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Inductance / Bobine
Dernière mise à jour : 14/11/2010
Présentation
Une self (appelée aussi inductance ou bobinage) est un composant dit passif. Il ne s'agit ni plus ni moins que d'un fil conducteur enroulé autour d'un support ou enroulé à l'air libre (sans support aucun). Certaines selfs sont montées sur un support plastique rempli d'air, d'autres sur un support plastique dans lequel peut se déplacer une ferrite (appelé noyau ferrite), d'autres encore sont montées sur un tore ou sur un batton (généralement en ferrite). Le nombre de spires (tours de fil) et l'espace qui sépare chacune d'elle, ainsi que le type de support et ce qu'il contient (air ou ferrite) sont déterminants dans les caractéristiques principales de la self, tels que valeur et coefficient de surtension (facteur Q) en particulier.Valeur
La valeur d'une self est exprimée en Henry.1 mH (un milli-Henri) = 1000 uH (mille micro-Henri)
1 H (un Henri) = 1000 mH (mille milli-Henri)
Une self de quelques uH ou de quelques mH est d'assez petite dimension, une self de un henri est plutôt volumineuse...
Résistance ohmique
La résistance ohmique de la self dépend directement de la section du fil électrique qui la constitue. En règle générale (c'est l'expérience qui le montre), la résistance ohmique ne doit pas dépasser 0,8 ohm par mH. Ainsi, une bobine de 100 mH ne devrait pas posséder une résistance ohmique de plus de 80 ohms.Rayonnement magnétique
Quand le courant qui circule dans une self commence à devenir important, il faut prendre en compte l'aspect rayonnement magnétique. Ce dernier peut en effet perturber par induction, un élement proche : une autre bobine par exemple, mais ce peut aussi être une simple patte de résistance monté verticalement. Une bobine rayonnant un champ magnétique trop important doit donc être dotée d'un blindage de tôle de fer, ou être suffisement éloignée des élements sensibles (intervalle au moins égal à leur diamètre).Utilisation en filtrage
Les self sont souvent utilisées pour assurer une fonction de filtrage, en basse fréquence (secteur 50 Hz, domaine audio ou vidéo) ou en haute fréquence (préamplis d'antenne, récepteurs, émetteurs). Les photos qui suivent montrent quelques filtres secteurs intégrant des selfs associées à des condensateurs. Les deux premières photos montrent des filtres secteur moulés et prêt à l'usage, la troisième photo représente un filtre secteur que j'ai extrait d'un four à micro-ondes hors service. On y remarque une double self montée sur un tore ferrite.
Dans les réalisations audio ou vidéo (basses fréquences), la self est le plus souvent utilisée pour assurer un filtrage (blocage) des signaux hautes fréquences qui pourraient perturber les signaux basse fréquence. Pour exemple, ce filtre RF . En haute fréquence, les selfs peuvent être utilisées pour constituer des circuits accordés de récépteurs, des oscillateurs, des mélangeurs ou des transformateurs RF. La photo suivante montre une self avec plusieurs points intermédiaires montées sur un batton ferrite et extraite d'un récepteur radio petites ondes (PO / MW).
La photo suivante montre deux selfs imbriquées l'une dans l'autre utilisées dans un de mes petits émetteurs radio FM. Une des deux selfs est associée à un condensateur ajustable - le couple faisant partie d'un oscillateur, et l'autre n'est là que pour assurer une fonction de couplage HF sans contact électrique direct (l'antenne est raccordée sur la seconde self).
Toujours dans le domaine des hautes fréquences, elles peuvent aussi empêcher des signaux haute fréquences de "remonter" dans l'alimentation, on a alors affaire à ce qu'on appelle une self de choc. La photo ci-dessous montre un exemple de self de choc très répendue dans le domaine électronique : il s'agit de la VK200, qui est une perle ferrite dotée de plusieurs trous permettant le passage multiple d'un unique fil électrique (la self sur cette photo est de type axiale pour implantation horizontale, elle existe aussi sous forme radiale pour montage vertical).
La self VK200 présente une impédance de quelques centaines d'ohms (680 +/-30%) à la fréquence de 50 MHz.
Une self est rarement utilisée seule, et est souvent associée à des résistances et / ou des condensateurs. Les filtres secteurs sont le plus souvent équipés de selfs et de condensateurs. L'emploi de self au sein d'une cellule LC (L pour bobine et C pour condensateur) se justifie aussi dans les équipements alimentés sur secteur qui produisent beaucoup de parasites, tels les gradateurs de lumière, où la découpe de l'onde secteur par un triac occasionne systématiquement de belles raies harmoniques parasites qu'il est indispensable de filtrer.
Utilisation en "retardateur"
Les selfs peuvent aussi être utilisées pour retarder un signal électrique de quelques nanosecondes à quelques millisecondes. Ces selfs sont alors appelées Lignes à retard (Self Philips DL470 utilisée pour les anciens décodeurs C+, par exemple). Il s'agit d'une technique courante, utilisée notemment en RF (Radio-Fréquence), en vidéo analogique (codage / décodage SECAM par exemple) ou encore dans certaines technologies numériques où il est nécessaire de synchroniser ou de mettre en phase deux signaux distincts (quand la seule longueur des pistes de cuivre ne suffit pas pour jouer sur les temps de propagation).Et on en trouve ailleurs ?
Oh oui ! Si l'usage de self est quasi systématique dans les récepteurs radio, dans les tuners ou dans les filtres secteur, on en trouve aussi dans plein d'autres endroits, de tailles variées. Un transformateur d'alimentation par exemple, est constitué de deux selfs placées l'une en regard de l'autre, ou placées l'une sur l'autre. Dans votre téléviseur, un ensemble de selfs constitue le transformateur haute tension nécessaire au bon fonctionnement de l'écran cathodique (CRT). Dans votre voiture, la bobine d'allumage est elle aussi un transformateur, constitué de deux bobines. Bobine de haut-parleur, antivol plat inséré dans certains objets vendus en grande surface (bobines en forme de "spirale carrée"), carte d'accès sécurisé sans contact, boucle d'induction pour écoute au casque sans fil, etc.Self variable ou ajustable
Les selfs dont il était question dans les lignes
précédentes sont de type fixes. Leur valeur peut
être modifiée dans certaines proportions en
écartant plus ou moins les spires entre elles, ce qui n'est pas
possible pour celle constituées de fil très fin
positionné en plusieurs couches, mais qui est en revanche
possible pour celles constituées de quelques spires de "gros"
fil rigide montées "en l'air". Il existe des selfs toutes
faites, en boitier rigide, dotée d'un axe dont la rotation
permet de modifier la valeur selfique, un peu à la
manière d'un potentiomètre
multitour. La photo ci-dessous montre un exemple de telles selfs
variables.
Bien entendu, la plage de variation d'une telle self ajustable n'est jamais très importante, mais quand on choisi ce genre de self, on sait à priori la valeur qu'elle doit approximativement avoir. En tout cas, c'est conseillé.
Remplacement d'une self par un circuit intégré (en
basse fréquence)
Il est des cas où la valeur d'une self est tellement importante
que ses dimensions peuvent en devenir gênantes. Les anciens
égaliseurs audio étaient parfois équipé de
très grosses selfs pour les bandes situées dans le bas du
spectre sonore (fréquences graves). L'emploi de circuits
intégrés, notement des amplificateurs
opérationels
montés en gyrateur, a permis le remplacement de ces grosses
selfs par
des composants classiques, et de gagner ainsi en place et en prix de
revient.Selfs imprimées (en haute fréquence)
Il est possible de réaliser des selfs imprimées de forme ronde ou carrée, directement dessinées sur un circuit imprimé.
Avantage : pas de self à acheter ou à fabriquer soi-même et très bonne reproductibilité des caractéristiques. Bien entendu, toutes les "vraies" selfs ne peuvent pas être remplacées par un tel procédé, mais il est interressant de savoir que celà existe. Plus de détails à la page Selfs imprimées.
Usages détournés
On peut utiliser des selfs pour un usage pas spécialement prévu à l'origine. La photo suivante montre par exemple une self d'antiparasitage double 2 x 27 mH / 0,4 A / 250 V montée dans une boîte de direct (DI box) qui intègre la fonction "simulation de HP".
On exploite ici le fait que la self présente des caractéristiques semblables à celles d'un haut-parleur, qui lui-même est constitué d'une bobine. En gros, on met la self dans le trajet du signal audio pour le déformer un peu comme l'aurait fait un vrai haut-parleur. C'est évidement grossier comme explication, mais ça donne l'idée.
Une self peut aussi être utilisée comme capteur de champs magnétique ou comme capteur de vibrations ou chocs. Une bobine parcourue par un courant et qui reçoit un choc est en effet capable de délivrer une variation de signal électrique certes faible mais qui peut être amplifiée pour pouvoir être détecté sans problème.