Construction du circuit du pont d’Anderson, son fonctionnement et son application

Le les circuits de pont sont utilisés pour mesurer diverses valeurs de composants comme la résistance, la capacité, l'inductance, etc. La forme simple d'un circuit en pont consiste en un réseau de quatre résistances / bras d'impédance qui forme un circuit fermé. Une source de courant est appliquée à deux nœuds opposés et un détecteur de courant est connecté aux deux autres nœuds. Cet article traite du fonctionnement du circuit de pont d'Andersons et de ses applications.

Les circuits en pont utilisent le principe d'indication nulle et la méthode de mesure de comparaison, également connue sous le nom de «condition d'équilibre du pont à tension nulle. Le circuit en pont compare les valeurs d'un composant inconnu avec celles d'un composant standard connu avec précision. Ainsi, la précision dépend principalement du circuit en pont, et non de l'indicateur nul.

À partir du circuit en pont ci-dessus, l'équation d'équilibrage est

Différents types de ponts

Deux types de ponts utilisés pour mesurer les valeurs des composants. Ce sont des ponts D.C et des ponts A.C.

Les ponts D.C sont

• Pont de Wheatstone
• Pont Kelvin

Les différents types de ponts A.C sont,

• Pont de comparaison d'inductance
• Pont de comparaison de capacité
• Pont de Maxwell
• Il y a un pont
• Pont d'Anderson
• Pont de Schering
• Pont de Vienne

Ponts A.C

Les ponts AC sont souvent utilisés pour mesurer la valeur de l'impédance inconnue (inductance auto / mutuelle des inductances ou capacité des condensateurs avec précision). Un circuit de pont CA se compose de quatre impédances, d'une source d'alimentation CA et d'un détecteur équilibré. Les détecteurs de balance généralement utilisés pour les ponts à courant alternatif sont

• Casque (aux fréquences de 250 Hz à 3 à 4 kHz)
• Circuit amplificateur accordable (pour une gamme de fréquences de 10 Hz à 100 Hz)
• Galvanomètres à vibrations (pour fréquences basses de 5 Hz à 1000 Hz)

La réponse nulle (condition d'équilibre du pont) peut être obtenue en faisant varier l'un des bras du pont. L'impédance d'un composant est sous une forme polaire qui peut avoir une grandeur et une valeur d'angle de phase. Pour un circuit A.C montré ci-dessus, l'impédance peut être écrite en termes d'amplitude et d'angle de phase

Où Z1, Z2, Z3, Z4 sont les grandeurs et θ1, θ2, θ3 et θ4 sont des angles de phase. Le produit de toutes les impédances doit être effectué sous la forme polaire où toutes les grandeurs sont multipliées et les angles de phase doivent être ajoutés.

Ici, le pont doit être équilibré tant pour l'amplitude des conditions que pour les angles de phase. D'après les équations ci-dessus, deux conditions doivent être satisfaites pour l'équilibre du pont. En égalant les magnitudes des deux côtés, nous obtiendrons la condition de grandeur comme,

Z1.Z4 = Z2.Z3

Et les angles de phase aussi, θ1 + θ4 = θ2 + θ3

L'angle de phase est de + ve impédances inductives et –ve pour les impédances capacitives.

Construction et fonctionnement du pont d'Andersons

Le pont Anderson est un pont à courant alternatif utilisé pour mesurer l'auto-inductance de la bobine. Il permet de mesurer l'inductance d'une bobine en utilisant un condensateur standard et résistances. Il ne nécessite pas un équilibrage répété du pont. Il s’agit d’une modification du pont de Maxwell dans lequel la valeur de l’inductance propre est également obtenue en la comparant à un condensateur standard. Les connexions sont illustrées ci-dessous.

Construction et fonctionnement du pont d'Andersons

Un bras du pont est constitué de l'inducteur inconnu Lx avec une résistance connue en série avec Lx. Cette résistance R1 comprend la résistance de l'inducteur . La capacité C est le condensateur standard avec r, R2, R3 et R4 sont de nature non inductive.

Les équations d'équilibre du pont sont,

i1 = i3 et i2 = i4 + i_c,

V2 = i2.R3 et V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r et V4 = V3 + je _c r

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 et V4 = i4.R4

Maintenant, la tension V est donnée par,

À partir du circuit ci-dessus, R2, R4, et rare sous forme d'étoile, qui est transformé en sa forme delta équivalente afin de trouver les équations d'équilibrage du pont comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Les éléments du delta équivalent sont donnés par,

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

Maintenant, le R7 shunte la source et n'affecte donc pas la condition d'équilibre. Ainsi, en négligeant R7 et en réorganisant un réseau comme ci-dessus fig (b), nous obtenons un pont d'inductance Maxwell.

Ainsi l'équation d'équilibre est donnée par

Lx = CR3R5 et

R1 = R3. (R5 / R6)

En substituant les valeurs de R5 et R6, nous obtiendrons

Si le condensateur utilisé n'est pas parfait, la valeur de l'inductance reste inchangée, mais la valeur de R1 change. La méthode du pont d’Anderson peut également être utilisée pour mesurer le condensateur C si une auto-inductance calibrée est disponible.

L'équation ci-dessus que nous avons obtenue est plus complexe que celle que nous avons obtenue dans le pont de Maxwell. En observant les équations ci-dessus, nous pouvons facilement dire que pour obtenir plus facilement la convergence d’équilibre, il faut faire des ajustements alternatifs de R1 et r dans le pont d’Anderson.

Voyons maintenant comment nous pouvons obtenir la valeur de l'inducteur inconnu expérimentalement. Dans un premier temps, réglez la fréquence du générateur de signal sur la plage audible. Ajustez maintenant R1 et r de manière à ce que le casque (détecteur de zéro) donne un son minimum. Mesurez les valeurs de R1 et r (obtenues après ces réglages) à l'aide du multimètre. Utilisez la formule que nous avons dérivée ci-dessus afin de connaître la valeur de l'inductance inconnue. L'expérience peut être répétée avec la valeur différente du condensateur standard.

Avantages du pont Andersons

• Le condensateur fixe est utilisé, tandis que d'autres ponts utilisent un condensateur variable.
• Le pont est utilisé pour une détermination précise de l'inductance dans la gamme millimétrique.
• Ce pont donne également un résultat précis pour la détermination de la capacité en termes d'inductance.
• Le pont est facile à équilibrer du point de vue de la convergence par rapport au pont de Maxwell en cas de faibles valeurs de Q.

Inconvénients du pont Andersons

• C'est très compliqué que les autres ponts en termes de nombre de composants utilisés.
• Les équations d'équilibre sont également compliquées à dériver.
• Le pont ne peut pas être facilement blindé en raison du point de jonction supplémentaire, pour éviter les effets des capacités parasites.

Applications du pont Andersons

• Il est utilisé pour mesurer l'auto-inductance de la bobine (L)
• Pour trouver la valeur de la réactance inductive (XL) de la bobine à une fréquence spécifique

À partir des informations ci-dessus, enfin, nous pouvons conclure qu'un pont Andersons est bien connu pour son application mesurant l'auto-inductance de quelques micro Henry à plusieurs Henry avec précision. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept. De plus, tout doute sur ce concept ou sur mettre en œuvre des projets électriques et électroniques s'il vous plaît, donnez vos précieuses suggestions en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, Quelles sont les applications des ponts AC?