolt et représente plus du tiers de l’erreur totale sur le calibre 1000 V. Un acheteur qui doit résoudre un volt sur une lecture de quatre cents volts n’est pas du tout limité par le pourcentage. Un acheteur qui doit résoudre un dixième de millivolt sur une lecture de deux volts l’est.
Pourquoi le dernier chiffre n’est jamais tout à fait fiable
Allumez un multimètre sans cordons branchés et le dernier chiffre oscille souvent entre deux valeurs. Ce mouvement est l’erreur en points rendue visible : le convertisseur produit un nombre à la frontière entre deux pas d’affichage, et l’instrument alterne. Ce n’est pas un défaut, et cela ne signifie pas que le multimètre est moins bon que sa spécification.
La conséquence pratique, c’est que le dernier chiffre ne porte aucune information fiable. Une lecture de 12,34 V sur un multimètre dont le dernier chiffre vaut 10 mV doit être traitée comme 12,34 V à plus ou moins tout le budget ±(0,5 % + 2), et non comme un nombre exact au chiffre affiché. Les acheteurs demandent parfois un multimètre dont le dernier chiffre est plus stable ; ce dont ils ont en général besoin, c’est d’un multimètre à plus de points, pour que le chiffre qui les intéresse ne soit pas le dernier.
Un même multimètre est plus précis sur certains calibres
Parce que le pourcentage est lié à la lecture et non au calibre, le pire endroit pour mesurer est le bas d’un calibre. Lire 2,00 V sur le calibre 20 V place le multimètre au dixième de la pleine échelle, là où l’affichage a moins de chiffres significatifs et où le terme en points pèse davantage dans le résultat. Lire 19,00 V sur le même calibre est cinq fois meilleur en valeur absolue avec le même instrument.
La règle qui en découle est simple et mérite d’être transmise à quiconque utilise le multimètre. Choisissez le calibre qui maintient la lecture aussi haute que possible sans dépasser. Si une lecture est attendue autour de 12 V, le calibre 20 V est correct et le calibre 200 V gaspille un chiffre. La plupart des instruments modernes le font automatiquement, mais un modèle à calibrage manuel laisse le choix à l’opérateur, et l’opérateur laisse en général le sélecteur là où il était.
Ce que la fiche technique omet
Trois choses manquent dans presque toutes les lignes de précision. La première est le coefficient de température, généralement indiqué séparément comme une fraction de la précision annoncée par degré hors d’une plage de 18 à 28 degrés. Un multimètre rangé à l’arrière d’une camionnette en été sort de cette plage, et le budget d’erreur grandit d’une manière que la ligne principale ne montre pas.
La deuxième est la résistance des cordons de mesure. Sur le calibre 200 ohms, une paire de cordons ordinaires apporte quelques dixièmes d’ohm, ce qui peut dépasser la tolérance de la lecture elle-même. La troisième est la tension de charge sur les calibres de courant : le multimètre insère une résistance en série avec le circuit, et sur les calibres de faible courant cette résistance modifie le courant même qui est mesuré. Ni l’une ni l’autre n’est un défaut. Toutes deux signifient que la ligne de fiche technique décrit l’instrument, pas la mesure.
Comparer deux fiches techniques sans se laisser tromper
Pour comparer deux instruments, convertissez les deux spécifications à la même lecture dans les mêmes unités. Un multimètre 6000 points à ±(0,5 % + 5) à 100,00 V résout 0,01 V par point, donc sa tolérance est de 0,5 V plus 0,05 V. Un multimètre 1999 points à ±(0,5 % + 2) à 100,0 V résout 0,1 V par point, donc sa tolérance est de 0,5 V plus 0,2 V. Les pourcentages concordent et les totaux diffèrent d’un facteur quatre.
Un devis qui donne un pourcentage nu sans terme en points est incomplet, et un devis qui donne un terme en points sans résolution est illisible. Demandez les deux. Cela prend un message et retire l’essentiel de l’ambiguïté d’une comparaison qui, sinon, tourne à la brochure qui avait la plus grosse police.
Ce qu’il faut demander avant de passer commande
Quatre questions règlent une exigence de précision avant qu’elle n’atteigne un bon de commande. Sur quel calibre l’utilisateur travaillera-t-il réellement ? Quel est le plus petit changement de cette lecture qui compte ? À quelle distance de la température ambiante l’instrument sera-t-il stocké et utilisé ? Et quelle référence le contrôle à réception utilisera-t-il pour accepter ou refuser un lot ?
Les réponses déplacent en général la spécification. Un atelier qui contrôle des batteries 12 V n’a pas besoin d’un affichage 6000 points, et un laboratoire qui compare des shunts à quelques millivolts en a besoin. Trancher cela avant l’étape de l’échantillon signifie que l’échantillon reçu est celui qui peut passer le test d’acceptation, plutôt que celui dont il faudra discuter après le chargement du conteneur.
Si vous avez deux lignes de fiche technique sous les yeux en ce moment, envoyez-les toutes les deux à notre équipe d’ingénierie avec la lecture à résoudre et le calibre où elle se situe. Les ingénieurs de notre usine de Wenzhou vous diront quelle classe de points et quel calibre couvrent réellement cette lecture, et l’étayeront par une unité mesurée contre un étalon avant que vous ne vous engagiez sur un lot.