Conception et réglage d`une enceinte acoustique
Contents
1. 6 3 Fs3 28Hz P Z7m 23 7 Copyright Enseignement des M tiers la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 29 Site web http www emc fr communication Le pavillon arri re pr sente tout de m me un inconv nient notable qui n aura pas chapp au lecteur assidu Le signal sortant du pavillon est en fait le signal envoy au HP en opposition de phase puis retard par la dur e du trajet de l onde dans le pavillon On pense donc au cours circuit acoustique qui pourrait liminer certaines fr quences du signal Cependant dans le domaine d utilisation de la caisse la sensibilit du pavillon est bien sup rieure celle du HP seul dans ce cas 8 5dB C est pourquoi la superposition des deux ondes ne cr e pas de perte franche pas de disparition totale de fr quence De plus le signal reproduis par le caisson sera retard par rapport au reste du spectre mediums aigus Ici le parcours final est d environ 2 4m soit un retard de 7ms environ Cette solution n est donc pas de la haute fid lit Tout comme le bass reflex on sacrifie ici un peu de qualit d coute afin de gagner en sensibilit Mais c est tricher Je vous laisse cependant imaginer un pavillon avant de 2 4m de long avec une enceinte de 90L l arri re Ce n est d j pas tr s pratique au transport En sachant que se sont les HP qui doivent tre align s et non les bouches de2. y S Ro e Bos pression acoustique au centre du c ne Do ces donn es nous pouvons calculer RMS CMS MMS puis Mas Cas Vas densit de l air d rayon eftectif du diaphragme eg tension aux bornes du g n rateur wo FR fr quence de r sonance du haut parleur amortissement du syst me Ao amplitude de la premi re oscillation aux bornes du haut parleur Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 49 o communication Flg 34 D termination des points de r f rence Les ordonn es y y sont lues en unit arbitraire E OM aT ep S Yo ys A 1 1 yo Ya A 1 4 gygy 218 Se Yo wo y A A amplitude 1 oscillation direction positive A amplitude 1 oscillation direction n gative A amplitude 2 oscillation direction positive f rapport entre les 2 premi res oscillations In logarithme n p rien Nota Ros E Les B CMS Ces e Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 50 communication D termination des param tres lectro m cano acoustiques 2 CE RO m 2F1F2 VRO x Rcc
3. mM EUR dle TORT GNU T INTEL 2 aV Mas x Cas VRO x FR Qm T82 F1 2 d gem ot Qm Qm x Qe RO Qm Qe Mms Mas 5 Mms 1 CFR X Cas 1 V Cas sran 2 108 2RFR x Mas po X C densit de l air en m C c l rit du son Vas Cas x 140 449 Cas X po x C Jl FR x Qe 2 X nm X FR x Mms Qm Cms o PIE ES ORAS cd S surface active de la membrane BL V 2m X FR x Mms X Hcc Qe Rms Ces 09 Ps TND XERTQM FR M SUME dc Res Les BL x Cms EET UT SMS dH DC SEC spat uus ang n rendement 2 9 X 1077 X FR Vas 496 Efficacit rendement 80 5 Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr FRC x OeC _ Hz kg kgm m mN a dB 51 des m tiers de la ANNEXE 4 Simulation du bass reflex RE Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr SEES 62Hz 52 ANNEXE 5 Un pavillon arri re 165 779 Le plan n est pas l echelle les planches font toutes 20mm d paisseur enseignement Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 53 Site web http www emc fr communication
4. hara Lente piak 25 1202 HEL Tha Loose eoo is Copyright Enseignement des M tiers la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 40 Site web http www emc fr des m tiers de la communication beyma JJ G40 Series Serres Hoemimal dixmster 380 mm 5 In Fa sd Impedance amp ahmzs Mir imum ir pedance 7 ohms Faowesr w AES Program poser 1400 Senchiity S7dB 26 im ir Fraquenay range 25 1500 enalagurs vol 4071501 74 619 Volos ool diameter 102 mm 41n Magnatio welg it kg 13 8 Ib BL factor IHA matt 0122 kg Volos call length 23 mm Air gap helg t SE mm X damage paak to peak 33 mm MOUNTING INFORMATION Cwerall diamatar Bolt nirzis diameter Bafle auteut diansster Front mount 388mm 15 232 In 37D mm 14 7 In 35 2 mm 13 85 In Rear mount 355mm 13 8 amp ln Daph 171 mm amp 7 In Volume digplaged Ey driver 7 DEN Hai walg t 10 4 22 5 Ib hipping welghi 11 5 kg 25 4 Ib THIELE SMALL PARAMETERS Raccnaritrequennoy 37 Hz D G poll reclcianae Re E 8 ohms Factor Gm 2 85 Elsotricl Qualliy Factor Ger 031 To al Gaule Factor Gir nag EgulvalartAlr volumes to Cms Vue 1431 Maohanlomi Complansa 155 ym M Maahaniaa Reclciance Arit 23 kg s 32 C 2 3 Suracs Area d D D83D m Maximum Cicplscsment
5. TE Mute Fn ee n Lors Lev _ A GL Fiu 29 D termination de F F F Max ZFF Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr communication Mesure des param tres sulvant la m thode de J Christophorou A l aide d un acc l rom tre J Christophorou mesure de facon pr cise l acc l ration la v locit et le d placement d un diaphragme de haut parleur obtient la r ponse acoustique en onde stationnaire sans utiliser de chambre insonore La pression PF rms produite par un piston circulaire rigide mont sur un baffle plan est d pendante de la v locit du piston Urms aux fr quences o la longueur d onde est grande compar e aux dimensions de la source Soit PFRms 9 0 Ums densit de l air w fr quence angulaire rayon effectif de membrane distance du point de mesure au centre le membrane pression U v locit Soit le d placement X Soit la v locit U x 2 li Soit l acc l ration a a Ja U Soit la pression PFrms 99575 Du Xwo 0 05 antilog 9 dB est la diff rence de niveaux entre le niveau la fr quence de NE et le niveau de r f rence en dB de la courbe d imp dance ro QTS ro RET RET RE RES RE z r sistance courant continu RES r sist
6. D Di 12 01 2 Pour simplifier les calculs on prendra le cas o l auditeur est tr s loign du HP D1 est alors n gligeable devant L et on peu approximer D D1 C est aussi le pire cas pour nous puisque F diminue lorsque L diminue Reprenons D c 2 F Avec c 3434 m s et F 50Hz D 3 34m Ce qui veut dire que pour s affranchir du court circuit acoustique 20HZ avec un HP de 46cm le plus petit baffle possible sera un disque de plus de 17m de diam tre Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr On comprend vite que cette solution est difficilement r alisable pour les basses fr quences Cependant 5KHz D 3 43cm on voit qu avec une membrane de 1 5 on limine d j suffisamment le court circuit acoustique Ce probl me ne se posera donc pas pour les hautes fr quences Certaines enceintes hifi utilisent cette solution en repliant le baffle en arri re pour doubler la diff rence de parcours D 2 D1 d o 01 c 4 F n t Pour100HZ D1 0 85m A D1 L Cela reste des constructions faites maison par des passionn s Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 10 C Site web http www emc fr La plupart du temps on place une enceinte close derri re le haut parleur afin d emp cher le court circuit acoustique en utilisant
7. Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Faisons un calcul rapide disons que ces deux HP ont la m me courbe de compressions celle ci dessus trouv e sur internet Nous avons la sensibilit 1W Sachant que 2W 3dB 4W 6db 8W 9dB etc 300W 24 8dB 1200W 30 8dB Donc l enceinte de 300W 98dB W m avec 2 5dB de pertes dues la compression Donnera au maximum 120 3dB L enceinte 1200W 92dB W m et 5 5dB de compression donnera au max 117 3dB Dans ce cas l enceinte de 300W sonne simplement deux fois plus fort que celle de 1200W et avec un ampli quatre fois moins puissant Cette caract ristique de puissance est pourtant souvent mise en avant par les revendeurs C est qu il est surement plus ais pour le constructeur de doubler la puissance admissible par le HP que de doubler sa sensibilit De plus il est connu que le watt est une unit de puissance un HP de 500W parait alors plus puissant qu un HP de 200W pour un public non averti Nous venons de voir qu il n en est rien Pire encore cause des pertes de compression le rendement du HP n est plus tout a fait lin aire en fonction de la puissance admise C est pourquoi il faut toujours privil gier la sensibilit En gros pour un HP donn on aura plus de niveau sonore avec un HP deux fois moins puissant mais deux fois plus sensible Copyright Enseignement des
8. Xmax 7T mm Dlaplaoanent voluma Vid 576 rm Volos Coll Irductanzs Le 1 kHz 2 9 mH 1 5 G5640 a Wolosaoll edpewcurd canoer wine with high iemperasure bonding sengih Folyimide Aber glass Tormer able fo whhsiand high ber peerstunes a Cons waiErprootpaper rone capable af endure gs most extremes condions Surround ieai cios In xszure Good retzining elasticity in despite of cor nuing use a pnlider dual znk er combinason made of memes patycatian 12 maintaln good mechanical properties athigh sppiled power paris anti comoston costed tark nate designed io resht agress e srrronmental 1 Basket specialy designed die cas aluminium bas ketin disturbing resonances Magnet hign Curie tempersture Ths pres capes jdem io CNi H DIY maa da rei Bis ba Funds PETER F apn uo 3 Tha OL a Tings car 113 wd fa ionos hag been fer parcs of ire Poligono Industrial Moncada C Pont Sec 1c 48113 MONCADA Valencia Spam Tel 1 234 88 130 13 75 Fax 34 98 130 15 07 beyma com E mail beymagibeyma
9. G n rateur Sinusoidal Enregistreur de Niveau 2307 topo e e ES 4 76 1 Volun tre s5 Electro nique R sistance 2425 1 amp de mesure du courant Amplificateur de Mesure Fig 28 Mesure de la courbe d imp dance Facteur BL Un courant i connu qui parcourt la bobine donnant naissance un d placement de l quipage mobile Ce d placement est annul par un poids plac sur la membrane quillbrage Soit mg BLi BL 9 m masse d quilibrage g constante de gravitation i courant quelques dixi mes d amp res Induction dans l entrefer Une bobine tr s courte est plac e dans l entreter le nombre de spires et la longueur L sont connus La force engendr e par e passage d un courant i est quilibr par la m thode de la balance m B T Flux Soit S la surface de l entrefer BS S rdh h hauteur de l entrefer d diam tre moyen de l entrefer Fr quence de r sonance La fr quence de r sonance correspond au maximum de la valeur du module de l imp dance fig courbe d imp dance D termination de masse mobile Une masse additionnelle m connue est ajout e la masse de l quipage mobile Mms Une nouvelle fr quence de r sonance F est relev e La masse mobile incorpore la masse d air chargeant les deux taces de la membrane du transducteur consid r mont sur baffle plan infini enseignement Copyright Enseignement des M tiers de la
10. M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Param tres Theile amp Small La plupart des constructeurs fournissent avec leur HP une batterie de param tres normalis s appel s param tres Theile amp Small du nom de deux exp rimentateurs qui ont mod lis math matiquement le comportement du haut parleur lectrodynamique Ces donn es nous permettent v ritablement de nous faire une id e des performances du HP et servent choisir et calculer les caract ristiques de l enceinte appropri e Les formules reliant ses diff rents param tres permettent de calculer des donn es manquantes Et m me lorsque l on a tout les renseignements voulus on peut dans un premier temps recalculer les param tres entre eux pour v rifier la pertinence des donn es du constructeur De plus chaque HP admet des tol rances de fabrication et les donn es fournis sont souvent des moyennes sur plusieurs HP d un m me mod le Les plus m fiants pourront avec un minimum de mat riel et de rigueur effectuer eux m me les mesures de ces param tres voir annexe 3 Re C est la r sistance de la bobine au courant continu Le L inductance de la bobine coefficient de surtension m canique Qes coefficient de surtension lectrique Une r sistance en s rie due un filtre passif ou un ampli avec un facteur d amortissement faible modifie ce param tre en Qes Qes Re R Re ave
11. com Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 41 ANNEXE 2 Fiche technique SELENIUM 210Ti DRIVER TITANIUM w D210Ti NOE Sed eu atria od e wd High CET rein sin ge brc nd ur errant ho tell rais high pires bi UB fron thi propr inbi atio of Ha m se ark d light ined acini hii oec dire ie Hh iunii Gr h ctr rd rao Gl gei Aa ha DRIVER iy PERS arar D 021071 gi ind Heu idle riiigh preen sra artes mis EEE Ti u dank rcd 1 ur p Erich Por bv b fiti qd no ld ur bm CONTE ET B Minimum inpacarca fj Program uf rear 500 Hridi a 120 ww biaia Program uf care 2000 Hr 45 18D W Digi id ill inh prr TITEL i di TEis E in pum mu lumia jabai ON Programs du IEEE es 0 0 XIDHudmb ge MX Tepe ci phren ra ci Eur Hh threat O marakra in mm Copyright E
12. fonction de cette distance x C est elle qui d termine la forme du pavillon et donc la fr quence sur laquelle sera centr e sa bande passante Une fois choisies la fr quence du pavillon et la surface de bouche on peut donc calculer la surface du pavillon en tout point du parcours La loi d expansion d un pavillon hyperbolique est Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 25 Site web http www emc fr 5 Sg cosh M X T sinh M X cosh sinh cosinus sinus hyperbolique M tant le coefficient d expansion et T un facteur de forme Selon Mario Rossi leT optimal vaut 0 707 2 V 2 2 nous avons donc S X Sg e eC 0 2 V2 WD Cependant lorsque 1 formule devient S X sg On parle alors de pavillon exponentiel et on a par quivalence S X sg Ln S X Sg M X Ln S X 2 Ln Sg 4 M X Le coefficient M est fix par la fr quence choisie Ce coefficient doit tre corrig en fonction de la forme du pavillon On divise le r sultat par 2 5 pour les pavillons exponentiel par 1 5 dans le cas d un pavillon hyperbolique avec T 0 707 Surface de bouche et rayonnement Un principe important d acoustique est qu une cavit ne peut pas rayonner correctement une longueur d onde sup rieure son p rim tre C est dire que pour rayonner parfaitement le 20Hz le pav
13. hauts parleurs Comme nous l avons vu les HP ont un domaine d utilisation restreint C est pourquoi on utilise plusieurs HP pour reproduire la bande passante audible 20HZ 20KHZ Les HP qui ont une petite membrane et donc plus l g re se sp cialiseront dans les fr quences aigues tandis que les HP de larges diam tres sont d di s aux basses fr quences Il faut donc s parer le signal audio entre les diff rents hauts parleurs c est ce que l on appel le filtrage Nous nous int ressons ici un filtrage passif parce qu il est constitu de composants passifs et qu il se situe dans la chaine audio apr s l amplification c est dire le plus souvent dans l enceinte Il doit donc pouvoir encaisser des puissances lev es Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s l4 Site web http www emc fr Etre da TZ dE EZ em B basses E ES L1 aigues La fr quence de coupure du filtre qui est souvent la m me pour les graves et les aigues est la fr quence partir de laquelle le filtre attenue le signal Son ordre 1 6dB 2 12dB 3 18dB etc est l att nuation par octave qu il impose c est dire la pente du filtre Le comportement de la r sultante des deux voies au voisinage de la fr quence de coupure d pend du type de fabrication du filtre on les d nomme du nom de leurs inventeurs Copyri
14. 0 1 500 Lorsque l on additionne un train de huit oscillation avec ce m me signal retard de n 2 et mis en opposition de phase le r sultat est un train d onde plus long d une demi oscillation et dont la premi re et la derni re demi oscillation sont plus faibles en amplitude 2 500 201 0 0 E UR 1 000 0 500 0 000 0 500 1 000 4 800 2000 Re 2 500 Or la musique est constitu e de trains d oscillations complexes qui varient constamment La simple remise en phase n est donc pas suffisante pour obtenir une restitution dite musicale du son Des m thodes existent pour d terminer la qualit de la r ponse aux impulsions d un syst me L id e tant de jouer sur la polarit le delay les fr quences de coupure le type et l ordre du filtre appliqu s chaque voie afin d obtenir les meilleurs mesures Cependant m me s il on peut l optimiser exp rimentalement il est difficile de quantifier ce qu il faut privil gier entre la lin arit de la r ponse en fr quence et la r ponse aux impulsions pour obtenir une restitution la plus fid le possible des sons musicaux Et en pratique il est tr s rare de pouvoir contr ler tous les param tres C est pourquoi une oreille bien entrain e demeure actuellement le meilleur outil pour calibrer un syst me de diffusion Savoir quoi compenser et comment est sans doute aussi une aide importante Copyright Enseignement des M tiers de l
15. Communication zsa Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Qi communication Soit Mms F EB 1 m masse additionnelle FR fr quence de r sonance l air libre F fr quence de r sonance avec la masse additionnelle Mesure des param tres suivant la m thode de A N Thiele Le relev de la courbe d imp dance est ettectu on mesure l imp dance maximum ainsi que la r sistance courant continu _ 2 max Puis recherche des fr quences F1 et F2 fr quences ayant une position parfaitement sym trique sur la courbe d imp dance de part et d autre de la fr quence de r sonance Ces fr quences sont plac es une valeur de module de l imp dance ri gale Soit ro FIF2z Vro x Rcc Soit la fr quence de r sonance FR V F1 x F2 Soit tes coefficients de surtension 1 FRE Vro _ Qm Qm 2 Qe Qt ro Mesure du volume d air quivalent l lasticit de la suspension du haut parleur Le haut parleur est charg par un volume parfaitement clos Les param tres soril relev s une seconde fois Soit V le volume de charge FRc la fr quence de r sonance HP charge Qec le coefficient de surtension lectrique HP charg _ Qec vas l De ces deux exp rience d coulent les param tres suivants Vas Cas Mas Mms Ams gt Cms BI Ces gt Res Les n ELLE LE Messe
16. Emmanuel MULLER Dipl me Professionnel Son 2 Ann e 2007 2008 Conception et r glage d une enceinte acoustique Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr communication SOMMAIRE INTRODUCTION I RAPPEL TH ORIQUE 1 Le Haut parleur 2 Principe de l enceinte acoustique 3 Param tre TS 4 Calcul de l enceinte close II UNE ENCEINTE 2 VOIES 1 Th orie couplage de deux haut parleurs 2 Modification du filtre 3 Le bass reflex III UN CAISSON DE BASSE 1 Le pavillon acoustique 2 Le pavillon arri re IV UN SYSTEME MULTIAMPLIFIE 1 Filtrage actif 2 Remise en phase SOURCES BIBLIOGRAPHIE ANNEXES Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr m U CJ 14 14 18 20 20 24 30 30 33 37 38 INTRODUCTION L enceinte acoustique est le dernier l ment que le sonorisateur peut contr ler par son placement OU Sa conception Une fois le son mis les l ments influant sur l coute tels que l architecture de la pi ce ou les conditions climatiques ne sont plus de son ressort Pour parer d ventuels probl mes il devra modifier le signal envoy vers les enceintes Il est donc important de connaitre les r gles de conceptions d une enceinte pour l amateur souhaitant en construire bien videment mai
17. YMA 15G40 beyma JJ 15G5640 ZIETEN Series High power handing 700 WM Waierpra2t paper cone edgewcund canperwelpe call wii finer glass former Optirium winding length or increased Inea exrursinn Spiders ot Imprawed temperature behaviour good mechanical properties a high power Designed for wooer Dictons This low frequency irarsducer ls sceciallyintence for Me most demanding Hs design conceptanses tram the need of achieve a more resizisnt budos ker trist maithes ie rore and rore power given by ultimate In order bo accomplish dat simest eser component af tris speaker has been reconsidered Its voke col has the bene ts cf an improved manufacturing process and the nigrestquallby maseris s while Me dual spider cor dtigurstien includes a nomex spider that maisina s complant constant with tris sooded power Horecser the magnetic structure Construction gererabes magnetic feki and at ins same Ume provides an efficient thermal path which cantribubes io hesi dissipalan Furthermore Hs parameters has been optimized in obtain an excellent bass response when med n small nass refiex cabinets E hom or ti fosse wifi Dudacseuew site en ifie baia i5 note haben Tw dE m FHEDM TED LOW FREQUENCY RESPONSE urierpedarc cibis wbai D Braut HE Bree Ai hong Thess are cuicchgSe Es mirii SES prei ursi
18. a Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 37 Site web http www emc fr Sources et Bibliographie Cours de l EMC http www emc fr Site de Dominique Petoin http www petoindominique fr Un passionn d audio qui s inspire principalement du travail de Mario Rossi et de Francis Ibre et qui a le bon gout d agr menter son site avec les remarques des internautes Site de Francis BROUCHIER http www brouchier com livre LE LIVRE html Trait universitaire un peu plus pouss sur le fonctionnement du haut parleur N cessite un petit niveau en math matique Enceintes acoustiques et haut parleurs de Vance DICKASON Itin raire d un audiophile de Francis Ibre Audio de Mario Rossi Un CI myst rieux http www datasheetcatalog com http www datasheetarchive com Un mode d emploi perdu http www free service manuals com Audio q Hi Fi index html Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 38 ANNEXES ANNEXE 1 Fiche technique BEYMA 15G40 ANNEXE 2 Fiche technique SELENIUM 210Ti ANNEXE 3 Mesure des param tres T amp S ANNEXE 4 Simulation du bass reflex ANNEXE 5 un pavillon arri re Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 39 41 43 51 52 39 communication ANNEXE 1 Fiche technique BE
19. ance ayant la m me valeur ohmique que l imp dance la r sonance Pression acoustique SD o rms SD surface effective du c ne C c l rit du son dans l air arms rendement UA reb EIE TARDE V ELLE Lem CAMES HELL 4 ed VE ERU mu il AE LL HERE Hi umm Fig 30 diss d un abet a l aide d u acc l rom ire a a acc l ration b cit c admittance Masse maximum de l acc l rem tre 5 grammes Se r f rer aux notices sur les mesures par acc l rom tre Bruel et Kjaer i5 Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr communication n FA PE puissance lectrique aux bornes du haut parleur n 22 SD arms PE tension aux bornes du HP 21C v Vas x 0 cw FS FS fr quence de r sonance Mms dus DT re i Masse de l acce i rometre incluse 2n FS RE me Mesure des param tres suivant la m thode simplifi e La m thode de mesure des param tres d un haut parleur par masse additionnelle consiste mesurer et calculer les caract ristiques du haut parleur jusqu au QTS suivant la m thode Thiele Au lieu d utiliser un volume clos pour les autres param tres on d termine la valeur de la masse mobile Mm par masse additionnelle suivant la m thode d crite pr c demment De cett
20. ation engendr e par la boite qu il faudra donc ajouter la courbe de r ponse du HP Cette courbe est donn e pour un accord dans 80L 45HZ qu on peut consid rer surement comme les conditions optimales pour ce haut parleur puisque le constructeur n a pas int r t donner des performances plus mauvaises Or mon enceinte est moins volumineuse et le bass reflex est plus haut en fr quence j ai donc toutes les raisons de penser que la coupure dans le bas est encore plus accentu e Je d cide donc d ajouter deux plaques de bois afin d allonger l vent l int rieur de la boite et d tendre la r ponse de l enceinte dans le bas En effet pour un diam tre donn si la longueur d vent augmente la fr quence d accord diminue En comptant l paisseur l vent rajout le nouveau diam tre est 0 119883 m Avec K 0 846 et FB 45Hz L 0 148m A l coute l att nuation sur le tweeter est tr s appr ciable L effet sur les basses fr quences est plus subtil elles semblent plus pur es et on ressent prime abord une perte de niveau Apres quelques essais je m arr te sur une longueur d vent de 12cm soit une fr quence d accord l g rement sup rieure Rappelons que l on peut maintenant charger l enceinte avec un ampli plus puissant Un caisson de basse le scooper bass Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 20 Site web http ww
21. c R la r sistance adjointe Qts coefficient de surtension total Attention r percuter l ventuelle modification du Qes Sd C est la surface missive de la membrane Xmax c est l longation maximale de la membrane Cms La compliance de la suspension c est dire l inverse de la raideur Cms Vas p c Sd voir plus bas Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Mms la masse en mouvement du haut parleur c est dire la masse de la bobine masse de la membrane r actance du rayonnement de l air Fs c est la fr quence de r sonnance du haut parleur ou avec K la raideur de la suspension en N m a Kg s BL coefficient de couplage lectrodynamique exprim en N A il repr sente la force produite par la bobine lorsque l on impose un amp re ses bornes On remarque que le coefficient BL Mms qui est l acc l ration de la membrane pour un amp re aux bornes de la bobine est li la sensibilit du haut parleur voir annexe Vas c est le volume d air quivalent l lasticit de la suspension Sachant que l air est un fluide qui a une certaine lasticit il faut un certain volume d air pour obtenir une lasticit gale Dans la litt rature technique on trouve la formule Vas p Mms c Sd 2 n Fs avec p la masse volumique de l air 1 2 Kg s Avec V K Mms 2 n ob
22. e FREE AIR IMPEDANCE CURVE On sait que la bobine dans le champ magn tique exerce une force lorsqu elle est travers e par un signal lectrique mais elle produit inversement un signal lectrique lorsqu on lui soumet une force Une force est un concept physique qui repr sente l origine d une modification de mouvement En gros la bobine pousse la membrane lorsqu on lui envoie un signal Mais si on pousse la membrane le bobine envoie un signal c est le principe du microphone lectrodynamique Or les suspensions de la membrane ainsi que la membrane du HP elle m me ont une certaine lasticit qui va provoquer une force inverse au d placement de la membrane et donc un signal aux bornes de la bobine C est cette r action qui entraine ce pic d imp dance important dans les basses fr quences La fr quence pour laquelle l imp dance est son point culminant est appel fr quence de r sonance Fs C est une caract ristique fondamentale du HP car elle d termine sa fr quence de coupure c est dire sa limite de fonctionnement dans le grave Ce que l on appel couramment l imp dance d un HP est la valeur minimale de l imp dance ici 89 dans la zone quasi plane qui d termine aussi le domaine d utilisation du haut parleur environ 50Hz 2KHz Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Ma
23. e constante qui d pens de la nature mol culaire du gaz Pour un gaz diatomique comme l air il vaut 1 4 Donc Kror 1 Vsus Var Ksus Vsus n est autre que Vas et Var est le volume de l enceinte D o kror alpha ksus J en d duis que les termes pr c dents sont proportionnels Avec les formules des param tre T amp S on remarque Vas p k c SdF d o k p V c SF On voit apparaitre la vitesse du son ce qui n est pas tonnant puisqu il s agit de la vitesse de transmission d une variation de pression dans l air On a aussi c V y P5 p qui d pend des condition climatiques P et p et de la nature du gaz y R verb rations l int rieur du volume clos D autre part La membrane du haut parleur est plus ou moins perm able pour le son Les r verb rations de l onde arri re peuvent donc polluer le son mis par le hp Pour att nuer les r verb rations et les ondes stationnaires l int rieur de l enceinte il faut viter les angles droits et les dimensions gales J ai trouv ces proportions propos es par un audiophile sur internet qui peuvent servir de base de travail X Y Z 1 000 1 202 1 435 1 000 1 260 1 587 1 000 1 401 1 863 On peut galement capitonner l int rieur de l enceinte avec un mat riau absorbant comme de la laine de roche Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 12 Site web http www emc fr Calcul de l e
24. e exp rience d coulent les param tres suivants Mms Mas Cas Vas Cms Rms BL Les Ces Res Mesure des param tres suivant la m thode de O Jacobsen La r ponse en tension aux bornes d entr e d un haut parleur et la r ponse en pression acoustique au centre du diaphragme partir d un signal en escalier sont enregistr es sous forme d oscillogramme ou sur une table tracante On en tire les l ments d un circuit lectrique quivalent et le facteur de force peut tre d termin et les param tres d riv s calcul s Fig 31 Mesure d un haut parleur par impulsion les param tres Rg r sistance s rie c calculateur facultatif oscilloscope M microphone amplifica teur de puissance enseignement Copyright Enseignement des M tiers de la Communication zwa Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr o communication Fig 32 R ponse en tension aux bornes du haut parleur signal en escalier aud Fig 33 R ponse en pression acoustique micro sur le plan d mission signal en escalier Le haut parleur est excit par un g n rateur de signaux carr s ou par une pile lectrique Une r sistance Rg est plac e en s rie entre la source et le transducteur Rg Roc x 10 Fr p riode Ces exp ato courant w to u Jan alu i PER Res a Ces Les D Ces
25. eau 0 de la mer z Altitude en m tre Mesure des param tres d un haut parleur Courbe amplitude fr quence La courbe amplitude fr quence est relev e par un microphone talon le signal est amplifi gr ce un amplificateur de mesure puis enregistr sur papier L enregistrement est asservi au g n rateur qui excite le haut parleur Le signal peut tre une sinuso de ou un bruit rose filtr par tiers d octave la m thode sinuso dale permet de d celer plus facilement les accidents de parcours La vitesse d criture de l enregistreur doit tre suffisamment rapide et le signal inject au haut parleur est maintenu constant 2 83 volts pour un haut parleur de 89 2 volts pour 4 9 Le haut parleur est plac pour un relev de courbe de r ponse ou de distorsion sur un baffle plan normalis Sirsio del 1023 Svege oe Rune 330 Fig 27 Mesure d un haut parleur sur baffie plan a le banc de test b de baffle plam normalis Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 44 Courbe d imp dance Le relev de la courbe d imp dance doit tre effectu avec un haut parleur r d fr quence de r sonance stabilis e Celui ci est plac sur baffle plan II es aliment en courant constant travers une r sistance s rie de 300 Q 1 Rcc X 10 et enregistr sur une gamme de 25 dB Commande de balayage
26. einte dans un angle de la salle 0000 Dans notre cas on prendra a 2 et donc A 2 Sachant que 20Hz lt gt A 17m faut P 8 5m pour obtenir 3dB 20HZ Cela reste cons quent mais 30Hz 11 3m P 425 7m Et 40Hz a 8 5m P 24 3m soit un carr d un m tre de cot Attention ceci n est pas v ritablement la fr quence de coupure de l enceinte Consid rant que dans l extr me grave la sensibilit du pavillon est bien sup rieure celle du HP direct la coupure basse devrait donc tre celle du pavillon seul fb Or il est ais d obtenir un fb suffisamment bas en adaptant la loi d expansion mais dessiner une enceinte r alisable et transportable avec un p rim tre de bouche de 17m est une autre affaire C est donc bien le mauvais rayonnement de la bouche qui limitera ici la r ponse dans le grave Id alement on souhaiterait c fb concr tement obtenir 3ag fb est d j sportif surtout pour ceux qui portent les caisses Cette m thode n est pas tr s rigoureuse et des mesures nous en apprendraient plus Je ne dispose pas d un analyseur de spectre mais j ai encore le temps d en trouver avant d avoir construit tous ce qu il me faut mesurer En attendant je consid re A qui sera sup rieur fb comme fr quence de coupure en arrondissant au hertz sup rieur Avec toutes ces formules et un peu sic de g om trie j ai dessin les plans d un caisson pour un haut
27. ght Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 15 Fco Butterworth dis E Linkwitz Riley Bessel Pour que deux sources sonores soient coh rentes c est dire qu elles semblent n en former qu une l coute il faut que la distance D qui les s pare soit inferieur c 2F C est exactement la m me chose que pour le court circuit acoustique seulement maintenant on souhaite qu il se produise la fr quence de coupure du filtre puisque les ondes sont en phase C est pourquoi les hauts parleurs ne doivent pas tre trop espac s sur le baffle Modification du filtre Le filtre en place sur ces enceintes accepte 300W et coupe 2 5KHZ 12dB octave Je r cup re sur internet les fiches techniques des deux hauts parleurs voir annexe 1 et 2 Je remarque imm diatement que le S l nium est beaucoup plus sensible que le 15 MEA Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 16 Site web http www emc fr communication Pour tenter de lin ariser la r ponse en fr quence de l enceinte je d cide d att nuer les aigues de 7dB et de remplacer les filtres par une autre paire dont je dispose 1 2KHz 12dB octave On serait tenter d att nuer encore plus le 1 mais je ne veux pas perdre trop de sensibilit dans les fr quences 10KHz Et il faut rappeler que 3 dB d at
28. illon devrait avoir une bouche de 17 m de p rim tre Soit un disque de 5 4 m de diam tre ou un carr de 4 3m de cot Ne perdons pas espoir car cet effet doit tre nuanc en fonction de l angle de diffusion angle solide pour une diffusion dans l espace Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 26 Site web http www emc fr En effet on peut imaginer que l onde sonore s appuie sur les parois du pavillon pour se former Si le p rim tre maximum du pavillon est trop petit par rapport la longueur d onde celle ci n aura pas la place pour se former compl tement Mais si on ajoute une surface dans le prolongement du pavillon comme lorsque l enceinte est pos e au sol l onde sonore va pouvoir s appuyer contre cette surface et donc se former pour des longueurs d onde plus grandes Plus l angle solide est petit cad qu il y a plus de surfaces disposition plus la longueur d onde pourra tre lev e Ar V 4 a P P tant le p rim tre de la bouche et a l angle solide On obtient 3dB par rapport la r ponse naturelle du pavillon la demi octave inferieure 2 d o 2 n a 2 P 4n diffusion dans l espace pavillon d aigu en hauteur 2n diffusion contre une surface enceinte pos e au sol n diffusion contre deux surfaces avec un mur juste derri re l enceinte n 2 diffusion contre trois surfaces enc
29. inue lorsque le volume de la chambre de compression augmente On peut donc calculer le volume maximum en fonction de la surface de gorge pour respecter la bande passante th orique Cette condition est facilement respect e pour des pavillons de grave mais devient critique lorsque l on souhaite calculer des pavillons de mediums et d aigues Le rapport entre la surface de gorge et la surface de la membrane d termine le rendement du pavillon gt un Q 2 Qa Ce rendement est th oriquement optimis pour MERS Copyright Enseignement des M tiers de la Communication wssn Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 24 Le pavillon arri re toboggan L avantage du pavillon arri re est de pouvoir utiliser la courbe de r ponse du HP l air libre En effet celui ci n tant pas contraint par un volume clos aucune raideur ne vient s ajouter au syst me SB Surface de bouche SX Surface la distance SG Surface de gorge v Volumes chambre ds comprassicon L id e tant ensuite de tordre le pavillon pour ramener l onde sonore sur le m me plan afin qu elle s ajoute au rayonnement direct du HP Le volume de la chambre de compression et la loi d expansion du pavillon se calculent de la m me mani re que pour le pavillon avant Loi d expansion La loi d expansion du pavillon donne le rapport entre la surface du pavillon une distance x de la gorge et la surface de gorge en
30. l enceinte En effet on voit sur la fiche technique que la compression a une capacit de 60W RMS lorsqu elle est filtr e 1 5KHz Cependant l ensemble HP att nuateur accepte beaucoup plus de puissance Ici 287 W RMS les r sistances ont t choisies en cons quence Le boomer acceptant 700W ne pose aucun probl me et le filtre est indiqu pour 500W L enceinte acceptera donc plus de puissance sans que l on ait modifi la sensibilit dans le grave De plus l usage d un filtre passif d phase le signal cf remise en phase Pour un filtre du second ordre ce d phasage est de 180 je branche donc le HP d aigus en inversant les polarit s pour proc der une remise en phase lectrique Le bass reflex Le principe du bass reflex est d amener l onde arri re en opposition de phase au niveau de la face avant Pour cela on utilise le plus souvent un tube qui cr e un chemin d onde dont la longueur et le diam tre d termine une fr quence pr cise on dit que le Bass reflex est accord Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 18 La relation entre la longueur de l vent L sa surface S et la fr quence d accord est donn e par ou K est un coefficient de correction d extr mit qui d pend du placement de l vent Calcul par J rg Panzer il vaut 0 677 si le tube d borde des deux cot s 0 846 si le tube d bord d u
31. lakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Rendement sensibilit et puissance Le rendement est le rapport entre la puissance acoustique mise par le haut parleur et la puissance lectrique qu on lui a fournit Le plus souvent se rapport est de l ordre de quelques pourcents La sensibilit est le niveau acoustique mesur 1m pour un signal de 1W aux bornes du HP Cependant il est difficile d obtenir 1W toutes les fr quences en raison des variations d imp dance du HP on rappel que P U R C est pourquoi on mesure la sensibilit pour une valeur de tension fixe aux bornes du HP plut t qu une valeur de puissance On choisit 2 83V car 2 837 8 1W pour un HP de 8Q La sensibilit s exprimera alors en dB 2 83V 1m La puissance d un HP est le nombre de Watt admissibles par celui ci On rappel que pour augmenter le niveau sonore de il faut doubler la puissance acoustique pour 6dB il faut donc la quadrupler C est pourquoi un HP de 1200W ayant une sensibilit de 92db 2 83 m Ne fera jamais plus de son qu un HP de 300W 98dB 2 83 m Il faut savoir galement que tous les hauts parleurs ont un effet de compression c est dire une perte de sensibilit lorsque la puissance fournie augmente SO FOD Pw erf These losses are calculated from a fwe minutes AES power test applying band limited pink noise 50 500 Hz The loudspeaker is free air standing Copyright
32. lakoff 92240 Tous droits r serv s 32 Site web http www emc fr communication Il faudra ajouter des condensateurs variables en parall le afin de pouvoir r gler les fr quences de coupures Cependant pour r gler sur un seul potard la fr quence d un coupe haut d une st r o et la fr quence du coupe bas de la voie sup rieure il faudrait des condensateurs variables quadruples Or les condensateurs variables doubles ne sont d j pas tr s rependus Il faudra donc choisir entre r gler s par ment la gauche et la droite ou la fr quence de coupure haute et la fr quence de coupure basse sup rieure Cette derni re solution me semble plus judicieuse car on est plus souvent amener souhaiter une fr quence diff rente qu une asym trie gauche droite Dans ce cas on pourra galement utiliser des r sistances variables pour r gler les passe bas ce qui coute souvent moins cher On peut sans doute faire l conomie d un att nuateur puisqu on en trouve sur la plupart des amplificateurs mais un petit tage de sym trisassions avec mute et opposition de phase sur chaque voie ne semble pas de trop Les condensateurs de d couplage sur les bornes d alimentations doivent tre au plus proche du CI Je conseil d externaliser l alimentation pour n amener que du courant continu dans l appareil La qualit des composants et de la fabrication ne doit pas tre n glig e puisque tout le son diffus passera travers Une telle co
33. logarithmes reproduisant leur fonctionnement et sont donc sujet au m me probl me Le retard de phase est de 2 pour les filtres du 1 ordre n pour les filtres du 2 ordre 3n 2 pour les filtres du 3 ordre 2n pour les filtres du 4 ordre Ce retard est le m me pour tout les types de filtre Bessel Linkwitz etc Cependant on sait que la courbe de r ponse aux alentours de la fr quence de coupure n est pas la m me C est dire surtout que la diff rence de niveau entre les haut parleurs n est pas la m me Or la phase absolue et la variation de phase la fr quence de coupure changent elles aussi en fonction du filtre utilis L effet de ce d phasage sur la courbe de r ponse du syst me sera donc diff rent Ici l usage d un delay semble inappropri puisqu un retard constant au niveau temporel donne un retard de phase qui varie en fonction de la fr quence On voit l int r t d inverser la phase dans un syst me deux voies filtr 12dB octave 180 0 B 180 On r cup re ainsi les signaux en phase sur les deux hauts parleurs condition d avoir align les points sources auparavant Copyright Enseignement des M tiers de la Communication wssn Malakoff 92240 Tous droits r serv s 36 Site web http www emc fr R ponse aux impulsions 1 500 1 500 4 1 000 1 000 0 500 0 500 0 000 0 000 0 500 0 500 1 000 1 000 1 50
34. n seul cot 0 959 si le tube est raz des deux cot s Un autre facteur prendre en compte est la forme de l vent Les formules pr c dentes qui d pendent de la surface de l vent sont calcul pour un vent circulaire Mais si l vent est rectangulaire la surface prendre en compte n est plus celle de l vent lui m me car un vent rectangulaire ne r agit pas de la m me mani re qu un vent circulaire pour une m me surface Il faut alors utiliser le diam tre hydraulique qui correspond au diam tre du conduit cylindrique engendrant la m me perte de charge lin aire pour la m me vitesse d air Du 1 3 x Lx H L Hy avec L et H les dimensions du rectangle Les formules deviennent alors L c Dp 16 2 K D n 2 FB Dy V n L K n 2 VB 4 n Copyright Enseignement des M tiers de la Communication wssn Malakoff 92240 Tous droits r serv s 19 Site web http www emc fr Avec l vent actuel je calcule un 0 131071 m Avec VB 0 07 m c 343 3 m s 0 959 L 0 01m l paisseur de la face avant FB 68 8Hz c est la fr quence d accord initiale du Bass reflex Il faut rappeler que ce HP dans la m me boite sans Bass reflex donnerait FC 65 4Hz La fiche technique du haut parleur nous donne la r ponse de l enceinte pr vue en Bass reflex Attention il ne s agit pas ici d une courbe de sensibilit mais de l att nu
35. nceinte close On peut repr senter l action du volume clos sur le fonctionnement d un haut parleur par le QTC qui d pend du rapport Vas VB Plus l enceinte est volumineuse plus le QTC sera petit Calculs sur un BEYMA 10BR60 Fs 45 Hz VAS 47 L Qts 0 467 0 00 2 00 QTC 0 500 Niveau en dB QTC 0 577 _ QTC 0 707 A ANA UA ET rj Ll pie Lu QTc 0 800 HER onu sn QTC 0 900 QTC 1 000 10 00 38 19 Fr quences On observe bien une remont e de la fr quence de coupure pour des petits volumes d enceinte ainsi qu un pic de sensibilit pour les QTC gt 0 7 La fr quence de ce pic est Fc FC 1 1 20 2 Sa valeur en dB La fr quence de coupure 3dB Le rendement dans l enceinte close est donn par 0000023000980 Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 13 Site web http www emc fr communication Une enceinte 2 voies retour de sc ne passif 300W Voyons maintenant un cas pratique Je me suis procur pour un prix modique une paire d enceinte de type retour de sc ne quip s d un 15 Beyma 15G40 et d un moteur Selenium de 1 D210Ti Un trou rectangulaire dans un coin de la face avant fait office de bass reflex nous y reviendrons A l coute le 1 est nettement en avant les basses sont baveuses sans tre tr s puissantes Th orie couplage de 2
36. nseignement des M tiers de la Communication sonon Malakoff 92240 Tous droits r serv s 42 Site web http www emc fr communication SELENIUM DRIVER TITANIUM PS PRO D210Ti REI ARD CURVES V jd 4 25 oct IARIMOCNCLDITORT Ih CURVES Wi iBET4 15 RORIS Wi m ARE HE CHAMBER 118 4 m d EL 1 4 PI EE Sa LE E E EL En Ha ques od li s DEC a Ra d h LES Are danno ic ICT BESSON ARD NIPEDARCE CURVES WIPLAIE WAVE TUBE 1 rdi POL AR RE CURV ES H cin eai ae Psicsl uum Fra remped ESS OS gares sat cT nn bernia piara menn ui Heap ae Lies PAR SC DSL TOAT ON CURVE WES ES Pace CE em BC TOC CCE AS FL FIER The peser iam ra ual ba abi bo suppi es ba RHI drier per T hu 3 d heao Eo Dance ihe paaks dud are commen Eo makai paama ihe cha doas pam high deori oni Bim may dan aga iha rararirar rue es eat Tres cus vl crsmprea dcs A pes pras jo imus rm os ic raria Ec ausis aai Fini Na OKCE COL TEMPERATURE Itin vesy ku bo acil adrar vos col operators ros Cu 0 7 gr acra los wel hear bru we coul iue opens kaki jhe vos cix by Kus ts CC LI i Ta m T as 1 Ta T
37. nstruction en sortie d un qualiseur graphique permet d j quelques r glages Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 33 Site web http www emc fr Remise en phase Un d phasage des ondes sonores provenant de deux haut parleurs diff rents provoque un filtrage en peigne qui nuit la lin arit de la r ponse en fr quence On remarque que ce facteur est souvent n glig dans la conception d enceintes passives m me commerciales o la bouche du pavillon est simplement align e avec la fixation du boomer Plus le d phasage et important et plus la puissance des haut parleurs et gale plus les perturbations seront importantes Sur une enceinte 2 voie par exemple si le signal est d phas des pertes en fr quences vont apparaitre dans le domaine de fr quence o les deux haut parleurs sont en fonctionnement c est dire aux alentour de la fr quence de coupure On cherche donc dans un premier temps obtenir des ondes en phases la fr quence de coupure car les deux haut parleurs mettent un niveau gal Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 34 Alignement des sources sonores Pour que les sources sonores des diff rentes voies soient en phase pour un m me signal il faut qu elles soient align es dans le plan vertical Cependant les haut
38. parleur Beyma18LX60 annexe 5 Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 27 Site web http www emc fr Apres quelques essais volumineux j arrive un mod le de moins de deux m tres qui proviens d un compromis la surface de gorge doit tre adapt e partir du calcul d optimisation en fonction du trajet estim et de la loi d expansion voulue afin d obtenir une surface de bouche ni trop petite mauvais rayonnement ni trop grande transport stockage etc Sachant que l on perd en rendement mesure que l on s loigne de l optimum et sans oublier qu il faudra adapter le volume de compression en fonction de la surface de gorge choisie Tout cela en restant relativement simple dans les formes puisque le mat riel d b nisterie dont nous disposons est suffisant sans tre fabuleux Au final le pavillon est exponentiel avec M 1 soit une fr quence centrale de 68Hz fb 22Hz fhz206Hz Le rendement th orique est d environ 1896 soit un gain de 8 5dB par rapport au rendement l air libre Le p rim tre de bouche mesure 3 8m soit 45Hz Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 28 Le principe du scooper est d tre utilis en groupe afin de coupler les surfaces de bouche des pavillons et d am liorer le rayonnement dans le grave
39. parleurs ont une certaine profondeur et d terminer le point de source avec pr cision est asses complexe D autant plus que celui si peut varier en fonction de la fr quence reproduite L encore la mise au point l coute est le plus souvent recommand e On cherche donc le point moyen de formation du son dans le HP En premi re estimation on peut prendre le plan vertical qui s pare la surface de la membrane en deux Pour un boomer il se trouve environ 1 3 de la profondeur du HP en partant du cot le plus grand Cependant pour les hautes fr quences c est le fond du boomer qui mettra plus de puissance le point source se d place donc vers le fond du boomer si on filtre une fr quence lev e Pour les tweeters d me il faut prendre le 1 3 de la profondeur en partant de la pointe du d me A ce stade avoir des boites s par es pour chaque haut parleur permet d j un r glage pr cis puisque la demi longueur d onde du 12kHz fait 1 43cm ou 0 04 ms de delay Dans le cas d une enceinte passive il faudra une tape de mise au point sur une plaque avant temporaire en utilisant la caisse et le filtre d finitifs Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 35 Site web http www emc fr D phasage du filtre L usage d un filtre analogique d phase le signal audio entre les diff rentes voies filtr es La plupart des filtres num riques utilise des
40. pour chaque voie de diffusion L att nuation sur chaque voie et le positionnement des enceintes peuvent facilement tre adapt s aux conditions On comprend vite que le filtrage pr amplification ne pr sente peu pr s que des avantages Le principal souci est que pour chaque voie de filtrage suppl mentaire il faudra un amplificateur de plus Le budget sera donc lui aussi diff rent Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 31 Le Filtrage actif Les filtres actifs num riques offrent en une seule machine de grandes possibilit s de r glage Notamment des ordres tr s lev s pour s parer les signaux entre les haut parleurs et des notch resserr s pour liminer pr cis ment d ventuelles fr quences g nantes La plupart du temps on peut galement retarder et att nuer les diff rentes voies s par ment Cependant on peut aussi profiter des avantages du filtrage pr amplification avec des filtres analogiques Onken 08 5000T BkHz Mid High Output Onken 25565 MS 209Wood 240Hz 6dB Low Output Hm a esooopF 240Hz Altec 2 360 C T 418 x4 5 Pour chaque voie le coupe bas se calcul Fb 1 2 n C1 R1 R2 Pour le coupe haut on a 1 Req 1 R1 1 R2 et Fh 1 2 n C2 Req R3 coupe haut coupe bas Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Ma
41. r voka c Rens coll al pesdures T arci T wwe Tra barman CO wire emper um oos deni i22 bis alc Pru c Fa jl For MH a m s hank EE CT CLONE mer SAL HUHA A CALORIES Aparik in BIDEN Fac TETE Sala HAH al PARLE TI TI28 ES EC TT D OU ME moi pior noli mer e Tul A EAIEEF aa 21 458 TIERE DALAH LH LEAL UNE DOLENS UC m ada EE CAES Fan Od Odone Maii mal ob icc CB CE SALE TREE DEOR AE Copyright Enseignement des M tiers de la Communication ww Malakoff 92240 Tous droits r serv s 43 Site web http www emc fr communication ANNEXE 3 Mesure des param tres T amp S communication Extrait du livre de Charles Henry DELALEU L Optimisation des haut parleurs et enceintes acoustiques parue au Edition Radio en 1983 Sujets indirectement abord s m ritant attention Les dimensions et cotes du Baffle Plan normalis e Valeur de la r sistance s rie lors du relev de la courbe d imp dance du HP La c l rit du son n est pas une constante Elle varie en fonction de la temp rature et de l altitude Une approche peut tre donn e par la formule suivante C 20 046796 t 273 6 6 5 10 Avec C exprim en m s t temp rature en C au niv
42. s aussi pour un technicien qui est amen acheter r parer ou calibrer un syst me de diffusion Cependant la conception d enceintes de qualit demeure une science exp rimentale D une part parce que les ph nom nes intervenant n ont pas encore t suffisamment tudi s tant au niveau de l acoustique du fonctionnement lectromagn tique du haut parleur ou de la perception et l interpr tation des sons par l auditeur D autre part les conditions optimales n tant jamais r unis hormis peut tre dans quelques laboratoires d acoustiques sur quip s et les param tres contr lables souvent restreins la sensation sonore produite par un syst me de diffusion est difficilement pr visible par la th orie seulement La recherche des r glages optimaux implique donc une tape d essai Il serait pr tentieux de croire que l oreille humaine est plus pr cise qu une mesure rigoureuse mais seule l coute permet de synth tiser tous les ph nom nes et leurs interactions afin de juger de la qualit du rendu sonore C est pourquoi la plupart des sonorisateurs consid rent que l coute est le principal instrument de r glages d un syst me de diffusion Le lecteur trouvera ici les bases n cessaires au calcul d une enceinte acoustique ainsi que le minimum d explication pour manipuler correctement ces outils sans rentrer dans les plus fines subtilit s J esp re ainsi lui permettre d entreprendre sa propre exp rimentation et inciter le
43. s pavillons pour que les signaux soient en phase il faudrait ins rer un delay ou laisser plusieurs m tres entre la sc ne et le public pour placer les pavillons Un Hp de meilleur qualit avec un Qts plus faible et un Vas r duit permettrait une boite moins volumineuse et un coefficient M plus grand d o une longueur de pavillon plus courte pour obtenir la m me surface de bouche S il est suffisamment sensible on peut galement augmenter la surface de gorge pour gagner en longueur Mais cela ne changerait pas le probl me de rayonnement dans le grave Il faudrait donc autant de caisses pour une fr quence de coupure quivalente le budget sera sensiblement sup rieur Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr 30 Un syst me multiamplifi Comme nous l avons vu pour optimiser la lin arit du syst me il faut sp cialiser les Hp en fonction des fr quences reproduire Mais le filtrage passif entraine des pertes en puissance en raison de la r sistance interne des filtres Plus on d coupe le signal et plus les pertes seront importantes Grace un filtrage pr amplification dit actif on vite le gaspillage de puissance ce qui signifie un meilleur rendement global du syst me On peut galement sp cialiser les amplificateurs en fonction du spectre reproduire On peut aussi adapter les dimensions et le type d enceinte
44. s plus curieux approfondir les diff rents sujets abord s ici Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Rappels th oriques Le haut parleur Le haut parleur lectrodynamique le plus couramment utilis est constitu d une membrane reli e m caniquement une bobine qui est plong e dans un champ magn tique c est dire entour e d un aimant La membrane est reli e par des suspensions aux autres parties du haut parleur Bobine mobile Cache noyau Plaque de champ Lorsque l on envoi un signal alternatif aux bornes de la bobine celle ci avance et recule sur son axe en entrainant la membrane C est la vibration de la membrane qui produit le son Le haut parleur est donc un des l ments les plus importants dans la chaine de diffusion sonore puisque c est lui qui transforme le signal lectrique en vibration acoustique Les mat riaux et les technologies employ s pour sa constitution influent sur ses caract ristiques lectromagn tiques et m caniques qui d terminent ses performances Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Imp dance Z en Ohms Q La courbe d imp dance d un haut parleur repr sente sa r sistance lectrique en fonction de la fr quence Dans le cas d un HP lectrodynamique elle sera de la form
45. sortie la surface de bouche SB Surface de bouche SG Surface da gorge chambre ds comprassion YB charge arri re close Le pavillon se comporte comme un filtre passe bande La forme du pavillon exprim e par sa loi d expansion d termine la fr quence centrale de la bande passante reproduite La chambre de compression agit comme un filtre coupe haut dont la fr quence d pend de ses dimensions La taille de la bouche d termine une fr quence en dessous de laquelle le pavillon ne rayonne plus correctement Lorsque le HP est mont dans une enceinte close on choisit le volume VB pour que la fr quence de coupure FC du volume clos soit la fr quence centrale du pavillon On rappel FC Fs V Vas VB 1 D o En fonction de la fr quence centrale voulue La bande passante th orique du pavillon en fonction de sa fr quence centrale FC et du hP utilis est donn e par Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 23 Site web http www emc fr Plus le Qts du HP utilis sera lev plus la bande passante du pavillon sera r duite C est pourquoi on dit que les pavillons sont adapt s pour des Qts faibles 0 25 mais on peut tr s bien utiliser des HP Qts lev s si l on souhaite une bande passante plus petite De plus la chambre de compression impose une fr quence de coupure haute FH en fonction de son volume VC Cette fr quence dim
46. st de proc der une adaptation d imp dance entre le HP de petite surface et la grande surface d air qu il doit exciter On proc de une adaptation en puissance pour optimiser le rendement Prenons le cas d une source sonore dans un tube qui d bouche sur une pi ce de surface beaucoup plus grande Il y a une forte variation d imp dance acoustique au niveau du changement de surface Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 21 Site web http www emc fr Le coefficient de r flexion est gale R S2 S1 S2 S1 1 R12 Si l on proc de une adaptation progressive ud Avec les coefficients successifs s1 iSi i 82 R1i S S1 S S1 L X Ri2 5 5 5 5 t Ru T Riz On d montre math matiquement que le coefficient de r flexion r sultant est plus faible que dans le premier cas Une transition progressive optimise le coefficient de transmission entre les deux surfaces 81 i c S2 L imp dance acoustique doit varier le plus lentement possible pour respecter l adaptation en puissance Calcul du pavillon Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 22 Site web http www emc fr Un pavillon acoustique pr sente toujours une chambre de compression d bouchant sur une cavit de surface croissante La surface d entr e du pavillon est appel e surface de gorge et la
47. t nuation provoquent d j deux fois moins de puissance sonore L att nuation se fera l aide de deux r sistances en pratique un peu plus l une en s rie avec le HP et l autre en parall le Ro Z R4 4 34 0 R5 6 74 Q A 6 8dB Lorsque je d monte les filtres je me remarque qu une r sistance en s rie de 8 Q est d j ins r e sur la voie d aigues Ce qui provoque une att nuation de 3dB le HP faisant lui aussi 8 Q Cependant ce type d att nuateur a un comportement tr s variable avec les changements d imp dance du HP On remarque sur la courbe d imp dance de la fiche technique du HP l i mp dance maximum 15 et l imp dance minimum 7 5 Q annexe Avec une r sistance en s rie R l att nuation est de A 10 Log Z Z R avec Z l imp dance du HP Pour une att nuation de 6 8dB sous 8 Q il faut R 30 Q Pour Z 7 5 9 A 7dB Pour Z 15Q 4 77dB Alors qu avec les deux r sistances on a R4 4 349 5 6 749 Copyright Enseignement des M tiers la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s i 17 Site web http www emc fr 10 Log Req Z Rt Z R5 Z R5 Rt Req R4 Pour Z 7 5 Q A 6 72dB Pour Z 15 9 7 93dB On voit que le deuxi me att nuateur est plus lin aire en fonction de l imp dance Au final on aura perdu beaucoup de sensibilit dans le haut medium mais dans le m me temps on a augment la capacit de
48. tient Vas p K c Sd ou Vas Cms p c Sd On constate que cette formule est homog ne et que lorsque la raideur K diminue cad l lasticit augmente le volume Vas est plus grand Pour v rifier les tol rances de fabrication on peut calculer ces deux facteurs qui se r v lent plus constants entre les diff rents HP Fs Qes BL 2 n Re Mms et Vas Qes Re Mms Sd c BL Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s Site web http www emc fr Principe de l enceinte acoustique La premi re et principale fonction d une enceinte est de s parer l onde avant et l onde arri re du haut parleur Lorsque la membrane du haut parleur avance il apparait une zone de pression devant lui qui va se propager c est le son Dans le m me temps une zone de d pression va se cr er derri re la membrane entrainant une onde en opposition de phase Lorsque cette onde arri re interf re avec l onde avant il se produit un court circuit acoustique qui se traduit par une perte de niveau en dessous d une certaine fr quence Cette fr quence d pend de la diff rence de parcours D entre l onde avant et l onde arri re Fe c 2 D ou D c 2 F L id e la plus simple est alors d encastrer le haut parleur dans un plan dont la dimension sera facilement calcul e en fonction de la longueur d onde mise par le haut parleur L D1 D2 D2 12 01
49. un baffle de plus petite dimension Cependant le volume d air enferm dans l enceinte va alt rer les mouvements de la membrane et va donc modifier le comportement du haut parleur On peut r percuter cette modification sur les param tres T amp S Les param tres prendre en compte dans une enceinte close deviennent FC QMC QEC QTC Soit alpha V VB 1 avec VB le volume int rieur de la boite On d montre math matiquement que alpha 1 donc tous ces param tres vont tre augment s Et ils le seront d autant plus que VB est petit par rapport Vas C est particuli rement g nant pour la fr quence de r sonance qui va remonter la fr quence de coupure basse de l enceinte L id e de l enceinte infinie est d utiliser un VB tr s grand plusieurs m afin de se rapprocher du comportement du haut parleur l air libre Copyright Enseignement des M tiers de la Communication Malakoff 92240 Tous droits r serv s 11 Site web http www emc fr Interpr tation du terme alpha En fait l air contenu dans le volume clos va s opposer aux mouvements de la membrane tout comme les suspensions On a donc la raideur totale du syst me suspensions air dans l enceinte Kror ksus Karr 1 Kar Ksus Ksus Or on sait que la raideur d une quantit d air est inversement proportionnelle son volume ky Y Po S V avec Po la valeur moyenne de la pression et S la surface en mouvement y est un
50. w emc fr Le probl me des basses fr quences vient des longueurs d ondes mises en jeu A1oo 3 4m A 5 6 8m A 17m Et malgr toutes les volutions technologiques venir cela ne risque pas de changer De plus les HP sp cialis s dans les fr quences basses ont un Vas lev souvent plusieurs centaines de litres C est pourquoi qu elle que soit le type d enceinte il faudra de grandes dimensions afin de reproduire correctement les grandes longueurs d ondes Et ceci n est pas seulement une tentative hasardeuse de justification d un penchant naturel pour les enceintes gargantuesques Le pavillon acoustique R flexion des ondes et adaptation d imp dance Lorsque qu une onde qui se d place rencontre un milieu de nature diff rente du point de vue de sa propagation Il se cr e des ph nom nes de r flexion l interface Une partie de l nergie va repartir en sens inverse ce qui se traduit par une perte d nergie de l onde transmise Pour les transmissions haute fr quence par exemple on souhaite limiter les r flexions aux interfaces mission r ception pour viter les ondes stationnaires dans le c ble de transmission On proc de une adaptation d imp dance en puissance c est dire que les imp dances des appareils doivent tre gales Il en va de m me pour les ondes acoustiques et on parle alors d imp dance acoustique de l air La premi re qualit du pavillon acoustique e
Download Pdf Manuals
Related Search