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Auteur Sujet: Protection contre les charges et décharges statiques  (Lu 3745 fois)

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VE2AMT Alex

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Protection contre les charges et décharges statiques
« le: juillet 17, 2009, 10:40:50 pm »

Pour empêcher l'accumulation de charges statiques sur un doublet (ou tout autre élément d'antenne n'étant pas à la masse) on peut installer un "RF choke" entre les deux éléments.

Le RF choke pourrait être un "Ohmite Z-50" comme on installe à la sortie d'amplificateurs linéaires à lampes pour empêcher le B+ (haut voltage CC) de se rendre à l'antenne advenant une défaillance du condensateur d'isolation (plate blocking capacitor).

En HF (et possiblement en VHF si le TOS n'est pas trop affecté, je ne l'ai pas essayé. Ça va dépendre du Q de la bobine et des capacitances parasites) le choke pourrait être mis dans une petite boîte métallique et raccordé à un " T " à la sortie du dernier appareill de la station.
La boîte pourrait être un tube de cuivre.

73, Alex
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #1 le: juillet 17, 2009, 11:00:06 pm »

Voir aussi le fil de discussion

RFGAIN.CA > Table ronde > Antennes HF - Généralités - Construction - Accessoires > DC ground - Comment rendre un Doublet...?

http://www.rfgain.ca/forum/index.php?topic=445.msg1821#msg1821
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #2 le: décembre 17, 2009, 02:38:03 am »

"Drain-choke" HF à haute puissance (1.5 ~ 32 MHz, 3KW) fabriqué par Claude VE2BUB



Un côté de la bobine est raccordé au pilote du SO-239 (celui du bas) et l'autre côté, à la gaine du coax et au boîtier via une vis du connecteur (celui du haut, côté droit).
Le boîtier devrait avoir une prise de terre.

En VHF il pourrait être bobiné sur une tige de ferrite insérée dans un tube de cuivre bouchonné et terminé par un PL-259. On le visse ensuite dans le troisème port d'un T coaxial (M-358).


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VE2GBH/VA2KT Christian

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #3 le: décembre 17, 2009, 08:41:12 am »


Excellent,

J'ai calculé son impédance à la fréquence de 3.700 MHz en utilisant

XL=2FL

L=2.5 mH
F=3,700 kHz

XL=58,200 . Impédance assez haute pour ne pas interagir sur le fonctionnement de cette antenne.

73, Christian


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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #4 le: décembre 17, 2009, 08:43:46 pm »

Bonjour Christian

Pourquoi ne pas utiliser une résistance, inductive ou pas, de 50,000 ± ?

Supposons que l'antenne a une impédance de 70 et qu'on opère à 2 kilowatts RF.

Le voltage aux bornes de l'antenne et de la résistance sera de 375 volts. La résistance devra donc dissiper 2.8 watts. Puisque la tenue diélectrique des petites résistances est d'environ 1,000 volts, cinq résistances de 220K - 2W en parallèle feraient donc l'affaire pour drainer les charges statiques, le courant maximal ne devant pas dépasser 27 mA (0.027 A).
Dans mon "junk-box" j'ai trouvé plusieurs résistances de 330K - 2W. En n'utilisant six en parallèle ça fonctionnerait aussi.

Cette solution serait plus simple et moins coûteuse que la self avec noyau toroïdal de ferrite utilisée par Claude.
Évidemment sa self peut supporter jusqu'à 10 ampères CC. Là on ne parle pas seulement de charges statiques mais d'une surtension causée par l'induction d'un éclair qui frapperait le voisinage.

Qu'en penses-tu?
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VE2GBH/VA2KT Christian

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #5 le: décembre 18, 2009, 07:32:51 am »

Salut Alex,

La résistance de 50,000 ohms aura toujours cette valeur en DC alors que la bobine en DC agit comme un court circuit.

XL=2PiFL. En DC F = 0 donc XL = 0.  À mon avis plus efficace qu'une résistance pour ramener à zéro une différence de potentielle possible entre les deux parties de ton antenne. Évidemment pour des fréquences très basse (quelques cycles) on aura une très basse impédance se raprochant de zéro ohm.

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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges satiques
« Réponse #6 le: décembre 18, 2009, 06:09:31 pm »

Bonjour Christian.

La résistance de 50,000 ohms aura toujours cette valeur en DC alors que la bobine en DC agit comme un court circuit.

Celà est vrai mais comme tu sais sûrement, la foudre et son induction est une onde CA amortie qui couvre tout le spectre et dont le maximum d'énergie se trouve autour de 1.5 MHz (les deux ou trois premiers cycles). Je ne vois donc pas d'avantage à utiliser une inductance au lieu d'une résistance à part la grosseur du conducteur qui est quand-même un facteur majeur à considérer.

Les charges statiques sont du CC mais elle n'apparaissent pas subitement. Elle se bâtissent lentement par l'action du vent, de la pluie et de la neige. Je crois donc qu'une résistante de 50K devrait faire l'affaire pour les drainer de façon continue sans augmentation significative de potentiel.

Je ne prône pas l'utilisation d'une résistance au lieu d'une self. Je cherche une solution temporaire pour quelqu'un qui aurait de la difficulté à obtenir la ferrite et le fil requis.

J'ai quelques tores de ferrite FT240-77  Je vais calculer le nombre de spires requises pour obtenir une inductance de 2.5 mH ±. Je vais probalement utiliser du fil no. 14.
On pourrait aussi utiliser des tiges de ferrite de même composition. C'est très commun pour isoler les filaments dans les linéaires et c'est baucoup plus facile à bobiner. Évidemment elles ne sont pas "self-shielding".

Voici les données de Amidon pour ceux que ça intéresse:

Material 77 (µi = 2000):
Has high saturation flux density at high temperature. Low core loss in the 1 KHz to 1 MHz range. For low level power conversion and wideband transformers. Extensively used for frequency attenuation from 0.5 MHz to 50 MHz. Available in toroids, pot cores, E-cores, beads, broadband balun cores and sleeves. An upgrade of the former 72 material. The 72 material is still available in some sizes, but the 77 material should be used in all new design.






Part Number  Bead     Dimension (inches)                  AL of Materials (mh/1000 turns)             Impedance factor*
                   Type      OD      ID        Hgt          43            64            73            75         77    
                                                     
FB-(_)-101        1    0.138    0.051    0.128    510.000     150.000    1500.000    3000.000    -          1.000
FB-(_)-201        1    0.076    0.043    0.150    360.000     110.000    1100.000          -          -         0.700
FB-(_)-301        1    1.380    0.051    0.236    1020.000         -        3000.000          -          -          2.000
FB-(_)-801        1    0.296    0.094    0.297    1300.000   390.000    3900.000          -          -          2.600
FB-(64)-901      2    0.250    0.050    0.417          -       1130.000          -                -          -          7.500
FB-(_)-1801      1    0.200    0.062    0.437    2000.000   590.000    5900.000           -          -         3.900
FB-(_)-2401      1    0.380    0.197    0.190      520.000          -       1530.000          -          -          1.020
FB-(_)-5111      1    0.236    0.032    0.394    3540.000  1010.000         -                 -          -         6.700
FB-(_)-5621      1    0.562    0.250    1.125    3800.000          -            -                  -    9600.000   6.400
FB-(_)-6301      1    0.375    0.194    0.410    1100.000          -            -                  -    2600.000   1.700
FB-(43)-1020    1    1.000    0.500    1.112    3200.000          -            -                  -          -         6.200
FB-(77)-1024    1    1.000    0.500    0.825          -                -            -                       5600.000   3.700
2X-(43)-151      4    1.050    0.500    1.125    Splitbead, 43 Mat. Z=159 @ 25 MHz. Z-245 @ 100 MHz.
2X-(43)-251      4    0.590    0.250    1.125    Splitbead, 43 Mat. Z=171 @ 25 MHz. Z-275 @ 100 MHz.
Notes:
  Complete the part number by adding material number in space ( __ ) provided.
  AL values based on low frequency measurements. (µh/1000 turns) = nanohenries/turn²
  ** Based on a single 'U-turn' winding. *** Based on a 2 1/2 turn, side to side winding.





73, Alex
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #7 le: février 12, 2010, 03:38:02 am »

Les commentaires sivants sont tirés du fil de discussion "Antenne discrète pour surveillance doublée de la bande magique et préamplis"
http://www.rfgain.ca/forum/index.php?topic=1198.msg7640#msg7640


De Pierre VE2PID Maintenant je sais qu'il nous dit souvent qu'il a du bruit statique quelques fois. Faudrais voir à quel point.

Dans une antenne OWA, tous les éléments parasites sont DC/ground via la flèche et la tour. Quant au pilote, comme il est en alimentation directe, une des branches est reliée à la gaine du coax et elle est donc de fait DC/gr elle aussi. Même avec un balun étrangleur (choke balun)... l'impédance étant de 50 Ω il suffit d'utiliser un rapport 1:1.

Reste alors l'autre moitié du pilote qui elle est 'flottante'. Il faudrait demander aux utilisateurs OWA * s'ils ont été incommodés par de l'accumulation de statique, même s'il n'y a qu'une moitié d'un élément de l'antenne qui n'est pas DC/gr.  

*Par exemple Jacques JOT qui travaille avec des OWA sur 6 et 2 mètres avec choke/baluns 1:1.

De Alex VE2AMT: Pour drainer les charges statiques il y a aussi l'ajout d'un RFchoke entre le pilote et la gaine du coax tel que montré plus haut. "Drain-choke" HF à haute puissance (1.5 ~ 32 MHz, 3KW) fabriqué par Claude VE2BUB. Il peut être inséré n'importe où, même à la sorie du rig.

De Jacques VE2JOT: Le gros bon sens dicte de shunter d'abord le DC au ground le plus près de l'antenne possible au lieu de près du shack. Cela n'exclut pas pour autant la mise en place d'un deuxième drain juste avant de rentrer dans le shack. Peu importe l'efficacité du premier point de protection (à l'antenne) une décharge n'est jamais drainée à 100%. C'est l'oeuvre de la réactance qui en est responsable alors plus on monte en fréquence, pire c'est (toujours dans le contexte d'opération sur 6m, bien entendu).

L'avantage du recours à un stub court-circuit fait d'Heliax est sa super faible réactance, sa grande capacité de courant et la fonction filtre bande passante qui n'est pas à négliger et en plus, y'a pas de composant de protection (MOV slug) à remplacer si jamais. Celles-là, je les préfères au niveau du sol ;-).

De Pierre VE2PID: L'avantage du recours à un stub court-circuit fait d'Heliax est sa super faible réactance

Je suis sûr (mais je voulais le préciser) que Jacques parle d'un stub court-circuité 1/4-λ. À cette longueur seulement, il aura une très grande impédance; donc bloquera le RF tout en étant conducteur en DC. Relié à la flèche, il jouera de manière efficace un rôle de drain de statique.

Pour d'autres longueurs cependant, le même stub se comportera soit comme une inductance (si plus court que 1/4-λ) ou comme une capacitance (si on dépasse légèrement 1/4-λ). Dans ces cas, le rôle des stubs est donc de neutraliser une réactance par un choix judicieux des longueurs, comme on peut le déduire. Très utile comme substituts à des bobines ou a des condensateurs pour faire résonner une antenne qui a des composantes réactives.

Un stub ouvert quant à lui aura exactement le comportement opposé dans tous les cas que j'ai mentionnés.

De Jacques VE2JOT: Y'a rien comme foutre ça sur un spectrum analyser pour voir ce qui se passe avec le stub 1/4 Lambda court circuité. Plus efficace que les meilleurs écrèteurs et drains statiques en plus de la fonction de filtre de bande passante. Un peu plus large que des cannnes Bp mais pas mal moins dispendieux.

Plus la perte du coax est faible et son diamètre grand, plus la jupe est longue et étroite.

De Alex VE2AMT: Le stub n'est efficace que sur une plage très restreinte de fréquences alors que le rf-choke peut couvrir tout le HF.
De plus les coûts et la dimension ne sont pas comparables. Ensuite le stub se détériore dans le temps surtout s'il est à l'extérieur.
Il ramasse du bruit local et du RF de rayonnement des antennes.
Moi je préfère le choke.
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VA2JOT Jacques

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #8 le: février 12, 2010, 01:35:14 pm »

Le stub n'est efficace que sur une plage très restreinte de fréquences alors que le rf-choke peut couvrir tout le HF. Exact mais cela change absolument rien sur une Yagi monobande.

De plus les coûts et la dimension ne sont pas comparables. Ensuite le stub se détériore dans le temps surtout s'il est à l'extérieur.
Un stub brik-à-brak sans doute, mais pas ici. Un bout de 7/8 Héliax récupéré d'un projet, connecteur N inclut et j'ai ajouté un "cap" en Cu de plombier au bout pour le court-circuiter.

Il ramasse du bruit local et du RF de rayonnement des antennes.
Moi je préfère le choke.
Le stub est inséré à l'intérieur de la flèche, il ne peut rien rammasser, tout est DC ground et en plus, j'ai un bandpass filter d'env. 40dB et un zapper de transients en prime. Ca devrait survivre plus longtemps que moi.

D'ailleurs, j'ai l'intention d'en ajouter un 2è au point d'entrée dans la maison tellement j'adore.
Ca ne veut pas dire que je pense que les RF chokes c'est pas bon, seulement que si les circonstances nous offrent une opportunité d'avoir recours à une solution à la fois élégante, économique et novatrice (en R-A, il semble) pourquoi pas l'essayer? J'ai 8 antennes, une seule bénéficie présentement d'un stub. Je ne suis donc pas un inconditionnel de la chose.

J'ai eu l'opportunité d'essayer une autre approche. L'expérimentation en radio amateur, ça sert justement à s'élargir les horizons.
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #9 le: février 18, 2010, 12:33:31 am »

De Daniel VE2DSB

Dans une antenne OWA, tous les éléments parasites sont DC/ground

Pierre, les éléments parasitiques ne changent rien en soit, DC ground ou pas, l'important est que ce soit l'élément piloté qui soit DC ground ou pas.

Comme je disais plus haut, le 6m est DC ground et je remarque que le bruit de fond est plus souvent au plus bas, maintenant il faudrait que je compare avec une autre antenne sur le même site pour voir vraiment la différence.

Par contre, le 12 éléments K1FO n'est pas DC ground, comme je n'ai pas une antenne similaire DC ground, je ne peux comparer mais en échange du non DC Ground, cela me permet de décéler si j'ai un court-circuit dans le système d'antenne en injectant 500 V AC, si il y a problème, une ampoule en serie avec le transfo s'allumera avec une intensité plus forte. (ampoule connectée du coté 120 V)

La construction d'un 15 éléments K1FO 24 pi de flèche est sur la table de l'atelier présentement et l'élément piloté seras DC ground cette fois. Malgré que l'antenne ne sera qu'à 20 pieds de terre une fois installée, les tests de bruit serons plus ou moins bons.

À suivre comme Y disent....

Ciao! Dan

De Jacques, VE2JOT

De Daniel VE2DSB: Le design "T" match DC ground nous donne finalement les mêmes résultats mais en plus une certaine protection aux orages électrique et de plus te donne une antenne moins sujet au bruit statique. Il ne faut pas confondre mise-à-la-masse à des fins de protection contre la foudre et l'accumulation de charges statiques et les autres mesures visant la réduction du bruit statique sans égard pour la réduction des risques associés aux frappes de la foudre.

Une antenne dont les éléments sont recouverts d'un isolant me semble moins suceptible au bruit impulsif haut en spectre causé quand une particule (poussière, goutte de pluie ou flocon de neige) chargée de statique entre en contact avec (son isolant). S'il y a isolant et la charge statique est insuffisante pour qu'il ait rupture de l'isolant, en principe, le niveau du QRN devrait être inférieur à celui  d'une antenne à découvert, qu'elle soit ou pas DC ground, car le bruit causé par les décharges de ces particules chargées va se propager jusqu'au radio.

J'ai souligné bruit car même dans le cas ou la composante DC de la décharge est shuntée vers la masse, il subsistera toujours la partie "haute en fréquence" qui elle, trouvera toujours moyen de "survivre" plus ou moins, à nos efforts pour l'éliminer. Un RFC à travers ou entre les éléments d'une antenne et la masse va shunter la composante CC du statique mais sa réactance va préserver la majeure partie haute en spectre de l'énergie de la décharge statique.

C'est en remplaçant une Double Bazooka 80m par une dipole "classique" que j'ai pu constater que lors de grands vents, la dipole 80m "ramassait" pas mal plus (3 à 6 dB environ)  de statique que les Double Bazookas 160m et 40m. Elle sont toutes munies d'un protecteur Polyphaser et la dipole "classique" d'un RFC au feedpoint.

Donc,
DC ground "mécanique" (contre la foudre) ne signifie pas pour autant que l'antenne est moins sujet au bruit de statique, c'est peut-être même le contraire.
DC ground par l'entremise d'un choke RF entre la masse et un ou les éléments pilotés, ne signifie ni qu'il y a protection adéquate contre la foudre ni que l'antenne est moins susceptible au bruit de statique.
Par contre, dans les deux cas, il ne peut y avoir accumulation de charge statique risquant de sur-soliciter le/les circuits de protection du récepteur.

P.S. Il est important de discerner entre la composante HF d'une décharge de statique (le bruit),  l'accumulation d'une charge statique (le CC destructeur), l'impulsion EM d'une frappe de foudre (le transient CA) à proximité et une frappe de foudre directe (mix CA/CC). Ce sont quatre bibittes bien distinctes.

Opinions?
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #10 le: septembre 30, 2012, 12:27:48 am »

Bonjour à tous

Ce message s'adresse à Réal VE2DSK

Réal, que penses-tu de fabriquer des "Drain-chokes" HF à haute puissance (1.5 ~ 32 MHz, 3KW) comme celui de Claude VE2BUB montré précédemment, comme projet d'atelier au club VE2UMS?



Je me demande pourquoi Claude a utilisé un tore de poudre de fer (Carbonyl HP) à basse perméabilité (couleur grise) au lieu d'une ferrite?
Pour les mêmes raisons que je ne connais pas, je me demande aussi si on pourrait utilser des tores de couleur bleue car j'en ai une bonne quantité en stock. Les bleus ont une perméabilité µo20 près de celle des gris µo35.





73, Alex
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VE2DSK Réal

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Re : Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #11 le: septembre 30, 2012, 12:52:24 pm »

Réal, que penses-tu de fabriquer des "Drain-chokes" HF à haute puissance (1.5 ~ 32 MHz, 3KW)

 Salut Alex...
   j'aime l'idée, construction simple, pièces disponibles.
   On (qui dit "on" veut s'exclure), a offert un atelier sur les baluns au club VE2UMS, on va voir qui veut lever la main pour cet atelier.
À date l'intérêt pour les ateliers sont à la baisse, l'avenir nous le dira.

   Merci pour l'idée, c'est apprécié, Réal
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VE2AMT Alex

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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #12 le: septembre 30, 2012, 11:24:24 pm »

a offert un atelier sur les baluns au club VE2UMS, on va voir qui veut lever la main pour cet atelier.
Si l'atelier a lieu le soir, je lève les deux mains. Je me suis d'ailleurs inscrit à l'atelier des PICS pour cette raison.

A date l'intérêt pour les ateliers sont à la baisse
D'accord avec toi. Nous sommes dans l'ère du catalogue.
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Re : Protection contre les charges et décharges statiques
« Réponse #13 le: septembre 19, 2017, 02:36:52 am »

Bonjour à tous,

Je réveil un vieux sujet.

Avez-vous un plan détaillé concernant le "Drain choke" discuté que VE2BUB fabrique?

De plus, est-ce utilisé dans le cas de ligne balancée?
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