L'importance d'une bonne alimentation électrique pour le radioamateur
L'alimentation électrique d'une station radioamateur ne doit pas se contenter de fournir le strict nécessaire au fonctionnement de l'équipement. Elle mérite généralement plus d'attention que cela ! Les alimentations à bas prix ne tiennent souvent pas les promesses de leurs caractéristiques techniques. Le prix d'une alimentation de qualité supérieure est souvent justifié. Fréquemment, il n'est pas rentable d'économiser sur l'alimentation ! Au contraire, c'est un investissement solide dans l'équipement de la station.
A la maison, dans le "shack"
Pour faire fonctionner une station radioamateur à la maison, on dispose du secteur 220V (AC). Les amplificateurs de puissance à tube(s) et certains émetteurs-récepteurs plus conséquents disposent d'une alimentation intégrée, qui est généralement raccordée via un câble secteur via une fiche appropriée. Dans les amplificateurs de puissance à tubes, l'alimentation génère, entre autres, les hautes tensions nécessaires au fonctionnement. Dans les émetteurs-récepteurs et les amplificateurs de puissance à transistors, elle génère les basses tensions nécessaires à la technologie des semi-conducteurs. La majorité des émetteurs-récepteurs d'une puissance de sortie standard de 100 W sans bloc d'alimentation intégré sont conçus pour une connexion directe à une alimentation stabilisée externe délivrant une basse tension qui est généralement de 13,8V (CC).
En déplacement, dans une voiture ou un bateau
Le fonctionnement d'une station radio mobile dans une voiture ou à bord d'un bateau impose des exigences particulières en ce qui concerne l'alimentation électrique. C'est notamment le cas s'il ne s'agit pas d'une simple radio VHF, mais d'un émetteur-récepteur HF d'une puissance d'émission de 100 W. On est tributaire d'une batterie qui doit être d'une capacité suffisante, et dont la recharge doit être assurée continuellement. Une batterie plus ancienne atteint rapidement ses limites avec la charge supplémentaire. Après un fonctionnement radio prolongé lorsque le véhicule est à l'arrêt et que le moteur est coupé, une batterie profondément déchargée n'est souvent plus en mesure d'assurer le démarrage du véhicule.
L'allume-cigare n'est absolument pas adapté au raccordement au réseau électrique de bord en 12V. La section du câble d'alimentation de l'allume-cigare est trop faible pour pouvoir encaisser des courants de l'ordre de 20A.
Dans une voiture, la ligne d'alimentation doit donc être reliée directement du pôle positif de la batterie jusqu'à l'émetteur-récepteur tandis que le pôle négatif devra être reliée à un point de masse du châssis, par le chemin le plus court possible.
Bien entendu, il sera nécessaire d'appliquer les mêmes consignes de raccordements électriques, dans le cas d'une installation à bord d'une embarcation. Comparativement à une voiture, il sera plus facile d'installer une deuxième batterie séparée à bord d'un bateau de plaisance. Dans ce cas,la radio sera connectée toute seule sur cette batterie, en tant que "consommateur". Cependant, dans le cas d'une simple connexion en parallèle à la batterie de bord existante, l'alternateur devra être capable de fournir un courant de charge supérieur. Afin de garder le contrôle sur l'état d'une deuxième batterie séparée, un contrôleur de charge externe séparé sera nécessaire.
Si l'alimentation de bord ne peut fournir la tension requise et qu'une sérieuse baisse de tension est constatée (jusqu'à 9V par exemple), un stabilisateur de tension vous offrira la possibilité d'augmenter et de garder constamment la tension de fonctionnement à 13,8V, même en présence de consommations en intensité atteignant jusqu'à 30 A.
Spécifications communiqués par les fabricants – un détail concernant la plage de la tension d'entrée
Dans les spécifications qui apparaissent dans le manuel de votre émetteur-récepteur, le fabricant fait référence aux limites de tolérance admissibles en termes de tension de fonctionnement.
Important
Quels sont les besoins en intensité d'une station de radioamateur ?
Le besoin en intensité d'une station radioamateur typique, est de 20 à 30 A sous une tension nominale de 13,8V (+/- 15 %). La tension de sortie doit être propre, stable et résistante aux courts-circuits. La puissance maximale de sortie doit, en tout cas, être supérieure à la consommation maximale de la station avec une réserve suffisante. Ensuite, les accessoires externes devront aussi être alimentés !
De quoi faut-il tenir compte lors du choix et de l'utilisation d'une alimentation ?
Outre la distinction entre les alimentations conventionnelles à transformateur et les alimentations à découpage, il existe d'autres aspects importants. Par exemple, la taille et le poids d'un bloc d'alimentation déterminent s'il convient à une utilisation portable ou fixe.
Quel que soit le principe de fonctionnement utilisé, toute alimentation puissante doit être refroidie, dans tous les cas. Qu'il s'agisse des pertes dans le noyau du transformateur ou dans le redresseur haute performance, du dégagement de chaleur au niveau des transistors en série, d'une stabilisation de tension construite avec des composants discrets, ou de la perte de chaleur au niveau des transistors d'une alimentation à découpage. Cette tâche est essentiellement assurée par un dissipateur thermique suffisamment dimensionné. Mais la plupart des alimentations ne peuvent pas gérer la chaleur sans l'utilisation de ventilateurs supplémentaires. La présence de ces ventilateurs supplémentaires engendre souvent un niveau de bruit plus important malheureusement, ce qui est souvent perçu comme une nuisance sonore de la part des radioamateurs. Un démarrage et un arrêt temporaire du ventilateur, contrôlés par le niveau température, sont plus adaptés et compatibles avec notre habitat.
Des affichages analogiques (ou numériques) de la tension et de l'intensité sont communes à toutes les alimentations de bonne qualité, qu'elles soient à transformateur ou à découpage.
Les alimentations conventionnelles avec un transformateur qui transforme la tension du réseau 230V en basse tension, sont particulièrement adaptées aux applications radio où il est important d'éviter les signaux parasites supplémentaires dans le spectre des fréquences exploitées en réception. Comme elles fonctionnent en mode analogique, elles sont "propres" et ne génèrent pas de signaux parasites. Malheureusement, les transformateurs de grande taille sont des composants lourds et coûteux. Dans le cas de l'exploitation d'un transceiver de 100w lors d'une utilisation portable, ces alimentations seront trop encombrantes et trop lourdes. Cependant, dans le cas d'une utilisation en "fixe", si vous voulez éviter les problèmes d'interférences d'une alimentation à découpage et que vous ne craignez pas les coûts plus élevés, vous serez "bien servi" avec une alimentation à transformateur.
Les alimentations numériques à découpage ont un design plus petit et un poids nettement inférieur. Les alimentations à découpage permettent des courants de sortie allant jusqu'à 100 A, là où les alimentations à transformateur classiques ne seront plus accessibles pour des raisons de coût et de poids. En prenant en considération la taille et le poids, les alimentations à découpage ont donc un meilleur rendement qu'une alimentation à transformateur. Elles conviennent donc mieux qu'une alimentation à transformateur pour une utilisation en portable, mais aussi lors d'une journée "fieldday", ou encore pour pouvoir être emportées en vacances ou en DXpedition.
Les alimentations qui offrent une large plage de tension de sortie réglable sont plus adaptées à une utilisation en tant qu'alimentation de laboratoire. En principe, une telle alimentation peut toutefois être utilisée pour faire fonctionner une station de radio, à condition qu'elle puisse fournir l'intensité maximale requise sous une tension constante de 13,8 V.
L'utilisation de telles alimentations présente toutefois un risque. Si, par exemple, le régulateur a été mal réglé par erreur ou si vous avez effectué un test pour un accessoire quelconque qui nécessite une tension plus élevée, vous ne devez pas oublier de rerégler la tension de sortie à 13,8 V par la suite. Sinon, le "coûteux" émetteur-récepteur (et ses périphériques) finiront tôt ou tard hors-service un jour parce que la tension de fonctionnement était restée réglée trop haute. Le fait de devoir vérifier que la tension de fonctionnement est correcte à chaque fois que vous allumez la station peut rapidement s'avérer être une nuisance.
Pour l'alimentation d'une station radioamateur, vous serez certains que vos équipements seront en sécurité avec une alimentation dédiée dont la tension est fixe.
Alimentation à transformateur
lourde et volumineuse
Alimentation à découpage
compacte et légère
Quels sont les problèmes possibles avec l'alimentation électrique ? Et que peut-on peut faire pour les résoudre.
Dans le cadre de l'exploitation pratique d'une station de radio amateur, des problèmes et des dysfonctionnements peuvent survenir si
- Les câbles d'alimentation sont mal conçus et comportent trop de fiches de raccordement.
- L'équipement n'est pas suffisamment protégé par des fusibles (manquants).
- La HF (haute fréquence) pénètre dans l'alimentation par le câble d'alimentation de la station ou par rayonnement directe.
Malheureusement, la conversion numérique de la tension génère un spectre d'interférences qui peut affecter les signaux reçus. Les alimentations à découpage de haute qualité se reconnaissent au fait que toutes les mesures possibles ont été prises pour minimiser ce problème ou, idéalement, pour l'éviter complètement. Un régulateur permettant de modifier la fréquence d'horloge de l'alimentation à découpage et de "décaler" les signaux parasites éventuels (les "birdies") de la fréquence de réception actuelle, constitue une première mesure. Les alimentations à découpage qui se passent de cette mesure et qui sont exemptes d'interférences dans l'ensemble du spectre radioélectrique, sont naturellement "en avance" pour les radioamateurs.
Une bonne alimentation conventionnelle à transformateur fonctionne avec un pont redresseur et dispose d'une chaîne de filtrage dimensionnée de manière optimale pour maintenir l'ondulation aussi faible que possible. En ce qui concerne les spécifications relatives à la consommation de courant, il faut faire la distinction entre l'intensité maximale qui n'est autorisée que pour une courte durée, et la consommation de l'intensité autorisée en permanence. La commande de tension doit avoir une plage de réglage suffisante pour maintenir la tension de sortie constante en cas de variation de la charge de l'intensité.
Si la tension chute de manière significative lorsque l'alimentation est en charge, et que l'affichage LED (ou le rétroéclairage des vumètres baissent), cela signifie que l'alimentation a un sérieux problème. Soit l'alimentation est fondamentalement trop faible, soit des chutes de tension élevées se produisent au niveau des résistances de contact. Pour cette raison, les lignes "basse tension" (câble d'alimentation 12v) vers l'émetteur-récepteur ainsi que vers les autres périphériques, doivent être aussi courtes que possible. En outre, une section de câble de 4 ou 6 mm² est tout à fait appropriée, même pour un émetteur-récepteur standard disposant d'une puissance de sortie de 100W. Les câbles ne doivent pas comporter plus de connecteurs qu'il n'est absolument nécessaire. Une petite chute de tension peut se produire au niveau de chaque connecteur, en fonction de sa qualité.
Que ce soit pour les émetteurs-récepteurs ou certains équipements périphériques, d'origine, un porte-fusible avec un fusible sont souvent intégrés au fil positif de la ligne d'alimentation. Entre-temps, il est devenu courant de constater l'apparition d'un fusible sur le fil négatif (voir la FAQ également). Par la suite, il est recommandé d'installer un "contrôleur de tension". C'est une protection électronique contre les surtensions, qui coupe la tension d'alimentation en cas de dépassement de 13,8 V et protège, le ou les appareils contre la destruction liée à une surtension. Les contrôleurs de tension et d'intensité se "coupent" à partir d'une tension minimale définie (9V par exemple), ainsi qu'en cas de dépassement de la tension de service nominale de 13,8 V. En plus du fusible (qui réagit plus lentement), ces contrôleurs protègent les équipements de la station. Même si les émetteurs-récepteurs disposent d'une diode de protection contre l'inversion de polarité, une protection externe supplémentaire contre l'inversion de polarité ne peut pas faire de mal. Certains boitiers de distribution électrique offrent également cette fonction de contrôleur de sur et sous-tension.
Aujourd'hui, ce n'est plus si important, mais nous ne voulons pas laisser ce point de côté, la résistance aux rayonnements HF. Avec l'augmentation de la puissance d'émission, la résistance aux rayonnements HF est également un critère important pour toute alimentation. Cela implique un boîtier métallique fermé à l'exception de la ventilation, l'utilisation de bobines d'arrêt et de condensateurs de filtrage à la sortie du bloc d'alimentation, ainsi qu'un filtre secteur efficace sur l'entrée du 230V. Dans une alimentation de haute qualité, ces mesures sont déjà appliquées en usine. Cependant, lors d'une modification ultérieure, ces problèmes peuvent être éliminés de l'extérieur par des mesures simples. Enfin, la ligne d'alimentation de la station de radio amateur doit être aussi courte que possible - non seulement en raison de la chute de tension, mais aussi pour éviter que les rayonnements HF reviennent par l'alimentation.
A quoi faut-il prendre garde lors de la distribution de l'électricité dans le "shack radio" ?
En tant que nouvel "indicativé", vous pouvez vous passer d'une distribution électrique complexe dans votre première station radio. Mais lorsque le nombre d'appareils supplémentaires augmente, un distributeur de tension est nécessaire pour mettre de l'ordre du fait du nombre croissant de fils et de câbles. A cet effet, WiMo offre une large gamme de solutions intelligentes.
You should not shorten these to the minimum required length, but leave them longer and tie them together with cable ties to form a coil. Experience shows that the arrangement of the devices is never final. After a rearrangement, the connecting cables are usually too short. It is good to have a reserve in the cable length!
Conseil
Les anciennes fiches communément appelées "fiches banane" ne conviennent pas pour connecter un transceiver. Le contact entre la fiche mâle et la prise est trop faible et une déconnexion involontaire serait facile. De plus, la section de câble requise pour alimenter un émetteur-récepteur, ne permet pas de raccorder les câbles sur ces fiches. La conception d'une fiche à pôles multiples est une meilleure alternative. Elles conviennent pour des courants plus élevés dans le cadre d'une utilisation temporaire. Cependant, il ne s'agit pas non plus d'une solution permanente. Dans une station fixe, l'émetteur-récepteur doit toujours être relié aux bornes polaires détachables du bloc d'alimentation par une connexion qui ne peut pas être détachée spontanément au moyen de cosses à anneau ou de cosses à sertir.
Une alternative recommandable, tant pour une utilisation fixe que portable, sont les connexions à fiches du système "Anderson PowerPole". Il s'agit de fiches, de prises et de connecteurs robustes standardisés avec un système de détrompeur très simple, de capacités de courant et de tailles différentes. Elles sont également disponibles dans d'autres couleurs que le rouge et le noir. Les parties conductrices, les contacts, sont serties sur l'extrémité du câble à l'aide d'une pince à sertir spéciale et la douille isolante de la fiche est clipsée par la suite, en la verrouillant en place. Pour ceux qui ne font pas confiance au sertissage, les contacts sont également disponibles pour être soudés. Depuis quelques temps, nous voyons apparaitre sur le marché, des émetteurs-récepteurs ainsi que des alimentations qui sont déjà équipés de connexions "PowerPole" d'origine en sortie d'usine.
L'émetteur-récepteur doit toujours être connecté directement à l'alimentation avec son propre câble. En plus des câbles de connexion spécifiques qui sont inclus à la livraison avec les appareils, WiMo propose également des câbles de connexion de transceiver universels dans son catalogue. Les petits accessoires périphériques sont alimentés par leurs propres câbles de connexion. Avec le nombre croissant d'équipements externes, leurs connexions à l'alimentation atteint rapidement ses limites. Le raccordement des accessoires ne posera plus aucun problème en utilisant un boitier de distribution qui sera placé derrière les appareils. Il est également possible d'utiliser une seconde alimentation séparée d'une puissance inférieure. La longueur des fils d'alimentation des accessoires, sur lesquelles ne circulent généralement que quelques 100 mA, est négligeable.
Les boitiers de distribution sont disponibles en versions simples, avec différents nombres de connexions en version "banane", bornier à vis ou encore "PowerPole". Dans le cas le plus simple, un porte-fusible avec un fusible est inséré sur le câble positif de la ligne d'alimentation. Les modèles les mieux équipés disposent d'un fusible intégré au boitier, ou de fusibles séparés pour chaque connexion, d'un voltmètre pour l'indication de la tension et même, d'une électronique intégrée pour la limitation de l'intensité ainsi qu'une protection contre l'inversion de polarité.
Alimentation électrique dans le cadre d'activités portables
Qu'il s'agisse d'une journée sur le terrain ("fieldday"), d'un IOTA ("Islands On The Air") ou d'un SOTA ("Summit On The Air"), toutes ces activités nécessitent une alimentation électrique autonome. Les simples packs de piles et d'accumulateurs ne conviennent que pour les opérations QRP. Un émetteur-récepteur HF complet avec une puissance d'émission de 100 W nécessite une source d'alimentation de plus grande capacité.
Les batteries rendent l'énergie mobile
Les valeurs de capacité typiques des batteries au plomb se situent entre 30 et 50 Ah pour les voitures et jusqu'à 180 Ah pour les batteries de camions. Cependant, il n'est pas question d'envisager ces batteries pour un usage radioamateur en portable, ne serait-ce qu'en raison de leurs tailles et de leur poids. Les batteries de voiture plus petites, qui ne sont aujourd'hui proposées qu'en version fermée et quasiment sans entretien, sont plus adaptées. Les batteries dites plomb-gel sont compactes, légères et sans entretien. Si les besoins en énergie ne sont pas trop importants, elles peuvent être la meilleure alternative pour les activités portables. Une idée particulièrement pratique pour les radios portables sont les boîtiers de batteries portables appelés "MegaBox" et "PowerBox". Avec eux, les batteries LiPo ou LiFePo4, ainsi que les batteries plomb-acide et plomb-gel avec des capacités allant jusqu'à 40 ou 50 Ah respectivement, deviennent une source d'énergie portable avec des options de connexion universelles pour le fonctionnement de la radio en déplacement.
Conseil pour les radioamateurs gênés par le bruit artificiel : L'exploitation d'une station radioamateur fixe à partir de piles ou de batteries rechargeables, permet au moins éliminer en grande partie, les interférences provenant directement du secteur même si celui-ci est disponible.
Conseil
Produire de l'électricité avec des panneaux solaires ; à la maison aussi
Bien entendu, même à la maison, dans la station de base, une batterie séparée et disponible en guise d'alimentation de secours peut être constamment rechargée avec un panneau solaire, éventuellement. Ce peut être une mesure judicieuse notamment en cas de coupure de courant. Normalement, les batteries sont rechargées via un chargeur raccordé le réseau de 230V. Les batteries portables peuvent être rechargées à l'aide d'un panneau solaire. Dans le cadre d'activités portables, la recharge de la batterie à l'aide d'un panneau solaire devient intéressante afin de rester autonome en termes d'alimentation électrique. Seul un régulateur de courant de charge est nécessaire entre le panneau solaire et la batterie. Le " POWERmini2" est conçu pour des batteries de 12V avec un courant de charge maximal de 10A. Il est équipé de toutes les fonctions de surveillance nécessaires au processus de la charge.
En outre, le module aux fonctions étendues "PowerGate" est adapté à cette tâche. Il réunit les sources de tension du bloc d'alimentation, du panneau solaire, de la batterie, ainsi que de la radio, et il régule la charge de la batterie ou l'alimentation de l'appareil consommateur.
L'interrupteur " PowerGate UPS" permet de combiner élégamment une alimentation de secours au moyen d'une batterie de secours avec un panneau solaire. En fonctionnement normal, la station radio est alimentée par le boitier principal ou le panneau solaire. S'il n'y a pas de charge, ou seulement une faible charge, la batterie de secours est conservée en charge. Si l'alimentation venait à tomber en panne, à cause d'une panne de courant par exemple, la batterie prendrait le relais comme source d'alimentation de secours. Le passage du fonctionnement normal au fonctionnement en alimentation de secours est automatique et ininterrompu.
Que vous cherchiez une alimentation, des batteries rechargeables, des systèmes solaires, des alimentations enfichables ou encore des alimentations haute performance, qu'elles soient analogiques avec un transformateur, ou numériques à découpage, ainsi que des accumulateurs de différentes classes de performance et capacités - chez WiMo vous trouverez le savoir-faire et les conseils pour une large gamme de produits.
