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Alimentation secteur d'un studio d'enregistrement

Le <a href="http://www.elektor.fr/bienentendu" target=_blank><U>livre</U></a> de Francis Ibre

Postby thomas @sequenza studios » Tue Oct 30, 2007 12:00 am

Bonjour,

J'ai découvert votre ouvrage il y a de ça qq jours, prêté par Jean Chatauret -ancien directeur technique d'Erato, ingénieur du son de renom et habitué du studio (www.sequenza.fr) que j'ai créé il y a plus d'un an. Je suis moi-même ingénieur du son, et audiophile mélomane. Je souhaiterais vous éviter la pommade habituelle concernant votre contribution au monde de l'audio mais je suis très impressionné par la qualité de vos réponses aux questions que nous nous posons quotidiennement.

Pour éviter de longs discours, je viens vers vous pour aborder la problématique du filtrage secteur dans un environnement de studio professionnel, qui est -quitte à briser des tabous- peu voire pas considérée dans ces lieux qui sont pourtant à l'origine des galettes que vous écoutez sur vos systèmes optimisés! Un petit vernis technique m'a amené à faire des choix qui, je l'espère, sont les bons. Je souhaite à présent passer à l'étape suivante et requiert votre expertise concernant les options techniques que nous avons envisagées.

A/ L'installation technique
Terre: double pieu raccordé au tableau principal du studio. Distribution de la terre en multibrins 10mm² sans bouclage et en étoile dans chacun des studios.
Installation triphasée:
- Phase 1 pour éclairage, chauffage, etc.
- Phase 2 pour les petits signaux en séparant sur différentes lignes les appareils numériques (consoles numériques, wordclock, ordinateurs) et les équipements analogiques (consoles, préamplis micros, convertisseurs AD/DA, etc.)
- Phase 3 pour les forts signaux (amplis).

B/ Le problème
Je constate une variation assez évidente de la qualité d'écoute en fonction des jours de la semaine et des créneaux horaires. Que l'on ne se méprenne pas cependant, la qualité d'écoute est déjà très bonne et dépasse déjà ce qui se fait chez nos concurrents, mais je souhaite aller plus loin.

C/ Les scénarios déjà envisagés et mes questions
- Raccordement à un transfo EDF plus proche (pour être le plus en amont sur la ligne). Impossible, le mien est déjà à moins de 100m.
- Raccordement en haute tension avec un transfo HT/BT privatif. Impossible car ma consommation (25kVA max) ne justifie pas cette démarche (sans parler des coûts: 10-15k€).
- Filtrage secteur par transfo d'isolement. Là commence mes questions: faut-il un transfo sur chaque phase (avec les difficultés d'avoir 3 'neutres' à gérer sur chaque tableau secondaire) ou un transfo triphasé-triphasé? Quid d'un seul gros transfo triphasé-monophasé qui serait en amont de toute l'installation?
- Autres questions: Recommanderiez-vous d'autres approches pour aborder le pbm? Quid des choix techniques présentés précédemment (phases séparées, lignes séparées)?

Vous remerciant d'avance pour le temps que vous voudrez bien prendre pour me répondre.

Bien cordialement,
Thomas Vingtrinier'
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Postby francis ibre » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

Bonjour Thomas,

Je vous souhaite bonne lecture.

Pour éviter de longs discours, je viens vers vous pour aborder la problématique du filtrage secteur dans un environnement de studio professionnel…


Cela m’amène immédiatement deux remarques :

- je suis très surpris d’apprendre que le filtrage secteur est ignoré à ce niveau !
- je constate que vous établissez à-priori un rapport de cause à effet entre l’absence de filtrage secteur et les variations de musicalité constatées. Pour ma part je ne suis pas certain que ce soit la seule et unique cause…

A/ L'installation technique
Terre: double pieu raccordé au tableau principal du studio. Distribution de la terre en multibrins 10mm² sans bouclage et en étoile dans chacun des studios.


Contrairement aux idées reçues, le bouclage des terres n’est pas un problème, au contraire ! Le fait de **mailler** la terre assure une meilleure équipotentialité de l’ensemble du site, et ne crée pas de **parasites**.
C’est lorsqu’une boucle de masse se referme par **des liaisons de terre** quil y a un problème.

Si des signaux circulent entre les différents studios, ou entre chaque studio et la cabine de mixage, il devrait y avoir une liaison de terre **directe** entre ces salles, pour assurer leur bonne équipotentialité.

Il faut noter :
- les masses électriques des appareils sont reliées à la terre, sauf précautions spécifiques telle que l’inverseur **ground / lift** qu’on trouve sur certains matériels professionnels.

- les cordons qui véhiculent les signaux entre studio et cabine assurent une liaison entre les masses électriques des deux pièces.

- Les deux points de terres de ces deux salles se trouvent donc reliés par la liaison **signaux** (par son fil de masse).

- Si ces deux terres ne sont pas parfaitement équipotentielles, un courant va circuler dans le fil de masse en question. Il va se superposer au signal audio, qu’il soit analogique ou numérique, et intermoduler avec, même si la ligne est symétrique : le récepteur au bout effectue une déssymétrisation !

- Qu’est-ce qui pourrait amener ces deux points de terre à des potentiels différents ? Tout courant de fuite détourné à la terre par une capacité parasite (entre primaire de transfo et sa carcasse par exemple) ou par un filtre secteur (par ses capacités Y entre terre et conducteurs). On parle donc de courants HF.
Par conséquent, je ne suis pas certain que votre distribution des terres soit optimale. Je n’en sais rien mais je me questionne.


Installation triphasée:
- Phase 1 pour éclairage, chauffage, etc.
- Phase 2 pour les petits signaux en séparant sur différentes lignes les appareils numériques (consoles numériques, wordclock, ordinateurs) et les équipements analogiques (consoles, préamplis micros, convertisseurs AD/DA, etc.)
- Phase 3 pour les forts signaux (amplis).


Il est évident que la consommation sur vos trois phases n’est pas équilibrée. De plus, le courant tiré n’est probablement pas **quasi-sinusoïdal** sur la phase alimentant les amplis : un transfo chargé par des redresseurs et condos tire un courant très pulsé.

De même pour la phase alimentant les éclairages, si vous avez installé des gradateurs : ceux-ci agissent par découpage à phase **variable** de la sinusoïde et ils génèrent énormément de parasites, sur une plage de fréquence très très large. Leur filtrage est indispensable et… pas facile. (les minuscules antiparasites intégrés aux variateurs sont largement inefficaces…)

Notez que le fait de séparer les phases permet un isolement relatif de ces trois circuits : ils sont couplés en basse fréquence, disons jusqu’à quelques kilohertz, mais au-delà le noyau du transfo assure des pertes croissantes, qui empêchent les signaux parasites de passer d’une phase aux autres. Ceci est d’autant plus vrai si les trois bobinages sont physiquement séparés, ce qui est le cas sur les transfos EDF de quartier.

J’ajoute une remarque : en alimentant un préampli et un ampli par deux phases différentes, alors que ces deux appareils échangent des signaux audio, vous induisez un gros problème : les masses de ces deux appareils sont portées à des potentiels alternatifs (à cause des capacités parasites entre transfos et châssis) déphasés de 120°… ou 240° selon le sens de branchement. Impossible d’annuler le courant parasite 50Hz dans le cordon audio !

Brancher ces appareils sur la même phase permet en revanche de minimiser ce courant parasite en cherchant le bon sens de branchement. Voir figures 78-79 page 108.

Idéalement, un transfo d’isolement en entrée d’ampli permet la transmission du signal (mode différentiel) et de lui seul, en ouvrant toutes les boucles de masse et en empêchant tout courant parasite sur la ligne. Il est toujours possible d’ajouter ces transfos dans le matériel existant. (modèle Lundahl LL1684 parfaitement adapté)


B/ Le problème
Je constate une variation assez évidente de la qualité d'écoute en fonction des jours de la semaine et des créneaux horaires. Que l'on ne se méprenne pas cependant, la qualité d'écoute est déjà très bonne et dépasse déjà ce qui se fait chez nos concurrents, mais je souhaite aller plus loin.


Il m’est arrivé de constater la même chose, et après investigations la cause a été identifiée : des ampli-op posaient un problème de stabilité aux hautes fréquences. L’observation à l’oscilloscope du bruit de fond révéla une composante HF à plusieurs MHz, d’amplitude 1 à 2V.
Curieusement, cela restait inaudible, le bruit de fond n’étant pas démodulé au repos. En revanche, selon la fréquence d’accrochage et la température des circuits, la sonorité obtenue était à **géométrie variable** : son crispé et fatiguant par moment, aéré et reposant à d’autres. (Sans qu’on note cependant une différence de timbre)

Tout cela pour dire que la cause assignable n’est pas à coup sûr liée au secteur : il suffit d’un appareil dans le système, équipé d’AOP un peu capricieux… Il est vrai que les parasites HF véhiculés par le secteur se retrouvent sur les rails d’alimentation des AOP, et peuvent provoquer l’instabilité, sans toutefois en être la cause mais seulement le déclencheur. (la cause est bien dans l’AOP dont la marge de phase est insuffisante).
C’est donc une éventualité à analyser.


C/ Les scénarios déjà envisagés et mes questions
- Raccordement à un transfo EDF plus proche (pour être le plus en amont sur la ligne). Impossible, le mien est déjà à moins de 100m.
- Raccordement en haute tension avec un transfo HT/BT privatif. Impossible car ma consommation (25kVA max) ne justifie pas cette démarche (sans parler des coûts: 10-15k€).
- Filtrage secteur par transfo d'isolement. Là commence mes questions: faut-il un transfo sur chaque phase (avec les difficultés d'avoir 3 'neutres' à gérer sur chaque tableau secondaire) ou un transfo triphasé-triphasé? Quid d'un seul gros transfo triphasé-monophasé qui serait en amont de toute l'installation?
- Autres questions: Recommanderiez-vous d'autres approches pour aborder le pbm? Quid des choix techniques présentés précédemment (phases séparées, lignes séparées)?


Il n’est pas certain que **Transfo plus proche** et **transfo privatif** soient deux solutions valables : il est vrai qu’en fin de ligne on risque de récupérer des parasites renvoyés par de nombreux abonnés, en plus des chutes de tensions, mais l’abaissement de l’impédance de source ne va pas dans le sens d’une atténuation des parasites HF couplés d’une phase sur l’autre…


Transfo d’isolement :
- Vues les différences de consommation sur vos trois phases, il serait logique de choisir trois transfos séparés, chacun étant dimensionné pour le courant maxi qu’on lui demande.

- Vues les formes d’onde des courants tirés, il serait bon également de supprimer tout couplage entre les secondaires de chaque phase. Un transfo unique réalise, par son noyau, le couplage en BF entre phases : si une phase débite un courant pulsé, avec en plus des pics de commutation, on retrouve les parasites correspondants sur les autres phases ! Avec des transfos séparés c’est moins sensible (quoique il reste un couplage entre les primaires…)

- La solution de trois transfos séparés permet en plus de symétriser le secteur pour toute la partie audio de l’installation : le secondaire est établi avec point milieu, et deux demi-enroulements donnant chacun 115 V (en opposition de phase). Le point milieu est mis à la terre, et le **biphasé** attaque les transfos des appareils. Cela apporte une très nette réduction des tensions parasites sur la masse des appareils, donc une diminution des courants **de masse** échangés entre appareils. (voir page 107 à 109 pour plus de détails).

- Comme vous le remarquez, la gestion des neutres n’est pas simple dans ce cas… d’autant plus qu’en symétrisant, on n’a plus de neutre mais deux phases !

- La solution d’un transfo unique triphasé-monophasé ne me plait pas : elle a pour seul avantage de répartir idéalement la consommation sur les trois phases, mais en revanche les circuits audio seront complètement couplés aux éclairages, donc aux parasites de découpage des gradateurs…

- La solution d’un transfo unique triphasé-triphasé est la plus simple à mettre en œuvre. Rien n’empêche de construire un transfo avec trois bobinages primaires identiques, un seul noyau (à trois branches) et des secondaires différents, dimensionnés chacun selon son utilisation.

- Je me demande si dans ce cas il ne serait pas plus judicieux de mettre un secondaire pour l’éclairage, un autre pour le chauffage, et le troisième pour l’audio : alimenter tous les appareils audio sur la même phase minimise les courants parasites dans les cordons (même si liaison symétriques).

- Chaque secondaire serait protégé par un écran relié à la terre. Le secondaire **audio** serait symétrique, deux phases 115V (pas de neutre)

- Le secondaire audio serait suivi, dans chaque studio ou salle, d’un boitier de filtrage secteur **multi-étage** : chaque prise secteur est précédée d’un filtre secteur bien choisi, selon l’appareil à connecter. Filtres 1 A pour les préamplis micro et autres petits consommateurs, filtres 3 A pour les appareils consommant jusqu’à 100 VA, filtres 6 A pour les amplis jusqu’à 200 VA, 10 A au delà. Consigne : éviter de raccorder deux appareils sur la même prise, car alors ils sont couplés par le secteur.

- Ces prises filtrées spécifiquement pour l’audio ne devraient pas être utilisées pour y raccorder autre chose, quoique cela ne pose aucun problème de sécurité (une lampe s’en fiche d’être alimentée en biphasé…). Chaque prise devrait être repérée avec l’intensité ou la puissance maxi qu’on peut lui tirer, ceci afin d’eviter toute saturation des filtres secteurs (dans ce cas ils créent plus de parasites qu’ils n’en enlèvent…)

Il m’est difficile pour l’instant d’être plus précis, j’espère que ces éléments de réponse vont vous permettre d’avancer dans votre projet, ou tout au moins d’affiner votre questionnement.

Bien cordialement
Francis
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Postby thomas @sequenza studios » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

Bonjour Francis,


- je suis très surpris d’apprendre que le filtrage secteur est ignoré à ce niveau !


Je ne me permets pas de juger de l'ensemble des installations professionnelles, mais vous seriez surpris des 'horreurs' que j'ai pu voir dans nombre de maisons réputées. En toute humilité, je prends aussi note des améliorations que vous suggérez concernant ma propre installation, à savoir entre autres un maillage systématique de la terre entre les espaces échangeant des signaux audio (en fait déjà le cas à ce jour), et le partage d'une même phase pour les appareils interconnectés.

- je constate que vous établissez à-priori un rapport de cause à effet entre l’absence de filtrage secteur et les variations de musicalité constatées. Pour ma part je ne suis pas certain que ce soit la seule et unique cause…


Le constat a été fait dans les 2 espaces d'écoute que sont la régie de captation et le studio de post-production qui disposent de systèmes d'écoute différents. D'où l'incrimination a priori de l'alimentation secteur. Un test récent mettant en oeuvre un transfo d'isolement dans la post-prod a mené à une amélioration TRES impressionnante de la qualité d'écoute, ce qui a renforcé mes doutes quant à la qualité secteur. Mais je retiens particulièrement votre point sur le partage d'une même phase.

Pour reformuler votre recommandation, il semblerait donc pertinent de partir sur un transfo d'isolement primaire tri-tri (une suggestion de marque/modèle peut-être?), cascadé avec des transfos d'isolement secondaires en fonction des usages. Dans le cadre de l'installation existante, la séparation de l'éclairage et du chauffage me semble un peu délicate, mais il m'est facile de mettre l'espace de captation et de post-prod sur 2 phases différentes (les 2 studios ne sont que très temporairement connectés à travers une liaison informatique juste le temps d'échanger des fichiers audio, la prise étant débranchée après le téléchargement). Qu'en pensez-vous? Les boitiers de filtrage secteur seraient alors envisagés dans un second temps.

Merci beaucoup pour cet échange très enrichissant.

Bien cordialement,
Thomas Vingtrinier
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Postby claudem4 » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

bonsoir


pourquoi tu n'a pas fais appel a une entreprise électrique ?
elle aurait connectée un analyseur d'energie et tu aurais eu un bilan sur ton installation ;elle aurait aussi pris en charge la prise de terre.
a propos de prise de terre,j'ai une connaissance exilée en indonésie qui a équipé différents studios d'enregistrements ,il prétends que la prise de terre "dédiée" apporterait un plus audible mais qui d'un coté électrique n'est pas trés orthodoxe et peut être dangereux!


bonne soirée
claudem4
 
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Postby claudem4 » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

bonsoir francis


même les ingénieurs peuvent se tromper !

cette année lors de notre réunion annuelle d'audiophiles était conviée(entre autres) la société trinnov et ses représentants (ingénieurs et techniciens),ce matériel est conçu par des professionnels pour des professionnels ou des particuliers (argentés) cela n'empêche que nous avons tous trouvés cela redoutablement mauvais , car nous avions la possibilité de voter pour les différents systèmes représentés .
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Postby scarff » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

Bonsoir Claude (et a tous),


claudem4bonsoir francis


même les ingénieurs peuvent se tromper !

cette année lors de notre réunion annuelle d'audiophiles était conviée(entre autres) la société trinnov et ses représentants (ingénieurs et techniciens),ce matériel est conçu par des professionnels pour des professionnels ou des particuliers (argentés) cela n'empêche que nous avons tous trouvés cela redoutablement mauvais , car nous avions la possibilité de voter pour les différents systèmes représentés .



+ 1000


Eric.
scarff
 
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Postby thomas @sequenza studios » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

pourquoi tu n'a pas fais appel a une entreprise électrique ?
elle aurait connectée un analyseur d'energie et tu aurais eu un bilan sur ton installation ;elle aurait aussi pris en charge la prise de terre.


Bonsoir Claude,

Qui a dit qu'il n'y a eu aucun bilan électrique? La terre a été mesurée et j'ai sous les yeux un suivi de la tension sur les 3 phases sur une semaine type. Les 2 sont tout à fait honorables, mais comme les connaisseurs le savent ici, ce n'est qu'une toute petite partie de l'équation. On peut toujours regretter de ne pas avoir tappé à la bonne porte, mais rares sont ceux qui ont une réelle connaissance étayée des phénomènes que nous abordons.

Juste pour satisfaire ma curiosité, qu'est-ce que cette boite magique 'analyseur d'énergie' sait faire?

Bien à vous
thomas @sequenza studios
 
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Postby claudem4 » Wed Oct 31, 2007 12:00 am

bonsoir thomas


"qui..bilan électrique" personne ! il est vrai
mais de la façon dont tu as présenté les choses cela pouvait le laisser supposer ...

"la terre ...mesurée"donc pas de soucis ?
"et j'ai...honorables" tout baigne !
"on peut...bonne porte"ne jamais regretter si l'on a fait pour les autres comme si cela était pour soi

"mais rare...abordons"effectivement !
et il n'est pas interdit de se poser des questions

mais quand j'écoute des disques avec des prises de son faîtes par gérard lenner dans les annnées 70 et certaines d'aujourd'hui je me dis qu'il doit y avoir un "probléme d'équations "

ce n'est pas une boîte "magique" elle te permet de mesurer ceci:
V,A,W,VA,VAR,PF mesure des harmoniques ,mesure des déséquilibre de fréquences .

bonne soirée
claudem4
 
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Postby claudem4 » Thu Nov 01, 2007 12:00 am

bonjour a tous


gérard lhener est inconnu du grand public pourtant tout le monde
(sans le savoir) a entendu au moins plusieurs fois ses prises de son

tout le monde connaît les intervenants et (leurs titres ronflants)
qui officient dans des émissions dites "musicales"
par contre bien peu sont capable de dire ce qu'ils ont
réellement fait !


bonne journée
claudem4
 
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Postby claudem4 » Mon Nov 05, 2007 12:00 am

bonsoir thomas

j'espére que je ne t'est pas froissé ?la n'était pas le but !
loin de moi cette idée ,ne te connaissant ni toi ni ton travail .

pour l'exemple cité plus haut ,il faut savoir que c'est un systéme trés modeste(en termes de prix) qui a gagné !

car certains diront :vous autres audiophiles pétez dans la soie !
il en est rien !
mais si atteint un certain seuil ...
l
parfois il arrive d'être trés agréablement surpris par un vin qui n'a aucune prétentions et d'être déçu par un autre qui "vit" sur sa renomée et ne tient pas ses promesses,je n'ai pas de leçon a donner mais je pense que pour avancer il faut essayer de se débarrasser de ses a prioris ou de ses préjugés .

cordialement claude
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