adaptateur Milliohm-mètre: Utilisant la précision de votre multimètre

Il existe plusieurs situations où vous pouvez avoir besoin de mesurer des valeurs de résistances faibles, dans la gamme du milliohm. Un exemple en particulier est la localisation d'un court-circuit sur un circuit imprimé, mais il peut aussi être utile pour tester des contacts électriques, des fils ou des résistances d'enroulement. L'adaptateur présenté ici permet de faire tout ceci avec le multimètre déjà en votre possession.

L' approache

Les multimètres sont des appareils pratiques qui mesurent des grandeurs électriques basiques telles que la tension, le courant et la résistance. (Je ne rentrerai pas dans les détails ici parce que vous en avez au moins un dans votre atelier.) Généralement, les tensions et les courants peuvent être mesurés avec une bonne précision jusqu'au millivolt et au microampère, mais les mesures de résistance s'arrête souvent à 1 Ω.

Cependant, il y a plusieurs situations où vous pouvez avoir besoin de mesurer de faibles valeurs de résistance, jusqu'à la gamme du milliohm. Un exemple en particulier est la localisation d'un court-circuit sur un PCB, mais il peut aussi être utile pour tester des contacts électriques, des fils ou des résistances d'enroulement. C'est pour cette raison que j'ai décidé de construire mon propre milliohm-mètre.

D'abord, j'ai imaginé un appareil de mesure tout-en-un avec un afficheur et des fonctions avancées, mais durant mes recherches, je suis tombé sur une note d'application d'Analog Devices. Ce circuit simple utilise un multimètre comme afficheur, simplifiant sensiblement la conception. En creusant un peu plus, j'ai trouvé un projet Elektor datant de 1992, qui aurait très bien pu être l'inspirateur principal de la note d'application, datant de 1998, de Dallas Semiconductor (qui a été acquis par Maxim en 2001, puis plus tard par Analog Devices en 2021). Le problème était réglé. Au lieu de concevoir quelque chose d'entièrement neuf à partir de zéro et dans l'esprit de se tenir sur les épaules des géants, j'ai décidé de simplement moderniser la note d'application du circuit.

Le circuit adaptateur du milliohmmètre

Le schéma résultant est montré à la figure 1. Comme vous pouvez le voir, il est plutôt simple (et pas particulièrement créatif, car c'est juste une mise à jour de la copie de l'original). À la base, c'est une source de courant programmable avec trois réglages sélectionnables : 1 A, 100 mA et 10 mA. Ceci permet d'obtenir trois gammes de mesure correspondantes : 1 mΩ/mV, 10 mΩ/mV et 100 mΩ/mV.

Le commutateur S2 est le sélecteur de gamme. Ce commutateur à glissière de type 2P3T (ou DP3T) peut se trouve en ligne comme pièce détachée pour un sèche-cheveux. Assurez-vous de vérifier ses dimensions avant de le commander parce qu'il semblerait qu'il y ait plusieurs versions portant la même référence. Une autre possibilité est le L203011MS02 de C&K, qui peut se monter aussi sur le circuit imprimé.

Le courant est appliqué par K1 à la résistance à mesurer, tel un câble, un contact d'interrupteur, une piste de PCB ou même une résistance. Ce courant crée une chute de tension aux bornes de la résistance qui peut être mesurée par un multimètre réglé sur sa gamme millivolt. D'une certaine façon, c'est une démonstration pratique de la loi d'Ohm.

Notez que l'adaptateur milliohm-mètre convient pour un usage occasionnel. Si vous commencez à l'utiliser fréquemment, il serait peut-être plus judicieux d'investir dans un milliohm-mètre dédié.

Source de courant programmable

La source de courant est un circuit classique construit autour de IC2 et T1. La résistance de la source de T1 vers GND détermine le courant. La tension de la source de T1 doit être ajustée à 100 mV pour obtenir une gamme de 10^x mΩ/mV (x étant un entier). IC1 fournit la tension de référence qui peut être ajustée par P1.

IC2 doit avoir une tension de décalage d'entrée faible. Le schéma montre un MCP6401 qui possède une tension de décalage d'entrée de 0,8 mV. J'ai aussi essayé le MAX4238 (0,1 µV) et le LTC2054 (0,5 µV) mais sans détecter de différence dans le résultat, uniquement dans le prix. Ces ampli-op existe tous au format SOT-23 (6 broches pour le MAX4238, 5 broches pour les autres) et ils peuvent donc être montés sur le circuit imprimé.

Alimentation par pile

L'adaptateur milliohm-mètre est alimenté par deux piles 1,5 V de type AA (figure 2). Comme l'alimentation n'est appliquée que lorsqu'un des boutons Test est appuyé, elles auront une longue et heureuse vie. La vie est un peu plus rude pour BAT2, particulièrement sur la position 1 mΩ/mV lorsqu'elle doit délivrer un courant de 1 A. Cependant, dans la plupart des cas, un test ne dure jamais plus longtemps que quelques secondes et elle ne devrait pas trop souffrir. Je ne l'ai pas changée une seule fois pendant mes nombreuses expériences. Une pile de type D fournirait une plus longue durée de vie mais elle ne rentre pas sur le circuit imprimé.

Pour des raisons purement ergonomiques, il y a deux boutons Test, S1 et S101, placés à chaque extrémité de la carte. Cela ne dépend que de vous de décider quelle position vous préférez.

Montage de l'adaptateur

Comme mentionné plusieurs fois ci-dessus, un circuit imprimé a été conçu pour installer tous les composants, y compris les piles. Il rentre dans la moitié d'un boîtier bon marché Hammond de type 1593N. Cette conception protège les composants montés sous le circuit imprimé (figure 3) tout en gardant les piles, le commutateur à glissière et les boutons accessibles.

La carte comprend plusieurs trous pour fixer le support de piles BAT1 avec des vis et des écrous. Il est recommandé de bien soigner le montage, car tout mouvement peut entraîner des mauvaises connexions avec le temps.

Calibration

Le circuit imprimé a de la place pour trois résistances d'étalonnage, une par gamme, R14, R15 et R16 sur le schéma. Elles doivent avoir une précision de 0.1%, permettant un étalonnage précis de l'adaptateur. La première partie de la procédure d'étalonnage est simple. Déplacez le commutateur S2 sur la position 1 mΩ/mV (1 A, le plus près de K1), branchez des fils de test courts à la résistance d'étalonnage R14 de 0,1 Ω (contacts in A et in B), puis branchez un multimètre pour mesurer la chute de tension aux bornes de la résistance (contacts out A et out B). Appuyez sur le bouton Test et ajustez P1 pour obtenir une lecture de 100 mV.

L'étalonnage des deux autres gammes est un peu plus compliquée. Un bon moyen est de d'abord souder R8 et R11. Branchez une boite à décade de résistances ou une résistance ajustable en parallèle avec R8 et ajustez S2 dans la position 100 mA (milieu). Branchez les fils de test sur la résistance d'étalonnage R15 et branchez un multimètre pour mesurer sa chute de tension. Appuyez sur le bouton Test et ajustez la boite à décade ou la résistance ajustable pour obtenir une lecture de 100 mV. Mesurez la résistance de la résistance ajustable ou de la boite à décade et remplacez-la par une combinaison en parallèle de deux résistances fixes sur les positions de R9 et R10. La gamme 10 mA est étalonnée de la même manière mais en utilisant alors R16, R12 et R13.

Une autre option réside dans le fait de n'étalonner que la gamme 1 A. Ensuite, pour les deux autres gammes, mesurez en premier une résistance connue et divisez la valeur réelle par la valeur mesurée. Ce sera le facteur de correction. Puis, mesurez la résistance inconnue et multipliez la lecture par le facteur de correction. Enfin, appliquez le facteur multiplicateur de la gamme.

Exemple : Supposons que nous ayons une résistance de référence d'une valeur connue de 18 Ω. Cependant, après une mesure sur la position 100 mΩ/mV, nous trouvons 169,8 mV, ce qui correspond à 16,98 Ω. Le facteur de correction sera donc de 18/16,98 = 1,06. Ensuite, nous mesurons une résistance inconnue et trouvons une valeur de 258,58 mV. Multiplié par le facteur de correction, nous obtenons 274,09 mV et, après avoir appliqué le facteur d'échelle, nous obtenons 27,41 Ω.

La bonne nouvelle est que vous n'avez besoin d'étalonner finement l'adaptateur que si vous désirez  faire des mesures précises de résistance. Mais, en même temps, vous avez besoin également d'un multimètre précis. Pour trouver des court-circuits ou tester des contacts d'interrupteurs et beaucoup d'autres applications, la valeur absolue est moins importante que la valeur relative. Lorsque vous cherchez un court-circuit, vous ne voulez trouver que la valeur la plus petite, quelle qu'elle soit. Un tutoriel sur la manière de trouver des court-circuits sur un PCB peut être suivi à <span>.

Utilisation de l'adaptateur Milliohm-mètre

L'adaptateur milliohm-mètre utilise la technique des 4 fils (fils Kelvin) pour mesurer les résistances. L'appareil injecte le courant dans la résistance à tester et la chute de tension aux bornes de la résistance est mesurée par un multimètre. L'avantage de cette technique est qu'elle élimine la résistance des câbles de mesure du multimètre, ce qui accroît encore plus la précision des mesures.

Les câbles de mesure du multimètre doivent être aussi proches que possible des contacts de la résistance à tester pour également éliminer la résistance de ces câbles. Le placement des câbles de l'adaptateur n'a pas d'importance (figure 4). Néanmoins, les câbles qui vont de l'adaptateur à la résistance à tester doivent aussi être le plus court possible. De longs câbles avec des fiches bananes vont vraisemblablement faire osciller l'adaptateur et les mesures obtenues seront inutilisables. Si vous obtenez des valeurs aberrantes, vérifiez les câbles.

Réglez le multimètre sur la gamme millivolt pour s'assurer que la valeur de la résistance soit affichée en millivolts. Multipliez la lecture par 1, 10 ou 100 suivant la position du commutateur à glissière pour convertir les valeurs en milliohms. Par exemple, si la lecture de la mesure de 123 mV est obtenue avec le commutateur en position 10 mΩ/mV, la résistance est 1230 mΩ ou 1,23 Ω. Si le commutateur était sur la position 100 mΩ/mV, la résistance serait 12300 mΩ ou 12,3 Ω.

Prêt pour l'expérimentation

Pour ceux qui aimeraient faire des expériences avec le circuit, des points-test sont disponibles aux endroits stratégiques. TP4 est pour la gamme 1-mΩ (1m) et TP5 est pour la gamme 10-mΩ (10m). Les résistances R5 et R6 permettent de déconnecter l'étage de puissance de la sortie de l'ampli op. R5 avec C2 servent de filtre de bruit passe-bas dans le cas (improbable) vous en auriez besoin. C1 est un condensateur de découplage en option. On n'en a pas besoin si l'alimentation se fait sur piles. Les points-test sont disponibles sur la carte aux endroits stratégiques, y compris la masse. Le projet KiCad est disponible ici.

Note de l'éditeur : Cet article (240340-04) est paru dans Elektor en mai/juin 2025.

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