5.1 Le multimètre

Aux lames du pack, 56,3 V. Dans le fil du chargeur, 2,98 A. Sur un fusible, 0,3 Ω. Trois gestes, et pendant cent cinquante ans un seul mouvement d’aiguille derrière. Pour savoir quand l’appareil ment, il faut savoir ce qu’il mesure vraiment : l’aiguille, du courant, rien d’autre ; le numérique, une tension, et le courant par la tension aux bornes d’un shunt. Dans les deux cas, la sonde prend sa part au circuit.

Juillet 1820, Ørsted publie ce qu’il a vu au printemps : l’aiguille d’une boussole tourne près d’un fil parcouru par un courant. Huit semaines plus tard, à Halle, Johann Schweigger enroule le fil en spires autour de l’aiguille, chaque tour ajoute sa poussée, et son multiplicateur est le premier instrument qui voit un courant faible. Le nom qui reste est galvanomètre. Pendant soixante ans l’aimant bouge et la bobine est fixe : l’appareil sent tout morceau de fer dans la pièce et sa déviation ne suit pas le courant. En 1882, Jacques-Arsène d’Arsonval et Marcel Deprez renversent la chose : l’aimant est fixe, le cadre bobiné tourne dans un entrefer où le champ est le même partout, et le miroir, puis l’aiguille de Weston en 1888, avance proportionnellement au courant. C’est encore le cadre mobile de tout appareil à aiguille.

Un cadre mobile ne mesure que du courant, et peu : 50 µA au bout de l’échelle. Tout le reste est de la résistance ajoutée. Une grosse résistance en série, pour que la tension n’y pousse que ces 50 µA : voilà le voltmètre. Une petite résistance en parallèle, un shunt, qui laisse passer presque tout le courant à côté du cadre : voilà l’ampèremètre. Une pile en plus : voilà l’ohmmètre. En 1923, Donald Macadie, ingénieur des postes britanniques, met les trois dans une boîte de chêne, l’AVO, pour ampères, volts, ohms. Le multimètre est né.

Un voltmètre à cadre mobile tire donc du courant du circuit qu’il mesure, et on le disait en ohms par volt : un Simpson 260 à 20 000 Ω/V présente 200 kΩ sur son calibre 10 V. Posé sur un diviseur de deux résistances de 1 MΩ sous 12 V, qui devrait donner 6 V, il lit 1,7 V, parce que ses 200 kΩ en parallèle écrasent la résistance du bas. Puis le Fluke 8020A de 1977, premier portatif numérique à grand succès, présente 10 MΩ fixes quel que soit le calibre, et sur presque tout ce qu’on mesure, 10 MΩ est l’infini. Deux générations ont oublié le problème. Il revient le jour où on lit le diviseur de 1 MΩ par lequel un BMS surveille sa cellule : 1 MΩ en parallèle avec 10 MΩ fait 909 kΩ, la lecture tombe de 6 V à 5,71 V, 4,8 % de moins, et rien sur l’afficheur ne dit que l’instrument a changé le circuit.

Le même infini joue dans l’autre sens. Un fil débranché dans le cabanon, dans la même gaine qu’un fil sous tension, lit 50 V, parfois 80, à 10 MΩ : la capacité entre les deux fils nourrit sans peine un appareil qui ne demande rien. Une ampoule en parallèle, ou le calibre « LoZ » de quelques kilohms, et la tension fantôme tombe à zéro. La charge est la preuve.

Le courant, lui, se mesure en série : le circuit coupé et refermé à travers l’appareil, les 3 A du chargeur par la borne 10 A. Dans cette borne, le multimètre est presque un court-circuit, par construction. Posé en parallèle sur le pack, comme un voltmètre, il laisse le pack décider du courant, des centaines d’ampères, le temps que le fusible saute. C’est pourquoi c’est un fusible HRC, en céramique remplie de sable, coté 1 000 V, fait pour éteindre un arc ; un fusible de verre de même ampérage à sa place est un pétard tenu à la main. Le CAT III 600 V du boîtier dit la même chose pour le secteur : une pointe de 6 000 V venue d’un tableau de distribution n’atteint pas les doigts.

Reste l’alternatif. Un multimètre ordinaire redresse le signal, en prend la moyenne et multiplie par 1,11, le rapport juste pour une sinusoïde seule ; sur un carré, il lit 11 % de trop. « Efficace vrai » veut dire que l’appareil élève au carré avant de moyenner, et le chiffre a un sens sur toute forme, dans sa bande passante et jusqu’à un facteur de crête de trois. Le signal haché d’un contrôleur de moteur, à 8 ou 20 kHz, échappe aux deux : le calibre alternatif est couplé en alternatif et spécifié jusqu’à un kilohertz, et chacun affiche un chiffre qui change avec le rapport cyclique sans être l’efficace. Là, c’est l’oscilloscope.

L’erreur classique : croire l’afficheur parce qu’il est numérique. Quatre chiffres disent la résolution, pas que la sonde a laissé le circuit intact.