Pourquoi autant de Précision et Digits

[thanat0s]

Bonjour a tous,

Mon bon vieux multimetre Velleman commence a vraiment lacher du bouton. Les faux contacts pendant les mesures c'est compliqué. Dans la mesure ou il a fait son temps (quasi de 20 ans) j'envisage de le changer et de ne pas m'acharner a regarder ce qu'il a.

J'ai regardé ce qui se fait, et clairement en fait on paye la précision. Mon velleman est donné pour un 3 Digit 1/2 a une tolérance de 1% sur le DC, 4% sur les capacité, c'est pas fou il parait. Et il a jamais vu une calibration.

J'ai suivis la video de Jipihorn qui explique bien la précision https://www.youtube.com/watch?v=vAwd-4sd2XM mais pas le pourquoi.

Mais quand je vois ce qui se fait, du 4, 5 digit, du 0,02% sur du DC...  Je bricole certes, j'envisage de le garder aussi longtemps que mon vieux, donc qui sait ce que j'en ferais dans 15 ans et quels seront mes besoins. Mais un 4 digit 1/2 a 0.02% précis semble bien suffisant.

Est-ce que quelq'un peut m'expliquer dans quel domaine de l'électronique on a besoin d'autant de précision, 5, 6 digits ?
A chaque fois que je calcule une resistance... Au final ne prends t'on pas celle d'a coté dans la gamme :)

voila, si quelqu'un peut m'éclairer et me dire dans quel cas la précision est nécessaire (les modèles les plus fous existent a 9 digits)

D'avance merci.

[Yffig]

Bonjour,

Je pense que tu confonds précision et résolution, comme c'est courant de le faire:
Le nombre de digits joue sur la résolution, à  par ex. sur un 4 digits 1/2 tu pourras lire 1.9999 ... 1.9998 => tu auras distingué 2 valeurs très proches, d'un écart de "0.1 mV", sans garantie sur la précision de ce 10ème de mV. C'est le nombre de bits du convertisseur AN qui  fixe cette résolution.
La précision ...elle dépend d'abord de la référence de tension qui équipe ton matos et de qq composants de précision internes. Elle coûte très cher pour un DMM contrairement à  la résolution qui n'est essentiellement que du code (cf plus loin).
Pour te donner un exemple pratique, j'ai monté sur une alim double linéaire 0-30V 3A deux voltmètres chinois à  même pas 5 balles qui ont 5 digits et montent à  un peu plus de 30V et deux Amètres 5 digits aussi jusqu'à  un peu plus de 3A . Ce qui m'intéresse dans ces Vmètres et Amètres c'est surtout la résolution plus que la précision, encore que je les ai comparés avec un Keysight 34461A à  6 digits 1/2  et ils ne sont pas ridicules mais je ne sais rien de la stabilité en température ni dans le temps de la référence de tension (il suffit que le constructeur ait réglé un potard pour la sortie de l'usine...).
Ces résolutions de 1mV et 0.1 mA me sont utiles non pas pour leur précision, je n'y crois pas un seul instant mais parce que cela me permet de mesurer des différences sachant que ces deux appareils sont vraiment stables sur un temps de qq min.
Comparé avec les 3 digits que l'on trouve très souvent... savoir si je suis à  12.007 même avec une erreur plutôt qu'entre 11.9 et 12.1 m'est parfaitement utile et pas beaucoup plus cher
Compte tenu de la manière dont ces Voltmètres numériques sont construits (un µctler dont la référence est effacée avec sans doute un ADC 10 bits de résolution) , comment font ils pour obtenir une telle résolution qui nécessiterait un ADC de 15 bits (2^15= 32768) ? Mon avis est qu'ils utilisent le principe de la décimation de la conversion Sigma Delta : l' ADC  de 10 bits fait des mesures suffisamment rapidement et l'affichage (qq valeurs par sec) est celui d'une moyenne temporelle sur un assez grand nombre de mesures. Pour éclairer la méthode... suppose un ADC qui ait une résolution de 8 bits et que tu veuilles mesurer une température avec un LM35 entre 0 et 100° mais pas beaucoup plus. Les 256 valeurs de ton ADC permettent une résolution de 0.5°C pas plus..donc tu afficheras 20.0 ou 20.5 °, jamais 20.3°.
Alors tu additionnes 5 mesures successives: ex 20.0 20.5 20.5 20.0 20.5 = 101.5 et tu divises par 5 => tu liras 20.3°C la moyenne sur les 5 mesures avec une vitesse de mesure 5 fois moindre. c'est grosso modo le principe.

Bon week end

Yffig

[thanat0s]

Je te remercie, Yffig, une fois de plus merci de prendre te temps de me répondre avec une réponse complete et documentée.

Effectivement, c'est un biais dans lequel on tombe facilement dedans, le nombre de digits vs la précision. Oui le nombre de digits ne donne pas la précision. Effectivement tu as raison c'est trompeur. Et je me suis mal exprimé. Je vous jure je me rappelle bien notre prof d'Electronique qui nous rabbachait que des multimetres que l'on avait a notre disposition a l'école, le modèle a aiguille était plus précis que notre digital... ca a été long a comprendre :)

Non, j'ai bien conscience, (il faut se forcer :) de la différence entre précision et resolution. Je pense que pour moi, pour ce que j'ai besoin, pas besoin de digits de fous, mais oui stable dans le temps et dont on a confiance, c'est est quelque chose vers lequel il faut tendre.

Mais ma question était plutôt, au vu des précision hallucinantes qui existent sur les modèles haut de gamme (Ex: Keysight de labo, qui dans les specs est donné pour  "0.0035%" 2 ans après la calibration dans la gamme des 100mv !! au prix de deux SMIC)  Pourquoi ? Dans quel type de mesures/activitée en électronique a t'on besoin d'une précision si extrème ?

D'avance merci.

[Yffig]

Bonsoir Thanat0s,

J'avais bien saisi ta question ;) mais maintenant je suis sûr de ce que tu veux savoir et ce que tu sais déjà .

La précision est nettement moins bonne que la résolution et de loin: 6 digits te laisseraient espérer 1 ppm .. mais non !

Je n'ai pas une grosse expérience en métrologie...mais j'ai au moins qq exemples: (j'ai un Keysight 34461A)
-j'avais réalisé un équipement de contrôle de réseau à  diffraction pour un labo universitaire de Spectroscopie Quantitative. Ils utilisaient entre autres équipements une pile étalon Weston ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Pile_Weston ) , référence de tension  de 1,018 64 V à  20°C soit donc une précision de 10µV.... Un actuel Keysight 34461A 6 digits 1/2 sur la gamme 1V  (car ils montent un peu plus haut que le haut de la gamme indiquée) est à  une précision < ±62µV au bout de 2 ans donc insuffisante pour remplacer cette pile étalon.
- si tu veux mesurer des offsets d'amp op de compète le 34461A est à  Â± 10µV, des niveaux de bruit rms dans la bande 10Hz ...20 Khz  le 34461A est à  Â±100µV ce n'est donc pas si extraordinaire que ça, et pourtant 6 digits 1/2 de résolution....
- les autres fonctions d'un DMM (Ampmètre, Ohmmètre en mode 4 fils,...) dépendent toujours de la précision de ses mesures en tension
- mon Keysight m'a coûté moins d'un SMIC et me sert de juge de paix: je m'en sers systématiquement pour en particulier ses fonctions de trend (enregistrement de petites variations sur longue durée).
L'avantage d'un tel DMM même pour un amateur c'est que tu peux lui faire confiance et calibrer plein d'autres équipements.

Cyrob a un Keysight 34460 (un peu moins précis et fonctionnel que le 34461 et à  peine moins cher) et s'est en plus offert un autre 6.5 digits en Keithley, cette fois... rien que pour l'écran tactile peut être  ;)

J'espère que cette réponse t'éclairera.

Yffig

[Yffig]

Bonjour Thanat0s,

Je t'ai donné hier soir des valeurs d'erreur max "brutes de fonderie" pour te répondre rapidos.
Je pris ce matin le temps d'extraire des specs du 34461A les données de Keysight pour ce matos: cf PJ
Avant de te donner ma lecture de ces specs, je voulais te dire que ta phrase:
"(Ex: Keysight de labo, qui dans les specs est donné pour  "0.0035%" 2 ans après la calibration dans la gamme des 100mv !! au prix de deux SMIC)" est incomplète...
En effet, Keysight donne 2 valeurs:
34461A accuracy specifications: ± (% of reading + % of range) ¹
(la note 1 indique en DC après 60 min de mise sous tension  :o)
Pour la gamme 100 mV DC au terme de 2 ans à  température de calibration  ± 5° (soit de  20°C à  30°C) tu as donc deux erreurs absolues qui s'ajoutent:
0.0065+ 0.0035 (en %)
- erreur systématique liée à  la gamme: (range)  ±0.0035% de 100 mV =  ±100 mV * 0.000035 =  ±3.5µV
Si tu court-circuites ton entrée; tu auras donc une lecture juste à  3.5µV près
- erreur liée à  la "lecture" : ± 0.0065 % de la "lecture ". pour le haut de la gamme soit 100 mV DC que tu mettrais en entrée du 34461A, tu auras un erreur absolue max de ± 6.5 µV 
Les deux erreurs s'ajoutant => tu n'auras une précision absolue que de  ± 10µV ce qui représente 10µV/100 mV= 10^-5/10^-1=10^-4...=> seul le digit des 10µV est alors exact à   ±1, alors que le Keysight t'affichera par ex 100,0000 mV. Tu auras alors intérêt, si tu veux stabiliser tes lectures, à  mettre le mode "Digit Mask" à  4 digits 1/2 alors que tu as un 6 1/2...
Tu peux faire l'exercice avec d'autres gamme et d'autres types de mesure.
Maintenant un 34461A c'est plutôt cher et tu paies sans doute un peu la marque
Il doit être possible de trouver des DMM de table de marque Rigol, Siglent, Uni-T etc à  des prix beaucoup plus raisonnables.
De même un portable Aneng en 6000 points est un remarquable rapport qualité prix si tu devais t'en reprendre un pas cher (moins de 20 € !).
Mais regarde toujours les specs, fait qq calculs, vérifie la qualité des données fournies (par ex. certains constructeurs n'indiquent même pas le Burden Voltage en mode AmpMètre, qui correspond à  la chute de tension maximale provoquée par l'insertion de l'Ampmètre dans le circuit), regarde si le DMM de table a un mode 4 fils pour les faibles valeurs, etc...
Bonne journée
Yffig

[loulou31]

Bonjour,

Dans ces histoires de precisions il y a le besoin lui même  mais surtout beaucoup d'aspect subjectif et affectif . Pour avoir travaillé dans uen société de maintenance qui avait un labo de métrologie, les pouillémes de milliers de % se méritent et il faut prendre des precautions drastiques pour garder cette precision. J'ai bien dit precision, par nombre de digits affichés qui ne bagottent pas trop...
C'est vrai que c'est bien et confortable d'avoir une certaine precision, mais à  moins de faire des instruments de mesure, en deça de 0.5% il n'y a pas de besoin reel à  mon avis. De plus pour assurer la precision, il faudrait faire calibrer périodiquement ses équipeemnts ce qui est hors de portée finacière de la majorité des amteurs que nous sommes.
Jusqu'à  maintenant je n'avais de que des 3 1/2 digits et je viens jsute d'acheter en occasion à  50€ deux  AOIP/Keithley en 4 1/2 digit avec 0.05% de base en CC et ohms et c'est plus que suffisant pour faire de l'électronique sérieuse.
Ceci dit je comprends que certains puissant aimer les appareils avec beaucoup de precision et surtout de resolution.
Pour ce qui est des mesures en fréquence là  par contre je trouve qu'il est justifié d'avoir des mesures précises, avec surtout  une référence 10MHz de qualité et precise; maintenant avec les GPSDO on peut atteindre des présions importantes à  coût raisonnable.
Vive les digits

Jean-Louis

[Électro-Bidouilleur]

Il faut savoir distinguer les termes anglais suivants: accuracy, precision, resolution, tolerance. Je les dis en anglais car la traduction française peut être confondante. Je crois que tout cela méritera une vidéo explicative... Je m'y prends moi aussi à  l'occasion!

Parler de précision en français peut porter à  confusion. La précision est la capacité de fournir toujours la même valeur lors des mesures répétées (c.a.d. la concordance entre les résultats de plusieurs mesures). Cela ne dit rien sur la justesse des mesures! Exactitude ou justesse sont les termes plus appropriés. L'exactitude est l'étroitesse de l'accord entre les mesures et les valeurs vraies. Un appareil peut être précis, mais pas nécessairement exact. L'inverse n'est pas courant cependant. Si un appareil est exact, c'est qu'il est précis à  la base, sinon il ne pourrait être exact!

Autre chose. Si vous possédez un multimètre à  4 chiffres et demi, c'est qu'il existe un multimètre de 5 chiffres et demi pour l'étalonner. Vous voyez ou je m'en vais avec cela? D'où l'existence de multimètres à  8 chiffres et demi....

[Yffig]

Bonsoir Bertrand,

En fait le terme "précision"en français est même prohibé par l'ISO...   mais comment traduire "accuracy" autrement que par "précision" ? ?
cf https://fr.wikipedia.org/wiki/Qualit%C3%A9_m%C3%A9trologique_d%27un_appareil_de_mesure

Mais bon, chez les franchouillard on se comprend...on appelle dans le langage commun "précision", la confiance que l'on peut avoir dans "l'exactitude" d'un mesure. Donc en pratique cela signifie quelle est l'erreur maximale sur la mesure que je viens de faire.
C'est tellement ancré dans le mental des gaulois que les DMM que Jean Louis s'est procuré proviennent d'une boîte aujourd'hui disparue: l'AOIP,  aka Association Ouvrière en Instruments de Précision :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Association_des_ouvriers_en_instruments_de_pr%C3%A9cision
Quel vieux singe m'a pas connu en TP de Physique de classe de 1ère, ses galvas à  zéro central et sa fameuse boîte de résistances à  décade?

Bienvenue à  une vidéo de ton cru sur le sujet !

Yffig

[loulou31]

Bonjour,

"La précision est la capacité de fournir toujours la même valeur lors des mesures répétées (c.a.d. la concordance entre les résultats de plusieurs mesures"
En français cette caractéristique a un nom qui s'appelle la" fidélité "  ou "répatabilité" mais Bertand on te pardonne car on aimerais tous ici aussi bien parler l'anglais que tu t'exprimes en français dans les videos.
Après tout cela est du vocabulaire et on s'entend en général sur precision comme étant la tolerance maximale de l'erreur qu'on fait sur la mesure. Ceci dit en électronique on assez rarement besoin d'une precision absolue, on veut souvent avoir une precision relative : par exemple la variationde la tension quand on change le courant pour une alim....
Oui Yffig, les fameuses boites AOIP (affreuses!) noires avec les bouton et les crans autour pour faire un sytéme de couplage dans les ponts de Weastone.... un truc qu'on ne fait qu'à  l'école. Pour info mes multimétres AOIP sont plus modernes et ça devait être la fin d'AOIP car ils avaient une licence avec Keithley(une copie des 179) .

Jean-Louis

[thanat0s]

Et bien merci à  tous pour vos réponses. Mais au passage, du coup elle vont inexorablement me faire trainer dans les specs pour trouver le meilleur modèle pour un cout raisonable pour remplacer mon vieux truc. (J'espère juste que les chinois publient quand même des specs qu'ils respectent :)  c'est un autre problème ca)

Un grand merci.

[Électro-Bidouilleur]

Quel sujet passionnant  ::)  ;) Tout cela n'est bien sûr que de la sémantique. Mais c'est important d'utiliser les bons termes car les spécifications émises deviennent sinon très confondantes. C'est malheureux qu'on en soit rendu à  douter de quel mot utiliser en français... Heureusement que les spécifications sont presque toujours fournies en anglais...

J'ai bien vu que précision a été proscrit par ISO. Mais Le Grand Dictionnaire Terminologique (Office de la Langue Française du Québec, http://gdt.oqlf.gouv.qc.ca/ ) fournit quand même la traduction suivante:

Précision
Domaine: physique > métrologie
Auteur: Organisation météorologique mondiale, 2011
Définition: Étroitesse de l'accord entre des mesures indépendantes d'une même grandeur obtenues en appliquant à  plusieurs reprises une méthode de mesure donnée dans des conditions prescrites. 

Quoi qu'il en soit, à  mon avis il faut éviter d'utiliser le mot précision pour parler d'exactitude ou de justesse. Quant au mot "precision" en anglais, il est préférable de parler en effet de fidélité ou de répétabilité.

Plus je creuse, plus je m'enfonce...Je vais donc me taper la norme ISO avant de faire une vidéo Et je n'ai même pas encore parlé de "tolérance"!

[F11JZG]

et c'est sans compter sur le calcul des incertitudes de mesures: incertitude absolue, incertitude relative ......  ;D

tout un programme pour les longues soirées d'hiver ;)

[Skull1]

Bonjour,
Pourquoi faire simple, quand on peut faire compliqué.
Les mots et leur sens, vaste débat.