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Page sur les ponts diviseur de tension

Le diviseur de tension est un montage électronique simple qui permet de diviser une tension d'entrée. Un circuit constitué de deux résistances en série est par exemple un montage élémentaire qui peut réaliser cette opération. Il est couramment utilisé pour créer une tension de référence ou comme un atténuateur de signal à basse fréquence.
Principe du diviseur de tension

Diviseur de tension non chargé
Les tensions du diviseur sont reliées à la masse et les deux résistances R1 et R2 sont connectées en série. Une tension U est appliquée en entrée sur ces deux résistances et la tension de sortie est mesurée aux bornes de R2.
En utilisant la Loi d'Ohm avec les tensions U et U2, il est possible de déduire la relation entre la tension de sortie U2 et la tension d'entrée U
Détail
U = I * (R1 + R2)
U2 = I * R2
I = U * (1 / R1 + R2)
U2 = U * (R2 / R1 + R2)
Principe du diviseur de tension chargé

Pont diviseur de tension avec une charge
Le montage est similaire au précédent mais avec en sortie une charge RL. Celle-ci est en parallèle avec la résistance R2. La résistance équivalente vue par U2 s'exprime donc par:
Req = (R2 * RL) / (R2 + RL)
L'équation du diviseur de tension peut alors s'écrire:
U2 = U * (Req / R1 + Req) = U * (R2 * RL / R1 * R2 + R1 * RL + R2 * RL)
A noter que si la R2 est négligeable devant la charge RL alors Req R2 et le diviseur se comporte approximativement comme un montage sans charge.
Entrée les trois valeurs et appuyer sur calculer
Vin = Entrée Voltage
Vout = Sortie Voltage
Vout = RB / Ra + Rb * Vin
Vin: volts Ra: ohms Rb: ohms Vout: volts ..-

Diviseur de courant

Un diviseur de courant est un montage électronique simple permettant d'obtenir un courant proportionnel à un autre courant. Le circuit est constitué de branches parallèles et s'étudie grâce aux lois de Kirchhoff et notamment à la loi des noeuds.
Généralités
La formule du diviseur de courant permet de calculer l'intensité du courant dans une résistance lorsque celle-ci fait partie d'un ensemble de résistances en parallèle et lorsque l'on conna ît le courant total qui alimente cet ensemble.

Exemple de pont diviseur de courant.
Voici un noeud simple et à sa droite la formule correspondant à ce noeud : I1 = I * R2 / R1 + R2
Entrée la valeur du courat source
Source de courant : R1 : Ω A = R2 : Ω A = R3 : Ω A = R4 : Ω A = R5 : Ω A = R6 : Ω A = R7 : Ω A = R8 : Ω A = R9 : Ω A = R10 : Ω A = mise à zéro ........

Pont de Graetz

De nombreuses applications électroniques nécessitent une tension d'alimentation continue. Pour convertir une tension alternative en tension continue, on utilise un pont de diodes, appelé pont de Graetz.
Le pont de Graetz est formé de 4 diodes. Il y a deux entrées où doit arriver la tension alternative (secondaire d'un transfo ou secteur) et les sorties "+" et "-" où sort la tension continue. En fait, cette tension n'est pas continue, mais elle est de signe constant. A l'oscilloscope, on voit la fonction "valeur absolue d'un sinus". Un condensateur de filtrage est souvent ajouté entre le "+" et le "-" du pont pour lisser la tension .
Principe de fonctionnement
Deux cas sont à envisager selon le signe de la tension alternative d'entrée.
Dans le cas où la tension d'entrée est positive, D1 et D4 sont passantes. D2 et D3 sont bloquées. Le courant traverse la résistance (qui représente la charge) de haut en bas, du "+" vers le "-".
Dans le cas où la tension d'entrée est négative, D2 et D3 sont passantes. D1 et D4 sont bloquées. Le courant traverse de même la résistance (qui représente la charge) de haut en bas, du "+" vers le "-".
Le sens du courant dans la résistance est donc constant, c'est le rôle du pont de Graetz.
Avantages du pont :
Mise à profit des deux alternances de la tension, contrairement à une simple diode
Tension inverse maximale Vmax (et non 2.Vmax comme une simple diode)
Inconvénients du pont :
Chute de tension de 1.4V au lieu de 0.7V (diode simple) problématique si la tension à redresser est faible.
Tension de sortie non réglable ( = 1.41 x Veff - 1.4)
Pointes de courants si un condensateur de filtrage est utilisé.
La tension de sortie sera alors de 15.5V et non de 12V.

Pont de Sauty

Le pont de Sauty est constitué de deux résistances, de deux condensateurs, d'un générateur de tension sinusoïdale et d'un détecteur ayant une grande impédance d'entrée.R1 et R2 sont constituées par un potentiomètre dont le curseur est relié au détecteur, C1 est un condensateur de valeur connue et Cx est le condensateur de valeur inconnue.Comme la résistance de fuite des condensateurs modernes est très grande l'impédance d'un condensateur est en pratique Z = 1/Cω.A l'équilibre du pont ,c'est-à-dire quand (VA - VB ) = 0, on peut écrire : Cx = Co.R2/R1
A l'équilibre d'un pont, les produits en croix des impédances sont égaux.La sensibilité optimale d'un pont est obtenue quand les 4 impédances ont des valeurs voisines. Comme l'impédance des condensateurs est élevée, il faut utiliser un potentiomètre dont la résistance est assez grande.

Pont de Wheatstone

Le pont de Wheatstone est un instrument de mesure inventé par Samuel Hunter Christie en 1833, puis amélioré et popularisé par Charles Wheatstone en 1843. Ceci est utilisé pour mesurer une résistance électrique inconnue par équilibrage de deux branches d'un circuit en pont, avec une branche contenant le composant inconnu.
Considérons la figure ci-dessus. Le pont est constitué de deux résistances connues R1 et R2, d'une résistance variable de précision R3 et d'un galvanomètre VG.
Le potentiel au point de jonction entre R1 et R2 (noté D) est obtenu grâce au théorème de Millman et vaut UAC.R2/(R1 + R2), où UAC est la différence de potentiel aux bornes de la pile. Si nous plaçons entre R3 et la masse une résistance inconnue, Rx, la tension au point de jonction entre R3 et Rx vaut UAC.Rx / (R3 + Rx).
Ajustons R3 de façon à annuler le courant dans le galvanomètre, la différence de potentiel aux bornes de celui-ci est donc nulle. En égalant les deux tensions calculées ci-dessus, on trouve :Rx = R3 * R2 / R1
En pratique, le pont de Wheatstone comporte un ensemble de résistances calibrées, de façon à pouvoir mesurer une large gamme de valeurs de Rx avec une seule résistance de précision, il suffit de changer le rapport R1/R2.
Utilisation pour les jauges de déformations
Le pont de Wheatstone est également utilisé lors de la mise en oeuvre de jauges de déformation.
Une jauge de déformation est basée sur la propriété qu'ont certains matériaux de voir leur conductibilité varier lorsqu'ils sont soumis à des contraintes, pressions ou déformations (piézorésistance) aussi connues sous le nom de barrorécepteurs. Elle permet de fabriquer des capteurs de pression, accélération, etc. Comme les variations de résistance sont trop faibles pour être directement mesurables, il est nécessaire de faire appel à un montage en pont de Wheatstone.
Alimenté par une source de tension le pont a, à l'équilibre, une tension UAC nulle, mais la variation de l'une ou l'autre des résistances fait appara ître une tension non nulle. Dans la pratique, plusieurs de ces résistances sont des jauges.
L'intérêt de ce montage est que deux résistances adjacentes agissent en sens opposé et deux résistances opposées agissent dans le même sens. On peut donc réduire les variations parasites (comme la température) et avoir une meilleure précision.
Rx = Rb * Rc / Ra
Vb = Vin * {(Rx / Rx + Rc) - (Rb / Rb + Ra)}
entrée les valeurs
Entrée Voltage Vin: volt Resistance Ra: ohms Resistance Rb: ohms Resistance Rc: ohms - - Résultat Resistance Rx: ohms... Bridge Voltage Vb: volt

Pont de Maxwell

Un Pont Maxwell est un type de circuit électronique dérivé du Pont de Wheatstone permettant de mesurer la valeur d'une inductance inconnue grâce à un voltmètre ou galvanomètre de précisions, une résistance et un condensateur étalonné.
Soit le circuit ci-contre:
On cherche à être en présence du pont dit "équilibré" ce qui se produit lorsque le courant circulant dans le voltmètre/galvanomètre est nul. Or U = Z x I, loi d'Ohm en courant alternatif. On cherche donc à rendre la tension mesurée au voltmètre nulle.
Le théorème de Millman donne lorsque cette tension est nulle (avec Z est l'impédance complexe équivalente à R2 parallèle à C2):
R3 + j * L3 * ω = (R1 * R4 / Z) ⇔ R3 + j * L3 * ω = (R1 * R4) * (1 / R2 + j * C2 * ω)
Soit en égalant parties réelles et imaginaires:
R3 = (R1 * R4 / R2) et L3 = (R1 * R4) * C2
On a un résultat indépendant de la fréquence du générateur

Pont de Wien



Le schéma de l'oscillateur à pont de Wien
Le pont de Wien, mis au point par Max Wien, est un circuit électrique composé de deux impédances Z1 et Z2 en série. Z1 est constituée d'une résistance R1 et d'un condensateur C1 en série, Z2 d'une résistance R2 et d'un condensateur C2 en parallèle.
Oscillateur à pont de Wien
Il peut aussi être utilisé pour réaliser un oscillateur produisant des signaux sinusoïdaux avec une faible distorsion.
Rappelons qu'un oscillateur est composé de deux parties :
Détail
un amplificateur : celui-ci a, selon les époques, été réalisé avec un tube à vide, ou avec un ou plusieurs transistors bipolaires ou à effet de champ de nos jours, on peut facilement intégrer un amplificateur sur une puce
un circuit de réaction, placé entre la sortie de l'amplificateur et son entrée, ce circuit met en oeuvre diverses impédances : résistances,condensateurs,bobines,quartz.
C'est le circuit de réaction qui détermine la fréquence d'oscillation. En effet, celle-ci se produit à une fréquence où la condition d'oscillation n.Go = 1 est satisfaite. n et Go, tous deux complexes, représentent le gain du circuit de réaction et le gain de l'amplificateur.
à la fréquence ƒ = 1 / 2π √R1R2C1C2soit ƒ = 1 / 2πRC,le gain du filtre de Wien vaut 1/3 et le signal de sortie est en phase avec le signal d'entrée. En raccordant le filtre de Wien entre la sortie et l'entrée d'un amplificateur de gain 3 (un amplificateur opérationnel dans la figure), on obtient un oscillateur qui produit une sinusoïde à la fréquence indiquée.
En général, on prend R1 = R2 et C1 = C2.
Stabilisation de l'amplitude des oscillations
Le gain de l'AOP dépend des résistances R3 et R4 pour avoir un gain de 3, on prendra R3 = 2 R4.
Mais les imprécisions des valeurs de R3 et R4 font que cette condition n'est jamais tout à fait remplie. Que se passe-t-il alors :
Détail
si R3 < 2 R4, l'oscillateur n'oscille pas
si R3 > 2 R4, l'oscillation démarre bien, l'amplitude cro ît jusqu'à la valeur limite, déterminée par la tension d'alimentation de l'AOP, le problème, c'est que dans cette condition la forme d'onde est distordue, les sommets sont aplatis.
Pour remédier à ce problème, on remplace R3 ou R4 par une CTP ou une CTN (résistances dont la valeur cro ît ou décro ît avec la température). L'amplitude se stabilise à une valeur telle que R3 soit égale à 2 R4.
Cela fonctionne de la façon suivante : supposons que R4 soit une CTP. Si, pour une raison quelconque, l'amplitude cro ît légèrement, la puissance dissipée dans R4 augmente, ce qui fait cro ître sa valeur et donc réduit le gain de l'AOP, ce qui ramène l'amplitude à son niveau correct.

Pont de Owen

Principe:
Le pont de Owen est constitué d'une résistance fixe P d'un condensateur fixe C, d'une resistance variable Rv en série avec un condensateur variable Cv et enfin d'une inductance inconnue modélisée par une inductance pure Lx en série avec une résistance Rx.
Montrer que si la tension entre les bornes du détecteur est nulle on a les relations :
Rx = P.C / Cv(1)
Lx = P.C.Rv(2)
Il est impossible d'équilibrer ce pont en continu. De ce fait, le pont est assez difficile à équilibrer : il faut procéder par tâtonnements pour trouver la valeur de Rv et celle de Cv qui donnent l'équilibre.Dans le programme, on fait varier Cv en glissant simplement un curseur. Avec un montage réel, il faut manipuler une série d'interrupteurs et le réglage de ce pont est fastidieux.Le calcul de la valeur littérale de la valeur efficace de la tension aux bornes du détecteur étant assez pénible, j'ai utilisé un calcul purement numérique de cette tension.
La réalisation pratique de ce montage nécessite certaines précautions. Pour des raisons de sécurité la masse des appareils est reliée à la terre. Si on utilise un oscilloscope et un générateur BF classiques, une borne du générateur est reliée à une borne de l'oscilloscope. Il faut utiliser soit un oscilloscope différentiel qui permet d'isoler les bornes d'entrée de la masse soit un générateur BF à double isolation dont les sorties sont isolées de la terre.

Pont en H


Le pont en H est une structure électronique servant à contrôler la polarité aux bornes d'un dipôle. Il est composé de quatre éléments de commutation généralement disposés schématiquement en une forme de H d'où le nom. Les commutateurs peuvent être des relais, des transistors, ou autres éléments de commutation en fonction de l'application visée.
Cette structure se retrouve dans plusieurs applications de l'électronique de puissance incluant le contrôle des moteurs, les convertisseurs et hacheurs, ainsi que les onduleurs. Il se présente sous différentes formes passant par les circuits intégrés pour les applications de faibles et moyennes puissances, les circuits discrets ainsi que les modules intégrés pour les moyennes et hautes puissances.
Principe de fonctionnement
On utilise le pont en activant les commutateurs de différentes combinaisons pour obtenir le branchement voulu. Le tableau suivant résume les combinaisons permises. Toutes les combinaisons qui ne figurent pas dans le tableau sont interdites et créent un court-circuit de la source. Le courant de référence pour la charge est considéré comme étant de gauche à droite.
S1 S2 S3 S4 Résultat X X X X Aucune tension aux bornes de la charge. * X X * Courant positif à travers la charge. X * * X Courant négatif à travers la charge. * * X X Charge court-circuitée. X X * * Charge court-circuitée.
Utilisation avec les moteurs à courant continu

Pont en H avec une branche active
Le pont en H permet de contrôler la polarité de la tension aux bornes du moteur, ou de ne le soumettre à aucune tension (moteur arrêté). Les commutateurs sont actionnés deux par deux soit S1-S4 ou S2-S3 pour faire tourner le moteur dans un sens ou dans l'autre. Les paires de relais peuvent avoir des puissances différentes selon que l'utilisation ne requiert pas le même couple dans un sens que dans l'autre.
De plus, le pont en H permet d'effectuer un freinage magnétique s'il est capable d'en dissiper la puissance générée. Cette opération s'effectue en actionnant soit les deux commutateurs supérieurs ou inférieurs en même temps, ce qui court-circuite les bornes du moteur, et le fait par conséquent freiner.Mieux encore, il est possible avec un peu d'électronique et un contrôleur perfectionné d'effectuer un freinage régénératif. Dans le cas d'une alimentation à batterie, l'énergie est renvoyée aux batteries plutôt que dissipée dans les commutateurs du pont.
Utilisation avec les hacheurs et les onduleurs
Le pont en H peut être commandé avec des signaux modulés en largeur d'impulsion. Lorsqu'un tel signal est appliqué à un des commutateurs inférieurs tandis que le commutateur supérieur opposé est en conduction, le pont devient effectivement un hacheur permettant de faire varier la puissance moyenne transmise à la charge. Dans un autre type d'application, le pont peut être commuté de manière à faire varier la polarité de la tension de charge de façon cyclique pour en faire un onduleur.
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