Montrez vos bobines

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Montrez vos bobines

Même pour un circuit numérique, il y a une dose d’électronique d’analogique. « Malheureusement », penseront certain. Voyons les bobines, selfs ou inductances.

Une bobine est un dipôle, qui n’a pas de sens de branchement. Sa grandeur principale se mesure en Henry (H). Elle va de quelques picoHenry (pH), à quelques Henry (H). La petite équation est u = L * di/dt.

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u(t) = L cdot frac {di(t)}{dt}

Pour se rappeler de l’équation, il suffit de se souvenir que des personnes se sont amusées à brancher des bobines sur le secteur, par exemple, un transformateur 5 V mis à l’envers (un transformateur est composé de 2 bobines, ou plus, qui partagent leur champ magnétique). Ils sont morts en débranchant le système, ce qui provoque un énorme arc électrique. En effet, le courant passe d’une valeur fixe à zéro en une fraction de seconde, la dérivée du courant est très grande, ce qui produit une très grande tension qui fait « claquer » l’air, c’est-à-dire que, comme pour un éclair, l’air devient conducteur (à partir de 3,6 kV/mm sous air sec, moins avec de l’humidité ambiante).

On peut remarquer que si un condensateur « intègre », une bobine « dérive » le courant. Il y a une dualité entre les 2 composants.

Les bobines sont composées d’enroulement d’un fil, autour d’un cœur. La valeur d’inductance dépend du nombre de spires (de tours de fils), et de la matière du cœur.

L’enroulement est fait en fils de cuivre, moins résistant électriquement que l’aluminium. Si le fil est fin et avec beaucoup de spires, la résistance série parasite n’est plus négligeable.

Le matériau magnétique permet d’augmenter L, l’inductance, sans augmenter le nombre de spires, par rapport à une bobine « à air ». Mais au contraire de l’air, ces matériaux « saturent ». Arrivé à un certain niveau de courant électrique, la valeur L s’écroule, et la self se comporte comme une simple résistance. Les bobines à air ne saturent pas, mais sont bien plus grandes, pour avoir la même valeur d’inductance, et, évidemment, la résistance série parasite augmente avec la taille de la bobine.

Pour certains circuits de précision, il peut être utile d’utiliser une grosse bobine à air pour pouvoir comparer le résultat avec la bobine définitive plus petite.

Il existe 2 formes physiques : le plot ou le tore. Le plot peut être plus facile à placer sur une carte, mais il rayonne plus (produit plus de parasites) qu’un tore.

Seule

La self de choc ou d’arrêt est un moyen de filtrage de parasite. Un moteur génère toujours des tensions parasites plus ou moins fortes. Même si les alimentations sont séparées, la masse est commune. Or les parasites peuvent aussi passer par là. Mettre une bobine de choc, pour relier les masses évitent d’avoir des resets intempestifs d’un microcontrôleur, par exemple (vécu).

La plus petite en dessous vaut environ 1 € et supporte jusqu’à un courant de 1 A.

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Deux selfs dites « de chocs », utilisées comme anti-parasites. (CC-BY 2.0 – auteur: Oskay)

Sur certains câbles, comme les câbles USB, on peut voir un gros bloc plastique, qui a une fonction similaire.

Réservoir d’énergie

Le principe de certaines alimentations à découpage est de générer un signal carré, dont la valeur moyenne est la tension recherchée. Ce genre d’alimentation utilise le fait que les transistors MOS ne consomment presque pas d’énergie, quand ils sont passants ou saturés.

Ensuite, il faut filtrer la sortie pour ne récupérer que cette moyenne, ou la « très basse fréquence », qui est la tension recherchée. Si on filtre avec un classique filtre RC, une grosse partie de l’énergie partira en chaleur dans la résistance. Un filtre LC filtre sans dissiper l’énergie (hors résistance série parasite). Les deux éléments L et C stockent l’énergie à des moments différents.

Il est question d’éléments de puissance, les fils de la bobine doivent être assez gros pour limiter les pertes ohmiques.

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— Self torique utilisée comme réserve d’énergie. (CC-BY 2.0 – auteur: Oskay)

Sur l’image, le fil est doublé pour diminuer la résistance.

J’ai peu utilisé les bobines, en dehors des selfs de choc et d’une alimentation à découpage. C’est le seul composant qui peut se faire à la main, pour avoir le meilleur résultat. Il peut être compliqué de trouver des bons cœurs magnétiques, ou de trouver le câble de 2 mm, protégé par un vernis, typique des applications dans le domaine de puissance qui intéresse un hobbyiste (1 à 100 W). Mais il est plaisant d’avoir sa propre alimentation, à une tension peu commune, pour fournir 6 V/20 A, pour des servomoteurs branchés sur une batterie 12 V, par exemple.

En conclusion, il faut se rappeler qu’il existe plusieurs sortes de bobines qui peuvent supporter un courant maximum, avant de se transformer en résistance.

Vous pouvez reprendre une activité normale (comme regarder les réseaux sociaux).

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