[iot] Antenne à la terre

[Julien Bresciani]

Hello,

pour avoir étudié un peu  le sujet de la foudre à travers des 
installations industrielles et causé avec des spécialistes du domaine, 
et regardé pas mal de schémas et mon boulot étant aussi de me casser la 
tete avec les regimes de neutres et de mise à la terre, ET pour avoir 
pris la fourde sur les installations tetaneutral de bagatelle, je vais 
tenter de resumer ce que j'ai compris de ce capricieux animal et des 
manieres de s'en proteger. :

Premierement,  si la mise a la terre gêne le converto POE, il faut 
vraiment comprendre pourquoi et le cas echeant stopper son usage sur un 
toit ou alors effectivement utiliser un mode d 'isolation adequat 
(fiable), qui on le verra plus bas ne gène pas forcement tant que ca.

Ceci dit, contrairement à ce que l'on croit il existe beaucoup de 
systèmes d'instrumentation ou le fil  de "terre électronique" du câble 
d'alimentation ou de passage du signal n 'est reliée que d'un coté du 
cable à la masse, ce pour une bonne raison c est que localement, les 
masses peuvent etre a des potentiels differents, ceci creant un courant 
dans le fil de terre, qui peut être néfaste pour les signaux vehiculés. 
dans l'industrie, sur les signaux en courant 4-20 mA, il est de mise sur 
des installs longues de ne pas raccorder le fil de "terre electronique" 
du coté de l'instrument afin de ne pas choper les perturbations crées 
sur le terrain (gros moteurs et compagnie). sur le toit d'une 
collectivité, l un des perturbateurs peut etre par exemple une VMC 
pilotée par un variateur, une install de panneaux solaires et son 
redresseur/hacheur, un soft starter de cabine d'ascenseur etc.

Pour se proteger du risque de foudre, il faut considerer le temps et 
l'espace :

la foudre étant très rapide, il faut pouvoir degager l'energie vers la 
terre le plus rapidement possible et en degager la plus grande quantité 
possible, cela n'est en general pas possible en un seul point, c est 
pour cela qu'il n'existe pas UNE mesure de protection contre la foudre 
mais qu'il faut penser toute l'installation contre le risque foudre (et 
ne vous en faites pas meme dans l'industrie c est souvent mal pensé).

la premiere consideration c est l'usage d'un paratonnerre avec une 
grosse bande de cuivre (genre 40 ou 50mmx1mm) de section qui va le plus 
directement vers la terre sans angles vifs , l'effet de pointe attirera 
la foudre, et l'energie est dirigée vers la terre, il ne restera plus 
qu'a gerer le champ electromagnetique. certains batiments collectifs en 
sont dotés mais pas tous. ce genre d'installation peut posseder en son 
pied un compteur qui compte le nombre de coup de foudre recus.

si l'on est protege par un paratonnerre, il ne reste qu'a disspiper 
l'energie propagée par le champ electromagnetique generé par l'eclair 
qui est bien moindre.

malheureusement, et c est ce qui est arrivé a bagatelle il y a quelques 
années, en general ce sont les mats d'antenne qui font effet de pointe 
sur les toits, et la fourde est tombee sur un mat portant une antenne, 
le switch netonix a completement grillé, ainsi que l'antenne ubiquity, 
ainsiqu'un port reseau de la freebox.

pour eviter cela, la première des choses serait de pouvoir raccorder les 
mats des installations à la terre par une cablette de terre dédiée 
lorsque le batiment posse de un paratonerre, ce qui n'est dans la 
pratique absolument jamais réalisé, la foudre essaiera donc de passer 
soit par les cables d alim soit par les cables de signal.

donc dans la theorie, il faut mettre des parafoudres le plus pres de la 
source de la foudre (mat d'antenne, mais dans ce cas, cela nécessite 
d'amener la terre jusque au parafoudre...) mais aussi en dessous du 
disjoncteur 500 ma EDF, et mettre des prises parafoudres sur tous les 
équipements récepteurs. pour les installs électriques ne comportant pas 
un fil de terre sur les prises, la protection sera bien moindre voire 
nulle selon lequel des conducteurs chope la foudre.

les systèmes parafoudres sont constitués de trois composants principaux :

diodes "transil"/TVS installées entre chaque phase et la terre : ces 
diodes comparables aux zener réagissent en quelques nanosecondes et 
peuvent rediriger plusieurs ampères /centaines d'amperes  vers la terre 
très rapidement quand leur tension de seuil est franchie en general les 
courants qu'elles peuvent passer ne suffisent pas a dégager toute 
l'énergie d'un impact de foudre,mais sont bcp utilisées dans la partie 
parafoudre des petits courants et signaux elles sont complétées par :

les varistors, un peu plus lents a réagir mais qui peuvent eux passer 
des milliers a des dizaines de milliers d'amperes, beaucoup 
d'equipements , d'alims a decoupages possedent un varistor en entrée, et 
c est el composant que vous retrouverez dans toutes les prises 
parasurtenseur, en gros plus vous achetez une prise chere, plus vous 
achetez  de kiloamperes passables en cas de foudre, en gros, bah vous 
achetez des varistors en parallele. le varistor ne supporte qu une 
dizaine de fois de voir passer une surtention , ensuite il meurt, et il 
meurt passant, il faut donc proteger les montages a varistor par un 
fusible pour eviter de se retrouver avec un court circuit franc lors de 
sa mort.

les eclateurs, ce sond des mini tubes avec un gaz inerte ou le vide 
dedans, et deux pointes ne se touchant pas, lorsque la tension est 
superieur a la tension d'eclatement, un arce electrique se cree entre 
les pointes et l'eclateur peut faire transiter le courant vers la terre, 
l eclateur peut selon sa taille faire masser des centaines de 
kiloamperes (eclateurs sur pylones EDF, visibles sous formes de gros 
morceaux metalliques pointus et recourbes l'un vers l'autre pas loin des 
poteaux de distribution HTB).

un parafoudre bien choisi mixe ces technologies, mais une chose reste 
primordiale c est la qualité de la mise à la terre. proteger 
l'installation du mat, et tout brancher ensuite dans lamaison sur une 
prise qui n'a pas la terre, diminuera grandement l'efficacité de tout le 
systeme.

pour proteger la partie signaux venant du toit, une parade efficace peut 
etre de passer par une paire de convertisseurs fibres, ainsi tout le 
reseau auquel l'antenne est raccordé se voit immediatment protégé, et ce 
meme si le mat n'est pas mis à la terre. neanmoins cela necessite 
ensuite d installer des prises parafoudre sur la partie alimentation. 
niveau efficacite c est probablement la meilleure maniere de faire sur 
une installation sur laquelle on ne maitrise pas la mise à la terre 
(toit collectif).

prendre le feuillard du cable reseau, qui dans le cas d'installs POE 
constitue le seul passage direct vers la terre pour la foudre, et le 
relier directement à la terre via une boudinette coté equipement à 
l'interieur de la maison peut etre une solution pour ameliorer le 
passage de la foudre vers la terre.

en individuel selon  la volonté, alors il faut sortir le porte monnaie 
et installer un paratonnerre a distance de son antenne, ou bien alors 
installer un cable de grosse section sur le mat pour tenter d en faire 
un paratonnerre, mais du coup vous augmentez les chances de prendre le 
coup de foudre,

Bref les systemes parasurtenseurs dependentd'une mise à la terre 
correcte, ce qui est peu souvent réalisé, la non mise à la terre du coté 
du mat n'est pas un probleme qui fera que l'on capte forcement plus de 
parasites via le blindage si il est proprement mis à la terre de l'autre 
coté de l'install, cela peut meme s'averer contre productif.

Par contre pour la lutte contre la foudre, il faut protéger toute la 
chaîne a commencer par le mat (la mise a la terre direct est contre 
productive, il faut le relier à la terre via un parafoudre a 
eclateur/varistors chose que je n'ai jamais vue commercialisée pour le 
grand public), les cables de communication (un vrai parafoudre a diodes 
transils/varistors/eclateur ethernet POE  doit couter un bras, ca doit 
etre un converto DCDC isolé plus protections je suppose...) ET les 
cables d'alimentation, en prenant bien soin de voir si la terre est 
présente sur toutes les prises utilisées pour energiser ce qui va sur le 
toit.

au passage, lors du coup de foudre a bagatelle, beaucoup de TV ont cramé 
car la foudre est aussi allée se ballader sur les cables TV.

et une fois que votre install antifoudre sera complete, vous verrez 
qu'il n y a quasi aucun moyen de se proteger contre un coup de foudre 
frappant la terre et changeant brutalement le potentiel de celle ci : 
probleme de la remontée de terre.


On 18/05/2020 23:44, FIORE François via iot wrote:
> La liste de discussion est justement la pour débattre du sujet
>
> Je pense qu'en cas de foudre toute l'installation fond dans son 
> intégralité (l’extérieur de l'antenne n'est pas en métal, mais 
> j'imagine que l’éclat partira du haut du mat de 40mm se qui risque au 
> vue des tensions et de l'ampérage de le pulvériser avec tout ce qui 
> est accroché dessus), si on a un peu de chance le diamètre 
> relativement faible du câble réseau véhicule juste assé d’énergie pour 
> cramer le Netonix et rien d'autre, si on a moins de chance le Netonix 
> crame en embarquant son alim et sa remonte sur l'arrivée électrique ...
>
> Ton installation est de meilleure qualité, mais il reste une grosse 
> question de fond:
> Comment fait-on pour sécuriser ce type d'installation ?
> En lisant la documentation du parasurtenseur Ubiquiti je constate que 
> le fabricant préconise l'installation d'un parasurtenseur relié à la 
> terre à l'intérieur du bâtiment puis d'un autre à l’extérieur du 
> bâtiment au plus proche de l’équipement à protéger ...
> ça modifie radicalement certaines de nos installations et ça nécessite 
> de faire arriver un câble de terre de forte section au pied de l'antenne ?
> J'ai très peu de connaissance dans ce domaine, mais j'avais cru lire 
> qu'en procédant comme ça on peut être totalement contre productif et 
> risquer au contraire de générer un paratonnerre "home made" ...
>
> Bonne soirée.
>
> FIORE François
>
> Sent with ProtonMail <https://protonmail.com> Secure Email.
>
> ‐‐‐‐‐‐‐ Original Message ‐‐‐‐‐‐‐
> Le lundi 18 mai 2020 23:16, Christian Frabel 
> <christian.frabel at gmail.com> a écrit :
>
>> C'est précisément ce genre de pratique qui, techniquement me gène.
>> Cette façon de procéder crée un collecteur parfait de parasites 
>> électromagnétiques qui descendent directement chez toi.
>> Peux-tu m'expliquer ce qu'il se passe dans le cas de foudre qui 
>> atteint ton antenne si elle est méticuleusement isolée de la terre ?
>>
>> Le lun. 18 mai 2020 à 23:02, FIORE François via iot 
>> <iot at lists.tetaneutral.net <mailto:iot at lists.tetaneutral.net>> a écrit :
>>
>>     Salut,
>>
>>     Belle installation ^^
>>
>>     Pour l'antenne installée au PCS de Launaguet on est parti sur un
>>     résonnement légèrement différent => On a carrément isolé
>>     l'antenne avec un bout de tube PVC :O
>>     Ça permet de continuer à utiliser le convertisseur POE TP-Link
>>     pour alimenter la carte Lorawan + RaspBerry et l'alimentation en
>>     48V est fournie par le switch Netonix.
>>     Les photos sont ici :
>>     https://fiore31.fr/nextcloud/index.php/s/qAwALpCc4y22QD3?path=%2FInstallation%20Radio%20TTNN%2FInstallation%20PCS%2017-02-2020
>>
>>     Bonne soirée.
>>
>>     FIORE François
>>
>>     Sent with ProtonMail <https://protonmail.com> Secure Email.
>>
>>     ‐‐‐‐‐‐‐ Original Message ‐‐‐‐‐‐‐
>>     Le lundi 18 mai 2020 21:23, Christian Frabel via iot
>>     <iot at lists.tetaneutral.net <mailto:iot at lists.tetaneutral.net>> a
>>     écrit :
>>
>>>     Bonsoir,
>>>     J'ai résumé l'installation de la gateway toulouse-lombez là dedans.
>>>     https://pad.tetaneutral.net/p/gateway-toulouse-lombez
>>>
>>>     -- 
>>>     Christian Frabel
>>
>>     _______________________________________________
>>     iot mailing list
>>     iot at lists.tetaneutral.net <mailto:iot at lists.tetaneutral.net>
>>     https://lists.tetaneutral.net/listinfo/iot
>>
>>
>>
>> -- 
>> Christian Frabel
>
>
> _______________________________________________
> iot mailing list
> iot at lists.tetaneutral.net
> https://lists.tetaneutral.net/listinfo/iot