Mesures de pont

Circuit en pont - schéma de connexion des éléments d'un circuit électrique (résistances, diodes de redressement, etc.), caractérisé par la présence d'une branche en pont entre deux points du circuit qui ne sont pas directement connectés à la source d'énergie électrique. Le circuit en pont est basé sur le circuit en pont de Wheatstone (Fig. 1).

Le principe de fonctionnement du circuit en pont est basé sur le fait que lorsque le rapport des impédances dans les bras du pont est égal à За / Зб = ЗНС/Зд il n'y a pas de courant dans la diagonale du pont (dans le dispositif indicateur ). En augmentant la sensibilité de l'indicateur de zéro, il est possible d'obtenir une égalité très précise des rapports d'impédance dans le circuit en pont. Les mesures de pont sont basées sur ce principe.

Riz. 1. Schéma du pont (diagramme du pont de Wheatstone)

Les alimentations pour les circuits en pont peuvent être des sources CC ou CA. L'équilibrage du pont est totalement indépendant des fluctuations de la tension d'alimentation.

Mesures en pont — Méthodes de mesure des paramètres des circuits électriques à courant continu (résistance continue, courant) et à courant alternatif (résistance active, capacité, inductance, mutuelle inductance, fréquence, angle de perte, facteur de qualité, etc.) au moyen de chaînes de pont. Les mesures de pont sont également largement utilisées pour les mesures électriques de grandeurs non électriques à l'aide de capteurs - des convertisseurs intermédiaires de la grandeur mesurée en un paramètre fonctionnellement lié du circuit électrique.

Les mesures de pont sont effectuées à l'aide de ponts de mesure (installations de pont) appartenant à la catégorie des appareils de comparaison. En général, ils sont basés sur l'utilisation d'un certain circuit électrique composé de plusieurs résistances connues et d'une inconnue (mesurée), alimentées par une source unique et équipées d'un dispositif indicateur.

En changeant les résistances connues, ce circuit est ajusté jusqu'à ce qu'une certaine distribution, indiquée par le pointeur, des tensions dans les sections individuelles du circuit soit atteinte. Il est évident qu'un rapport donné de tensions correspond aussi à un rapport défini de résistances de circuit, par lequel il est possible de calculer la résistance inconnue si les autres résistances sont connues.

Historiquement, la première version, la plus simple et la plus courante, des mesures de pont a été réalisée au moyen d'un pont équilibré à quatre bras, qui est un circuit en anneau de 4 résistances (ponts "à bras"), dans lequel l'alimentation et le pointeur sont connectés. en diagonale aux sommets opposés, sous forme de « ponts » (fig. 2).

Riz. 2.

Si la condition R1R3 = R2R4 est remplie (respectivement, Z1Z3 = Z2Z4 en courant alternatif), la tension en sortie du circuit en pont (quelle que soit la tension d'alimentation) est nulle (Ucd = 0), c'est-à-dire que le pont est " équilibré «, qui est indiqué par un pointeur zéro .

L'état stable du pont continu correspondant à la condition R1R3 = R2R4 peut être atteint en ajustant un seul paramètre variable et permet également de déterminer une seule résistance inconnue.

Afin d'atteindre l'état d'équilibre complexe du courant alternatif Z1Z3 = Z2Z4, qui se décompose lorsque les valeurs complexes des résistances Z = R + jx sont substituées en deux conditions indépendantes, au moins deux paramètres variables doivent être ajustés. Dans ce cas, il est possible de déterminer simultanément deux composantes de la résistance complexe (par exemple, L et R ou L et Q, C et tgφ, etc.).

Une variété de ponts AC à quatre bras sont des ponts résonnants... En plus des quatre bras, des schémas de ponts plus complexes sont utilisés - doubles ponts sur courant continu (Fig.3) et plusieurs bras (six ou sept bras) - sur courant alternatif courant (par exemple, Fig. 4) . Bien entendu, les conditions d'équilibre de ces circuits diffèrent de celles données ci-dessus.

Riz. 3.

Riz. 4.

Les ponts peuvent être utilisés en mode équilibré et asymétrique. Dans ce dernier cas, le résultat de la mesure est déterminé sans ajuster les résistances, directement à partir du courant ou de la tension en sortie du montage en pont, qui sont fonctions de la résistance mesurée et de la tension d'alimentation (cette dernière doit être stable). L'appareil de sortie est calibré directement dans la valeur mesurée.

Les mesures de pont CA peuvent être utilisées dans deux autres modes : quasi-équilibré et semi-équilibré. Ce dernier se caractérise par le fait que le circuit classique à quatre bras (Fig. 2) est ajusté à l'aide d'un seul paramètre variable jusqu'à l'obtention de la tension de sortie minimale (plein équilibre, c'est-à-dire Ucd = 0, ce qui nécessite le réglage de deux paramètres, dans ce cas, il est inaccessible).

Le moment d'atteindre la tension minimale Ucd peut être déterminé directement à partir d'un simple pointeur à la sortie du circuit, ou plus précisément - indirectement - sur la base, par exemple, des relations de phase des vecteurs de tension du circuit en pont se produisant au moment de demi-équilibre.

Dans le second cas, les équipements expérimentaux et indicateurs sont similaires à ceux utilisés en mode quasi-équilibré. Les composants de la résistance mesurée sont déterminés: l'un - à partir de la valeur du paramètre variable au moment du demi-équilibre, l'autre - à partir de la tension de sortie du pont. La tension d'alimentation doit être stabilisée.

L'équilibrage des ponts de mesure peut être effectué à la fois directement par une personne (ponts à guidage manuel) et à l'aide d'un appareil automatique (ponts de mesure automatiques).

Les mesures de pont servent à la fois à mesurer des valeurs de résistance et à déterminer les écarts de ces valeurs par rapport à une valeur nominale donnée. Ils font partie des méthodes de mesure les plus courantes et les plus avancées. Les ponts produits en série ont des classes de précision de 0,02 à 5 pour le courant continu et de 0,1 à 5 pour le courant alternatif.