LES BOBINES HF |
Tous les montages HF utilisent à un endroit ou à un autre des
inductances c'est-à-dire des enroulements de fils sur divers supports. Nos
montages RC n'y échappent pas et on trouve ces "bobines" tant dans les platines
HF de l'émetteur que dans
les circuits du récepteur.
Une bobine a la particularité de posséder une "résistance" au passage
du courant alternatif qui varie avec la fréquence de ce courant. Cette
"résistance" est appelée IMPEDANCE et sa valeur dépend à la fois de la
fréquence en question et de la
valeur de la bobine elle-même, valeur appelée INDUCTANCE et exprimée en HENRYs:
Z =
L w
avec Z en ohms,
L en Henrys
et w = 2 p N ( N étant la fréquence en Hertz )
Dans la majorité des cas, une
bobine est associée avec un condensateur pour obtenir le phénomène de RESONANCE.
En général , l'association est parallèle et dans ce cas le dipole ainsi constitué
présente une impédance MAXIMUM pour une fréquence très précise, dite fréquence de
résonance, et définie par la formule de THOMSON
F fréquence en Hertz, L
inductance en Henrys et C capacité en Farads
Le phénomène de résonance est utilisé dans les oscillateurs LC pour obtenir une
fréquence d'oscillation donnée. Il est utilisé dans les récepteurs pour favoriser une
fréquence particulière à recevoir
Il nous est fréquemment demandé une formule miracle pour calculer l'inductance dune
bobine, connaissant ses caractéristiques mécaniques. On peut utiliser celle que
nous donnons ci-dessous :
1
d² N²
L = -------
x ------------
36 d + 3 L
d est le diamètre moyen
de la bobine et L sa longueur en cm
. N est le nombre de spires. L est en µH
Cette formule est valable même si la bobine a plusieurs couches On remarquera que
l'inductance est proportionnelle
au carré du nombre de spires
Si dans une bobine on introduit un noyau magnétique de perméabilité µ,
l'inductance est multipliée par la perméabilité apparente µ' , en
général inférieure à µ. En effet, il faut tenir compte du fait que le noyau
magnétique ne permet pas aux
lignes de force de se refermer complètement sur elles-mêmes; Les espaces d'air
introduisant des reluctances notables.
Dans le cas des
bobines sous pot ferrite, le fabricant des ferrites caractérise souvent son
matériau par un nombre
n ou AL appelé inductance spécifique. Il s'agit du nombre
de nanohenrys ( nH ) obtenus par spires². Cela permet de prévoir avec
une bonne approximation la valeur d'une bobine de N spires :
L =
AL N² en nH
Quelques fabricants proposent des bobines toutes faites. TOKO
est l'un des plus importants et on ne compte plus les réalisations utilisant des
"bobines TOKO". Pourtant il s'avère souvent très difficile dans un cas
particulier de trouver LA bobine TOKO qui convient, car les détaillants ne proposent
qu'un nombre limité de types.
Depuis très longtemps l'auteur a décidé de s'affranchir de
cette contrainte en fabriquant lui-même ses bobines. Un fournisseur des éléments de
base est cependant nécessaire. NEOSID a le gros avantage de proposer des
éléments attractifs et possède un excellent réseau de distribution. C'est donc
avec des éléments NEOSID que l'auteur réalise les bobines de tous ses ensembles RC.
Le modèle souvent retenu est une bobine blindée mesurant 7 x 7
mm et disponible pour diverses classes de fréquences. Le tableau ci-dessous
présente les éléments en question
On peut constater que la bobine NEOSID comprend :
- un mandrin (4) a 5 picots recevant le
bobinage avec encoches pour le passage des fils
- un noyau (3) se vissant dans le mandrin
- une coupelle (2) venant coiffer le mandrin
- un blindage en cuivre étamé (1) recouvrant le
tout
Lors du montage final de la bobine, la coupelle doit être collée, sinon
elle bouge dans le blindage en provoquant des
variations de l'inductance. Ce qui est formellement à proscrire dans les montages à
synthèse de fréquence. Nous collons
les coupelles à l'araldite rapide.
Calcul d'une bobine : Avec 10 spires
sur du matériau 7V1K
vous obtenez une bobine d'inductance L
= AL N² = 5.5 x 10² = 550
nH = 0.55 µH
L'auteur fournit les bobines NEOSID de ses réalisations.
- Lors de l'utilisation il faut commencer par vérifier que les
points de soudure ont été effectivement réalisés ( il nous arrive
parfois d'en oublier !! ).
- Puis le mandrin est soudé en place, bien d'aplomb, sans
l'enfoncer exagérément.
- Les essais se feront, coupelle simplement posée, sans le
blindage. En cas de problème il est ainsi beaucoup plus facile
de vérifier qu'aucune erreur n'a été commise.
- Lorsque le fonctionnement est correct, coller
définitivement les coupelles à l'araldite et poser les blindages.
La ferrite des coupelles et noyaux est particulièrement cassante. Donc, ne pas
forcer en plaçant une coupelle sur la bobine.
De même en phase de réglage des noyaux, utiliser un excellent tournevis et ne
jamais visser à fond. Si vous cassez la fente
d'un noyau, il devient impossible de l'extraire. Une solution pénible consiste à
déposer la bobine et sortir le noyau par le dessous. On peut alors le réutiliser
en le retournant. Mais ne pas recommencer sinon la bobine est perdue.
Les derniers réglages faits, le noyau est immobilisé à la cire, une bougie
d'anniversaire étant le matériau idéal. Il est aisi très facile de revenir
ultérieurement sur les réglages, ce qui est impossible si le noyau est collé.
Mesure d'une bobine .
Le calcul de la valeur de la bobine donne toujours des résultats
approximatifs et il est souvent nécessaire de faire une mesure de l'inductance après
réalisation, à moins de tester simplement la bobine dans le montage réel.
Nous avons développé un inductancemètre très précis, permettant de mesurer en
une seule gamme de 20 nH à plusieurs centaines de mH . Mais cet inductancemètre
est pour le moment intégré à notre compteur/fréquencemètre TFX4, que l'on peut apprécier dans un volet de ce site.
Le principe de mesure est le suivant : Un oscillateur LC
comprend une bobine L de 10 µH et un condensateur C de
10 nF. Il oscille ainsi sur une fréquence de 500 kHz . La bobine Lx à
mesurer est placée en série avec la bobine L donnant une inductance L + Lx, ce qui
provoque une baisse de la fréquence qui devient F' . L'appareil mesure
cette fréquence et en calcule le rapport à F de 500 kHz :
r = 500000 / F'.
Un développement mathématique que nous ne ferons pas ici détermine
que Lx = 10 r² - 10
en µH
Le TFX4 a une résolution de 20 nH et peut donc mesurer à partir de cette valeur
jusque plus de 100 mH en une gamme.
Caractéristiques des bobines des réalisations présentées
- Les bobines 41 MHz utilisent les ensembles 7T1K de
NEOSID
- Les bobines 72 MHz , les 7V1K
- Les bobines 455 kHz , les 7A1K ( référence D
dans le tableau )
RX17/18 | RX19 | RX22 | HF9/3 | HF10 | |
L1 | A | A | B | G | G |
L2 | B | B | C | H | H |
L3 | C | E | D | I | I |
L4 | D | D | J | L | |
L5 | K | M |
A : 41 MHz
10 spires 1/2 de 30/100 2cs (3-1) prise à 3 sp 1/4 (5)
72 MHz
7 spires 1/2 ------------------- prise
à 2 sp 1/4 ----
B : 41 MHz
P= 10 sp1/4 --------------- (1-3) S= 3 sp1/4 22/100
émail (4-5)
72 MHz
P = 7 sp 1/4 ------------------- S = 2 sp
1/4 ----------------
C : 41 MHz
20 spires 15/100 émail (1-3)
72 MHz
12 spires 22/100 émail -----
D 41/72
MHz 6 couches de spires jointives de 7/100 émail (1-3)
E 41 MHz
6 spires 1/4 de 30/100 2cs ( 1-3)
72 MHz
4 spires 1/4 ---------------------
G 41 MHz
10 spires 1/2 de 30/100 2cs (3-1) prise à 2 sp 1/4
(5)
72 MHz
7 spires 1/2 -------------------- prise à
1 sp 1/4 ----
H 41/72 MHz
P = 7 sp 1/4 -------------- (1-3) S = 2 sp 1/4
même fil (4-5)
I ---------- 5 spires 1/4
-------------- (1-3)
NB.
L'indication (1-3)
J 41 MHz
6 spires 1/4 -------------------
Pas de coupelle ni de blindage signifie
que l'enroulement
72 MHz
3 spires 1/4 -------------------
idem
commence au picot 1 et
K 41 MHz
20 spires 15/100 émail (1-3)
idem
se termine au picot 3
72 MHz
12 spires 30/100 2cs (1-3)
idem
Dans cette vue, les enroulements
tournent dans le sens horaire
L 72 MHz
idem E
M 1,2 µH surmoulée miniature
Pour les enroulements nous faisons usage de fil 30/100 2 couches
soies pré-étamé. Cela nous facilite grandement la
connexion et soudure des fils sur les picots. Ce fil peut cependant être émaillé
ordinaire.
Pour la bobine B, le secondaire est bobiné sur le primaire, vers le bas du mandrin
Pour la bobine H, commencer par le secondaire, au bas du mandrin, puis à côté, bobiner
le primaire
Pour réussir ces bobines , il faut disposer d'une bobineuse rudimentaire constituée
d'une simple manivelle installée sur deux paliers et terminée par une filetage de 3mm
ISO. Les mandrins sont vissés sur ce filetage . Les fils sont accrochés sur
les
picots par une petite boucle. Le bobinage terminé, déposer le mandrin et coller
les spires à la colle cellulosique.
La colle sèche, procéder au décapage des fils et à leur soudure sur les picots.
Si le fil est émaillé, procéder d'abord à son étamage. ( l'émail est
généralement thermo-soudable )