Un testeur pour le contrôle des bobinages

Si vous construisez des transformateurs d’alimentation, des bobinages pour des moteurs électriques ou bien des selfs pour des filtres d’enceintes acoustiques, vous savez qu’il peut arriver que la machine à bobiner écorche le vernis isolant du fil de cuivre. Si quelques spires sont en court-circuit, vous ne pourrez jamais vous en apercevoir. Alors, pour déceler ces éventuels défauts, il ne vous reste plus qu’à construire cet appareil.


Malgré la très grande résistance du vernis déposé sur le fil émaillé, il n’est pas rare que durant la phase de bobinage des noyaux le fil soit écorché, provoquant ainsi des courts-circuits.
Chercher à découvrir, une fois le bobinage terminé, si une ou plusieurs spires sont en court-circuit en utilisant un multimètre commuté en ohmmètre est pratiquement impossible.
En effet, sur une résistance totale de quelques dizaines d’ohms, il est bien improbable de pouvoir constater une différence de valeur proche de 0,00000001 ohm !
Le problème n’en est pas pour autant mineur, car, si le bobinage d’un transformateur comporte des spires en court-circuit, ce dernier va surchauffer de telle sorte qu’il ne sera même plus possible de poser la main dessus. Si des spires sont en court-circuit dans le bobinage d’un filtre d’enceinte acoustique, le son subira une distorsion.
Celui qui a essayé de se procurer dans le commerce un appareil capable de déceler si un bobinage comporte des spires en court-circuit ne l’aura certainement pas trouvé.
C’est pour cette raison que nous avons pensé à réaliser ce montage qui pourra être d’une grande utilité à tous ceux qui bobinent eux-mêmes leurs transformateurs ou fabriquent des selfs pour des filtres.
Celui qui achète ses bobines déjà réalisées voudra immédiatement tourner les pages de cet article, pensant que le montage ne lui sera d’aucune utilité. Pourtant, vous pouvez l’utiliser également pour d’autres applications comme, par exemple, un système de fin de course simple et pratique.
Si, sur l’extrémité d’une tige vous disposez un anneau de métal, dès que le barreau du testeur entrera à l’intérieur, le buzzer se mettra à sonner (voir figure 6).

Le schéma électrique
Pour réaliser ce montage nous avons utilisé un seul circuit intégré et deux transistors. Pour la description de son fonctionnement nous commençons à partir de la première porte NAND contenue à l’intérieur d’un 4011 (voir IC1-A figure 1), montée en oscillateur sinusoïdal. Avec le nombre de spires que nous préconisons de bobiner sur le barreau de ferrite L1, nous arrivons à obtenir la fréquence d’environ 6000 Hz avec une amplitude de 1 V. L’ajustable R2 connecté sur la prise A de L1 permet de trouver le point d’amorçage de l’étage oscillateur.
Le signal produit est appliqué à travers le C4 sur la seconde NAND IC1-B, montée en étage amplificateur. A sa sortie nous retrouvons un signal d’environ 6 V, lequel est appliqué, par C6, à DS1 et DS2 pour obtenir une tension continue d’environ 5 V. R7 transmet à son tour cette tension à la base de TR1, un BC547. Avec cette tension le transistor est conducteur et son collecteur relie à la masse R8 et R10, bloquant ainsi le second étage oscillateur composé des deux autres NAND IC1-C et IC1-D et de TR2, un BC547 également. Lorsque le barreau de ferrite du testeur est introduit complètement dans un bobinage comportant une ou plusieurs spires en court-circuit, la NAND IC1-A cesse d’osciller, plus aucun signal ne parvient sur DS1 et DS2 et TR1, n’étant plus polarisé, cesse de conduire.
Sa tension de collecteur passe à environ 9 V (niveau logique 1). Cette tension, qui parvient sur l’entrée de la NAND IC1-C, permet de la rendre active et la fait osciller sur une fréquence de 1 kHz, rendue audible par le transducteur piézoélectrique. L’étage oscillateur, composé de IC1-C et IC1-D, étant un VCO, nous obtenons une note basse lorsque la ferrite de notre appareil est approchée de la bobine ayant une ou plusieurs spires en court-circuit et une note plus aiguë lorsque le barreau inséré entièrement à l’intérieur de cette même bobine.
Pour alimenter ce circuit, nous utilisons une pile 9 V.

Figure 1 : Schéma électrique du testeur permettant de contrôler la présence de spires en court-circuit dans un bobinage.

La réalisation pratique
La partie la plus délicate, mais certainement pas impossible à réaliser, concerne le bobinage du fil sur le barreau de ferrite de la bobine L1.
Pour ce bobinage il faut réaliser 220 spires de fil émaillé de diamètre 0,15 mm (15/100). Etant donné que le bobinage comporte une prise (B) à la 25ème spire du début (A), nous vous suggérons de procéder de la façon suivante: Avec un morceau de ruban adhésif, fixez le début du fil (A) sur le barreau en le laissant dépasser de 4 à 5 cm pour pouvoir le relier au circuit au point A. Bobiner 25 spires, et faite une boucle de 4 à 5 cm de long qui correspondra à la prise B à relier ensuite sur le point B du circuit imprimé. Puis, poursuivez le bobinage en réalisant les 195 spires restantes. Ceci terminé, vous avez également la fin du bobinage C qui sera reliée au point C près du condensateur C3.
Pour éviter que les enroulements ne se relâchent, vous pouvez les maintenir en place à l’aide d’un morceau de ruban adhésif ou à l’aide d’une goutte de colle cellulosique.
Le nombre de spires n’est pas critique même si vous bobinez 25 spires entre A et B et 190 ou 230 spires entre les prises B et C, le circuit fonctionnera quand même parfaitement.
Nous rappelons que le barreau ferrite est très fragile, une chute sur le sol peut le réduire en miettes. Après avoir achevé le bobinage de L1, vous pouvez vous consacrer au montage des composants sur le circuit imprimé LX.1397. Avant tout, installez le support de circuit intégré IC1, puis toutes les résistances y compris l’ajustable R2.
Ceci étant fait, montez toutes les diodes silicium en orientant la bague noire peinte sur leur corps comme cela est indiqué sur le plan d’implantation de la figure 3.
Une attention particulière doit être apportée aux diodes DS1 et DS2 car si ces dernières sont montées dans le mauvais sens, le circuit ne fonctionnera pas. En conséquence, orientez la bague noire de DS2 vers le condensateur C5 et celle de DS1 en sens inverse.
Vous pouvez poursuivre en soudant l’unique condensateur céramique (C2) près de l’ajustable, les condensateurs polyester et les condensateurs électrolytiques en respectant la polarité de leurs pattes.
Montez à présent les deux transistors en orientant la partie plate de TR1 vers C9 et la partie plate de TR2 vers le support de IC1.
Avant de fixer le barreau de ferrite sur le circuit imprimé, insérer le circuit IC1 dans son support en orientant son repère-détrompeur en U vers le condensateur C11. Sur le barreau de ferrite, il faut enfiler les deux supports en plastique qui seront fixés dans les deux trous situés sur le circuit imprimé.
Avant de souder les fils marqués A, B et C sur les picots que vous avez déjà soudés sur le circuit imprimé, il faut racler le vernis des fils avec un cutter ou une lame de rasoir afin de pouvoir les étamer et les souder sans difficulté.
N’utilisez pas de papier abrasif car vous pourriez casser le fil. Il existe une autre méthode pour enlever le vernis du fil.
Elle consiste à approcher le fil de la flamme d’un briquet de façon à brûler le vernis. N’insistez pas de trop.
Ensuite, le grattage s’en trouvera facilité.
Le fil C est soudé au condensateur C3, le fil B sur la piste de masse et le fil A sur la piste qui va à l’ajustable R2 (voir figure 3). Pour terminer le montage, il suffit de souder le transducteur piézoélectrique, les fils du connecteur de la pile et ceux de l’interrupteur S1. Par la suite, la pile sera fixée dans la partie vide en bas du coffret ; le buzzer et l’interrupteur seront fixés sur la face avant du coffret.

Figure 2 : Brochage du BC547 vu de dessous et du circuit intégré 4011 vu de dessus.

Circuit imprimé à l’échelle 1.

Figure 3 : Schéma d’implantation des composants du testeur pour court-circuit dans les bobinages. Sur le barreau en ferrite il faut bobiner le nombre de spires indiqué dans le texte. Le barreau sera fixé sur le circuit imprimé à l’aide des deux clips en plastique.

Liste des composants
R1 ......... 1 MΩ
R2 ......... 20 kΩ ajustable
R3 ......... 10 kΩ
R4 ......... 150 kΩ
R5 ......... 1 MΩ
R6 ......... 220 kΩ
R7 ......... 100 kΩ
R8 ......... 22 kΩ
R9 ......... 680 Ω
R10 ........ 220 kΩ
R11 ........ 330 kΩ
R12 ........ 15 kΩ
R13 ........ 100 kΩ
R14 ........ 1 MΩ
R15 ........ 10 kΩ
R16 ........ 10 kΩ
C1 ......... 150 nF polyester
C2 ......... 100 pF céramique
C3 ......... 220 nF polyester
C4 ......... 22 nF polyester
C5 ......... 10 nF polyester
C6 ......... 220 nF polyester
C7 ......... 220 nF polyester
C8 ......... 47 μF électrolytique
C9 ......... 4,7 μF électrolytique
C10 ........ 15 nF polyester
C11 ........ 100 nF polyester
DS1 ........ 1N4148
DS2 ........ 1N4148
DS3 ........ 1N4148
DS4 ........ 1N4148
DS5 ........ 1N4148
TR1 ........ NPN BC547
TR2 ........ NPN BC547
CP1 ........ transducteur piézo-électrique
L1 ......... bobine
IC1 ........ CMOS CD4011
S1 ......... Interrupteur
Circuit imprimé CI.1397 Kit complet avec boîtier LX.1397
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5%.


Figure 4 : Photo du prototype du circuit entièrement câblé.

Utilisation
Le montage terminé, dès la mise sous tension le buzzer sonne, premier signe évident que le circuit fonctionne. Pour faire cesser le son, tournez lentement R2 jusqu’au moment où il disparaît. A présent, essayez d’introduire le barreau de ferrite dans un anneau métallique pour simuler une spire en court-circuit (voir figure 6), le buzzer sonne instantanément et la note devient de plus en plus aiguë au fur et à mesure que vous augmentez la pénétration du barreau dans l’anneau.

Montage dans le coffret
Le circuit imprimé est fixé dans le coffret avec trois vis sur le fond du coffret plastique. Sur la face avant en aluminium, il faut percer 4 trous : un pour fixer S1, deux pour fixer le buzzer et le dernier, en face du trou central du buzzer afin de permettre une meilleure sortie du son.
Du côté de la sortie du barreau de ferrite, il ne faut pas installer le panneau métallique. Pourquoi ? Tout simplement parce que le panneau et son trou pour le passe du barreau se comporteraient comme une spire en court-circuit!

Figure 5 : Le circuit est fixé dans le coffret en plastique à l’aide de trois vis. Dans la partie vide en bas du coffret sera logée la pile 9 volts.

Figure 6 : Lorsque le barreau de ferrite commence à peine à être introduit dans un anneau métallique simulant une spire en court-circuit, le buzzer se met immédiatement à sonner.

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