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Drôles de bobines!

(Voir également les autres pages sur les micros)

Mise en garde

Sauf précision expresse, il s'agit ici uniquement de bobines dites "à air", sans aucun noyau métallique, contrairement aux bobines incorporées dans les micros, dont la "self induction", déjà fortement augmentée par leur noyau magnétique, est encore majorée par "inductance mutuelle" des bobines associées dans le même micro, ou couplées d'un micro à l'autre.

Théorie -Theory

 

Qu'est-ce que l'induction d'une ou plusieurs bobine?

Les esprits simples répondent immédiatement: c'est la partie de l'impédance d'un circuit qui freine les graves!.
M...ouai!
Mais c'est un peu trop simple, voire, simplet.

En réalité, deux circuits fermés (circuits 1 et 2), respectivement parcourus par des courants i1 et i2, s'envoient mutuellement les flux de champ magnétique (ou induction magnétique) suivants:

Φ12 = Mi1 : flux envoyé par le circuit 1 au travers du circuit 2

Φ21 = Mi2 : flux envoyé par le circuit 2 au travers du circuit 2

Il se trouve que, pour des raisons de symétrie de l'action sur la réaction, le coefficient M, ou coeficient d'induction mutuelle, est le même dans les deux cas, d'après la formule de Carl Neumann (1832/1925).

Dans le cas où les cicuits sont confondus en un seul, ce coefficient, désigné par L, est applelé coefficient de self-induction et indique le flux Φ qu'un circuit parcouru par un courant i s'envoie au travers de lui-même:

Φ = Li

Dans tous les cas, l'induction s'exprime en henry.

Dans tous les cas, d'après la loi de Lenz, la force contre-électromotrice produite est de la forme e = - dΦ/ dt avec:

e = dΦ/dt = - Ldi/dt , pour un seul circuit

ou bien

e = dΦ/dt = - Mdi/dt, pour le circuit parcouru par le courant i

Dasn tous les cas, il s'agit d'une force électromotrice qui s'oppose au courant, et particulièremenr à ses fréquencess basses, si le courant est alternatif.

II - Induction d'une bobine "à air" seule.

Certains schémas fournis par votre serviteur réclament l'utilisation d'inductances, c'est à dire de simples bobines "à air" (sans noyau ferreux), parfois difficiles à se procurer dans le commerce.

Il n'est cependant pas impossible, voire envisageable pour les plus audacieux, de fabriquer sa propre bobine d'induction, en utilisant du fil approprié.

La suite de cette page est empruntée au site http://www.lalena.com/ , qui donne bien d'autres recettes intelligentes concernant l'électroacoustique, mais en anglais.

Vous trouverez ci-dessous, un formulaire qui calculera tous les paramètres de votre bobine, en fonction des paramètres utiles désirés.

Les valeurs sont imposées en mesures anglo-saxonnes (nobody's perfect), que je vous laisse le soin de traduire en mesures utilisables par l'homo sapiens sapiens que vous êtes.

La formule utilisée est la formule approchée de Wheeler (~1920), d'autant mieux vérifiées que les dimensions de la bobine sont du même ordre de grandeur (c'est le cas de la bobine "économique"):

L = d2 x n2 / (1000 x (18 d + 40 l)) 

d = diamètre de spire moyenne, en pouces (inches)
l = Longueur de bobine, en pouces (inches)
n = Nombre de tours
L = inductance, en millihenrys (mH)

NB: Si n1 et n2 sont les nombres de tours respectifs de deux bobines, leur mise en série peut constituer une nouvelle bobine ayant un nombre de tours égal à (n1+n2). On voit bien ici que la mise en série de deux bobines peut posséder une self globale proportionnelle au carré du nombre total de tours (n1+n2)2, nombre plus élevé que la simple somme (n12+n22). Dans le cas général de deux bobines quelconques, il suffit qu'elles soient couplées magnétiquement, comme dans le cas des bobines de micro, ou de bobines proches l'une de l'autre.

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Enpratique - Practical

 

I - Détermination des caractéristiques d'une bobine à air ou "air coil".

Vous ferez attention que, l'origine du module de calcul étant américaine:

  • les dimensions sont à exprimer en pouces (inches), soit 2,5 cm par unité,
  • le diamètres de fil sont en American Wire Gauge (AWG),
  • l'inductance doit être indiquée en millihenrys (mH),
  • et les virgules doivent être remplacées par des points (1,5 doit être écrit 1.5).
 


Inductance:

mH

Diamètre du fil:

AWG

Diamètre interne de la bobine:

inches

Longueur de bobine:

inches

 

II - Fabrication d'une bobine d'induction

Un bobinage pratique, aisé, et contenant le moins de fil possibles, sera réalisé sous forme d'une bobine "économique" de section approchant le carré, enroulée sur un gabarit de diamètre égal au côté même du carré.

Assurez-vous de la qualité du fil utilisé, qui doit être du type utilisé dans les moteurs électriques. Vous devrez utiliser un "patron" de forme cylindrique pour entourer le fil, cylindre qui devra être retiré après réalisation de la bobine. Celle-ci devra être solidarisée, par exemple, à l'aide de fil de nylon. Vous pouvez également utiliser du papier adhésif ou un pistolet à colle modérément chaude (mais pas de colle à solvant) ou plonger la bobine dans un vernis pour bobinage, du type Glyptol.

Le calcul (approché) ne prend pas en compte l'épaisseur de l'isolant du fil, qui est très faible et négligeable en pratique. Utilisez donc un contrôleur pour faire les mesures en cours de réalisation, et corrigez éventuellement en ajoutant ou retirant des tours pour obtenir la bonne valeur d'inductance.

Utilisez le tableau suivant pour le diamètre de fil et pour déterminer sa résistance.

Voir également la page où je donne les valeurs converties en unités internationales (système SI)

Diamètre
AWG
Diamètre
(pouces)
Résistance
(Ohms pour 1000 pieds à 25o C)
Longueur en pieds par livre
(Feet/pound)
8 0.1285 .6405 20.01
9 0.1144 .8077 25.23
10 0.1019 1.018 31.82
11 0.0907 1.284 40.12
12 0.0808 1.619 50.59
13 0.0720 2.042 63.80
14 0.0641 2.575 80.44
15 0.0571 3.247 101.4
16 0.0508 4.094 127.9
17 0.0453 5.163 161.3
18 0.0403 6.510 203.4
19 0.0359 8.210 256.5
20 0.0320 10.35 323.4
21 0.0285 13.05 407.8
22 0.0253 16.46 514.2
23 0.0226 20.76 648.4
24 0.0201 26.17 817.7

III - Association de plusieurs bobines

La rumeur voudrait que la mise en série de deux bobines, de self inductions respectives L1 et L2, donne une nouvelle valeur de self égale à L1 + L2.

  • Si les bobines sont totalement distinctes, sans aucune interaction magnétique, la rumeur a parfaitement raison.
  • Mais si le rayonnement magnétique de l'une traverse l'autre, c'est totalement faut, car il existe alors un coefficient, dénommé "facteur d'induction mutuelle", qui augmente la self induction globale.

Par exemple d'induction mutuelle, le montage suivant, constitué de deux bobines mises en série, possédant des self inductions de valeurs respectives 0,27 et 0,18 henry, peut donner une self totale variant de 0,23 à 0,67 henry, suivant l'inclinaison de la bobine intérieure.
(G.Bruhat, Electricité, Cours de Physique Générale, chez Masson et Cie)

La valeur la plus faible de l'induction mutuelle, donc également de la self globale, correspond alors à deux bobines perpendiculaires.

Le cas le plus gênant, du moins pour les esprits simplets, est celui de deux bobines en série, toutes deux traversées par la totalité du flux du champ d'un même micro, dont la self totale est alors maximale. et nettement supérieure à la somme des selfs constituantes. Mais, de plus, il ne s'agit plus de simples bobines "à air"

Dans un tel cas, il est plus prudent de faire une mesure, pour déterminer la valeur de la self globale.

IV - Bobines à noyau

Dans la cas d'un Varitone, la valeur classique de 1,5 Henry nécessiterait des dimentions énormes pour une bobine à air, incompatibles avec un circuit de guitare électrique.

Il est donc nécessaire d'utiliser un noyau en matériau ferro-magnétique, qui multiplie la valeur de la self dans laquelle il est introduit (ou qui lui sert simplement de support de bobinage), par la valeur de sa perméabilté relative µr.

La valeur de l'induction passe alors de L à Lr, tel que Lr= µrL, avec des valeurs typiques de µr données par le tableau:
(Bobines et Transformateurs en électronique et télécommunications, par R Feldkeller, chez Dunod)

valeurs typiques de µr
alliages fer-nickel à 75% de nickel 10 000 à 100 000
alliages fer-nickel à 50% de nickel 3 000
alliages fer-nickel à 36% de nickel 2 000
fer au siliciium sans carbone 600 à 800
ferrites au nickel-zinc 100 à 2 000
ferrites au manganèse-zinc 100 à 2 000

Comme précédemment, il est nécessaire d'effectueur une mesure, pour vérifier, et éventullement corriger, la valeur de la self obtenue.

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Poil à gratter -Itching powder

  Inductions, selfs, inductances, bobines d'induction, chokes, bobines de choke (sic), selfs de choc (???), self-inductions, etc., les mots ne manquent pas pour désigner les bestioles.

Evitez simplement la désastreuse "bobine de choke" et la ridicule "self de choc", termes franglais qui n'indiquent qu'un manque de savoir parler français et anglais. Ca serait plutôt du "parler glanfrais".

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Mise à jour, par Jean-Pierre "lbop" Bourgeois,Ingénieur-conseil ©
 

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