La bande dessinée qui retrace l'histoire des techniques pour éclairer l'avenir

Le conservatoire qui rebranche sur le NET ce que l’histoire a laissé derrière elle

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Appareils de mesures / Ponts mesures [10]

Par pont de mesures, on entend des appareils qui sont des sortes de balances servant à mesurer les composants électroniques. Le principe des balances est une comparaison entre un étalon local de la meilleure qualité possible et le composant à mesurer.
La qualité des ponts reposera essentiellement sur celle de ses étalons et la physique des composants devra donner le meilleur d’elle-même..
Les mesures portent sur des résistances pures et des réactances de capacité ou d’inductance associées à des pertes résistives. C’est la raison pour laquelle les ponts de réactances mesurent toujours deux paramètres : la réactance de capacité ou de self et la perte résistive. C’est ce qui explique les cadrans et les réglages en double. La plupart des composants sont sensibles à la température. C’est la raison pour laquelle les laboratoires de mesures électroniques doivent être régulés en température. Les résistances métalliques ont un coefficient de température important : par exemple le cuivre à sa résistivité qui varie de 1/250 par degré C. Cependant des alliages de métaux comme le Constantan (Cuivre, Nickel) ont un coefficient 100 fois plus faible. La technique traditionnelle pour réaliser des résistances a été d’enrouler du fil fin résistif sur un mandrin ce qui conduit à réaliser une self en solénoïde qui de plus aura une capacité parasite répartie. Lorsque l’on veut réaliser des résistances pures sans effets parasites et fonctionnant jusqu'à des fréquences élevées, il faut compenser la self-inductance en faisant cheminer le fil en sens inverse et ainsi profiter de la mutuelle inductance qui va annuler la self parasite. Au delà de quelques MHz les capacités parasites deviennent intolérables et il faut utiliser des résistances sans effet de spires donc réduire leur longueur et augmenter la résistivité des matériaux. On utilisera des dépôts d’encres résistives pour les précisions moyennes et des dépôts de métal évaporé sous vide pour les précisions élevées. Pour les capacités, l’électromagnétisme vient à notre secours et certaines géométries de capacités peuvent être calculées avec une grande précision et si l’on se contente de faibles valeurs le diélectrique sera l’air ou le vide. Il est facile avec des secteurs rotatifs de réaliser des capacités variables : voir les illustrations ‘’Capacité étalon variable’’ dans la galerie Appareils de mesures / general radio et ‘’Condensateur variable de récepteur de mesure’’ dans la galerie Composants / Passifs. Lorsque l’on souhaite des capacités de valeurs élevées, il faut déployer des astuces pour augmenter les surfaces en regard, diminuer l’écartement entre les électrodes et augmenter la permittivité du diélectrique. (Voir les détails dans la galerie Composants / Passifs
Pour les selfs de faible valeur, on réalise des étalons avec des selfs à air ayant la plus grande stabilité dimensionnelle possible. Pour augmenter leur valeur, on utilise des noyaux ferromagnétiques qui présentent l’inconvénient d’avoir un décrément logarithmique : c’est à dire que la valeur de la self décroît rapidement en début de durée de vie puis de plus en plus lentement ensuite. C’est qui explique la nécessite de la compensation des vieillissements des selfs à noyaux magnétiques.
La comparaison des grandeurs électriques se fait dans des montages électriques dits en pont et comme pour les balances l’opérateur qui réalise les mesures cherche un équilibre : ce sera un minimum de courant. Pour les ponts de mesure de résistances fonctionnant en courant continu, une bonne sensibilité est obtenue avec des galvanomètres. Pour les ponts de réactances fonctionnant en alternatif, on peut obtenir des très bonnes sensibilités avec des voltmètres sélectifs. L’optimum étant obtenu par la détection synchrone.
Les matériaux utilisés sont des matériaux nobles comme le laiton doré, les assemblages en bois avec tenons et mortaises, la bakélite noire polie etc. Cela concourt à faire rentrer les ponts de mesures dans la catégorie des beaux objets.