Les multimètres numériques modulaires et de table

Le 16/03/2018 à 13:30

Le multimètre numérique est un véritable couteau suisse pour toutes les personnes qui travaillent dans l'électronique, dès qu'elles souhaitent mesurer, avec une bonne précision, une tension, un courant et/ou une résistance.

Keysight Technologies

D graphiques, des interfaces de comm ès qu'ils souhaitent mesurer, avec une bonne précision, une tension, un courant et/ou une résistance, les utilisateurs se tournent spontanément vers un multimètre numérique. On imagine ainsi aisément la foultitude des applications et des industries où l'on peut retrouver soit un appareil portable dans la valise d'un technicien de maintenance, soit un modèle de table dans l'environnement de travail d'un ingénieur électronique, soit encore une carte PXI au cœur d'un système de test en production. C'est bien simple: pour DanielTroufflard, Indirect Sales Channel Manager West Europe chez Keysight Technologies, « il s'agit d'un véritable couteau suisse pour toutes les personnes qui font de l'électronique et pour l'enseignement. Un multimètre numérique permet aux étudiants d'apprendre les bases sur la multimétrie, comme sur l'oscilloscopie, la génération et l'alimentation ».

À la foultitude des applications correspond la multitude de l'offre de multimètres numériques, en particulier en ce qui concerne les appareils portables. Il doit en effet exister pas moins de 400 à 500 modèles commercialisés par près de 45 fournisseurs, rien que pour les multimètres numériques portables, contre «seulement» 112 modèles modulaires et de table, pour 34 fournis-seurs différents. C'est d'ailleurs l'une des raisons pour lesquelles cet article n'abordera que les multimètres numériques modulaires et de table. Les modèles portables, eux, feront l'objet d'un second article ultérieurement. Pour Laurent Doerler, responsable du pôle Produits chez Conrad France, qui distribue en exclusivité la marqueVoltcraft (et bien d'autres fabricants comme les autres distributeurs), « les multimètres numériques de table sont de moins en moins demandés,même si on les retrouve plus souvent sur le marché de l'électronique,dans les ateliers de MRO [Maintenance, réparation et révision] et les laboratoires de R&D ».

« Les applications typiques des multimètres numériques de table sont les tests en R&D et l'intégration dans des baies de mesure en production, avec des modèles de résolution allant de 20 000 à 120 000 points », précise Roger Marenthier, directeur marketing et des ventes de Sefram/B&K Precision. Du côté de Matthieu Ricord, ingénieur marketing pour les produits Test et RF chez National Instruments France, « les modèles se présentant sous les formats de boîtiers USB, de cartes PCI, PCI Express (PCIe) et PXI/PXI Express (PXIe) [quatre modèles au formatVXI taille C sont égale-ment disponibles sur le marché, NDLR] viennent compléter les systèmes de test pour la caractérisation de circuits électroniques ou la validation en production, dans les industries des semi-conducteurs, du transport, de l'aéronautique et du spatial, etc. »

Un marché de remplacement, plutôt stable

Au-delà des applications de test en conception et en production, les multimètres numériques de table se retrouvent également en métrologie de premier niveau et dans l'Éducation nationale.

Keithley Instruments

« Au-delà des applications de conception (vérifier des points de fonctionnement, par exemple) et de production (test fonctionnel de modules,test de vieillissement en automobile), on trouve aussi la métrologie de premier niveau. Il s'agit d'étalonner un appareil de mesure électrique avec un multimètre numérique certifié Cofrac », explique Mickael Billaud, ingénieur d'applications chez Keithley Instruments France. On parle alors de multimètre numérique de référence. Et n'oublions pas un autre secteur, à savoi celui de l'Éducation nationale. « L'enseignement représente en effet un volume important en termes d'unités vendues, même si les prix sont faibles », confirme Lydie Pitoizet, chef de produits Gamme laboratoire chez Metrix (groupe Chauvin Arnoux). La société d'analyses américaine Market Research Future prévoit que le marché mondial des multimètres numériques, tous types (y compris les pinces multi-métriques) et toutes applications confondus, afficherait un taux de croissance annuel moyen (CAGR) d'environ 3%entre2016 et 2023, pour atteindre près de 1 milliard de dollars en 2023. Pour Matthieu Ricord (National Instruments France), « le marché, qui est un marché de remplacement, est plutôt stable. L'activité s'est déportée en Asie où l'on vend beaucoup d'instruments. » En termes d'acteurs, le segment de marché des multimètres numériques modulaires et de tableest également stable.

On retrouve ainsi principalement, pour les modèles de table, l'américain Keysight Technologies (le fabricant numéro un) et le groupe américain Fortive, avec les sociétés Keithley Instruments etTektronix –le grand spécialiste des appareils de mesure électriques Fluke appartient au même groupe–, ainsi que des fabricants tels que l'américain B&K Precision, Fluke Calibration, le japonais Hioki, représenté en France par Équipements scientifiques, le taïwanais GW Instek, Metrix (groupe français Chauvin Arnoux), le chinois Owon, l'allemand PeakTech, le chinois Rigol Technologies, la marque RS Pro, le chinois Siglent, le britannique Transmille, distribué en France par Acalime, la marqueVoltcraft et le japonaisYokogawa Electric. Pour les multimètres numériques modulaires, la liste est bien plus courte : l'américain National Instruments et Keysight Technologies, ainsi que leur compatrioteAstronicsTest Systems, les américains Marvin Test Systems et VTI Instruments (groupe Ametek), représenté en France par Acquisys, et l'allemandVX Instruments. Sur ce marché de remplacement, donc un marché mature, les fabricants conti-nuent à faire évoluer leurs offres respectives,sur différents axes àlafois.Àcom-mencer par la facilité d'utilisation qui revêt plusieurs aspects. « L'évolution la plus visible de ces dernières années a été le développement de notre multimètre numérique de table DMM7510 [voir Mesures n°875], le seul modèle du marché doté d'une interface graphique tactile (un écran TFT couleur 5 pouces). Les utilisateurs apprécient la manière très simple et très intuitive d'utiliser l'appareil, pour programmer des fonctions, visualiser des données. L'environnement est (Suite de la page 37) proche de celui d'un iPhone, et il n'y a plus besoin de PC », explique Mickael Billaud (Keithley Instruments France).

Offre en multimètres numériques de table

Offre en multimètres numériques de table

Offre en multimètres numériques de table

Offre en multimètres numériques de table

Offre en multimètres numériques modulaires

Les fabricants continuent à faire évoluer leurs offres respectives, sur différents axes à la fois : la facilité d'utilisation qui revêt plusieurs aspects (écran graphique, workflow logiciel), l'amélioration des performances et l'ajout d'interfaces de communication modernes.

National Instruments KeysightTechnologies

Toutes les applications ne s'y prêtent toutefois pas, comme le souligne Daniel Troufflard (Keysight Technologies) : « Dans les bancs de test, où l'encombrement est très réduit, par exemple, les appareils sont souvent avec une face avant aveugle. C'est la raison pour laquelle les multimètres numériques de table disposent d'un petit écran, ou alors qu'ils sont déportés pour bénéficier de l'écran du PC. » Pour ce genre d'applications, les formats modulaires peuvent faire valoir tous leurs avantages, en termes de compacité, de performances (comme nous le verrons plus loin), de simplicité d'utilisation. « L'une des voies de développement que nous menons porte sur le workflow logiciel. Il s'agit de faire en sorte que l'accès aux instruments de mesure soit plus rapide et que l'automatisation soit facilitée », indique Matthieu Ricord (National Instruments France).

Des performances toujours améliorées

Autre exemple, Keithley Instruments a introduit il y a environ deux ans KickStart, qui est compatible avec l'en-semble de la gamme du fabricant. Ce logiciel permet aux utilisateurs de caractériser, d'une manière rapide et facile, composants et matériaux, sans devoir recourir à une programmation. KickStart permet de visualiser les résultats en temps réel sous forme de graphes et de tableaux, puis de les exporter pour rédiger un rapport ou pour une analyse supplémentaire, ainsi que de sauvegarder les configurations de test. Enfin, la sécurité des utilisateurs est essentielle, même avec des appareils de table. « Nos multimètres numériques MX 5006 et MX 5060 disposent d'entrées conformes 1 000V CAT III ou 600V CAT IV, selon la norme de sécurité IEC 601010-1 », insiste Lydie Pitoizet (Metrix).

En ce qui concerne l'évolution des performances, les fabricants jouent, là aussi, sur plusieurs tableaux. « En plus du logiciel BenchVue (contrôle des instruments, automatisation des séquences de test, accès, analyse et exportation des données), nous améliorons en effet la précision de mesure, la rapidité d'acquisition de données (jusqu'à 50 000 mesures/s) et l'intégration des mesures de nos appareils de table », explique Marion Dequidt, Distribution Field Engineering France, Benelux, Espagne et Portugal chez KeysightTechnologies. Ce que confirme Mickael Billaud (Keithley Instruments France): « nous bénéficions des nouvelles technologies et des nouvelles générations de composants, pour répondre aux exigences des utilisateurs qui veulent mesurer toujours plus vite et plus précisément ».

Pour augmenter la fréquence d'échantillonnage, sans trop sacrifier la précision de mesure, National Instruments a développé, il y a plusieurs années, la technologie FlexDMM. « Cette architecture unique propose une vitesse d'acquisition de données variant en continu de 7 éch/s (résolution de 7,5 digits, ou 26 bits, pour le PXI-4071) à 10 kéch/s (4,5 digits), ainsi que la présence d'un numériseur 1,8Méch/s », explique Matthieu Ricord (National Instruments France). En travaillant également sur la stabilité de mesure, en s'affranchissant de l'influence de la température et en améliorant le bruit du multimètre numérique modulaire, il est par ailleurs possible d'obtenir des dérives très faibles. « Et, donc, de n'étalonner que tous les deux ans l'instrument de mesure », poursuit-il.

Si les mesures de base sont toujours celles des tensions continues (DC) et alternatives (AC), des courants DC etAC –la quasi-totalité des modèles de table réalisent des mesures efficaces vraies (True RMS ou TRMS) AC, voire AC+DC–, ainsi que celle de la résistance, de la fréquence, des tests de diode et de continuité, on retrouve également des fonctions supplémentaires. À l'instar des mesures de température, de capacitance, voire d'inductance (UT8803 d'Uni-Trend, PXI-4072 de National Instruments et PXM(e)782 de VX Instruments), mais également parfois une mémoire interne, un scanner (12601 de Chroma, GDM-8255A et GDM-8261A de GW Instek, 2000, 2001, 2002 et 2010 de Keithley Instruments, M3500A et M351xA de Picotest). À noter que Lydie Pitoizet (Metrix) pointe une autre évolution menée ces dernières années par le groupe Chauvin Arnoux: « nos produits sont de plus en plus conformes à l'écoconception. Cela signifie que, dans le choix des composants et des batteries, nous cherchons des technologies recyclables, afin de mieux dissocier les différentes matières. C'est une démarche initiée par le groupe, le seul fabricant français dans ce domaine ».

Se poser les bonnes questions avant d'acheter

La dernière évolution que les multimètres numériques de table ont connue porte sur les interfaces de communication. « Il en est fini de l'historique port série RS-232. On ne trouve désormais plus que les interfaces GPIB,USB et LAN sur les appareils de table », constate Roger Marenthier (Sefram/B&K Precision). Ce que confirme Marion Dequidt (Keysight Technologies), en précisant que « le système d'exploitation Microsoft Windows 7 ne garantit plus la compatibilité avec le port RS232. Le GPIB, lui, est encore disponible, mais assez souvent sous la forme d'une option. » Et n'oublions pas que les interfaces de communication RS-232 étaient de vrais goulots d'étranglement en termes de débits. « Il arrive que le GPIB, un protocole fiable et qui a fait ses preuves, soit préféré à l'USB par certains industriels. Et tous nos multimètres numériques intégrant un port Ethernet sont aussi LXI Classe C, avec serveur web embarqué, ce qui contribue à faciliter les tâches de programmation et de récupération des données à distance », note Mickael Billaud (Keithley Instruments France). Fort de ce que l'on vient de voir, il est intéressant de se demander quelles sont les bonnes questions à se poser, avant l'achat, pour trouver le multimètre numérique modulaire ou de table le plus approprié à son application. Pour Marion Dequidt (Keysight Technologies), « les premières questions sont très simples : quel(s) type(s) de mesure le client souhaite faire,car les appareils de table ne disposent que d'une voie ? Avec quelle résolution et à quelle fréquence d'échantillonnage ? » Si le futur acquéreur s'oriente vers une centrale d'acquisition de données, il doit alors se demander le nombre de voies et le temps de scrutation de toutes les voies, en plus du nombre de paramètres à mesurer. « La question suivante est de savoir si l'on a besoin, ou pas, d'un PC externe. Avec notre modèle DMM7510, on peut s'en passer pour suivre en permanence un courant,par exemple,si l'on n'a pas besoin d'autres instruments de mesure », enchaîne Mickael Billaud (Keithley Instruments France). Voltcraft les bonnes questions à se poser, avant l'achat, pour trouver le multimètre numérique modulaire ou de table le plus approprié à son application. Pour Marion Dequidt (Keysight Technologies), « les premières questions sont très simples : quel(s) type(s) de mesure le client souhaite faire,car les appareils de table ne disposent que d'une voie ? Avec quelle résolution et à quelle fréquence d'échantillonnage ? » Si le futur acquéreur s'oriente vers une centrale d'acquisition de données, il doit alors se demander le nombre de voies et le temps de scrutation de toutes les voies, en plus du nombre de paramètres à mesurer. « La question suivante est de savoir si l'on a besoin, ou pas, d'un PC externe. Avec notre modèle DMM7510, on peut s'en passer pour suivre en permanence un courant,par exemple,si l'on n'a pas besoin d'autres instruments de mesure », enchaîne Mickael Billaud (Keithley Instruments France). Voltcraft

Metrix

Tektronix

Voltcraft

B&K Precision

Les premières questions à se poser avant d'acheter un multimètre numérique de table sont : quel(s) type(s) de mesure le client souhaite faire, car les appareils de table ne disposent que d'une voie ? Avec quelle résolution et à quelle fréquence d'échantillonnage ?

Les utilisateurs peuvent ensuite se ren-seigner sur le niveau d'automatisation et, plus généralement, la facilité d'utilisation (aucune programmation nécessaire, face avant logicielle reprenant l'interface classique d'un appareil de table, pour les modèles modulaires, synchronisation avec d'autres instruments de mesure, capacité d'interface à un système de commutation), le niveau de sécurité des entrées, afin d'éviter les éventuels problèmes liés à une tension re-tour ( flyback voltage ), ainsi que les services (support technique, formation, étalonnage) et, évidemment, le coût. « Une très grande majorité des multimètres numériques sont commercialisés via notre réseau de distributeurs. La force de vente est amenée à intervenir en direct pour une démonstration d'un produit plus “expert” ou pour des applications précises, ou alors au travers de notre filiale Manumesure pour l'étalonnage », conclut Lydie Pitoizet (Metrix).