UN PEU DE THEORIE...

Un poste à galène ne peut recevoir que les gammes "Petites Ondes" et "Grandes Ondes".
Ce type de poste fonctionne sans aucune source d'alimentation (pas de pile, ...). L'énergie perçue dans les écouteurs provient uniquement de l'antenne.

Comme on va le voir, la simplicité de ce montage, ne demande pas de grandes connaissances en physique. La présentation de la théorie donnée dans cette page fait plus appel à l'intuition qu'aux mathématiques.

SOMMAIRE :

CONDENSATEURS ET BOBINES

LE CIRCUIT D'ACCORD - LA RESONANCE

LE DETECTEUR A GALENE

L'AMORTISSEMENT DU CIRCUIT D'ACCORD - MONTAGES OUDIN ET TESLA

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Quelques modèles - Conseils


CONDENSATEURS ET BOBINES

Le poste à galène n'utilise que très peu de composants. Ses deux principaux composants sont une bobine et un condensateur dont l'association constitue le circuit d'accord sur la station de radio à recevoir.

CONDENSATEURS

Un condensateur est constitué de deux surfaces métalliques séparées par un isolant (papier, mica, air,...).

Un condensateur est caractérisé par sa "capacité" exprimée en Farad (symbole : F).
On utilise surtout les sous multiples : microfarad (µF), nanofarad (nF) et picofarad (pF).

La valeur des anciens condensateurs était souvent exprimée en "millième", sous entendu de µF, donc en nF.
Par exemple : 0,15/1000 = 0,15 nF = 150 pF

BOBINES.


Bobinage en "nid d'abeille"

Bobinage en "fond de panier"

Autrefois on appelait une bobine : une "Self"

Symbole

La bobine est caractérisée par son "inductance" .

L'inductance se mesure en Henry (symbole H).

On utilise surtout les sous-multiples : millihenry (mH) et microhenry (µH).

 

Une bobine n'est jamais idéale, en plus de son inductance il faut tenir compte :
- de la résistance du fil ,
- des condensateurs parasites qui existent entre les spires:

Pour réduire au minimum la valeur des capacités parasites, on évite les bobinages à spires jointives.
On leur préfère des bobinages en "nid d'abeille" ou en "fond de panier".

 

 

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LA RESONANCE

Le phénomène de "résonance", qui peut se produire quand on associe une bobine et un condensateur, permet à notre poste à galène de sélectionner les stations
On compare souvent le phénomène de résonance en électricité, au même phénomène observé en mécanique lorsque l'on associe un objet de masse M et un ressort. Le phénomène mécanique est plus facile à imaginer.

Si on "excite" la masse M avec de faibles impulsions, par exemple le choc de gouttes d'eau et si la cadence de ces impulsions est bien adaptée , celle ci peut se mettre à osciller fortement. On dit que le montage entre en résonance.
La fréquence (nombre d'impulsions par seconde) très particulière pour laquelle se produit ce phénomène est appelé la fréquence de résonance.
La fréquence de résonance dépend de la valeur de la masse M et des caractéristiques du ressort.
Si la fréquence des impulsions est quelconque, les oscillations de la masse M auront une amplitude quasiment nulle.

La fréquence (nombre d'oscillations par seconde) se mesure en Hertz (Hz).
On disait aussi : périodes par seconde, cycles par seconde, ..., "Hertz" est préférable.

LA RESONANCE DU CIRCUIT LC
La bobine L et le condensateur C sont montés en parallèle.

Le phénomène est analogue à ce qui se passe en mécanique. Excité par l'émetteur (par l'intermédiaire des ondes radio), le circuit LC peut entrer en résonance.
La résonance se traduit par de fortes oscillations de courant
iLC dans le circuit LC (en rouge) ainsi que par l'apparition d'une forte tension vL à ses bornes. Cette tension vL sera utilisée par le poste à galène pour faire fonctionner les écouteurs.
Il faut prendre le mot "forte", employé plus haut, à l'échelle des puissances mises en jeu dans un poste à galène. Les valeurs dont on parle ici, s'expriment en millivolt et en microampère.

La valeur de la fréquence de résonance du circuit LC est donnée par la relation :

avec L en Henry, C en Farad, fr en Hertz.

Par exemple, pour C = 410 pF et L = 2,30 mH, on trouve : fr = 164 000 Hz environ. C'est la station "France Inter" en Grandes Ondes qui en émettant sur cette fréquence, provoquera le phénomène de résonance dans notre circuit LC.

Pour une fréquence différente de fr, le phénomène de résonance ne se produit pas.
La tension
vL est très faible. Notre récepteur restera muet.

Le graphique ci-dessous, qui donne la valeur de vL en fonction de la fréquence f (pour des conditions de réception identiques) résume les propriétés du circuit LC.

fr = fréquence de résonance du circuit LC. On dit que le récepteur est "accordé" sur cette fréquence.

La station émettrice fonctionnant sur la fréquence fr sera reçue avec le maximum de puissance.

La station qui émet sur la fréquence fx sera très affaiblie.

Remarque : Plutôt que la fréquence on donne souvent la longueur d'onde.
On passe de la fréquence à la longueur d'onde par la relation :

longueur d'onde (en m) = 300 000 000 / fréquence (en Hertz)

300 000 000 est la vitesse de la lumière (et des ondes radio) exprimée en m/s.
Par exemple une fréquence de 1 MHz correspond à une longueur d'onde de 300 m.

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LE DETECTEUR A GALENE

La galène est un autre nom du sulfure de plomb. Le contact entre la galène et un fil métallique à la propriété de ne laisser passer le courant que dans un seul sens. Ce dispositif est donc une "diode".

Le cristal de galène est bloqué par une vis dans un support alors que le fil métallique (parfois appelé "moustache de chat") est porté par un levier conducteur : le "chercheur".
En effet, n'importe quel point du cristal de galène n'offre pas la propriété attendue, il faut chercher des points précis, appelés points sensibles, pour obtenir une bonne "détection". Cela est parfois délicat, la pression de la "moustache de chat" doit être très faible, au moindre choc le dispositif ne fonctionne plus.

On peut bien sur, remplacer la galène par une diode moderne, mais attention : il faut une diode prévue pour cette fonction (détection) et non une diode de "redressement". Les diodes du type OA70, OA 85 , ... que l'on peut récupérer sur de vieux récepteurs à transistors conviennent très bien.

 

LE ROLE DU DETECTEUR

Rappel sommaire sur la modulation d'amplitude.

La tension VL aux bornes du circuit d'accord est une tension à "Haute Fréquence" (150 kHz à 2 MHz). Elle est représentée en noir sur le graphique ci-dessous. En elle même, elle ne nous intéresse pas, ce sont uniquement ses variations d'amplitude (en pointillés rouges sur le schéma) qui représentent le signal sonore.

Si la tension VL était appliquée à l'écouteur celui-ci resterait muet. Sa membrane, sollicitée dans les deux sens, avec une fréquence qu'elle est incapable de suivre, resterait immobile.

Si on supprime une alternance de la tension VL, grâce au "détecteur à galène", on obtient la tension VE. Cette tension appliquée à l'écouteur a maintenant un effet sur la membrane car elle n'agit que dans un seul sens.

Etant toute fois incapable de suivre les variations trop rapides de la tension VE (représentée en noir), la membrane se comporte comme si l'écouteur était soumis à la tension "moyenne" représentée en rouge, et reproduit donc bien le signal sonore envoyé par l'émetteur.

Le schéma de base complet d'un poste à galène est donc le suivant :

Un condensateur , dont la capacité est habituellement égale à 2/1000 (soit 2nF), est parfois placé aux bornes de l'écouteur.
Si son rôle est parfaitement justifié sur un récepteur "à lampes", son intérêt n'est pas évident sur un poste à galène.
On trouve des montages avec ou sans ce condensateur.

Pour accorder le circuit résonnant sur l'émetteur à recevoir, le condensateur C ou l'inductance L doit être variable.
L'inductance variable est souvent une bobine à curseur, parfois on rencontre un dispositif appelé "variomètre".

Le variomètre :

La bobine centrale du "variomètre" est mobile.

Lorsque les deux bobines sont alignées selon le même axe et que leur sens d'enroulement est identique, la valeur de l'inductance est maximale.

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L'AMORTISSENT DU CIRCUIT D'ACCORD

LES DIFFERENTS TYPES DE POSTES A GALENE

En mécanique on cherche très souvent à éviter le phénomène de résonance. On y parvient grâce à des "amortisseurs".
C'est par exemple le cas des suspensions d'un véhicule.

 

 

Pour notre poste à galène c'est l'inverse qui est recherché.
En théorie, l' "amortissement" est représenté par une résistance R en parallèle sur le circuit LC. La valeur de cette résistance R doit être très grande pour que le circuit d'accord conserve ses propriétés.
Les conséquences de l'amortissement sont illustrées sur le schéma ci dessous : le récepteur perd de la puissance et devient moins sélectif.

Parmi les causes d'amortissement on peut citer :
- la résistance du fil de la bobine,
- la présence de métal dans, ou près, de la bobine,
- la nature de l'isolant du condensateur,
- ...
On peut remédier à ces défauts assez facilement. Pour la bobine, utiliser du fil de plus grande section, si possible du fil divisé en plusieurs brins isolés (fil de Litz). Utiliser des condensateurs de qualité "HF" (à l'époque : condensateur isolé au mica), ...

Deux autres causes d'amortissement plus graves :
- le branchement du circuit "
écouteurs galène" aux bornes du circuit d'accord.
- le branchement de l'
antenne, qui par sa longueur affecte grandement les performances du circuit d'accord (modification de la fréquence de résonance et amortissement).

Pour les écouteurs, il est évident qu'il faut choisir des écouteurs de grande impédance pour limiter l'amortissement. On avait le choix, en 1930, entre des casques d'écouteurs de résistance 1000 W (2x500 W) ou 4000 W (2x2000 W). Le casque 4000 W semble préférable, mais comme par ailleurs il faut à ce casque plus de tension qu'au modèle 1000 W, on ne peut pas le conseiller à priori. L'expérience montre que certains postes fonctionnent mieux avec un casque de 1000 W.

Pour limiter l'amortissement apporté par l'antenne, on ne la branche pas directement aux bornes du circuit résonnant.
Les modes de couplage entre l'antenne et le circuit résonnant les plus utilisés sont connus sous le nom de couplage "OUDIN" et de couplage "TESLA".

Le couplage OUDIN

Il nécessite une bobine à curseurs.

 

Le curseur S1 sert à régler l'accord du poste en faisant varier la valeur de l'inductance L.

Le curseur S2 sert à coupler l'antenne avec le circuit résonant LC.
Plus S2 sera proche de la borne "terre", moins le circuit LC sera amorti, mais plus la puissance sera faible.
En réalité les rôles de S1 et S2 ne sont pas aussi clairement définis et il faut quelques tâtonnements pour arriver à un réglage correct.

La partie de la bobine non utilisée (au dessus de S1 sur le schéma) constitue le "bout mort", il est une perturbation supplémentaire pour le circuit résonant.

Dans certains postes à galène le condensateur C du circuit d'accord n'existe pas. Les capacités parasites entre spires suffisent pour constituer le circuit résonant.

Variante

Une prise intermédiaire sur une bobine sans curseur permet de réaliser le couplage de l'antenne sans trop amortir le circuit.
L'accord se fait alors par condensateur variable.

Certains postes ont plusieurs prises intermédiaires.
Il faut choisir celle qui donne le meilleur compromis puissance / sélectivité.

Le couplage TESLA
C'est un couplage magnétique entre la bobine LA du circuit d'antenne et la bobine L du circuit d'accord.

La bobine d'antenne LA est mobile et peut être éloignée plus ou moins de la bobine du circuit d'accord. Lorsque les deux bobines sont très éloignées, ou quand elles forment entre-elles un angle de 90°, le couplage entre les deux circuits est très faible. Le circuit LC est peu amorti donc très sélectif. Par contre la puissance est faible.

On doit régler la distance entre les bobines pour obtenir le meilleur compromis puissance / sélectivité.
La liaison marquée en pointillés sur le schéma peut être ou non réalisée.

Le couplage par condensateur
La méthode la plus simple pour diminuer l'amortissement dû à l'antenne est de placer un condensateur CA de faible valeur (50 à 100pF pour les Petites Ondes) en série avec l'antenne.

Ce condensateur est déjà présent sur de nombreux postes, qui ont alors deux bornes marquées "Antenne".

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