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Les enceintes à résonateur

Mise à jour : 06 juillet 2017.


Du point de vu du calcul du résonateur et de l'évent interne, il n'y a aucune différence entre une enceinte close et une enceinte bass-reflex.
Même si ce chapitre a des schémas pour une enceinte bass-reflex à résonateur, il suffit de supprimer l'évent extérieur pour être en enceinte close.
Par soucis d'efficacité et de facilité des mises à jour, la partie html des chapitres brreson.php et closreson.php est rigoureusement la même, c'est le même fichier html.


Remarques :

Il y a un moyen d'améliorer le résultat d'écoute d'une enceinte bass-reflex ou d'une enceinte close en rajoutant un résonateur dans une partie de l'enceinte.
Vu de l'extérieur, il n'y pas de changement.
Vu de l'intérieur, il y a une cloison interne et un deuxième évent.

A l'écoute la définition, la quantité d'informations et la propreté du bas-médium sont améliorées.
Si vous aimez compter le nombre de coups donnés sur les timbales à l'arrière plan d'un grand orchestre symphonique, si vous aimez bien entendre les cordes pincées sur une contrebasse, c'est la seule solution qui marche.

Plus l'enceinte monte haut en fréquence, plus l'intérêt du résonateur est grand.
Avec un bon large bande, avec un grave médium qui monte à 2500 Hz, c'est une excellente solution.
Je ne sais pas dire si un résonateur est utile pour un caisson de grave : Je n'ai pas fait d'essai dans ce sens. Ce dont je suis sur c'est qu'il ne peut pas faire de mal...


Pourquoi une simulation en 4th order bandpass ?

Le livre de Pierre Loyez, Technique des haut-parleurs et enceintes acoustiques, parle de la modélisation des enceintes bass-reflex, enceintes closes, enceintes à résonateur, enceintes à charge symétrique.
Page 170 il est marqué :
En inversant le dispositif de la figure 149, l'enceinte avec résonateur, on obtient un système à charge symétrique avec cavité supérieure émettrice (figure 152) dont la modélisation ne diffère pas du modèle précité.
C'est à partir de cette hypothèse démontrée dans le livre que j'ai utilisé la modélisation des enceintes 4th order bandpass (enceinte symétrique) pour calculer le rapport entre le volume principal et le résonateur, ainsi que la fréquence d'accord de l'évent.

Cette hypothèse conduit à une enceinte close à résonateur.
L'évent extérieur pour faire un bass-reflex à résonateur est un paramètre de réglage de plus, lui aussi indiqué dans le livre, pour avoir une extension plus importante dans le grave.

Que vous soyez en enceinte close, ou en enceinte bass-reflex, l'ajout du résonateur se fera exactement de la même façon.
Si le volume de l'enceinte est identique entre l'enceinte close et l'enceinte bass-reflex, le rapport entre le volume principal et celui du résonateur, l'évent interne, sera rigoureusement identique.
Rien de plus facile de passer de l'une à l'autre simplement en bouchant l'évent extérieur...


La méthode utilisée dans l'enceinte 4th order bandpass :

Calcul d'une enceinte 4th order bandpass, le PDF de l'AFDERS de janvier 1994.

Cette enceinte est calculée en partant du volume clos Vc.
Le volume évent est défini avec Vac = Vas * ( Vc / ( Vas + Vc ) ) = ( Vas * Vc ) / ( Vas + Vc ). En page 8 du PDF ci-dessus.
Et nous voulons que Vb = Vc + ( ( Vas * Vc ) / ( Vas + Vc ) ).

Faisons un peu de math :
Vb = Vc + ( ( Vas * Vc ) / ( Vas + Vc ) ). Multiplions par ( Vas + Vc ).
Vb * ( Vas + Vc ) = Vc * ( Vas + Vc ) + ( Vas * Vc ). Regroupons les termes.
( Vb * Vas ) + ( Vb * Vc ) = ( Vc * Vas ) + Vc2 + ( Vas * Vc ).
Vc2 + 2 * ( Vas * Vc ) - ( Vb * Vc ) - ( Vb * Vas ) = 0.
Vc2 + Vc * ( 2 * Vas - Vb ) - ( Vb * Vas ) = 0.
C'est une équation du 2eme degré de la forme a * X2 + b * X + C = 0 avec a = 1, b = 2 * Vas - Vb, c = -Vb * Vas.
Delta = b2 - 4 * a * c
solution1 = ( -b - racine( delta ) ) / ( 2 * a ) et solution2 = ( -b + racine( delta ) ) / ( 2 * a ) en ne gardant que la solution intéressante comprise entre 0 et Vb.

Une autre formule est utilisée, Fc = Fs * racine( 1 + ( Vas / Vc ) ), toujours en page 8 du PDF ci-dessus.
C'est la fréquence Fc de résonance du haut-parleur dans le volume principal Vc.
C'est à cette fréquence que doit être accordé l'évent dans le volume du résonateur.
Le point d'action du résonateur est bas en fréquence, ce qui peut le rendre utilise pour un caisson de grave. Je n'ai pas fait l'essai.


La conséquence pour une enceinte bass-reflex à résonateur est que l'évent extérieur d'un coté, et l'évent intérieur de l'autre sont différents, comme sur un DBR FOSTEX.
Quelque soit l'évent extérieur, l'évent intérieur et les deux volumes ne changent pas parce qu'ils ne dépendent que de Fs et de Vas.
Cela facilite grandement les réglages : Vous calculez les deux volumes et l'évent intérieur à la conception de l'enceinte, vous finissez l'évent extérieur à l'écoute, ou vous passez en enceinte close.
Le dimensionnement des volumes et évent internes sont insensibles au facteur d'amortissement de l'ampli et à la résistance en série des selfs du filtre passif.


Une simulation d'une enceinte bass-reflex à resonateur pour le FAITAL PRO 5FE120-4
Cette simulation fait référence à des valeurs de volume principal et résonateur qui se trouvent dans le plan 970, plan qui montre des évents irréalisables avec KL > 0.5 certainement à cause d'un Xmax double de ce qu'il devrait être. (Ce point est à vérifier).
Au moment ou je met le lien en ligne, le 19/04/2017, il y a une inversion dans l'étude entre le volume du HP et le volume du résonateur.
Je préviens l'auteur du lien, et lui demande une petite simulation pour mon HP...


Précisions :

Il y a une grande différence entre le résonateur que je propose et le DBR proposé par FOSTEX :

  • Le DBR à la FOSTEX cherche à étendre la réponse dans les bases Fréquences.
  • Le résonateur que je propose cherche à améliorer la qualité de la réponse dans le bas-médium et le médium, même s'il faut pour cela limiter la réponse dans le grave.

Les objectifs étant différents, le dimensionnement est lui aussi différent.
Le DBR de FOSTEX a trois bosses d'impédance, avec toutes les rotations de phase électrique et acoustique qui vont avec.
Je ne pense pas qu'il fasse illusion bien longtemps à l'écoute...


Forme de l'enceinte :

La forme de l'enceinte la plus facile à réaliser est le parallélépipède rectangle.
Mais ce n'est pas la meilleure forme du point de vue des ondes stationnaires.
Un des gros avantage de l'enceinte à résonateur est la présence d'une cloison interne qui sépare le volume principal du résonateur.
Outre l'aspect rigidité de l'enceinte, qui est bien amélioré avec cette cloison, le fait de la placer en biais permet de casser efficacement les ondes stationnaires.
Enfin comme elle ne se voit pas, un ajustement médiocre complété de mastic pour l'étanchéité est bien suffisant...

comparaison BR simple et BR à résonateur comparaison enceinte close et enceinte close à résonateur

Dans le montage ci-dessous, en court de mise au point parce qu'il faut bien vérifier à l'écoute que les équations de calculs sont justes, j'ai mis un tasseau à l'horizontale pour tenir le bas de la cloison du résonateur.
La partie haute tient toute seule appuyée sur la planche de fond. (et avec deux clous pour la photo).
Le correcteur de courbe de réponse RLC sera vissé au fond de l'enceinte une fois la mise au point terminée.
Vous voyez aussi sur l'extérieur de la planche de fond un éclairage d'ambiance à LED IKEA très apprécié pour voir la télé, avec le son dans la chaîne, sans être dans le noir complet.

exemple de réalisation montage des évents

Je me doit de signaler le montage particulier des évents pour avoir la même correction d'extrémité.
Je vous recommande de mettre l'évent situé entre le volume principal et le résonateur affleurant avec la plaque de séparation, comme l'évent extérieur est affleurant avec la face avant.

Il n'est pas inutile de rappeler quelques points sur l'enceinte à résonateur :

  • Le HP est dans le volume principal.
  • Le volume principal communique avec le résonateur par un évent.
  • Le résonateur communique avec l'extérieur par un autre évent différent de l'évent interne.
  • La taille de l'évent extérieur est identique à celle du bass-reflex simple, dans le volume total Principal + Résonateur.
  • Il ne faut pas mettre d'absorbant dans le résonateur, et peu dans le volume principal. Voir le chapitreAmortissement.


Réponse dans le grave théorique :

Cette réponse a été faites sur un forum de HI-FI, par Éric, dont j'apprécie beaucoup la qualité et la pertinence de ses réponses.
J'avais écris qu'un bass-reflex avec un résonateur avait moins de grave car le volume principal été réduit.

Ce n'est pas vrai de mon point de vue en ce qui concerne votre opinion, Dominique, "diminue l'extrême grave".
Vous avez de toute façon la réponse dans l'extrême grave due au bass-reflex accordé avec l'évent extérieur avec le volume total de l'enceinte.

Les deux résonateurs correspondants au volume principal (celui chargeant directement le haut-parleur) avec l'évent intérieur et le second volume toujours avec l'évent intérieur sont des passe-bas dont la Fréquence de coupure est supérieure ( et heureusement) a celle du résonateur constitue du volume total et de l'évent extérieur, en fin de bande inférieure, c'est a dire dans l'extrême grave, théoriquement, il ne gène pas son fonctionnement.

ELIPSON ne semble jamais l'avoir utilise pour des grands volume de charge, préférant réserver le grave a des caissons de type symétrique (a ma connaissance des systèmes ELIPSON, mais la gamme était vaste, notamment avec des productions Pro spéciales, peu connus du grand public et de moi même).

Le double et le triple résonateur comme vous le présentez dans votre site, permet un fonctionnement quasiment apériodique de l'enceinte, sans l'inconvénient de ce type de charge, qui a justement un réponse dans le grave limitée, du moins a volume égal.

Dans un grand volume de charge, le double résonateur est très intéressant au contraire.

Prenez un 38 grande sensibilité, dans 200 a 300 litres de charge, genre JBL, ALTEC a membrane légère, gros moteur, voire même un 2231, pas trop grands sensibilité. En bass-reflex, cela permet théoriquement de descendre très bas, vraiment très bas, mais on constate que le résonateur intervient sur une plage de Fréquence étroite, en fait il n'est que peu amorti. Les conséquences a l'écoute, un grave certes important, mais des risques de résonances et d'harmoniques supérieures qui vont entacher le message sonore et aussi l'impression que le grave sonne un peu toujours pareil. Le phénomène étant variable selon le HP, l'amortissement dans l'enceinte, sa forme...

Le double volume va permettre la mise en oeuvre de trois résonateurs successifs dont les plages de fonctionnement se recouvrent. De plus la Fréquence de résonance de chacun correspond a une Fréquence de résonance du haut-parleur (s'il n'y avait pas justement ces résonateurs, c'est un peu dur a comprendre, je le conçois), cela permet justement d'obtenir in fine (une courbe de résonance avec un double volume toujours avec deux bosses mais l'amplitude entre les bosses a sérieusement augmenter. la deuxième bosse est rejetée bien plus haut en Fréquence. La première correspond a la résonance basse du HP pour un bass-reflex de volume total accorde par l'évent débouchant sur l'extérieur.

Pour supprimer la résonance haute, ou du moins l'atténuer, il faudrait un troisième volume interne, accorde sur cette Fréquence. Cependant, ce résonateur doit être amorti car son volume est fixe par la Fréquence et l'évent qui par un principe de réciprocité doit être "identique" a l'autre évent intérieur, ce qui était le cas chez ELIPSON. Son réglage est donc "plus" délicat", ELIPSON dans ses réalisations utilisait un trou supplémentaire qui était occulte soit par de la mousse soit par un feutre épais, de mémoire...!

C'est aussi pour cela que je n'aime pas du tout le DBR (double bass-reflex) proposé par FOSTEX.
L'évent extérieur est lui aussi certainement accordé comme un bass-reflex simple. Ce n'est pas a ce niveau que se trouve la différence.
Le volume principal est lui tout petit. L'évent dans ce volume n'est pas accordé sur la Fréquence de résonance du HP en clos dans ce volume, mais sur l'harmonique 2 de cette résonance.
C'est pour le moins curieux...


Réponse dans le grave mesurée :

Au premier trimestre 2017, j'ai refaits une enceinte à résonateur, avec une mise au point à l'écoute très précise.
Le volume total de l'enceinte était de 136 L, et la longueur de l'évent extérieur a été réglé à 2.5 mm prés.
Le résonateur interne fait 55.7 L et a été réglé à 0.25 L près.
L'évent interne à été réglé à l'écoute avec une longueur ajustée à 2.5 mm prés.
La précision de réglage est importante, pour ne pas avoir le moindre doute avec les conclusions qui seront tirées de cette réalisation.
Cette précision a été elle aussi vérifiée aux calculs pour mettre en accord théorie et pratique.


Courbe de réponse à 1 m, de 20 à 500 Hz, sans résonateur :

Courbe de réponse de 20 à 500 Hz à 1 m sans résonateur


Courbe de réponse à 1 m, de 20 à 500 Hz, avec résonateur :

Courbe de réponse de 20 à 500 Hz à 1 m avec résonateur


La théorie dit que le résonateur interne est acoustiquement transparent pour la réponse dans le grave.
Les mesures le prouvent sans la moindre contestation possible.


Autres mesures : Step

Impulsion Step sans résonateur :

Impulsion step sans résonateur


Impulsion Step avec résonateur :

Impulsion step avec résonateur


L'impulsion initiale est plus courte avec le résonateur que sans.
Les oscillations après l'impulsion seront corrigées par convolution sur la réponse et la phase acoustique.


Autres mesures : Impédance

La mesure de l'impédance montre une différence, avec et sans résonateur.
Je m'attendais à avoir la bosse d'impédance à 50 Hz atténuée puisque c'est à cette fréquence qu'est accordé le résonateur.
C'est la première bosse d'impédance à 20 Hz qui est atténuée, plus ou moins en fonction du dosage de l'amortissement.


Courbe d'impédance sans résonateur, et avec le correcteur de courbe de réponse RLC :

Courbe d'impédance sans résonateur


Courbe d'impédance avec résonateur, et avec le correcteur de courbe de réponse RLC :

Courbe d'impédance avec résonateur


J'ai cru un moment qu'avec le résonateur nous avions le comportement d'une enceinte close.
Avec moins d'absorbant, et une meilleure qualité d'écoute, il n'en est rien, les deux bosses d'impédance restent.


Calcul :

La base de données, dans le calcul des enceintes bass-reflex, a un tableau qui vous affiche le résultat du calcul, le volume du haut-parleur : VAV, le volume du résonateur : VAR, et l'évent avec la validité du calcul.
Il ne calcule plus Fc et Qtc en clos dans le volume total, parce que cela ne sert à rien.

Il suffit de faire le calcul en bass-reflex de votre haut-parleur pour avoir la solution avec le résonateur...
Sous les courbes de réponse, déplacement de la membrane et impédance, vous tomberez sur ce tableau calculé pour votre haut-parleur.
En calculant l'évent extérieur vous aurez aussi le dimensionnement de l'évent intérieur.

valeurs calculées pour le résonateur


Le filtre de BRIGGS :

L'emplacement de cette rubrique juste après le résonateur n'est pas un hasard : Les ressemblances sont grandes entre les deux.
La terminologie employée est "Filtre de BRIGGS", "Filtre acoustique", "Filtre à fentes" ou encore "Filtre acoustique à fentes de BRIGGS".
Le principe dans l'image ci-dessous, le détail en annexe

image345.jpg

SIARE a utilisé cette technique sur l'enceinte DELTA 200, chose que j'ai pu vérifier de visu : J'ai changé le haut-parleur, suspension HS, j'ai modifié la longueur de l'évent et ai conservé le filtre à fentes tel quel.
Il paraît que DAVIS l'utilise aussi sur l'une de ces enceinte.
Un internaute me signale que les CABASSE DINGHY 222 l'utilise aussi.

J'ai réalisé mes premières enceintes avec ce filtre, qui ne demande peu de mise au point : Plus ou moins de fentes, et position de la cloison en hauteur même si BRIGGS indiquait un rapport de 1/3 et 2/3 en hauteur.
Plus tard, je suis passé au résonateur ELIPSON, et a la détermination exacte de la méthode de calcul.
En 44 ans, les choses ont progressées.
Un filtre à fentes bien calculé, c'est possible. Il y a des choses à creuser à ce niveau.


Le DBR de FOSTEX :

Désolé, les deux liens sont morts.
Si vous retrouvez quelque chose, merci de m'en faire part, la modélisation du DBR à la FOSTEX doit exister quelque part ailleurs.
La modélisation du DBR FOSTEX
Un fichier de calcul téléchargeable sur le DBR FOSTEX par PVacoustics


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Merci pour votre visite.


Dôme acoustique : La conception des enceintes acoustiques.


Il y a un savoir vivre élémentaire qui consiste à demander l'autorisation avant de reprendre tout ou partie de ce qui est écrit dans ce chapitre.
Ne pas respecter ce droit élémentaire vous expose à des poursuites sous toutes les formes.