L’analyse de ce type d’enceinte sera organisée en deux volets complémentaires.
- Le premier portera sur l’évaluation de petits haut-parleurs d’entrée de gamme, constituant une approche simple et essentiellement pédagogique.
- Le deuxième volet, plus avancé, sera consacré à l’étude d’un haut-parleur de grave- médium de 6 pouces associé à un tweeter piézoélectrique, permettant d’aborder une architecture plus ambitieuse et représentative d’une réalisation aboutie.
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Dès l'instant ou vous connaitrez les paramètres T & S de vos haut-parleurs, il suffira d'appliquer les mêmes formules et les mêmes conseils pour obtenir un résultat satisfaisant. Mais auparavant consultez le tableau dans la rubrique "Choix type enceinte" qui vous permettra de vérifier le type de charge à privilégier au regard du Qtc de vos HP.
Premier volet, les haut-parleurs "joujoux"
Lorsque je les ai acheté - pour 8 Euros le lot de deux - ces petits haut-parleurs étaient dépourvus de toute fiche technique, ce qui n’a rien de surprenant pour ce type de transducteurs initialement destinés à des jouets ou à des applications très basiques. Les seules indications disponibles étaient 4 Ω et 10 W, ce qui reste suffisant pour entamer une première analyse
A l'aide du logiciel LIMP de la suite ARTA j'ai pu déterminer l'ensemble des paramètres Thiele & Small
de ces HP, dont les caractéristiques électro-mécaniques sont celles du tableau de droite.Les deux HP n'ont pas des valeurs identiques de Fr, 132Hz et 117Hz. Nous prendrons comme référence une valeur intermédiaire de 120Hz.
On constate que le Qts de ce haut-parleur (1,81) est très élevé, ce qui signifie que la membrane n'est pas freinée par son aimant. Dans une boîte close, l'air va agir comme un ressort supplémentaire, faisant grimper la résonance. On va donc viser le volume le plus grand possible pour limiter, d'une part, le "son de tonneau" que risque de provoquer un trop petit volume et d'autre part obtenir un Qtc final qui reste proche du Qts d'origine.
Petit Rappel: Le Qtc est le facteur de surtension total du système haut-parleur + enceinte close, mesuré à la fréquence de résonance dans la boîte, c'est à dire taux d’amortissement du système une fois le haut-parleur monté dans son volume fermé.
La relation fondamentale:
Qtc = Qts sqrt (1 + (Vas / Vb))
Avec
Qtc = facteur de surtension du système dans l'enceinte
Qts = facteur de surtension total du haut-parleur en air libre
Vas = volume équivalent de compliance du haut-parleur (litre)
Vb = volume interne réel de l’enceinte (net, après déduction du HP, renforts, amortissant, etc.) (m3)
0n va partir sur un volume de 3 x Vas soit 3,2 litres pour essayer de correler les valeurs de Qts et Qtc.
Calcul du coefficient de surtension totale (Qtc):
Qtc = Qts sqrt (1 + (Vas / Vb)) => 1.81 x sqrt ((1+ (1.09 / 3.2)) = 2.09
Calcul de la fréquence de résonance de l'enceinte:
Fc = Fs x (Qtc / Qts) = 120 x (2.09/ 1.81) = 135 Hz
Modèle de réalisation (Plan de l'enceinte) :
Pour un volume interne net de 3,2 litres, en utilisant du bois (MDF ou Agglo) de 10 mm d'épaisseur, voici les dimensions pour une enceinte de bureau compacte :
Dimensions externes :
Hauteur : 22,0 cm
Largeur : 14,0 cm
Profondeur : 16,0 cm
Les astuces pour faire baisser cette Fr de 135 Hz et donner du "grave" !!
- Remplissez la boîte à 100% avec de la laine de polyester ou de la fibre de coton, sans la tasser excessivement, cela va absorber l'énergie de l'onde arrière et faire baisser virtuellement le Qtc vers 1,8 ou 1,9. Le son sera beaucoup plus "propre".
- Placement stratégique de l'enceinte : C'est la méthode la plus simple et la plus efficace pour un petit HP. En acoustique, chaque paroi proche augmente le niveau des basses de manière naturelle et gratuite.
- Contre un mur : +3 dB dans les basses.
- Dans un angle (coin de mur) : +6 dB.
- Sur un bureau contre un mur : On gagne presque une octave de sensation de grave.
- Ruse de Briggs.. en créant une fuite contrôlée :
- La règle empirique : On utilise généralement une surface d'évent égale à 10% à 20% de la surface de la membrane Avec une surface de membrane de 22 cm² la surface d'évent idéale est de 2,2cm² à 4,4cm².
- Un trou percé à l'arrière de 25 mm à 30 mm de diamètre est parfait. Si vous avez déjà un tube PVC de 32 mm ou 40 mm, de diamètre et de 30 à 40mm de longueur cela fonctionnera très bien aussi
- L'idéale est de coincer 2 à 3 épaisseurs de tissu de "jeans usagé" pris en sandwich entre 2 grilles fixées dans le conduit (tamis ou plaque percée - si imprimante 3D)
- Comment pratiquer le réglage du filtre:
- Soufflez à travers l'évent avec votre bouche. Vous devez sentir une résistance très nette, comme si vous essayiez de gonfler un ballon très dur.
- Si l'air passe trop facilement : le Qtc restera trop haut . Rajoutez de l'épaisseur.
- Si l'air ne passe presque pas : vous êtes en enceinte close. Enlevez de l'épaisseur.
- Testez le filtre en donnant une petite impulsion sur la membrane avec votre doigt (doucement !). la membrane doit revenir en position initiale immédiatement et sans oscillation.
Pour protéger le Haut-parleur contre des excursions trop importantes de la membrane lors de musiques de sub-bass (Rap, Techno), on va prévoir un filtre passe haut composé d'un condensateur non polarisé de forte capacité.
Calcul théorique: Pour une impédance du HP de 4 ohms et une coupure à 100 Hz la formule est:
C = 1/ (2 x pi x R x fc) = 1 / (2 x pi x 4 x 100) = 400 µF
Beaucoup moins cher que cet unique condensateur, on peut remplacer par 2 condensateurs polarisés électrochimiques montés tète bèche en série de 1000 µF et 670 µF de tension 50V
Schéma montage : [Borne + Ampli] --- (+ [ 1000 µF -) --- (- [ 670 µF ] +) --- [Borne + HP]
[Borne - Ampli] ----------------------------------------------- --- [Borne - HP]
Cout des deux enceintes semi-closes:
- 2 HP de 3 pouces - 8 Euros
- Tube PVC ou carton - Peanuts
- Polyester comprimé - Peanuts
- Panneaux OSB naturel Kronospan (épaisseur 15-18 mm, dimensions 250 x 63 cm), particulièrement économiques et faciles à découper en magasin. 14 Euros
- Condensateur - Pour 2.34 Euros vous avez une pochette de 10 ...
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Total: 24 Euros max ... Pas mal non !? Pour écouter du Jazz moderne ..
Vers Deuxième volet