Une des expériences les plus amusantes qu’il m’ait été donné de faire jusque là. Merci à Fabien pour son aide dans cette réalisation, et pour les vidéos qu’il prenait pendant que je gérais les branchements
L’idée consiste à produire un arc électrique, puis à le moduler en fonction d’un musique, de façon à ce que l’éclair reproduise le son correspondant. (En fait, la fréquence à laquelle se produisent les éclairs).
La première étape consiste donc à produire un bel arc électrique.
Pour produire l’arc, j’utilise un transformateur THT de télévision cathodique, que j’excite avec un circuit oscillant à base de ne555.
Avant d’aller plus loin, quelques petites remarques importantes. Bon, déjà, je le rappelle au cas où, mais vous vous en doutez, la haute tension est dangereuse, et ici on va jouer avec des tensions largement supérieures à 10 000v. Il est donc exclu de toucher le montage en fonctionnement ! Mais ce n’est pas tout ! Le transformateur THT garde une charge capacitive pendant très longtemps ! Et je parle en connaissance de cause : Je me suis pris une jolie châtaigne 15 jours après la dernière utilisation du montage. Deuxième point auquel faire attention : il existe plusieurs enroulements sur ce type de transformateurs, et avoir déchargé l’enroulement principal, pensez bien à court-circuiter toutes les broches restantes afin de décharger les charges résiduelles des autres enroulements.
Maintenant que c’est dit, voyons le montage proprement dit. Il s’agit d’un oscillateur à base de ne555 assez classique, avec quelques petites spécificités.
Pour les valeurs des condensateurs C1 et C2, elles seront à adapter en fonction de votre montage, mais voici les valeurs que j’ai utilisé : C1, 470uF, à adapter en fonction de la consommation de votre montage (trop petit dans mon cas, mais ce n’est pas vraiment critique), C2 entre 150 et 350pF. C2 va régler la fréquence d’oscillation du montage, et je suis parti sur une plage de fréquence comprise entre 50KHz et 80KHz.
Les diodes D1 et D2, ainsi que le potentiomètre R2 servent à moduler le rapport cyclique du signal. En effet, Fabien avais trouvé une courbe montrant clairement le lien entre le rendement du transformateur et le rapport cyclique. L’inconvénient du montage ci-dessus est que la modification du rapport cyclique modifie également la fréquence d’oscillation (d’où la plage 50-80KHz), ce qui ne nous a pas permis de déterminer si le facteur le plus important était la fréquence ou le rapport cyclique.
Le connecteur J2 correspond au branchement de l’entrée son (filtrée par un petit condensateur de 1nF dans mon cas)
Le connecteur Charge correspond au branchement du bobinage primaire de la THT. Ce primaire a été réalisé en enroulant entre 4 et 10 tours de fil de cuivre émaillé autour de la ferrite du transformateur. Sur ma THT l’espace entre la ferrite était important, et j’ai pu passer du fil de gros diamètre (2mm), je me suis contenté de faire 4 tours. Sur celle de Fabien, l’espace était minuscule, et on n’a pu faire passer que du fil de 5/10eme, on a donc fait plus de tours, sans que cela gène le fonctionnement (ni ne l’améliore vraiment d’ailleurs)
Dernier détail : ne lésinez pas sur la taille des fils d’alimentation (il va passer facilement 4A), ni sur la taille du radiateur du mosfet. J’en ai utilisé un énorme, (radiateur alu de 15cm sur 10, et 5 de haut), et il chauffe quand même pas mal. D’ailleur en parlant du mosfet, il n’est pas vraiment critique, on a fait avec de la recup. Les points à faire attention sont essentiellement le voltage d’excitation (5V max), la tension et l’intensité max qu’il peut supporter : 150v/10A me semble pas mal
Une petite vidéo des premières tentatives :
Le principal problème de ce montage est le support en plastique qui commence à fondre au bout de quelques secondes à peine. Pour y remédier, j’ai réaliser un support à partir de chutes de circuit imprimé
L’intérêt de ce nouveau support est qu’il ne fond pas, qu’il dissipe la chaleur des électrodes, et que l’espacement entre les électrodes est réglable très simplement.
L’autre problème viens du volume sonore assez faible, problème qui a été résolu…. en ajoutant un ampli entre la sortie du pc et l’oscillateur.
Concrètement comment ça marche tout ça : le NE555 est utilisé en tant que VCO (Voltage Controled Oscillator, ou oscillateur contrôlé en tension) : sa fréquence de base est modulée par les différents niveaux de tensions en sortie de la carte son du pc. Chaque Oscillation produit un arc électrique, qui produit une vibration de l’air environnant, ce qui produit un son audible.
On s’est d’ailleurs rendu compte que l’éclair n’est pas forcement obligatoire pour avoir du son : le vent ionique produit par effet corona suffit à produire un son audible, bien que plus étouffé.
Voilà, une petite vidéo du résultat final ?
Bon, et comme on avais une jolie source de haute tension à notre disposition, on a fait quelques essais…. Tout d’abord, la taille maximale des arcs qu’on pouvais produire :
Personnellement, j’aime bien le final
Et pour finir, dernière expérience bien marrante également: on a voulu dévier l’arc électrique à l’aide d’aimants puissants. Voilà ce que ça donne, avec 2 aimants (notamment à partir de 0:30):



































