WTF sont des boucles de masse ?

Aug 15, 2023

Ces créatures magiques surgissent de nulle part et font frire vos appareils électroniques ou agacent vos oreilles. Les comprendre vous fera sans aucun doute économiser de l'argent et des tracas. La boucle de masse en un mot est ce qui se passe lorsque deux appareils distincts (A et B) sont connectés à la terre séparément, puis également connectés l'un à l'autre via une sorte de câble de communication avec une terre, créant une boucle. Cela fournit deux chemins séparés vers la terre (B peut passer par sa propre connexion à la terre ou il peut passer par la terre du câble vers A puis vers la terre de A), et signifie que le courant peut commencer à circuler de manière imprévue. Ceci est particulièrement visible dans les configurations audiovisuelles analogiques, où le résultat est un bourdonnement audio ou des barres visibles dans une image, mais est aussi parfois la cause de pannes d'équipement inexpliquées.

Un exemple est votre télévision par câble. Il s'agit d'un signal analogique qui entre dans votre maison et est mis à la terre à un endroit, généralement à l'extérieur de votre maison. Le câble serpente jusqu'à votre centre de divertissement, où il se branche sur votre récepteur, qui est mis à la terre à un endroit différent. Cela crée une boucle et, par induction électromagnétique couplée à toutes sortes de signaux alternatifs environnants, un courant vagabond qui fuit ensuite à travers divers circuits. Une autre façon de le considérer est comme la moitié d'un transformateur; c'est une boucle unique et une bonne partie de cette boucle est juste à côté du fil sous tension de l'alimentation du bâtiment avec un courant en constante évolution. Il n'est pas rare qu'il y ait un bourdonnement de 50 ou 60 hertz dans un équipement audio grâce aux effets des boucles de masse.

Maintenant que vous êtes un expert, résoudre le problème (ou l'éviter complètement) est assez simple. Le moyen le plus sûr est de couper la boucle, ce qui signifie retirer le câble ou le remplacer par quelque chose qui n'est pas un fil. Vous pouvez passer à une communication sans fil, comme Bluetooth ou WiFi. Certains protocoles câblés utilisent des signaux différentiels au lieu d'une signalisation unilatérale, de sorte qu'il n'y a pas besoin d'un terrain d'entente pour référence. Déplacez les fiches pour qu'elles soient branchées dans la même prise, ce qui rend votre boucle aussi petite que possible. Une autre option consiste à utiliser un isolateur, que vous pouvez acheter pour le câble de votre choix ou concevoir dans votre projet avec un optoisolateur ou un transformateur d'isolement. N'utilisez pas de prise tricheuse ou ne retirez pas la broche de terre, car cela élimine simplement une fonction de sécurité et pourrait créer une situation dangereuse avec un châssis sous tension.

En ce qui concerne votre oscilloscope, il est probable que vous souhaitiez à un moment donné sonder quelque chose qui est alimenté par le secteur, puis vous obtenez un type de boucle de masse complètement différent. Si votre appareil est alimenté par batterie, il n'y a aucun danger ici ; devenir fou car il n'y a aucun moyen de créer une boucle de masse. S'il est branché au mur mais via une alimentation électrique isolée (quelque chose avec seulement deux broches et un transformateur d'isolement), tout va bien, car il n'y a toujours pas de chemin pour une boucle de masse, mais vous pouvez voir du bruit provenant de l'alimentation sale.

Mais s'il est connecté au secteur et possède une broche de terre (même indirectement, comme un appareil alimenté par USB via une alimentation d'ordinateur), il est possible de créer une boucle de masse, car vous connectez votre oscilloscope mis à la terre à un autre appareil mis à la terre via la sonde. Le clip de masse de la sonde est connecté directement à la broche de masse, et les masses de toutes les sondes sont connectées les unes aux autres, et ces broches de masse sont connectées à la masse de votre appareil. Si ce n'était pas clair, il vaut mieux résumer comme "toutes vos masses sont déjà connectées les unes aux autres et référencées au même fil - la broche de masse". Lorsque vous connectez la pince de masse à l'appareil testé, vous créez une boucle de masse, ce qui ajoutera du bruit à votre mesure et endommagera éventuellement l'oscilloscope.

Si vous vous trompez et attachez le clip de masse à quelque chose qui n'est pas réellement mis à la terre, vous aurez toutes sortes de problèmes car l'appareil est maintenant court-circuité à la terre via votre sonde, ce qui s'autodétruira rapidement. Les appareils de test qui ont une broche de terre nécessitent une attention particulière pour éviter de connecter des choses à des potentiels différents. Il est possible de rompre la boucle de masse en ne connectant tout simplement pas la pince de masse, bien que cela ait d'autres conséquences. Ici, les meilleures pratiques consistent à utiliser des sondes différentielles ou à raccorder l'appareil testé à un transformateur d'isolement. Cependant, ne retirez pas la mise à la terre de votre lunette, car vous la toucherez fréquemment et il est préférable de ne pas vous électrocuter.

Donc pour résumer : le sol n'est pas seulement le sol. À des fins de mesure du bruit, il est préférable que chaque appareil ait un et un seul chemin vers un seul point de masse. Lorsqu'il y a deux ou plusieurs chemins vers la terre, ils peuvent former une boucle qui captera toutes sortes d'interférences électriques et magnétiques environnementales. Réparer une boucle au sol est aussi simple que de l'ouvrir, mais pour ce faire, vous devez avoir une bonne image mentale de tous les chemins au sol en jeu. Quelle est la boucle de masse la plus délicate que vous ayez jamais vue ? Manquons-nous de bonnes solutions ?