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Le matériel de départ

Nous allons explorer maintenant la ligne de transmission (TL) avec le HP coaxial de 5 pouces dont on rappelle les caractéristiques sous forme du tableau de droite.
La ligne de transmission que nous allons étudier puis réaliser est de type "Cône rétréci" appelée encore en anglais" Negative Tapered Line". (Représentée sur la deuxième figure ci-dessous, type de ligne numéro 3).
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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.


On constate immédiatement que ce HP est assez souple pour un usage en air libre ou en enceinte close, et son utilisation dans le cadre d'une ligne de transmission (Qts = 0,79) ne posera pas de problème en garnissant "généreusement" la ligne de transmission, permettant de descendre à 0,6 - 0-65 le Qtc.


Dans une ligne de transmission, on cherche à ce que le haut-parleur soit capable de mettre en mouvement une grande masse d'air dans le conduit sans que son moteur ne freine trop le système.
  • L'avantage du Qts élevé (0,79) : Un Qts élevé signifie que le HP a peu d'amortissement électromagnétique. En TL, cela permet d'obtenir un grave généreux et "rond"
  • La fréquence de résonance (Fs) : Elle est de 81,01 Hz. C'est elle qui va dicter la longueur de votre labyrinthe.

Pour répondre à toutes vos interrogations, vous pouvez consulter l'excellent site de Brines Acoustics dont voici un extrait représentant les différentes sortes de ligne à transmission.



Calcul de la longueur du labyrinthe :
Pour une ligne de transmission classique (quart d'onde), la longueur du conduit (L) doit correspondre au quart de la longueur d'onde à la fréquence de résonance du HP (Fs)..

Formule: L = C /(4 x Fs) , où C = 343 m/s

Le calcul donne : L = 344 / 4 x 81,01 = 1,06 m

Remarque : L'onde ressortant par l'évent à 81 Hz sera en phase avec l'onde avant du HP, créant un renforcement acoustique significatif.
Cette onde peut apporter un gain d'environ +3 à +6 dB par rapport à une enceinte close équivalente. Ce gain provient de la contribution constructive entre le rayonnement direct du haut-parleur et celui de la sortie de la ligne de transmission qui sont en phase à cette fréquence.

Dimensions des sections de la ligne(S) - (On prend une largeur constante de 15cm)
Pour une ligne de transmission efficace avec un HP de ce type, on utilise souvent une ligne conique (tapered) :
Section de départ de la ligne : ~1,5 x Sd (surface membrane)
  • 95,03 cm² x 1,5 = 142 cm²
  • Profondeur : 142 / 15 = 9,5cm

Section de fin de la ligne : ~0,8 x Sd (surface membrane)
  • 95,03 cm² x 0,8 = 76 cm²
  • Profondeur : 76 / 15 = 5cm

Attention au risque de grave "boomy" en relation avec le Qt du HP: !!
Si vous ne remplissez pas correctement la ligne de matériau absorbant (laine de roche, tissu polyester). Ce HP a tendance à vouloir continuer de vibrer tout seul ; la TL devra donc être bien amortie pour garder de la précision.

Explications pour deux raisons:
  • Sur-oscillation naturelle : Un Qt ou Qts de 0,79 signifie que le système moteur/suspension est "sous-amorti". À sa fréquence de résonance de 81Hz, la membrane a tendance à continuer de vibrer après que le signal s'est arrêté.
  • Résonances de la ligne : Une ligne de transmission (TL) agit comme un résonateur. Si la ligne renforce une fréquence où le HP oscille déjà naturellement trop, on obtient une "bosse" acoustique désagréable à l'oreille.

Position du HP sur la ligne :
Pour atténuer le côté "boomy", il es déconseillé de placer le HP tout au début de la ligne (comme sur le schéma du labyrinthe classique (figure de droite) mais de le décaler à 1/5 ou 1/3 de la longueur totale.

Placement conseillé : à 21 cm du début de la ligne (soit environ 1/5 de 1,06 m)
Ce décalage permet d'annuler physiquement la première harmonique parasite de la ligne (qui crée souvent ce son de "tonneau"). Le début du conduit (derrière le HP) devient alors une "chambre morte" remplie d'amortissant.
Ce filtre anti-résonant agit comme un amortisseur permettant d'éviter le retour des ondes vers le HP en les absorbant au lieu de les laisser rebondir.


Répartition des matériaux amortissant :
  • Du début du labyrinthe jusqu'au HP (21 cm) - Espace fortement amorti - à remplir complètement de fibre acoustique.- utilisé comme piège à son du médium et haut médium.
  • Virages : Un peu de mousse alvéolée pour éviter les rebonds secs.
  • Reste de la ligne :(85cm restant) Fibre de polyester aérée (ajustable à l'oreille).

Dans notre cas de type d'enceinte à ligne de transmission amortie (TQWT - Tapered Quarter Wave Tube), le conduit conique se rétrécit progressivement vers la sortie.
Le type TQWT peut être replié pour améliorer sa réalisation pratique. Dans notre cas 3 tronçons sont requis en prenant soin de compter la longueur des coudes de repliement.

Attention ! les coudes de repliement doivent être les plus doux possibles (rayon de courbure généreux - éviter les angles vifs à 90°, chanfreins à privilégier) et la progression du rétrécissement progressif doit être maintenu tout au long du parcours.

Astuce: Pour remplacer les chanfreins, achetez un tube PVC de 40 - 50mm de diamètre et coupez le d'une longueur égale à la largeur de 15cm du labyrinthe.
Coupez le tube sur la longueur en 4 parties qui une fois collées à chaque angle du labyrinthe serviront à dévier l'air sans réduire drastiquement la section de passage.


Simulation d'un labyrinthe "cône"
Une première ébauche est toujours à réaliser à la main sous forme de croquis qui permet de se rendre compte du trajet du labyrinthe et des difficultés de réalisation.


Voici le tableau de progression précise pour la ligne de transmission.
Comme la partie "Chambre morte" (les 21 premiers centimètres) reste à une section constante de 9,5 cm, le rétrécissement s'effectue sur les 84 cm restants de la ligne (puisque votre longueur totale est de 105 cm.

Récapitulatif du trajet de l'air :
  • Largeur constante du labyrinthe >> 15cm
  • Départ >> HP : 21 cm (Chambre morte amortie, la hauteur est constante de 9,5 cm jusqu'au HP).
  • HP >> Fond : 14 cm
  • 1er Coude : 5 cm.
  • Fond >> Façade : 30 cm (le retour).
  • 2ème Coude : 5 cm.
  • Façade >> Sortie : 30 cm (le dernier segment).
  • Total : 1,05 m. On respecte la longueur totale

Comment remplir le conduit du labyrinthe :
Les calculs pour déterminer le poids de l'amortissant (ouate de polyester) reposent sur la densité acoustique optimale par litre d'air, une règle empirique éprouvée en conception d'enceintes à ligne de transmission.

Pour de la fibre de polyester classique, on utilise deux types de remplissage selon l'objectif :
  • Remplissage dense (Chambre morte de 3 litres) : Environ 25 grammes par litre - On veut ici absorber le maximum d'énergie pour éviter que l'onde ne rebondisse vers la membrane.
  • Remplissage léger (Conduit actif de 9,1 litres) : Environ 10 à 12 grammes par litre - On veut ici ralentir l'onde (pour allonger virtuellement la ligne) et filtrer les hautes fréquences, sans bloquer le passage de l'air.
  • Pour régler le son, si trop "étouffé", perte de "punch", manque de grave, la zone morte reste fixe et on agit sur le remplissage du conduit actif (alléger en priorité).


Voici une première représentation théorique du résultat de la réponse d'un HP intégré dans une enceinte type ligne à transmission en cône rétrécis. (Extrait Brines Acoustics)

Précision: Ces courbes sont obtenues sans matériaux d'amortissement dans la ligne de transmission


La courbe du dessus nous montre une représentation sortie évent + sortie HP en corrélation avec une enceinte BR, ce qui est normal car on a bien une sortie comparable à un évent de BR
On s'aperçoit du renforcement des fréquences graves, à comparer avec le baffle infini.




La courbe du dessous présente le couplage HP + évent, et on constate un renforcement dans les graves et un trou vers 150 - 200Hz dû à un phénomène de résonances parasites du haut-médium.








Quel est le résultat avec le garnissage de matériaux comme défini précisément:

La laine de polyester ne se contente pas d'absorber le son, elle modifie la physique de l'air.

Avec la laine de polyester : La laine de polyester ne se contente pas d'absorber le son, elle modifie la physique de l'air. La fibre ralentit la vitesse de propagation de l'onde. Acoustiquement, la ligne de 1,05 m va "paraître" mesurer environ 1,20 m pour le haut-parleur.

Le résultat : La courbe rouge subit un "lissage" provoqué par l'amortissement. Les pics à 200Hz sont gommés ainsi que de 200 à 1000 Hz bien que subsiste certaines bosses. On gagne quelques Hertz en extension dans l'infra-grave, les performances de cette ligne de transmission sont exploitables jusqu'a 200 - 250 Hz..

Nota: Les courbes et enregistrement seront réalisés à partir du logiciel REW et du micro comme mentionné dans l'onglet "Fournitures"

Matériel nécessaire :
Ouate de rembourrage polyester - 280 gr (suffisant pour deux Labyrinthes) - 11,29€
Panneaux OSB naturel Kronospan (épaisseur 15-18 mm, dimensions 250 x 63 cm), particulièrement économiques et faciles à découper en magasin - 14,50€
Un petit HP avec une bande passante intéressante et pas cher pour un 6 pouces (c'est un large bande et pas un coaxial comme l'indique l'annonce) - Sensibilité audio: 93db
Gamme de fréquence (Hz): 60hz - 20khz (c'est encore mieux, on va descendre à 45Hz...) - 2 x 7,69€
Fils, borniers, soudure : ~5 € ou de la récupération.
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TOTAL : 46 Euros les deux enceintes .. Qui dit mieux !!??


Si on veut jouer "puriste", on peut ajouter 1 tweeter piézo pour une reprise à 8kHz histoire de pas trop fatiguer le large bande et le laisser s'occuper du médium et du grave.

Ajout prix:
2 tweeters piézo - 50W - 2500Hz - 20 kHz : 2€ ...
1 Condensateur 0,68 microfarads - Lot de 10 - 0,99€ ...
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TOTAL : 3 Euros... ! Vous allez me dire pourquoi s'en priver !!??



Références




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Sa réalisation est très access