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Mesure 4 fils
L'illustration ci-dessous nous révèle 2 circuits :
Pourquoi ne pas mesurer la tension U directement sur le générateur d'intensité et économiser ainsi 2 fils ?
La résistance des fils acheminant le puissance ne doit pas être négligée, si R à mesurer vaut 1 Ω ; R fil peut engendrer 10% d'erreur (≃ 0.1 Ω par mètre pour du 0.75 mm²)
Par contre la boucle du voltmètre n’achemine quasiment aucune intensitéLa résistance des multimètres en position voltmètre est standardisée à 10 MΩ ; ce quel que soit le calibre et le type de tension (Continue ou alternative). Ainsi pour connaître R à mesurer on applique : R = U / I ; tout simplement !
Notez que même au niveau du raccordement des 4 fils il convient d'être prudent !
La photo ci-dessous représente un shuntRésistance très faible pour mesurer une intensité via la loi d'Ohm.
Ex : 0.001 Ω (1 mΩ) pour mesurer des centaines d'Ampères avec un voltmètre sur le calibre 200 mV : 1 mV = 1 A ; 150 mV = 150 A (150 mV / 0.001 Ω = 150 A) : notez la position des vis de raccordementLes fils de mesure au plus près de l'élément à contrôler et surtout pas au même endroit que la puissance pour ne pas fausser la mesure à cause des résistances de serrage et de contact !
Les fils noirs : la puissance, les blancs : la boucle de mesure du voltmètre... !
NB : Il existe une variante à 3 fils, dans ce cas la chute de tension dans un fils est mesurée et multipliée par 2 avant d'être soustraite tel que ci-dessous :
R sonde = [U - (2 × u)] / I
Variante la plus utilisée car plus économique (3 fils au lieu de 4), elle impose que les fils soient identiques ce qui est le cas lors de l'utilisation d'un câble !
- En noir gras le circuit alimenté par le générateur de courantGénérateur d'intensité ou prévoir une alimentation capable de travailler en court-circuit dans la mesure où la résistance à mesurer est faible
Le montage 4 fils ne se justifie que pour des résistances faibles (inférieures à 20 Ω) ou de grandes distances
Ou pour de la grande précision : sonde PT100
- En gris fin, le circuit de mesure avec le voltmètre.
Pourquoi ne pas mesurer la tension U directement sur le générateur d'intensité et économiser ainsi 2 fils ?
La résistance des fils acheminant le puissance ne doit pas être négligée, si R à mesurer vaut 1 Ω ; R fil peut engendrer 10% d'erreur (≃ 0.1 Ω par mètre pour du 0.75 mm²)
Par contre la boucle du voltmètre n’achemine quasiment aucune intensitéLa résistance des multimètres en position voltmètre est standardisée à 10 MΩ ; ce quel que soit le calibre et le type de tension (Continue ou alternative). Ainsi pour connaître R à mesurer on applique : R = U / I ; tout simplement !
Notez que même au niveau du raccordement des 4 fils il convient d'être prudent !
La photo ci-dessous représente un shuntRésistance très faible pour mesurer une intensité via la loi d'Ohm.
Ex : 0.001 Ω (1 mΩ) pour mesurer des centaines d'Ampères avec un voltmètre sur le calibre 200 mV : 1 mV = 1 A ; 150 mV = 150 A (150 mV / 0.001 Ω = 150 A) : notez la position des vis de raccordementLes fils de mesure au plus près de l'élément à contrôler et surtout pas au même endroit que la puissance pour ne pas fausser la mesure à cause des résistances de serrage et de contact !
Les fils noirs : la puissance, les blancs : la boucle de mesure du voltmètre... !
Une variante, la PT100 : 3 fils
NB : Il existe une variante à 3 fils, dans ce cas la chute de tension dans un fils est mesurée et multipliée par 2 avant d'être soustraite tel que ci-dessous :
R sonde = [U - (2 × u)] / I
Variante la plus utilisée car plus économique (3 fils au lieu de 4), elle impose que les fils soient identiques ce qui est le cas lors de l'utilisation d'un câble !
Méthodologie de dépannage !
On comment toute intervention par faire parler !
- Il est impératif d'avoir l'historique complet d'une panne :
- Quand est-elle survenue ?
- Des travaux étaient-ils en cours ?
- Se produit-elle avec une périodicité ?
- Comment est-elle apparue ?
- Quand est-elle survenue ?
- Enfin une vraie intervention n'est terminée quand lorsque vous avez expliqué et conseillé les différents intervenants pour limiter le risque de reproduction de panne future !
CTP : animation illustratrice
L'animation ci-contre représente l'évolution de la résistance d'un matériauLa majorité des matériaux, dont les filaments d'ampoules en tungstène, offrent une résistance qui augmente avec la température (CTP). en fonction de la température à laquelle il est soumis, soit du fait de son environnement, soit à cause de l'intensité du courant électrique qui le traverse...Cette particularité est utilisée pour effectuer des mesures de températures dont l'exemple le plus connu industriellement est la sonde PT100
. L'inconvénient majeur est la linéarité imparfaite de cette évolution et la nécessite de prendre en compte les résistances dues au circuitEst compensée dans les installations par des câblages en 3 ou 4 fils, sera abordé....
Enfin il existe de très économiques, et moins précis, composants nommés C.T.N.Couramment appelés CTN, ils équipent tous les thermostats de convecteurs électriques... La valeur constructeur (Ex : CTN 10 kΩ) est donnée pour une température ambiante de 25°C.
: Coefficient de Température Négatif. CTN: Résistance et Température évoluent cette fois en inverse, de manière encore moins linéaire que la PT100 qui est une CTP constituée de platine : pour sa stabilité...Ces composants sont de très loin les plus usités lorsque les besoins en précision ne sont pas primordiaux. Une astuce permet des les linéariser sur une plage donnée en connectant en parallèle une résistance R (appelée R//) et en série une résistance R série = 1 / 2 de R //. R // vaudra R de la CTN à la valeur médiane de température souhaitée.
Exemple :
Pour une plage de mesure de 10°C à 60°C, la valeur médiane est de 35°C :
(maxi + mini) (bornes de la plage) / 2
Donc ici : (60 + 10) / 2 = 35°C. Si la CTN offre 8 kΩ à 35°C, on choisira 4 kΩ en // et 2 kΩ en série...
Schéma de linéarisation
Symboles générateurs de tension
On utilisera prioritairement le symbole normalisé à gauche :
un cercle avec simplement le fil dans la continuité en interne.
Notez dans les autres représentations, on utilise E qui est réservé aux sources, contrairement à U, au niveau des récepteurs.
Autres représentations : G1 : tension continue, G2 : alternatif
A1 : accumulateur, A2 : batterie d'accumulateurs
Symboles générateurs d'intensité
Là aussi, celui de gauche est normalisé :
un cercle avec cette fois le trait perpendiculaire.
CANConversion Analogique Numérique, Analog to Digital Converter ADC en anglais méthode de la rampe
1
2
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étape 1 :
Un oscillateur génère un comptage binaire, sur ici 4 bitsUn CD audio est codé sur 14/16 bits, un DVD 24 bits, un multimètre 14 bits...
4 bits comme ici = 16 combinaisons ou valeurs 2^4
avec 14 bits on obtient : 16 384 ce qui est suffisant pour un 2000 points. Avec 24 bits : 16,77 millions (décodage couleurs RVB sur écran), et grâce à son ingénieux réseau de résistances [R ; 2R]R = (ex : 10 kΩ) ; 2R = 2 × R (20 kΩ). On utilise que des résistances de très très haute précision : avec 14 bits (≃16 000 valeurs) il faut une précision meilleure que 0.01% (1 / 16 000) ! il offre une évolution linéaire entre 0 et la tension U d'alimentation.
étape 2 :
Un comparateur reçoit la tension à convertir ici à gauche en bleu et la rampe ainsi générée.
Dès que la rampe devient supérieure à la mesure, il rafraîchit une mémoire qui va afficher la nouvelle valeur (ou ne rien changer si elle n'a pas évolué).
Pour info, sur un multimètre ce temps de comparaison est ≃ 0.3 s, (un multimètre réalise 2 à 5 mesures par seconde), il passe à 44 100Selon la fréquence d'échantillonage, mais d'autres techniques de conversion plus rapides existent !
SAR pour Successive Approximation Register, Flash... fois sur un CD...
Îlots de masse
Lorsqu'un site est étendu ou qu'il est difficile d'assurer une bonne équipotentialité ; on regroupera les éléments par îlots. L'impédance entre masses d'un même îlot sera faible : treillis (inclus les fers à béton et éléments de structure métallique) voire plaque au besoin. Les liaisons entre îlots devront être multiples pour minimiser l'impédance.
