Electronique > Réalisations > Boucle magnétique 001

Dernière mise à jour : 10/08/2014

Présentation

Une boucle magnétique est un procédé qui consiste à utiliser un transformateur BF un peu particulier pour transporter un signal audio d'un point fixe (un ampli BF) vers un point mobile (vous, avec un casque sur les oreilles). Transformateur particulier, car contrairement à ceux que l'on a l'habitude de voir et de toucher, celui-ci est énorme. Je vous rassure, il reste réalisable par n'importe qui et ne pèse presque rien. Le côté "énorme" est lié au fait que la bobine primaire est séparée de la bobine secondaire par quelques dizaines de centimètres ou même quelques mètres de distance. Avec de l'air entre les deux. La bobine primaire du transformateur (que nous appelerons L1 par la suite) est d'un grand diamètre, et fait le tour du plafond de la pièce où le système doit être opérationnel. La bobine secondaire du transformateur (que nous appelerons L2 par la suite) est de petite taille comparée à L1, et est logée dans un petit boitier acceuillant en même temps un petit circuit électronique d'amplification et une pile 9V. Tant que la bobine L2 reste dans le champs magnétique créé par la bobine L1 quand elle est parcourue par le signal audio fourni par l'amplificateur BF, le son arrive au casque. Une boucle magnétique n'est pas une boucle dans laquelle on fait circuler un courant haute fréquence (porteuse) modulé par un signal modulant. Le récépteur n'est pas basé sur un circuit accordé. Nous travaillons donc sur le principe d'induction électromagnétique, même si le couplage entre bobine primaire et bobine secondaire est très lâche. La bobine L1, quand elle est parcourue par un courant alternatif (représentatif du signal sonore), produit un champs électromagnétique qui se propage librement dans les airs (contrairement à un transformateur normal dans lequel on essaye de contenir le rayonnement dans un espace donné pour minimiser les pertes et augmenter le rendement). Le champs produit atteind la bobine L2, qui "convertie" ce champs induit en un courant électrique qui présente exactement la même forme que celle du courant appliqué à la bobine L1. Comme les deux élements du transformateur sont éloignés, le signal électrique que l'on peut récupérer aux bornes de L1 est faible, mais il suffit de l'amplifier un peu pour pouvoir actionner la membrane d'un petit haut-parleur ou des écouteurs d'un casque.
Ah au fait : ce système n'est pas stéréo. J'éspère que ça ne vous choque pas trop.

Ou trouve-t-on des boucles magnétiques de nos jours ?

Dans les lieux culturels, théâtres, musés, cinémas, églises, salles de conférences, salles des fêtes, mairies, dans les lieux publics où un dialogue doit s'opérer (guichets de gares par exemple), et chez soi si on en installe une. La présence d'une boucle magnétique dans un lieu public est généralement signalée par un logo destiné aux malentendants équipés d'un appareil auditif disposant d'un commutateur avec position "T" (T comme Téléphone), qui peuvent ainsi profiter d'une écoute plus confortable, puisque ce qu'ils entendent alors est exempt des bruits ambiants.

Liens divers
http://www.culture.gouv.fr/culture/politique-culturelle/handicap/dossier_outils_tech.doc
http://www.infomobi.com/page13.php
http://www.canford.fr/Browse/2022450.aspx

Schéma

Cette réalisation date quelque peu et est basée sur un schéma existant (source "Le Haut-Parleur" N°1196, qui lui-même s'est inspiré d'une description faite dans la revue "Radiorama"). Le schéma d'origine mettait en oeuvre un ou deux transistors germanium de type AC128 (un ou deux transistors selon sensibilité désirée), et que j'ai remplacés par un BC109 et un LM386. Par la même occasion, j'en ai profité pour mettre le pôle négatif de l'alimentation à la masse (c'est fou ce qu'on peut s'attacher à certaines habitudes).

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Principe général de fonctionnement
La bobine L1, qui fait le tour du plafond, constitue la partie rayonnante (émission) et est reliée sur la sortie d'un amplificateur de puissance BF, que vous pouvez fabriquer pour l'occasion si vous (ou vos parents) avez peur pour votre ampli hifi. La bobine L2 fait partie intégrante du récepteur, et fait office de récepteur du champs magnétique créé par L1. Sa réalisation est le point le plus "casse-pied" du système, mais n'est heureusement pas critique du tout (nous verrons celà plus loin). Le faible signal électrique fourni par la bobine L2 est amplifié par le transistor Q1, monté en émetteur commun. Le signal amplifié est recueilli sur son collecteur et est appliqué à l'entrée d'un amplificateur intégré de type LM386, au travers du potentiomètre de volume RV1, de type logarithmique. Le gain du LM386 est fixé à son maximum, c'est à dire à 200 (46 dB), grâce au condensateur C3 directement cablé entre les broches 1 et 8. Le potentiomètre RV1 est optionel, puisque l'amplitude du signal reçu dépend de l'amplitude du signal émis. Je préfère toutefois disposer d'un réglage sur place, évitant de se relever pour ajuster un bouton sur l'amplificateur BF de puissance (bah oui, pas de télécommande sur cet ampli). Le condensateur de liaison C4 évite d'envoyer une tension continue de quelques volts aux écouteurs, ce qu'ils ne peuvent qu'apprécier. L'alimentation du LM386 et du transistor Q1 est assurée par une pile 9V, découplée par les condensateurs C5 et C6.

Avertissement
Ce circuit n'est pas étudié pour être utilisé par un malentendant.

Type et puissance de l'amplificateur BF

Puissance nécessaire
La puissance que doit être en mesure de délivrer l'amplificateur audio dont on relie la sortie à la boucle L1, dépend de la surface à couvrir. On estime que 30 W suffisent pour couvrir une surface de 100 m2, et qu'une puissance de 150 W est nécessaire pour une surface de 500 m2. Si votre salon fait 30 m2, on peut estimer qu'une puissance de 10 W à 20 W est suffisante. En fait, il suffit d'une plus faible puissance pour commencer à entendre assez bien dans le récepteur, mais le récepteur étant un capteur de champs magnétique à part entière, sans filtrage d'aucune sorte, il est en mesure de capter d'autres sources de champs non désirés, tel que le 50 Hz rayonné par les transformateurs de certains appareils électronique, ou le rayonnement des tubes fluorescent. Il convient donc d'éloigner le récepteur des sources parasites, et en même temps de trouver un bon compromis entre puissance émise et rapport signal / bruit désiré. Si le récepteur capte beaucoup de champs parasites, on est bien obligé de monter la puissance côté boucle d'émission pour passer correctement au-dessus des bruits non désirés. Cet aspect des choses met en évidence un point un poil contradictoire avec l'idée de départ, qui consistait à rendre le récepteur assez sensible pour éviter d'utiliser une puissance élevée à l'émission... En tout cas si la zone de couverture souhaitée se trouve dans un endroit fortement parasité.
Remarque : la portée du système s'étend un peu au-delà de la boucle, car le champs magnétique émis passe aussi à travers les murs. Il est donc possible d'avoir une réception encore fort correcte dans la cuisine, si cette pièce se trouve à côté du salon (si bien sûr la boucle d'émission est installée dans le salon).

Choix de l'ampli
Pour ce genre d'utilisation, il est plutôt conseillé d'utiliser un amplificateur de type Public-Adress (PA) ou un amplificateur de sonorisation, même de bas de gamme, car ce type d'ampli se comporte généralement mieux sur des impédances faibles et est mieux protégé contre surcharges et court-circuits. Mais celà n'a rien d'obligatoire ! L'usage d'un ampli BF hifi stéréo peut aussi fairer l'affaire. Et si ce denier dispose de sorties amplifiées avec une référence à la masse, rien n'empêche de monter les voies gauche et droite en pont, avec application du signal audio source "normal" sur l'entrée d'une voie, et application du signal audio source déphasé de 180 degrés sur l'entrée de l'autre voie. Certains amplis de sono intègrent d'origine cette possibilité, mais je n'ai jamais vu ça sur un ampli hifi, qui nécessite l'ajout d'un petit déphaseur fort simple à construire. Vous pouvez aussi acheter un amplificateur spécialement conçu pour cet usage (commercialement appelé amplificateur pour boucle magnétique), par exemple chez Ampetronic (je cite cette marque au hasard, il en existe d'autres).

Améliorations possibles côté parasitage
Si du côté de l'émetteur, on installe et on traite le signal reçu par un récepteur identique, il est possible de compenser certaines perturbations externes, en les injectant "en opposition" à l'émission. Cette façon de faire est très imagée et plus complexe à mettre en oeuvre qu'à décrire sur le papier, mais elle apporte un plus. Certains amplificateurs de boucle magnétique professionnels sont dotés d'un tel système.

Prototype

La réalisation des bobines est le plus drôle.

Réalisation bobine primaire (L1, côté émission)
Côté émission, il faut se payer la fixation d'un long fil isolé (diamètre 4/10 mm ou 5/10 mm) qui court le long du plafond. Si vous disposez d'une très grande pièce, il est possible que deux spires suffisent, mais je conseille tout de même d'en réaliser trois ou quatre. Ma première expérience avec ce système, qui remonte aux années 1970, s'était limitée à la réalisation d'une bobine d'émission de diamètre modeste, car je ne souhaitais pas provoquer le couroux de ceux qui me regardaient de travers dès que je commençais à déployer quelques mètres de fils électriques.

Réalisation bobine secondaire (L2, côté réception)
Côté réception, il faut se farcir entre100 et 400 spires de fil fin (diamètre 2/10 à 4/10 mm) à bobiner sur un petit baton de ferrite plat. A la lecture de ces lignes, vous penserez certainement qu'il est plus simple de construire un émetteur VHF (dont les voisins peuvent profiter) ou un système à infrarouges (qui nous obligent à une certaine directivité entre émetteur et récepteur). Je vous laisse juger de vous même, allez simplement regarder quelques schémas de ces systèmes... J'ai récupéré plusieurs batonnets de ferrite dans divers récepteurs AM (GO et PO) en panne dont la destination finale s'avérait être un panier en fer que l'on vide périodiquement quand il est plein.

batons_ferrites_002 Dit en passant, faites bien attention avec les batons ferrites, qui sont très fragiles et se cassent pour un rien ! Eviter tout choc.

Parmi tous les batonnets récupérés, deux étaient plats, j'ai choisi le plus petit. Dit en passant, faites bien attention avec les batons ferrites, qui sont très fragiles et se cassent pour un rien ! Eviter tout choc.

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Pas courageux pour un sou, j'ai eu l'idée de récupérer un bobinage tout fait qui était enroulé sur un des batonnets ronds, en me disant qu'en l'applatissant un peu, il irait bien sur le batonnet plat.

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Malheureusement, il manquait un malheureux millimètre pour que tout se mette en place, ce qui m'a obligé à me taper le bobinage. Si on ne cherche pas à faire au plus vite, le fil se casse moins souvent ou pas du tout...

Position de la boucle d'émission
Dans certains articles, on peut lire qu'il est conseillé de placer la boucle en haut du plafond, ce qui correspond à une hauteur d'environ 2 mètres. Dans d'autres articles, il est préconisé de mettre la boucle à hauteur des oreilles d'une personne de taille moyenne assise, c'est à dire à une hauteur d'environ 1,30 mètres. Dans d'autres enfin, il est indiqué que la boucle peut être placée au sol. La boucle n'a pas besoin de rester au même niveau de hauteur sur toute sa longueur. Il est tout à fait possible de la fixer à une hauteur de 1,50 mètre le long des murs, et de la faire grimper au dessus du montant des portes, de telle sorte qu'il devient inutile de placer un écriteau de type "Attention au fil, passer en-dessous" à chaque emplacement de porte. Pour une installation dans un monument à plafond haut (église, chateau), la question se pose moins... Attention aussi à la pose près de murs en béton armé ou vers des surfaces métalliques importantes, qui absorbe une grande partie du champs rayonné et diminue la qualité de la réception (affaiblissement et déformations sonores).

Position de la boucle de réception
La bobine de réception L2 doit être positionnée verticalement pour une sensibilité maximale.

Prototype de Thierry O.
Thierry a réalisé cette boucle pour usage en spéléologie, toute l'électronique et la pile sont logées dans une "carcasse" de récepteur FM. La bobine de réception (L2) est déportée dans un tube plastique de dimensions modestes.

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Merci à lui pour ses retours positifs et les photos.

Historique

10/08/2014
- Ajout photos de Thierry O., qui utilise cette boucle magnétique en spéléologie.
26/01/2008
- Première mise à disposition.