dimanche, 26 novembre 2006 00:00

Boucle de masse : buzz, P.E., et symétrie

Écrit par
buzzLa P.E., la masse audio, et la boucle de masse présentent :
 

bzzzzzzzzzzzzzzz Les problèmes de BUZZ zzzzzzzzzzzzzz...

Introduction

Les boucles de masse gênèrent des ronflements audibles (50Hz du secteur) dans nos systèmes audio. Elles sont provoquées par les câbles de liaison.
Dans nos installations, des appareils (console, ampli, ordinateur) possèdent un câble secteur avec P.E.

P.E. = protection équipotentielle = "prise terre"


Cette terre est reliée aux châssis de nos appareils, et à leurs entrées /sorties. Elles ont une masse commune à la P.E. (terre) et au châssis de l’appareil en un point qui doit être unique.
Une fois connecté à d'autres appareils, il se produit des multiples liaison de masses, à travers la terre des câbles secteur et le blindage des conducteurs audio (masse).
Cette double liaison crée une boucle de masse, source de perturbations dans nos équipements, car des courants circulent dans les châssis et produisent des tensions qui s’ajoutent aux tensions audio, ce qui provoque un ronflement, un Buzz !
Ce bruit est variable selon les défauts de nos appareils (alim à découpage, fuite d'un transformateur d'alim). Parfois, pour rapprocher la fuite à la masse vers le neutre plutôt que la phase, on peut inverser le sens de la prise (si elle n'est pas pourvu de terre), ainsi parfois on peut atténuer ou arréter le problème en tournant simplement une prise.

Mais c'est souvent plus compliqué... Lisez la suite !


buzz
Cliquez sur la forme d'onde du BUZZ pour l'entendre !!!


Terre, Masse, Blindage, Définitions


Le conducteur de terre, qu'on appelle P.E. pour Protection Equipotentiel : Indispensable pour la protection des personnes dans l'installation.

Elle relie toutes les carlingues entre elles, afin de ne pas avoir de différence de tension entre deux appareils. Sans elle, un défaut d'isolation de la phase vers la carlingue d'un appareil pourrait ne pas être detectée pas le D.D.R. (Disjoncteur Différentiel, conçu pour détecter les défauts vers la terre) qui ne pourrait pas couper le circuit en défaut.

La terre est reliée à toutes les masses et carlingues métaliques des appareils électriques sauf ceux de CLASSE II (qui bénéficient d'une double isolation électrique).
La liaison equipotentiel (P.E.) est reliée à un piquet de terre enfoncé au minimum d'un mètre dans le sol, et dont la conductivité avec le sol doit être vérifiée, et inférieure à 50 ohms (entre terre et neutre, mesure effectuée avec un mesureur de terre, rangez votre multimètre!).

La masse éléctronique est la référence (0 Volt) de son alimentation, ainsi que celle de toutes les entrées / sorties.

Le blindage de l'appareil, c'est son chassis métalique, c'est également la masse pour le câble audio. Ce blindage permet de jouer le rôle de cage de faraday et de diriger tous les parasites éventuels vers le 0 Volt (masse).
Ainsi à l'approche d'un moteur ou d'un transfo d'alim, l'appareil blindé ne sera pas influencé par les champs magnétiques (si le même appareil était ouvert il n'en serait pas autant... un ordinateur polue beaucoup quand le capot est ouvert :-) ).

Qu'est ce qu'une boucle de masse ?

Dans une installation audio, des problêmes existent parfois avec la terre et les masses de l'installation. Si la masse du signal audio est reliée à la terre en plusieurs points à la fois (console / ampli / machines), vous risquez des problêmes de "boucle de masse" (surtout sur de grandes distances de câble). C'est le "Buzz" couramment rencontré en sonorisation, le 50 Hz de chez EDF qui se fait entendre (60Hz chez les américains)...

Lorsque deux appareils ont leurs masses reliées par deux biais en même temps, le schéma de masse en résultant forme une boucle, il y a donc bouclage de masse.
Attention, il ne faut pas en déduire qu'il faut forcément couper toutes les boucles de masses, voyez au cas par cas, car au contraire elle sont bénéfiques : tout les appareils ainsi reliés ensemble, n'ont plus de différence de potentiel.
Il n'y a généralement pas de problème avec du materiel en proximité, car les câbles sont très courts et leur impédance devient négligeable.

Un câble audio (faisant partie de la boucle de masse) longeant un câble electrique sur une grande distance risque d'être parasité (buzz sur la ligne), il le sera fatalement si le blindage du câble est de mauvaise qualité / abimé.

La fausse solution qui consisterait à éradiquer sans pitié toutes les liaisons terre-masse (couper la terre) est très dangereuse !

Si un défaut survient, la sécurité n'est plus assurée et on risque d'éléctriser le guitariste, le bassiste, le matériel audio, et tout ceux qui ont le malheur de toucher quelque-chose relié à la masse audio.
De plus, comme dit précédemment, le conducteur P.E. (terre) nous permet d'avoir un 0 Volt propre sur chaque machine !
Une belle equipotentialité est impossible avec beaucoup de matos et des câbles à 2 francs et 3 pauvres brins en guise de masse ...

Attention, ce bruit de buzz ne se rencontre pas uniquement avec les boucles de masse :

Si il n'y a plus du tout de masse ou de référence pour le 0 Volt entre les machines, là on a le méchant Buzz !!! celui qui peut faire plusieurs volts et même plusieurs dizaines de Volts si une machine est en défaut.
Celui là est dangereux pour vos oreilles et votre matériel !
Si vous êtes en présence d'un méchant buzz comme celui là, il faut remettre la masse !! le Ground !


Plusieurs cas, plusieurs solutions :

La 1ère solution (économique) : la rupture de masse (uniquement en symetrique) :
En coupant la masse sur la ligne de modulation, on peut couper cette boucle de masse. Cette solution marche très bien pour le matériel étant équipé en interne d'un transformateur d'isolement d'entrée, pour le reste, la désymétrisation étant éléctronique (AOP), on est moins sûr du résultat !

La 2ème (bonne) solution : Le transformateur d'isolement 1/1 600ohms :
Il permet de pouvoir isoler complètement l'éléctronique des machines, le signal audio passe par le transfo... mais uniquement le signal audio ! Du coup la différence de potentiel entre les appareils est toujours là, mais ne passe plus par le câble audio.
Normalement, on coupe la masse (ground-lift) là ou l'on insert le transformateur, mais selon les cas, il peut être préférable de conserver la masse (Ground) même si on isole le signal audio.

Si c'est pour une guitare, alors il vous faudra également adapter l'impédance... Cette dernière ayant une très haute impédence (100kOhms).

La DI (Boite de direct, Direct Injection) a une haute impédence d'entrée, et elle adapte la basse impédance d'entrée de la console, elle transforme également le signal asymétrique en signal symétrique et dans le cas qui nous concerne, elle peut également couper la liaison entre les masses d'entrée et de sortie, donc... Rompre la boucle de masse...

Toutes les masses audio ne sont pas nécéssairement interconnectées, même si c'est souvent le cas. On garde généralement au moins une liaison à la terre au niveau de la console/table de mixage.

Définition rapide de la transmition symétrique :

Sur les consoles audio en symétrique, le son est véhiculé par 2 fils appelés point chaud (+) et point froid (-), et un troisième joue le rôle de blindage (= masse = carlingue) qui se trouve bien souvent reliéà la terre.
Le blindage protège les point chaud et point froid des parasites récuperés le long du câble.
A noter qu'il ne faut pas relier le point chaud ou le point froid (le + ou le -) au blindage (masse) sous peine de passer en asymétrique, et de récuperer de nombreux parasites à partir d'une certaine distance (10 mètres). Pour asymétriser le signal proprement, il faudra passer justement... par un transformateur d'isolement.

Ici, deux transformateurs symétrisent la ligne, leur masse est couplée, il y a toujours risque de boucle de masse, mais on peut très bien la couper d'un endroit ou d'un autre sans perturber le signal audio :

sym

Conclusion :

Il est très difficile de donner des recettes toutes prêtes pour éviter le buzz, tant il y a de possibilités de connection possible... C'est pourquoi il est préférable de connaitre les bases d'électricité qui vous permettront de trouver d'où vient ce "buzz", vous gagnerez un temps fou en essayant : de déconecter les prises audio des appareils connectés à la terre, un à un, et un à la fois, une fois le "buzz" disparu, vous aurez réussi à en isoler la source ! Il ne restera plus qu'a couper la masse, ou mettre un transfo.
Attention, dans certaines configurations vous pouvez avoir plusieurs "mauvaises" boucles de masse, et donc plusieurs appareils à déconnecter. Dans ce cas, faites les choses dans l'autre sens : débranchez toutes vos machines, et allumez les une par une, jusqu'a ce qu'un Buzz vous gène. Vous tomberez fatalement sur la machine qui vous fait défaut ! (Avec ces méthodes, n'oubliez pas qu'il vous faut avoir toutes vos sources audio "ouvertes" à l'écoute, afin d'être sûr d'entendre d'où vient cette ronfle !!).
Une fois la source de buzz détéctée, coupez la masse via un adaptateur XLR male-femelle dont seul les conducteurs point chaud (pin2) et point froid (pin3) sont reliés.
Si cela ne corrige pas votre problême, essayez avec un transformateur d'isolement audio, et essayez avec et sans la connection de masse.

Voilà... J'éspère naïvement qu'avec ces bons conseils distribués à tout le monde, personne n'entendra plus jamais de buzz en concert, chez soi ou ailleurs !!!
Bons achats de transfos, et bonnes soudures ;) .

Ha oui, comme me le faisait remarquer un collegue sondier : une bonne installation électrique, c'est une installation où l'on peut transformer la P.E. en antivol à haute tension... Pour protéger tout son matos pendant la nuit ... ;-)
Bien entendu c'est de l'humour... on ne sait jamais je précise, je voudrais pas être responsable d'un homicide par électrocution !!!

Par Alexis.


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