Voici une machine très utile pour commencer à expérimenter la haute tension...
Il y a toujours un danger à utiliser l'électricité, ne laissez pas vos doigts trainer lorsque vous manipulez de la haute tension.
Cette machine n'est pas excessivement dangereuse, les arcs obtenus ne dépassent pas le centimètre, la tension de sortie est d'environ 5000V.
Le fonctionnement est étonnamment simple.
Lorsque le rupteur est au repos, le circuit primaire est fermé. Ce circuit comporte un rupteur, l'enroulement primaire de la bobine d'induction, et la source de tension. l'enroulement primaire de la bobine se comporte alors comme un électroaimant, et va attirer la partie mobile du rupteur. Ceci ouvre le circuit de manière soudaine. L'enroulement primaire ayant stocké de l'énergie sous la forme
d'un champ magnétique subit le phénomène d'auto-induction, l'énergie du champs retourne dans la bobine et créé un courant de rupture. Ce courant de rupture est très élevé, et créé des étincelles au niveau du contact du rupteur. Ces étincelles sont indésirables, et peuvent abimer des points de contact. D'où l'utilisation de contacts platinés, ainsi que d'un condensateur de protection placé en dérivation du rupteur.
L'enroulement primaire est donc traversé par un fort courant de rupture. Cet enroulement est constitué de quelques spires de gros fil. Autour de l'enroulement primaire, l'enroulement secondaire est constitué quand à lui de milliers de spires de fil très fin. Par induction, le courant de rupture de l'enroulement primaire va provoquer l'apparition d'une haute tension aux bornes du circuit secondaire.
En résumé, en provoquant l'ouverture et la fermeture du circuit primaire de manière très rapide, on obtient grâce à la bobine d'induction une haute tension dans le circuit secondaire.
Bien que le principe de fonctionnement soit simple, la fabrication d 'une bobine de
Ruhmkorff n'est pas aussi aisée. Surtout que les éléments nécessaires se font de plus en plus rares. Il était courant autrefois de trouver des sonneries électromécaniques pouvant faire office de rupteur, et des bobines d'allumage auto servant de bobine d'induction. Mais dans notre ère de la microélectronique, c'est une autre histoire.
Le meilleur moyen selon moi de fabriquer aujourd'hui une bobine Ruhmkorff, est d'en
utiliser une toute faite... Celle que l'on trouve dans les veilles voitures.
Car, dans nos moteurs à explosion, l'allumage du mélange air/essence se fait grâce à une bougie, alimentée en haute tension. Aujourd'hui cette alimentation se fait grâce à des circuits électroniques, mais il y a vingts ans, c'était grâce à des bobines de Ruhmkorff! le fonctionnement est identique à ceci près que le rupteur n'est pas actionné par le magnétisme de la bobine, mais par la rotation de l'arbre, permettant ainsi une synchronisation avec le cycle du moteur.
J'ai réalisé un article indiquant comment trouver bobine, condensateur, et contacts platinés, ici.
Les contacts platiné n'ont de platiné que le nom, en réalité il s'agit de contacts en tungstène, très résistants aux étincelles de rupture. Le condensateur est souvent donné avec, et il est préférable de l'utiliser plutôt qu'un autre car il sa valeur est définie de manière à protéger au mieux les contacts. De plus, le condensateur va permettre d'obtenir des étincelles plus longues.
Il vous faut ensuite de quoi compléter votre rupteur, j'ai utiliser des éléments Meccano car c'est ce que j'avais sous la main.
Il est également possible d'utiliser un relai en mode "oscillateur", comme rupteur.
LA BOBINE D'INDUCTION:
Voici l'intérieur d'une bobine d'induction:
Nous avons un enroulement primaire A, dont les bornes sont – et +, un enroulement
secondaire B, dont les bornes sont – et H.T ( borne haute tension ). Le tout autour d'un noyau de fer C. Des capsules en céramique D et E permettent d'isoler le circuit haute-tension. Un ressort G assure le contact entre la languette sortant de l'enroulement secondaire et la tige rigide de la sortie H.T. Le tout est protégé par un boitier en acier, solidarisé avec la céramique par une collerette F.
Si vous utilisez un rupteur externe, il vous suffit de fixer la bobine telle qu'elle sur un socle en matière isolante. Si vous préférez un rupteur intégré, il va falloir dégager l'extrémité du noyau de fer.
Commencez par ouvrir la bobine en enlevant la collerette métallique sur la partie supérieure, puis en tirant doucement sur la céramique. Si elle ne vient pas, éventrez le boitier à l'aide d'une pince coupante, mais faites attention à ne pas abimer l'intérieur. lorsque la bobine est séparée de son boitier , vous devez avoir ceci:
Il va falloir enlever une partie du goudron de la partie inférieure, afin de dégager la petite capsule en céramique protégeant le noyau de fer.
(A posteriori, il semblerait que cette étape ne soit pas nécessaire. Le champ magnétique est suffisamment important pour ébranler le rupteur au travers de la capsule)
Prenez une scie ou un couteau denté et découpez en « tranches » le goudron. Attention à ne pas aller trop loin pour ne pas endommager le bobinage. Attention, le goudron tâche, protégez votre plan de travail, et portez de vieux vêtements, le goudron part au white-spirit.
Une fois le noyau dégagé, vous pouvez enrouler la bobine dans du carton, un rouleau de papier essuie-tout coupé dans la longueur par exemple. Un disque de carton avec un trou carré en son centre permet de fermer l'extrémité de la bobine en laissant le noyau dépasser. Isolez votre noyau avec quelques couches de ruban adhésif Chatterton. J'ai remarqué que le la haute tension passait par le noyau métallique et des arcs électriques peuvent se former entre le marteau du rupteur et le noyau. Quelques couches de Chatterton amoindrissent le phénomène, mais il faudra tout de
même faire attention à ne pas approcher les doigts du noyau métallique.
Après coup je me suis dit qu'il n'aurait pas été idiot de paraffiner tous les éléments isolants...
Je conseille de garder la partie supérieure en céramique, car elle isole parfaitement les bornes haute tension. De plus, cela ajoute un coté esthétique qui rappelle que cette bobine vient d'une ancienne automobile. Chose que je n'ai pas fait avec ma propre bobine et que je regrette, ayant préféré séparer les bornes ( - ) du primaire et du secondaire. Votre bobine est prête, vous pouvez si vous le voulez, la mettre dans un coffret en bois, ou simplement l'attacher sur un socle en matière isolante, à l'aide d'un pistolet à colle par exemple.
LE RUPTEUR:
Ce n'est pas une pièce complexe, mais son fonctionnement est critique et nécessite beaucoup de soin.
Le gros problème des pièces mobiles en électricité, c'est l'oxydation. En effet, lorsque le rupteur s'ouvre, une étincelle d'extra-courant vient abimer les parties qui étaient un contact. Pour limiter cette étincelle, un condensateur de protection est ajouté en dérivation du rupteur.
On utilise également (dans les relais par exemple) des contacts en tungstène, métal très résistant. Autrefois les contacts étaient platinés, c'est-à-dire, couvert d'une fine couche de platine.
J'ai utilisé directement des contacts provenant d'un vieux système d'allumage d'automobile, aussi appelés vis platinées (bien que les contacts soient en tungstène).
Le reste du rupteur est fait d'éléments Meccano, à l'extrémité est fixé un morceau de fer doux provenant d'une radio.
Votre bobine de Ruhmkorff est presque complète. Ajoutez un interrupteur (ici une clé morse), et connectez une batterie ou une pile.
Le choix de la pile est également important.
N'achetez pas une batterie hors de prix, elle ne fera pas long feu. En effet, elle sera soumise à de fortes pointes de courant.
J'ai utilisé pour les premiers essais une pile lanterne de 6V, suffisant pour obtenir des étincelles de 1cm.
J'ai par la suite utilisé une batterie de voiture, chargé à moitié, très efficace, tellement que les isolations ont souffert.
Bref cette bobine est à utiliser de manière ponctuelle, pour des applications de faible puissance, mais elle permet de recréer les premières expériences de TSF!
