électronique

Branche de la physique qui étudie l’électron*, sa production et ses déplacements dans le vide, dans les gaz ou dans les solides.
Technique de la fabrication des dispositifs dans lesquels sont produits les électrons (tubes électroniques et semi-conducteurs).
Étude et fabrication des composants électroniques et des équipements utilisant ces composants.

L’électronique

Introduction

Depuis 1945, l’électronique n’a pas cessé de se développer, et aujourd’hui elle joue un rôle capital dans l’évolution du monde moderne. On peut se demander les raisons de la généralisation de l’utilisation des dispositifs électroniques ; c’est que l’électronique permet de résoudre une infinité de problèmes devant lesquels les anciennes techniques, électriques ou mécaniques, restaient impuissantes ou ne fournissaient que des solutions imparfaites. La supériorité de l’électronique tient essentiellement au fait que l’électron a une masse pratiquement négligeable, et est donc dénué d’inertie ; il peut obéir instantanément aux plus faibles sollicitations dont il est l’objet, permettant ainsi la réalisation de relais purement statiques, c’est-à-dire sans mouvement de pièces mécaniques. Ces relais, très sensibles, obéissent immédiatement aux signaux de commande ; ils sont à la base de tous les équipements électroniques.

L’électronique est née après la Première Guerre mondiale du perfectionnement des systèmes de télécommunication (télégraphie, puis téléphonie « sans fil »). Son utilisation dans d’autres domaines date de 1942, lorsque Norbert Wiener (1894-1964) et ses collaborateurs jetèrent les bases d’une nouvelle technique : la cybernétique*. La première réalisation fut celle de l’ENIAC, premier calculateur électronique, qui comportait 18 000 tubes. Actuellement, il n’y a aucun domaine dans lequel l’électronique ne puisse apporter quelque progrès. En laissant de côté ceux qui sont destinés aux télécommunications et à l’informatique, les équipements électroniques peuvent se classer, suivant leur destination, en trois catégories :
1^o ceux qui concernent le domaine des mesures, du contrôle ou de la commande ;
2^o ceux dans lesquels un flux d’électrons est utilisé pour agir directement sur la matière (usinage, chauffage, soudage) ;
3^o ceux qui sont chargés d’agir, à la place de l’homme, dans la conduite des machines et équipements dénommés servomécanisme, qui, commandant les machines en fonction de la valeur de divers paramètres (dimensions, positions, poids ou de toute autre grandeur physique ou chimique), permettent de pousser l’automation jusqu’à ses dernières limites.

Les possibilités sans pareilles des circuits électroniques au point de vue de la sensibilité, de la précision et de la rapidité de réponse ont assuré à ceux-ci une place prépondérante dans le domaine des mesures. Grâce à l’électronique, toutes les grandeurs physiques peuvent être mesurées. Le nombre des grandeurs physiques est considérable, et les types d’équipements réalisables sont innombrables. En pratique, on peut ramener la plupart d’entre eux à un schéma de principe général. Un capteur transforme la grandeur à mesurer en une grandeur électrique (tension ou courant), celle-ci, amplifiée par voie électronique, actionne finalement un appareil indicateur (galvanomètre ou oscilloscope) ou un enregistreur (graphique ou numérique).

Capteurs

Il existe de nombreux types de capteurs assurant la conversion d’une grandeur physique ou d’une grandeur électrique ; quelquefois, le même capteur peut être utilisé pour la mesure de plusieurs grandeurs physiques différentes ; par exemple, une capacité variable peut convenir pour des mesures de longueur et des mesures de pression. Inversement, plusieurs types de capteurs peuvent être employés pour la mesure d’une seule grandeur physique ; par exemple, un déplacement linéaire (mesure d’une longueur) peut être apprécié à l’aide d’une capacité, d’une résistance ou d’une inductance variables.

Le choix du capteur à employer est capital, car il conditionne la sensibilité, la précision et la stabilité du dispositif de mesure. Il dépend des conditions particulières dans lesquelles les mesures doivent être effectuées, par exemple de la gamme des grandeurs à mesurer, de la précision à obtenir, de la nature de l’environnement. Le capteur choisi est monté à l’entrée d’un amplificateur dont le gain est aussi constant que possible. La valeur du gain peut prendre différentes valeurs correspondant aux diverses gammes de sensibilité de l’appareil. Le courant de sortie de l’amplificateur actionne l’appareil de mesure, dont la graduation correspond à la grandeur physique à étudier ; par exemple, pour les mesures de longueur, le cadran sera gradué en millimètres, en microns ou fractions de micron.

Mesure des longueurs

On peut utiliser divers types de capteurs, les uns exigeant qu’un palpeur vienne prendre appui sur la pièce à mesurer, d’autres capteurs opérant sans contact. Ces derniers sont employés pour les mesures devant être effectuées sur des pièces défilant d’une manière continue (contrôle du diamètre de fils, d’épaisseur de feuillards). Les comparateurs électroniques utilisent un palpeur en contact avec la pièce à mesurer ; les mouvements du palpeur font varier une capacité, une inductance ou une résistance. Dans le comparateur électronique dit « Stop-cote », un palpeur entraîne une armature mobile entre deux autres armatures ; l’armature mobile est commune à deux condensateurs montés en série, qui constituent deux des branches d’un pont. Quand la capacité de l’un des condensateurs augmente, l’autre diminue. Les deux autres branches comportent deux capacités égales. Le pont est alimenté en courant de haute fréquence (450 kHz). Un compensateur monté en parallèle avec les condensateurs permet d’équilibrer le pont lors de la mise en place, sous le palpeur, d’une pièce étalon ou d’une cale calibrée. L’amplificateur, à tubes ou à transistors, élève la tension de déséquilibre du pont, et un galvanomètre donne la mesure de la cote, en plus ou en moins, par rapport à la pièce étalon. La mesure peut être effectuée pendant la rectification d’une pièce ; lorsque l’équilibre du pont est obtenu, un relais stoppe la machine. La sensibilité de l’appareil est considérable ; elle atteint facilement le dixième du micron.