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Réalisation d'un voltmètre

Au prix où sont les multimètres il n'est pas judicieux de réaliser son propre contrôleur universel. Par contre, ajouter un voltmètre à un chargeur de batterie ou à une alimentation stabilisée peut être un exercice intéressant.

Matériel

- un galvanomètre de résistance interne Rg et de courant maxi Ig

- des résistances de précision ou un choix de résistances fixes et ajustables.

Appareil de mesure

Pour fabriquer un voltmètre, il en faut un autre... Un contrôleur universel à affichage numérique de bonne qualité est idéal pour cette expérience : l’ohmmètre permettra de vérifier les résistances et le voltmètre va faciliter l’étalonnage.

Schéma de base d'un voltmètre

Le galvanomètre est en série avec une résistance additionnelle R qui limite le courant dans le circuit. La valeur de R est choisie pour que la valeur maximum de U (donc le calibre du voltmètre) corresponde à la déviation maximum de l'aiguille du galvanomètre.

Le calibre de l'appareil sera choisi à la fois en fonction de son utilisation et de l'échelle graduée du galvanomètre.

Exemple : pour équiper une alimentation stabilisée de 13 volts on dispose d'un galvanomètre dont l'échelle comporte 10 graduations. On aura intérêt à choisir le calibre 20 volts, chaque graduation comptant pour 2 V.

Calcul de la résistance additionnelle R

La résistance totale du voltmètre est R+Rg. Elle est déterminée par le calibre U (en volts) et par l'intensité nominale Ig (en A) du galvanomètre.

 Tel que :

Exemple 1 : Si la valeur maximum de U est de 100 volts et que le galvanomètre dévie au maximum pour un courant Ig de 100µA, la résistance totale du voltmètre R+Rg sera égale à 100/0.0001 = 1000000 ohms, dont 1 mégohm. On peut négliger Rg qui est de l'ordre de 1000 ohms. Donc R = 1 mégohm.

Exemple 2 : le calibre souhaité est de 20 volts et le galvanomètre a un courant nominal Ig de 1 mA, la résistance totale du voltmètre R+Rg sera égale à 20/0.001 = 20000 ohms. En supposant que Rg soit de 1000 ohms on choisira R = 19 kilohms.

On peut obtenir une valeur précise de R de plusieurs façons.

Réalisation de la résistance additionnelle R.

En dehors d'un coup de chance qui permette de trouver la valeur exacte et précise de R on peut obtenir celle ci de plusieurs façons :

- Mise en série de plusieurs résistances (ex : 18 k + 1 k = 19 k)

- Mise en parallèle de plusieurs résistances( ex : 47 k//56 k//75 k = 19 k)

- Mise en série d'une résistance fixe et d'une résistance ajustable (ex : 18 k + 2,2 k)

Pour contrôler le bon étalonnage du voltmètre il suffit de brancher en parallèle ce dernier avec le Multimètre et de mesurer une même tension. Si la résistance additionnelle comporte une résistance ajustable, celle-ci sera réglée pour que le voltmètre indique la bonne tension.