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Technique - Les ponts en ~
Les ponts en alternatif


 
Nous connaissions le pont de Wheatstone formé de résistances et alimenté en  continu. Cette configuration à quatre branches, moyennant la connaissance des valeurs des éléments de 3 branches nous permettait de déterminer la quatrième. Nous allons appliquer le même principe mais cette fois pour la mesure de composants comme les selfs et les condensateurs. 

Rappel sur la configuration en pont :

 

Voici le modèle que vous connaissez déjà depuis un certain temps. Un appareil à "0" central indique une circulation de courant dans un sens ou dans l'autre. L'aiguille bien au milieu indique qu'il n'y a pas circulation de courant. On sait que pour réaliser cela il faut que le pont soit en "équilibre" c'est à dire qu'il n' y ait pas de différence de potentiel entre les points de branchement de l'appareil de mesure ce qui revient à dire qu'il doit exister une proportionnalité entre les résistances du pont. La relation qui unit tout cela est :

R3              X
____ =   _____

R1              R2

qu'on peut également écrire:
R1 X = R2 R3 

          R2 R3
X =  _________
              R1
Ci-contre vous trouverez un exemple, de manière à bien acquérir cette notion. Essayez d'appliquer les deux relations et de calculer les courants en fixant , par exemple une valeur de 10V pour la tension d'alimentation. Dans cet exemple le pont est en équilibre. (pour le calcul, calculez, pour commencer, le courant qui circule dans chaque branche du pont, puis calculez la tension par rapport à la masse au niveau des connexions su galvanomètre)


Et les ponts en alternatif ?

Intuitivement, on imagine qu'alimentés par une tension alternative, ces ponts vont être utiles à la mesure de composants plutôt utilisés en alternatif comme les selfs et condensateurs. Le principe d'équilibre à atteindre demeurera et on se servira d'éléments au comportement antagoniste pour annuler les réactances. 
Le pont de Maxwell :

A tout seigneur, tout honneur, voici l'un des plus célèbres. Il va servir à déterminer la valeur  d'une inductance inconnue. Voici comment...
  On retrouve l'architecture très classique et connue du pont à 4 branches. Rx, représente la valeur ohmique de la self (aussi petite soit elle, elle est toujours présente). Le pont sera équilibré en continu puis en alternatif. Le résultat global pour déterminer les valeurs de l'inductance (coeff de self-induction et résistance ohmique seront :
Lx = R1 R3 C

Rx = (R1 R3)/R2

 
Le pont de Sauty:

Utilisé pour mesurer une capacité inconnue, il est constitué de deux résistances et deux capacités.
Il s'agit d'un classique pont sauf que nous trouvons dans les branches deux condensateurs. L'un C1 est de capacité connue et stable, l'autre Cx est la capacité à mesurer. L'ensemble est alimenté par un générateur de tension alternative. Le système détecteur n'est pas un galvanomètre mais un système sensible à très forte impédance de manière à ne pas perturber le pont.
Le pont est équilibré quand la ddp aux bornes de "G" est nulle ce qui implique que :
R1 I1 =  C1 I2  et
R2 I1 =  Cx I2
On en tire que 
R1/R2 = C1/Cx 
 

        C1 R2
Cx= _______
           R1


Le Pont de Wien :

Retenez bien ce nom, vous le retrouverez fréquemment lors de vos quêtes  sur les oscillateurs. Le montage de Wien est fondamentalement un filtre passe bande composé d'un circuit série et d'un circuit parallèle.

A gauche le schéma du réseau de Wien constitué de deux cellules RC, l'une série l'autre parallèle. L'ensemble forme un filtre sélectif répondant pour
la fréquence à : 

Fort logiquement, le pont de Wien aura l'allure que vous pouvez observer à gauche. On reconnaît les structures série et parallèle. Ces composants indicés "s" sont variables et permettent d'atteindre l'équilibre du pont. Les composants notés "x" sont ceux dont on doit déterminer la valeur, ou plutôt celui car il s'agit d'un condensateur. Rx symbolise sa résistance série. Comme tous les autres ponts celui-ci est alimenté par une tension alternative mais par rapport aux autres ce pont est sensible à la fréquence (si vous êtes en dehors de la bande passante, il ne se produira pas grand chose), il pourra aussi être utilisé pour mesurer des fréquences.

Il existe d'autres types de ponts mais tous sont basés sur le même principe et dérivent d'un ancêtre commun, le pont de Wheatstone. Ce ponts, initialement, étaient utilisés pour la mesure des composants et souvent de composants imparfaits. La technologie évoluant, leur utilité pour leur destination initiale (mesure de L et C) est moins d'actualité. Retenez toutefois que le principe de mesure "en pont" lui est toujours vivant et qu'on le retrouve dans beaucoup d'appareils de mesure.

Nous concernant, nous les radioamateurs, nous utilisons le montage en pont pour effectuer des mesures sur les antennes ou les lignes de transmission car quoi de plus judicieux qu'un tel montage pour déterminer l'impédance série (R+/- JX)  à une fréquence donnée ? Quelques explications ...

D'une manière assez schématique et simplifiée, voici l'appareil qui permet de mesurer la valeur de l'impédance complexe sous forme série d'une antenne (entre autres). L'ensemble doit être alimenté par une tension HF (générateur HF , émetteur, générateur de bruit large bande...) Le système détecteur qui indique l'équilibre du pont peut être constitué par le récepteur de trafic. On équilibre le pont tout d'abord en insérant un strap entre les points rouges puis on connecte l'antenne à cet endroit. Il suffit ensuite de lire les valeurs affichées. Pour tempérer toutefois votre optimisme naturel, la réalisation d'un tel ensemble, si elle est théoriquement simple, demande des composants de qualité, un câblage court et propre et tout ceci ne vous met pas à l'abri des capacité parasites qui ne manqueront pas d'exister.

Voilà, nous en avons fini avec ces fameux ponts. Ce chapitre vous donne un aperçu de ce qui existe. La seule chose à retenir, c'est le principe de mesure, car ce principe est très fréquemment utilisé (même dans l'horrible TOS-mètre...)