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image121-4.jpg


Les caissons de grave 30 cm

Mise à jour : 2010-09-28.


Préambule :

Les caissons de grave sont surtout utilisés dans les systèmes Home cinéma. Mais ils peuvent aussi venir en complément d'un système HI-FI classique.
Pour un caisson de grave de qualité tel qu'il est défini au chapitre Home cinéma, il n'y a pas de différence, pour moi, entre les deux applications.

Si vous cherchez un caisson "Quatre Vingt" : 20 L, 20 Hz, 20 cm, 20 €, ce n'est pas sur ce site que vous le trouverez...

Le titre de se chapitre est : Les caissons de grave 30 cm.
Je n'ai pas voulu faire une réalisation autour d'un haut-parleur donné dans un volume précis.
Je préfère parler d'une famille de caisson, ou chacun pourra choisir son haut-parleur de 30 cm et son volume entre 48 et 100 L.

Une réalisation DIY doit être sans compromis :
J'ai choisi de la médite de 30 mm d'épaisseur pour cette description. C'est lourd, cher, mais efficace contre les vibrations pour les grand volume.

Ce chapitre a été réalisé avant que je perfectionne mes feuilles de calcul.
Aujourd'hui, avec deux images de la simulation, et la lecture des chapitres Plan de l'enceinte calculée avec EXCEL, vous avez toutes les données pour réaliser votre caisson, sans que je fasse un plan spécifique.


Haut-parleur :

image154.jpg

Pour les besoins de ce chapitre, il me fallait la représentation d'un haut-parleur.
Je n'ai pas voulu choisir une référence plutôt qu'un autre.
Aussi je me suis dessiné un haut-parleur de 33 cm, saladier moulé, muni d'une ferrite de 190x25 mm, des plaques de champs de 10 mm d'épaisseur, une bobine de 66 mm de diamètre, bref un bien beau HP...

Tout les 30 cm pour caisson du marché rentrent dans ce gabarit...

image155.jpg


Le caisson :

Sur toute les images, j'ai représenté la version 67 L du caisson.

image151.jpg

Caisson avec 3 cotés enlevés.
Module ampli filtre dans son propre coffret d'isolation en bois.

image152.jpg

Haut-parleur et évent sont tournés vers le sol.
Il y a 4 pieds en tube PVC de 10 cm, hauteur 8 cm environ.
Les pieds sont pris dans le même tube PVC que l'évent.

image153.jpg

La plaque noire rectangulaire est le module ampli filtre.
Il y a deux évents dans cette version.

image164.jpg

La version 2 évents posée au sol, haut-parleur et évent vers l'auditeur.
Il faut juste ne pas mettre les pieds...


La face avant et arrière :

J'appelle face avant le panneau qui tient le HP et le ou les évents. C'est un abus de langage pour les caissons sur pieds, mais ce n'est pas gênant.
De même la face arrière est la face supérieure pour un caisson sur pieds.

La face avant comprend deux plaques :
- L'une de 30 mm d'épaisseur sur laquelle est vissé le HP.
- L'autre, la contre face avant, est d'une épaisseur à mesurer sur le haut-parleur pour assurer l'encastrement total, voire un peu plus.
Sans les pieds, le haut-parleur ne doit en aucun cas toucher le sol...
La face arrière ne comprend qu'une planche de 30 mm d'épaisseur.

Ces faces avant et arrière font 57 x 54 cm.
C'est grand, mais il fallait pouvoir faire rentrer un haut-parleur jusqu'a 33 cm de diamètre, et 1 ou 2 évents jusqu'a 10 cm de diamètre.
Quel que soit le volume de l'enceinte, ces dimensions ne changeront pas.
La face arrière n'a aucun perçage.

image156.jpg

Face avant épaisseur 30 mm avec un évent

image157.jpg

Face avant épaisseur 30 mm avec deux évents.

Le diamètre du trou du haut-parleur est à mesuré sur le haut-parleur.
Les trous de fixation du haut-parleur sont à contre percer avec le haut-parleur.
Le diamètre des évents sera donné avec la configuration du caisson.
Il y a 12 trous pour l'assemblage des autres panneaux.

image165.jpg

Plan de la contre face avant, avec un seul évent.
Event et trou HP sont percé avec la face avant.
Les 4 trous pour les pieds servent au centrage et collage des tubes.


Les volumes du caisson :

Le volume interne du caisson est très simple à calculer : longueur x largeur x hauteur.
Dans notre cas :
- La longueur est 54 - 6 = 48 cm.
- La largeur est 50 - 6 = 44 cm.
- La section est de 48 x 44 = 2112 cm2.
- Nous cherchons la hauteur pour la réalisation.

L'aimant d'un haut-parleur de 30 cm de qualité n'est pas négligeable : 19 cm de diamètre sur 5 cm de haut cela fait : 192 * p / 4 * 5 = 1418 cm3 = 1.42 L.
Vous aurez à faire ce calcul avec les côtes de votre haut-parleur. Prenez la hauteur jusqu'au spider.

image158.jpg

Dans des réalisations avec un haut-parleur de grand diamètre comme celui-ci, il ne faut pas négliger le trou du haut-parleur qui est en partie boucher par le cône du haut-parleur.

Sur un diamètre de centrage de 28.5 cm, le volume du trou est de :
28.52 x PI / 4 x 3 = 1914 cm3 = 1.91 L.
Si on considère que la membrane prend 50% de ce volume, il faut ajouter 0.96 L au volume de l'enceinte.

La problématique du volume du haut-parleur et du trou de montage a été traité dans le chapitre "Volume occupé par l'évent et le haut-parleur", en annexe au bas de ce chapitre.

Les évents doivent être comptés comme des cylindres pleins.
Imaginez deux évents de 10 cm extérieur, longueur 20 cm.
Sur les 20 cm, 3 cm sont encastrés dans la face avant, et 2.2 cm dans la contre face avant. il reste une longueur morte de 20 - 3 - 2.2 = 14.8 cm.
Le volume est de 102 x PI / 4 x 14.8 x 2 = 2325 cm3 = 2.33 L.
Vous aurez a faire ce calcul pour votre diamètre, longueur et nombre d'évent, un seul sur l'image..
J'ai retenu 2 diamètres d'évents : 8 et 10 cm extérieur, 7.4 et 9.4 cm intérieur. On trouve facilement ce tube en longueur 2 m dans les grandes surfaces du bricolage, ou chez votre plombier. C'est la raison pour laquelle les pieds sont pris dans le même tube.

L'ampli filtre fait un volume qui n'est pas négligeable. Et sur une réalisation DIY il est, pour moi, hors de question de le mettre dans le même compartiment que le haut-parleur.
Mais la perfection doit rester raisonnable, et deux planches de 19 mm suffiront pour l'isolation, la surface n'est pas grande.
Dans mon exemple, la section est de 8.9 x 22.2 = 198 cm2.
Comme les planches d'isolation font toute la hauteur de l'enceinte, la section de la face avant peut-être réduite de cette section : 2112 - 198 = 1914 cm2.

Pour une hauteur de 35 cm, le volume de l'encente est de :
1914 x 35 = 66990 cm3 = 66.99 L.
Il faut retrancher les volumes morts aimant, évent, et ajouter le trou du haut-parleur. Le volume réel est de :
66.99 - 1.42 - 2.33 + 0.96 = 64.2 L.
Le calcul le plus simple qui ne prend en compte que l'ampli filtre ne fait un écart que de 4.3 %, écart qui se réduira encore pour les volumes plus grand, ou s'il n'y a qu'un seul évent.
Pour la suite, et en parfaite connaissance de cause, nous ne retiendrons que le volume de l'ampli filtre, et en négligeant le reste.

Volume de l'enceinte en fonction de la hauteur : 1914 x hauteur / 1000 en L.

Hauteur en cm.

Volume en L.

25.0

47.85

27.5

52.64

30.0

57.42

32.5

66.21

35.0

67.00

37.5

71.78

40.0

76.56

42.5

81.35

45.0

86.13

47.5

90.91

50.0

95.70

52.5

100.49

Découpe des panneaux pour un caisson :
- 2 de 54 x 50 cm, en 30 mm d'épaisseur.
- 2 de 54 x "Hauteur" cm, en 30 mm d'épaisseur.
- 2 de 44 x "Hauteur"  cm, en 30 mm d'épaisseur.
- 1 de 54 x 50 cm, dans l'épaisseur du haut-parleur.
- 1 de "Largeur ampli filtre" x "Hauteur" cm, en 19 mm d'épaisseur.
- 1 de "Profondeur ampli filtre + 1.9" x "Hauteur" cm, en 19 mm d'épaisseur.


Le paramétrage de votre haut-parleur :

De nombreux haut-parleurs conviennent dans ce caisson. Je ne les indiquerai pas ici...
Je vous invite à utiliser la Base de données.
Vous choisissez votre HP, vérifiez la courbe de réponse, faites le calcul d'évent.
Vous ressortez de la base avec :

  • Une référence de HP.
  • Un volume pour le caisson.
  • Un diamètre et une longueur d'évent.
  • La taille des planches en fonction des proportions retenues

Si vous me contactez par courriel, c'est la réponse que je vous ferai, après avoir vérifié la cohérence de la longueur de l'évent avec le volume du caisson :
Il doit rester au minimum un diamètre d'évent entre le haut de l'évent et le haut de l'enceinte.

image161.jpg

image471.jpg

image859.jpg

image860.jpg

Les calculs avec la base de données sont très simples, et vous donne un résultat avec un code de couleur : Si c'est vert c'est OK.
Le calcul d'évent et le débit de vos planches sont totalement gratuit.
La courbe de réponse (d'impédance et de déplacement de la membrane) sont affichées avec la base de données payante.


Et pour un 38 cm ?
Le chapitre n'est pas écrit... Mais en faisant un copier coller de celui-ci, les choses peuvent aller vite.
En première approche, le HP fait 40 cm au lieu de 33, l'évent 12.5 cm au lieu de 10, soit 10 cm de plus en longueur, et 7 cm de plus en largeur...


Et pour un 24 cm ?
Il y a beaucoup de 24 cm de bas-médium, et très peu de grave.
Et puis un bon grave, c'est une grande surface d'émission sur une faible course.
Ce sera sans moi...


Bonne réalisation.


Un habillage qui fait envie :

C'est un caisson tel que présenté ici, mais habillé sous forme d'une table basse pour passer inaperçu dans votre pièce d'écoute.
J'ai réalisé des essais de HP dirigé vers le sol, et la hauteur optimale entre la planche qui tient le HP et le sol était entre 8 et 8.5 cm dans mon cas. J'avais aussi l'évent dirigé vers le sol.

C'est une réalisation de Christian.

image942.jpg

image943.jpg





Annexe :



Volume occupé par l'évent et le haut-parleur

Mise à jour : 2011-08-05.


Cette questions revient souvent dans vos courriels.
Un court chapitre permet d'y répondre simplement.

Le but est d'avoir un volume pratique de l'enceinte le plus juste possible, en gardant bien a l'esprit que cela ne sert pas a grand chose d'être trop précis si les paramètres du haut-parleur n'ont pas été mesuré en pratique sur les exemplaires rodés en votre possession.
Plus le volume de votre enceinte est grande, moins la prise en compte du volume occupé par l'évent et et haut-parleur est important.

Compte tenu que ces calculs sont automatique dans la Suite de Calculs, nous allons nous faire plaisir.


Longueur de l'évent :

 

image649.jpg

image650.jpg

 

La longueur de l'évent n'est pas la longueur du tube.
Sur le dessin de droite la tube s'arrête sur la planche à l'intérieur de l'enceinte.
La longueur de l'évent se mesure de l'extrémité intérieure, a l'extrémité extérieur.

  • Sur le dessin de gauche, longueur d'évent et longueur du tube sont identiques.

  • Sur le dessin de droite, longueur d'évent et longueur du tube sont différents.

Mesurez bien...


Volume de l'enceinte :

 

image651.jpg

Pour le calcul du volume de l'enceinte, l'évent est considéré comme plein.

Dans le cas ci-contre, si vous calculez le volume de l'enceinte avec la hauteur, largeur et profondeur interne de la "boite", il faudra retrancher le volume de l'évent, et le volume occupé par le haut-parleur.

Pour les évents circulaire :
DE = Diamètre extérieur de l'évent
LG = Longueur de l'évent
EP = Epaisseur de la planche
Volume évent :
VE = DE2 x PI / 4 x ( LG - EP )

 

Le volume interne de l'enceinte sera différent, pour un même volume extérieur, si le haut-parleur est monté :

 

image652.jpg

Par l'avant de la face avant, ce qui reste le cas le plus fréquent.

Le trou pour monter le haut-parleur est du volume en plus.

L'aimant, le saladier et la membrane sont du volume en moins.

 
 

image654.jpg

Avec l'épaisseur de la face avant.

Le volume occupé par le haut parleur est beaucoup plus petit dans ce cas que ci-dessus.

Le trou pour monter le haut-parleur est un volume beaucoup plus grand dans ce cas que ci-dessus.

 
 

image653.jpg

Par l'arrière de la face avant.
Il y a 30 ans ce montage était le plus utilisé.

C'est le volume total du haut-parleur qu'il faut retrancher au volume interne de l'enceinte.

 


Volume du haut-parleur :

Dans le cas du montage du haut-parleur par l'avant de l'enceinte, ce qui est aujourd'hui le cas le plus fréquent, nous allons utiliser une représentation simplifiée du haut-parleur pour faire un calcul en automatique dans la Suite de Calculs.

  • L'aimant sera considéré avec un diamètre constant, de l'arrière de l'aimant jusqu'a l'avant du spider.
  • La membrane sera considérée comme un cône plein, avec un petit diamètre égal a celui de la bobine mobile, et un grand diamètre égal a la surface de la membrane.
    Le grand diamètre sera légèrement en avant de la face avant, avec une côte qui sera précisée.
  • Le saladier sera négligé.
  • Le trou de montage dans la planche sera pris en compte.

Enfin pour chaque diamètre normalisé de HP, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 17, 21, 25, 31, 38, 46, 54, 63, 80 et 100 cm, des valeurs par défaut (modifiables) seront proposées.

 

image655.jpg

La planche a deux côtes :
EP = Épaisseur planche
DP = Diamètre du trou de montage

L'aimant a deux côtes :
EA = Épaisseur aimant
DA = Diamètre aimant

La membrane conique a trois côtes :
BM = Diamètre bobine mobile
DM = Diamètre membrane (calculé avec la surface SM)
LM = Longueur membrane

Le haut-parleur a un décalage :
DEP = Décalage de la membrane.

 

Volume membrane :
Nous avons une surface de membrane SM.
Le diamètre DM correspondant est racine( SM x 4 / PI )
Ce diamètre DM est en avant de DEP de la face avant.
Quel est le rayon R2 au niveau de la face avant ?
R1 = BM / 2
RM = DM / 2
A = RM - R1
H = LM - DEP
B = RM / LM * H
R2 = B + R1
Volume d'un tronc de cône par WIKIPEDIA : VM = PI x H / 3 x ( R12 + R1 x R2 + R22 )
Ou R1 et R2 sont les deux rayons, et H la distance entre les deux faces de rayon R1 et R2.

Volume aimant :
VA = DA2 * PI / 4 * EA

Volume trou face avant :
VP = DP2 * PI / 4 * EP

Au volume de l'enceinte VB il faut ajouter le volume du trou dans la face avant VP et retrancher le volume de l'aimant VA et de la membrane VM.
Le calcul a été vérifié par un tracé en 3D, et calcul automatique du volume par le logiciel.


Valeurs par défaut :



Plan de la menuiserie de votre enceinte

Mise à jour : 2011-08-05.



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Plan de l'enceinte calculé :



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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.