Que fait le cadran multimètre en interne?

Tous ceux qui ont déjà manipulé un multimètre connaissent ces cadrans. La position du cadran indique la plage maximale de la quantité qui peut être mesurée.

Mais pourquoi devons-nous ajuster nous-mêmes la portée maximale? Que se passe-t-il en interne dans le multimètre lorsque le cadran est réglé, disons, de 20V à 200V? Si nous avons le cadran sur 20V et que la tension mesurée est de 50V, pourquoi le compteur ne peut-il pas fournir une mesure? Je n'ai pas beaucoup de connaissances sur le fonctionnement interne d'un multimètre, mais je comprends que la tension est mesurée en laissant passer une quantité infinitésimale de courant à travers le compteur et en mesurant le champ magnétique (quelque chose dans ce sens). Mais pourquoi les compteurs ne peuvent-ils pas ajuster eux-mêmes leur portée?

EDIT: Je sais qu'il existe des compteurs à plage automatique, mais je souhaite savoir pourquoi d'autres doivent être réglés manuellement.

Cette image ( source ) devrait vous dire tout ce que vous devez savoir sur son fonctionnement. Il y a des contacts d'essuie-glace sur le cadran, montrés en bas, qui s'accouplent avec des tampons sur le PCB du compteur.

Ces plots sont connectés à différentes prises d'un diviseur de tension pour diviser la tension ou pour faire passer le courant à travers un shunt de courant.

En interne, le compteur ne peut mesurer que des tensions comprises entre -0,2 V et + 0,2 V. Le commutateur de plage modifie le diviseur de tension pour pré-mettre la tension d'entrée à l'intérieur de cette plage, et sur la plupart des compteurs enverra également un signal à l'écran LCD pour lui indiquer où placer le point décimal.

Quant à savoir pourquoi vous devez le faire vous-même au lieu de le faire pour vous: rien de plus et rien de moins que le prix. Un compteur qui se range automatiquement est plus cher que celui qui ne le fait pas en raison du besoin de matériel supplémentaire pour détecter quand il est hors de portée et effectuer la commutation.

Un ancien compteur analogique peut être plus facile à comprendre (source http://fourier.eng.hmc.edu/e84/labs/lab1/node1.html ):

Étant donné que la déviation de la jauge dépend du courant qui la traverse et que le rapport déflexion / courant ne change pas, différentes positions de contact formeront des diviseurs de tension ou de courant différents pour adapter l'échelle. Remarque: la résistance de la bobine est également fixe.

Ce n'est pas si différent avec les compteurs numériques, sauf qu'au lieu d'une bobine qui a besoin d'un certain courant, elle a un convertisseur analogique-numérique (ADC) qui a besoin d'une certaine tension pour une indication à pleine échelle.

S'il s'agit d'un multimètre numérique , il fonctionne différemment d'un multimètre analogique .

Les schémas d'un modèle analogique sont présentés dans la réponse de Vangelo.

Les schémas d'un modèle numérique ressemblent à ceci:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Pour les mesures de tension, le cadran sélectionnera le rapport du diviseur de tension (comme indiqué dans les schémas ci-dessus) et il changera la position du point décimal sur l'affichage.

Un voltmètre ne mesure aucun courant. Il y a un ADC (convertisseur analogique-numérique, qui est le véritable appareil de mesure) à l'intérieur, qui compare la tension d'entrée avec une tension de référence et donne le facteur de l'entrée à la référence en tant que sortie numérique.

Disons que la tension de référence est de 2V. Ensuite, la tension d'entrée maximale est également de 2 V, car ce serait 100%. Si vous tournez le cadran sur une plage d'entrée de 20 V, vous commutez un diviseur de tension sur l'entrée, de sorte que vous réduisez la tension d'entrée du facteur 10. Cela se traduit par seulement 2 V à l'ADC avec une tension d'entrée de 20 V. Le microcontrôleur le sait et vous montre la valeur réelle sur l'écran.

Les compteurs à gamme automatique peuvent choisir les différents diviseurs de tension en commutant les relais. Cela nécessite des pièces supplémentaires et, par conséquent, certains compteurs doivent simplement être réglés par l'utilisateur manuellement et ainsi réduire les coûts.

Dans sa forme la plus simple, le cadran commute des résistances appropriées entre les sondes et la bobine du compteur afin que plusieurs plages de tensions et de courants puissent être mesurées avec un seul compteur.

Si vous essayez de mesurer 40 V à une plage de 20 V, le multimètre devrait passer à une lecture de 200% car il y a deux fois le courant qui lui faut pour afficher une lecture de 100%. La bobine ne peut pas déplacer physiquement le compteur et la bobine peut brûler en raison d'un courant excessif à moins qu'il n'y ait des composants de protection pour le limiter.

Le multimètre ne sait pas quelle tension vous êtes sur le point de mesurer et n'a aucun composant actif pour détecter ou commuter automatiquement la plage.