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Enceinte de SONO à 2 voies

Mise à jour : 2011-08-05.


Principe :

Vous êtes quelques uns à me poser des questions sur un système de sonorisation a petit prix, mais de qualité.
Je retiendrai dans ce chapitre un système à 2 voies, mais qui pourra, ou non, être complété d'un caisson de grave.
Ce chapitre est illustré autour d'une réalisation a base des haut-parleurs MONACOR MHD-172 pour la compression de médium aigu et MONACOR SP-12/200PA pour le grave médium, choisis pour leur prix bas.

Je complèterai ce chapitre par une autre réalisation a base d'un 21 cm MONACOR SP-8/150PA et de la même compression MHD-172 et d'un filtre pratiquement identique.
La courbe de réponse du SP-8/150 PA est telle qu'il demande une coupure en dessous de 2000 Hz, comme pour un 30 cm.

Il n'y a pas beaucoup de différence entre une enceinte pour la HI-FI et une enceinte pour la sono.
Simplement en sono les aspects de sensibilité et de puissance admissible sont primordiaux.
Nous verrons que la "puissance" utile s'exprime en Décibels (dB) et non en Watts (W).

Par contre, au niveau du filtrage entre les haut-parleurs, introduire sur des enceintes de sono des solutions éprouvées en HI-FI ne peut être que favorable à la qualité.
Certes le prix sera un peu plus élevé, mais l'option étant facultative chacun prendra ce qu'il lui convient.

Les débutants trouveront ce chapitre trop détaillé pour eux, et pas suffisamment axé réalisation pure.
Mais ce chapitre est fait pour s'adapter à plusieurs combinaisons de haut-parleur ce qui sort d'une réalisation pure.
Et certain lecteur ont besoin d'informations plus précises.
Enfin comprendre même succinctement le pourquoi des choses est toujours utile.


Coupure du grave médium avec la compression 1" :

Trois diamètres de haut-parleur grave médium sont possible pour un système à deux voies : 24, 30 et 38 cm.
Mais la notion de petit prix va rapidement limiter ce choix.
Le grave médium doit être complété par un haut-parleur de médium aigu. C'est lui qui fait changer le prix de la solution dans de grandes proportions.

  • Un 24 cm ne doit pas dépasser 3000 ou 3500 Hz.
  • Un 30 cm ne doit pas dépasser 1500 ou 2000 Hz.
  • Un 38 cm ne doit pas dépasser 800 Hz.

Les solutions commerciales proposent des coupures plus élevées pour chaque diamètre.
Mais je fais ici le choix d'une qualité minimale. Je me suis mis donc au maximum possible des solutions HI-FI.
Le chapitre ÉVOLUTION rubrique "2 voies" vous montre comment on peut se planter quand on ne respecte pas des règles simples. Et les haut-parleurs utilisés ne sont pas des petits prix...

Une compression 1", pour recouper entre 1500 et 2000 Hz, n'est pas trop coûteuse.
Mais seule une compression 2" convient pour se raccorder à 800 Hz, et un tweeter est indispensable pour les aigus. Or le prix d'une compression 2" est incompatible avec une solution a petit prix.
Le 38 cm se trouve donc éliminé pour des raisons de raccordement avec le reste du spectre audio...

Pourquoi couper plus bas que ce qui se fait habituellement ?

  • Le premier point est que les systèmes de qualité coupent a peu prés aux même fréquences, ou plus bas.
    Seul les systèmes à bas prix coupent plus haut, justement pour des raisons de prix de la compression de médium aigu.
    Je cherche un compromis acceptable entre les deux...

  • Le deuxième point est que les graves médiums deviennent directifs quand ils montent en fréquence. A quoi cela sert-il de mettre une compression ou un tweeter qui "arrose" sur 60° à 3000 Hz, si le grave médium concentre tout sur 15° à la même fréquence ?
    Les lobes de directivité entre les haut-parleur doivent être équilibrés à la fréquence de coupure, et de chaque coté sur une octave environ.

  • Le troisième point est que les haut-parleurs de grave-médium ont une remontée en niveau plus ou moins marquée entre 1000 et 3000 Hz, due à la résonance du cache noyau.
    L'artifice de ceux qui coupent haut, est de filtrer le haut-parleur au début de la bosse vers 1500 Hz pour linéariser la réponse, et de raccorder le tweeter au début de la pente "naturelle" de la fin de la bosse, donc vers 3000 Hz.
    La solution d'un filtrage de qualité est de couper énergiquement avant la bosse, pour la supprimer purement et simplement.

La conséquence est que s'il peut être plus que tentant de ne pas couper le grave-médium en passe bas, comme je recommande de la faire en HI-FI quand le haut-parleur le permet, en sono je recommande vivement de couper les larges bandes.
En HI-FI, nous parlons de haut-parleur de 13, 17 ou 21 cm. En sono ce sont des 24, 30 ou 38 cm. La directivité entre un 17 et un 30 cm par exemple, et les masses en mouvements sont complètement différent.
Ce qui marche bien dans un cas, marche moins bien dans l'autre et a condition de ne pas être trop difficile.


Rendement et puissance :

Le réflexe de beaucoup d'entre vous est de dire "je veux une sono de 400 W" par exemple. Vous parlez ici de puissance électrique de l'ampli.
Mais les haut-parleurs sont des convertisseurs qui changent l'énergie électrique en énergie mécanique : le son. Et qui dit conversion dit rendement.
Je vous invite à lire dans le chapitre HP : Aspects théoriques, la rubrique Puissance et rendement pour en savoir plus.
Rappelons simplement que rendement et sensibilité sont assez proche, mais que le rendement est exprimé en % tandis que la sensibilité est exprimée en dB/2.83V/m.

En sonorisation il faut choisir des haut-parleurs avec une sensibilité élevé.
En négligeant les non linéarités, un haut parleur de 94 dB/2.83V/m de sensibilité associé à un ampli de 400 W est rigoureusement équivalent en terme de niveau sonore possible à un haut-parleur de 97 dB/2.83V/m de sensibilité associé à un ampli de 200 W.
Or un choix judicieux du haut-parleur permet d'avoir la sensibilité pratiquement sans changer le prix.
Regardez par contre ce que coûte un ampli de puissance double...
Un système à petit prix passe aussi par un choix rigoureux des paramètres importants...

La sensibilité s'exprime en Décibels pour 1 watt à 1 m. (dB/2.83V/m). C'est quoi ce charabia ?
Revenons à notre haut-parleur : il donne 97 Décibel, pour 1 Watt électrique donné par l'ampli et à 1 Mètre de distance. C'est plus clair ?

La formule est : Niveau = Sensibilité + ( 10 * LOG( Puissance ) ), avec la puissance en Watts.
Le niveau sonore augmente de 3 dB chaque fois que la puissance double :

  • 97 dB à 1 W.
  • 100 dB à 2 W.
  • 103 dB à 4 W.
  • 106 dB à 8 W.
  • 107 dB à 10 W. (10 W ==> + 10 dB).
  • 109 dB à 16 W.
  • 112 dB à 32 W.
  • 115 dB à 64 W.
  • 117 dB = 100 W. ( 100 W ==> + 20 dB).

Vous allez me dire qu'avec 800 W, on doit avoir 126 dB ? Et bien non !
Parce qu'il faut considérer qu'a partir de 10 W environ les non linéarités entre en jeux, et que la progression réelle est de moins en moins rapide pour devenir nulle aux puissances très élevées.
D'ou l'intérêt de partir avec un haut-parleur a la sensibilité très élevée au départ.

JBL indique clairement dans ses documentations une perte de :

  • 0.6 à O.8 dB à la puissance nominale divisée par 10 : 40 W pour un HP de 400 W.
  • 2.0 à 2.6 dB à la puissance nominale divisée par 2 : 200 W pour un HP de 400 W.
  • 3.3 à 4.3 dB à la puissance nominale : 400 W pour un HP de 400 W.

Gardez à l'esprit que les HP JBL sont d'excellent HP particulièrement bien étudiés au niveau du circuit magnétique, et que les pertes sont encore plus importante avec des HP plus bas de gamme.

Vous pouvez également facilement calculer le gain en niveau théorique en remplaçant un ampli de 220 W par un ampli de 340 W :
Niveau = 10 * LOG( 340 / 220 ) = 1.9 dB. Ce n'est pas énorme...

La règle s'applique de la même manière, mais en sens inverse , avec la distance.

Affaiblissement de 6 dB d'une source sonore avec la distance

La valeur de -6 dB d'atténuation chaque fois que la valeur double est une valeur théorique et pratique.
La formule est : Atténuation = -20 * LOG( Distance ), avec la distance en m.

Reprenons notre haut-parleur avec sa sensibilité de 97 dB/2.83V/m, et son ampli de 200 W. 100 W ==> + 20 dB, 200 W ==> +23 dB en négligeant les non linéarités.
Nous avons donc un niveau au départ de 97 + 23 = 120 dB. Nous aurons en fonction de la distance :

  • 114 dB à 2 m de distance.

  • 108 dB à 4 m de distance.

  • 102 dB à 8 m de distance.

  • 100 dB à 10 m de distance. ( 10 m ==> - 20 dB).

  • 96 dB à 16 m de distance.

  • 90 dB à 32 m de distance.

  • 84 dB à 64 m de distance.

  • 80 dB à 100 m de distance. ( 100 m ==> - 40 dB ).

Je remercie Marc Weyant de la société AUDIOTECH de m'avoir informé, corrigé le tableau et fourni le petit dessin ci dessus.
Ce principe est valable pour des sources dites ponctuelles  (point source) et dont le front d'onde est sphérique (la plupart des cas.)
 

Vous pouvez également facilement calculer la perte de niveau entre un auditeur situé à 12 m et un autre situé à 55 m par exemple.
Le niveau de référence est celui de l'auditeur à 12 m.
Atténuation = -20 * LOG( 55 / 12 ) = -13.2 dB.

Je fait ici une parenthèse.
En extérieur quand on veux un niveau important a de grande distance, il faut multiplier les haut-parleurs et les amplis.
Mais la règle qui dit que "deux sources et deux amplis permettent de gagner 3 dB de niveau sonore" ne s'applique que dans certain cas très précis de "Ligne Array" et uniquement dans les rares marques (2) qui savent réaliser et calculer le produit.
Sensibilité, distance et puissance ne sont pas les seuls paramètres qui sont pris en compte dans ce cas. L'angle solide de diffusion de la source est largement aussi important dans ce cas, pour ne pas dire primordial.
La sono de grande puissance à grande distance dépasse complètement le cadre de se chapitre. Laissons là aux sociétés spécialisées dans le domaine, par exemple AUDIOTECH.

Quand JOHNNY donne un concert à la tour EFFEL, vous avez vu le nombre de haut-parleurs ?
Vous ne voyez pas le nombre d'amplis qui sont derrière. Et la puissance s'exprime en kW...
Ce n'est pas pour la frime, mais pour le niveau sonore.

Un lien vers les caractéristiques des HP pour SONO


Sensibilité, volume et fréquences graves :

Après cette parenthèse technique, mais au combien importante en terme de remise en cause de certaines approches erronées, revenons a la sensibilité de nos graves médium.
Pour peu que le haut-parleur doivent descendre un peu dans le grave, ce qui est notre hypothèse de départ, les haut-parleurs de 30 cm ont une sensibilité supérieure aux haut-parleurs de 24 cm.
Il y a des exceptions, mais les 24 cm avec une sensibilité élevée sont des bas médiums qui sont incapable de descendre dans le grave.
Je ne les retiens pas dans notre cas. Plus de 24 cm...

Les enceintes de sono doivent rester transportables facilement. Les installations de sono fixes existent mais sont moins fréquentes (Cinéma par exemple).
Une enceinte facilement transportable est une petite enceinte, c'est une règle de bon sens.

Une règle acoustique incontournable stipule que trois paramètres sont liés par une équation :

  • La sensibilité de l'enceinte : E.
  • La fréquence de coupure dans les graves : F3.
  • Le volume interne de l'enceinte : VB.

Pour info cette équation est ( Audiophile numéro 24 de Mai 1982, page 67, et après correction des erreurs ) :
E = 10 * LOG( K * R1 / QT * F33 * VB )
avec : K = 4 * PI2 / C3,
R1 = Cms / Cmb = VAS / VB,
F3 = FR * ( VAS / VB )
Cette équation est aussi utilisée pour le calcul de l'OPR chapitre Bass-reflex. Tout est lié, Sono, HI-FI, c'est pareil...

Ce qui veux dire en clair qu'une petite enceinte à haute sensibilité descend peu dans le grave.
Ou encore que si vous voulez une haute sensibilité et du grave, il faut une grande enceinte.
Là encore les solutions commerciales ne disent pas toujours la vérité.
Pour être tout a fait mauvaise langue, les solutions commerciales vous disent ce que vous avez envie d'entendre.

  • Tous les chiffres sont dans la Base de données.

  • Tous les haut-parleurs sont calculés de la même manière.

  • Les sensibilités sont ceux calculés dans le grave, et non ceux mesurés à une fréquence inconnue.

Le fait de calculer la sensibilité dans le grave avec les paramètres électro-acoustique évite bien des erreurs.
Un haut-parleur de sono bas de gamme de 38 cm était annoncé pour 102 dB/2.83V/m. Remarquable !
La sensibilité calculé était de 90.8 dB. Minable !
Le constructeur avait mesuré la sensibilité sur la résonance du cache noyau à 2000 Hz, sans le dire. Honte !
Et il y a des pigeons qui tombent dans le panneau. Pas vous, ouf !
Oui, dans ce cas je parle facilement de tromperie délibérée pour gogo.

Pour en revenir a nos graves médiums, les 24 cm sont éliminés pour cause de sensibilité insuffisante comparé aux 30 cm.
Le volume sera certainement un peu plus grand avec les 30 cm qu'avec les 24 cm.
La réponse dans le grave doit être calculée au cas par cas pour choisir, voyons cela de plus près.


Haut-parleurs grave médium :

IL y a quelques marques qui propose des haut-parleurs de qualité à prix modéré. Ce sont par exemple BEYMA, EMINENCE ou MONACOR.
J'ai éliminé dès le départ d'autre marques telle que BOOST, HYPER PHASE et consoeur. (Remarquez, je ne suis pas borné et regarderai au cas par cas les références que vous m'indiquerez).
Mais le choix peut être complété par votre marque et référence si nécessaire, même si le prix est un peu plus élevé.
Je prévois même de rajouter des diamètres autres que les 30 cm à votre demande, le cas arrivera à coup sur...

Je parlerai très rapidement du filtre de coupure qui aura au moins une self en série avec le haut-parleur grave-médium.
Dans le cas d'un filtre à 12 dB/octave, la résistance du filtre sera pris à 0.5 Ohms. ( 0.4 Ohms théorique + câble entre ampli et enceinte ).
Dans le cas d'un filtre à 18 dB/octave, la résistance du filtre sera pris à 0.70 Ohms. ( 0.65 Ohms théorique + câble entre ampli et enceinte ).
La sensibilité et le QTS seront recalculés avec une résistance de filtre moyenne de 0.6 Ohms, précision suffisante compte tenue des variations sur les paramètres réels des haut-parleurs.
La sensibilité à 1800 Hz est celui donné par la courbe de réponse du constructeur. Il sert a calculer l'atténuateur de la compression 1" de médium aigu.


Courbe de réponse du MONACOR SP-12/200PA.

J'ai retenu une sensibilité de 100 dB à 1800 Hz compte tenu de la résistance du filtre passif qui bouffe un peu de puissance. La mise au point à l'écoute affinera si nécessaire.

courbe de réponse du MONACOR SP-12/200PA

Pour une bonne tenue en puissance au niveau du déplacement de la membrane, j'ai retenu l'alignement de THIELE SBB4 si QTS<0.38 et B4 au delà.
Je ne rentrerai pas de haut-parleur dont le QTS<0.25 ou QTS>0.50, car il ne faut pas faire n'importe quoi...

Marque Référence Diamètre Sensibilité
Calculé
Sensibilité
à 1800 Hz
Volume
THIELE SBB4
QTS
RF=0.60 Ohms
B&C 12HPL64 30 cm 96.8 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 46.1 L 0.346
B&C 12PH32 30 cm 97.3 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 65.2 L 0.307
B&C 12PL32 30 cm 97.8 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 33.0 L 0.276
BEYMA SM112 30 cm 96.8 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 37.0 L 0.286
EMINENCE DELTA12 30 cm 96.2 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 78.8 L 0.460
EMINENCE DELTAPRO12 30 cm 96.1 dB/2.83V/m dB/2.83V/m 55.7 L 0.388
MONACOR SP-12/200PA 30 cm 96.2 dB/2.83V/m 100 dB/2.83V/m 61.9 L 0.355

Les haut-parleurs peuvent se monter dans un volume différent de celui indiqué.
Il existe quand même une limite mini et maxi.
Dans le catalogue HP de feuil_c.xls, vous trouverez une configuration pour chacun des haut-parleurs (plus de 1000) dans des volumes de 25, 32, 40, 50, 63, 80 et 100 L pour ce qui nous concerne, et entre 4 et 320 L en pratique.
Votre réponse s'y trouve si elle est techniquement possible...

MARQUE Référence Volume
VB
Accord
FB
Coupure
-3 dB
Coupure
-6 dB
Déplacement
à 92 dB
Évent
NB x D x L cm
B&C 12HPL64 46.1 L 59.3 Hz 67 Hz 55 Hz 0.15 mm 2 x 10 x 18.8
B&C 12PH32 65.2 L 53.5 Hz 61 Hz 51 Hz 0.20 mm 2 x 10 x 15.4
B&C 12PL32 33.0 L 69.2 Hz 79 Hz 66 Hz 0.13 mm 2 x 10 x 19.5
BEYMA SM112 37.0 L 61.3 Hz 70 Hz 59 Hz 0.15 mm 2 x 10 x 23.0
EMINENCE DELTA12 78.8 L 52.5 Hz 53 Hz 45 Hz 0.18 mm 2x 10 x 12.3
EMINENCE DELTAPRO12 55.7 L 55.5 Hz 59 Hz 49 Hz 0.17 mm 2 x 10 x 17.4
MONACOR SP-12/200PA 61.9 L 48.5 Hz 59 Hz 47 Hz 0.19 mm 2 x 10 x 21.7

La réponse dans le grave, ce sont les coupures à -3 et -6 dB. Un écart important entre les deux signifie une coupure en pente douce dans le grave.
La distorsion est proportionnelle au déplacement à 92 dB, en première approche au moins.
Les évents sont pris dans du tube PVC de 10 cm extérieur, 9.4 cm intérieur, tube que vous trouverez dans tous les magasins de bricolage type CASTO ou équivalent.
Si vous préférez un évent rectangulaire, ou un tube unique de 12.5 cm de diamètre, contactez moi. Je ne peux pas tout mettre ici.

Caractéristiques électromécanique du MONACOR SP-12/200PA


Réalisation de la caisse :

Le volume indiqué est le volume interne théorique. Il faut ajouter trois choses à ce volume :

  • Le volume de l'aimant du haut-parleur : 1.4 L car je le prend arbitrairement un aimant de diamètre 18 cm sur une hauteur de 5.5 cm.
  • Le volume des évents qui doivent être considérés comme des cylindres pleins : 2.4 L pour une longueur moyenne de 17.5 cm.
  • Le volume occupé par la compression de médium aigu MONACOR MHD-172 dans notre exemple.

Côtes du pavillon MONACOR MHD172

Vous devez donc ajouter au minimum 3.8 L au volume VB que je vous indique.
Le volume occupé par la compression MHD-172 peut être assimilé à un volume de 12 cm de large, 10 cm de haut de 21 cm de profondeur, soit 2.5 L au total.
Il faut donc ajouter 3.8 + 2.5 = 6.3 L arbitrairement. Mais rien ne vous empêche de faire un calcul plus précis dans votre cas concret.

Pour être solide, léger et transportable, le contreplaqué de 18 mm est la bonne solution pour réaliser la caisse.
A défaut, de l'aglo de 19 mm ira très bien, mais il est moins solide et bien moins cher.

Prenons notre cas avec le MONACOR SP12/200PA : volume VB = 61.9 L, volume interne 61.9 + 6.3 = 68.2 L = 68200 cm3.
Les proportions idéales internes d'une enceinte sont 1.00 - 1.20 - 1.44 ou 1.00 - 1.40 - 1.87 comme défini dans le chapitre PIÈCE. Mais ces proportions conduisent à une hauteur insuffisante pour loger les évents, le haut-parleur et la compression. Nous adopterons les proportions 1.00 - 1.20 - 2.20, proportions ou 2.20 peut être changé par une autre valeur pour s'adapter a tous les cas. En bleu clair dans l'image ci-dessous.
Retenons la première série.
Profondeur interne = ( 68200 / 1.00 / 1.20 / 2.20 )(1/3) = 29.5 cm
Largeur interne = 29.5 * 1.20 = 35.4 cm.
Hauteur interne = 29.5 * 2.20 = 64.8 cm.

La hauteur de 64.8 cm permet de loger un grave de 31 cm de diamètre, une compression de 20 cm de haut, les deux évents de 10 cm de diamètre dont le total fait 61 cm.
Les évents ronds seront placés dans les angles, en bas.
Un tasseau reliera les faces avant et arrière entre le 31 cm et la compression pour rigidifier la caisse.

Les côtes externes sont les côtes internes + deux fois l'épaisseur des planches, 2 x 1.8 = 3.6 cm
Profondeur externe = 29.5 + 3.6 = 33.1 cm.
Ajouter l'épaisseur de la grille de protection, 3 cm dans le tableaux ci dessus. 33.1 + 3 = 36.1 cm.
Largeur externe = 35.4 + 3.6 = 39.0 cm.
Hauteur externe = 64.8 + 3.6 = 68.4 cm.

Les côtes des planches a commander se trouve dans les tableaux à droite, la couleur est en fonction des proportions que vous avez retenues. Il faux deux planches de chaque, dans l'épaisseur indiquée sous le déport.

  • Posez le dessous par terre.
  • Posez les deux cotés.
  • Glissez le fond.
  • Glissez la face avant en tenant compte du déport.
  • Posez le dessus.

Le déport de la face avant est utile pour loger la grille de protection, et la collerette du haut-parleur qui fait par exemple 2.2 cm d'épaisseur sur mes 38 cm. 2.2 cm plus la grille font à peu prés 3 cm.

Les remarquables plans ci-dessous ont été réalisés par Patrick à partir des côtes et proportions en bleu clair.
J'ai une version imprimable sono.zip téléchargeable, 125 Ko, dans un format plus grand, toujours fournis par Patrick.

Plan avec évent cylindrique par Patrick.

Plan de l'enceinte pour le SP12/200PA et MHD-172, évent rond

 

Plan avec évent rectangulaire par Patrick.

Plan de l'enceinte pour le SP12/200PA et MHD-172, évent rectangulaire


Compression de médium aigu :

Le choix des tweeters ou compression a prix modéré n'est pas si élevé que cela. Je n'indiquerai pas les prix, car ils sont variables en fonction du lieu d'achat, magasin ou internet.
Il est nécessaire de trouver une autre compression que la MONACOR MHD172 citée ici, avec un angle d'ouverture de 90° dans le plan horizontal au lieu de 60°.

  • Tweeter BEYMA CP16.
  • Compression B&C DE12.
  • Compression BEYMA SMC1020.
  • Compression MONACOR MHD172, utilisable au dessus de 1800 Hz, résonance à 1200 Hz.

caractéristiques technique du pavillon MONACOR MHD-172


Le filtre :

Le filtre du grave médium comprend des éléments d'atténuation en passe bas. Il peut être à 12 ou 18 dB/octave.
Le filtre du médium aigu comprend des éléments d'atténuation en passe haut. Il peut être à 12 ou 18 dB/octave.
Le filtre du médium aigu comprend aussi des résistances d'atténuation, pour régler la compression au même niveau sonore que le grave médium.
Enfin le filtre de médium aigu comprend un élément facultatif, la correction RLC, pour linéariser la fréquence de résonance de la compression, et obtenir ainsi la pente voulue.

Vous n'arriverez sans doute pas a trouver la valeur du condensateur calculé dans le commerce. La solution est de mettre deux ou trois condensateurs en parallèle.
J'en ai dessiné deux sur les schémas.
La valeur des condensateurs en parallèle s'ajoute.
Pour faire 4.63 uF, vous pouvez soit arrondir à 4.7 uF, soit mettre 2.7 et 1.8 uF en parallèle pour obtenir 4.5 uF.
La seconde solution est préférable pour une mise au point à l'écoute.

Vous n'arriverez sans doute pas à trouver la valeur des résistances calculées dans le commerce. La solution est de mettre deux ou trois résistances en parallèle.
J'en ai dessiné deux sur les schémas.
Utilisez le calcul des atténuateurs, Onglet Atténuateur, case V6 pour avoir la solution.


Valeur des composants de filtrage en 12 et 18 dB/octave :

  • Filtre à 12 dB de type Butterworth ligne 13.
  • Filtre recommandé à 18 dB de type Butterworth ligne 17.
  • Position des composants : Voir le schéma sous le tableau, 18 dB à droite, 12 dB à gauche.
  • Calcul R4 et R5 en bas à droite.

plan du filtre SP12/200PA et MHD-172

Avec la base de données, vous commencez les calculs du filtre par L'impédance à la fréquence de coupure. Le tableur présenté ci-dessus n'existe plus.
Les valeurs de Le et de RCC sont celles du MONACOR SP12-200PA.
Le rapport 1000 et 10000 Hz est celui d'un 30 cm. Voir le chapitre Filtre Passif pour les autres cas.
Attention, ces valeurs ne sont valable que s'il n'y a pas de correction de courbe de réponse sur le passe bas du grave médium. Si ce n'est pas votre cas, contactez moi.

Dans notre exemple SP-12/200PA + MHD-172, nous retiendrons les valeurs :
L1 = 0.82 mH, L2 = 1.8 mH, L3 = 0.56 mH.
C1 = 4.2 uF, C2 = 12 uF et 1 uF en parallèle, C3 = 8 uF.
J'estime le prix d'un filtre à 32 €, résistances comprises, chez un revendeur Parisien.

Valeur de l'atténuateur R4 et R5 :
Voir le chapitre Egalisation des niveaux.
Il y a un tableau qui vous indique la valeur des résistances à utiliser pour chaque atténuation, de 0.2 dB en 0.2 dB.
Vous devez connaître la sensibilité du grave médium à la fréquence de coupure, la sensibilité de la compression de médium aigu qui est obligatoirement plus élevé ou égale, et en faire la différence.
Si votre grave médium est à 100.0 dB à 1800 Hz, et que la compression est à 102.0 dB à 1800 Hz,
l'atténuation doit être de 100 - 102 = -2 dB.
Attention, si vous utilisez un filtrage de correction de courbe de réponse, contactez moi sur la sensibilité à prendre.

Dans notre exemple SP-12/200PA + MHD-172, nous retiendrons une résistance R4 de 2.8 Ohms réalisée a partir de deux résistances de 5.6 Ohms en parallèle, et une résistance R5 de 56 Ohms. La résistance R5 pourra si nécessaire être descendue à 47 ou 39 Ohms, ou remontée à 68 Ohms à la mise au point.
Les résistances sont cimentées en 10 W minimum.
Pour R5, consultez un marchant de composants électronique plutôt que votre marchant de haut-parleurs qui ne fait probablement plus une valeur aussi élevée.

Valeur du correcteur d'impédance L6, C6 et R6 :
Voir le chapitre Filtre Passif.
Cette correction est facultative, mais si vous êtes soucieux de la qualité, et modéré sur l'égaliseur de la table de mixage, elle est indispensable.
Je vous propose, sans avoir toutes les données pour en être tout a fait sur, 1.25 mH pour L6, 8 uF pour C6 et 8.2 Ohms pour R6.

Sur une compression 1" RCF N482 qui résonne à 500 Hz, cette correction est 4 mH, 64 uF et 7.1 Ohms.
A l'époque j'étais moins rigoureux qu'aujourd'hui sur l'emplacement de l'atténuateur. Ne faites pas pareil.
La coupure est à 1200 Hz dans cet exemple vécu, trop haute pour le 38 cm qui monte pourtant bien sans accident dans la courbe de réponse.
Le 38 cm était en bass-reflex de 120 L, pour une utilisation HI-FI.

Plan du filtre PR38EX100VST et N482

Mise au point :
Voir le chapitre Mise au point.
Ce n'est pas parce que l'on est en sono que la mise au point est différente que pour une enceinte de HI-FI.
Simplement, si sur votre table de mixage vous poussez les graves et les aigus à fond, et si vous creusez le médium, alors vous pouvez vous contenter des valeurs calculées.
Vous faites une bouillie sonore parfaitement inaudible, qui ne mérite pas la moindre considération...
Na ! j'ai dis ce que j'avais sur le coeur...
Rassurez vous, je répondrai à vos questions, je ne sais pas l'utilisation pratique que vous faites de votre sono.

Réalisation du filtre :
Sur une planche de contreplaqué de 8 ou 10 mm, avec les composants d'un coté, et les fils de liaison, ou les soudures directe entre composants de l'autre.
Les selfs seront vissées et / ou collées. Une bonne vis ne lâchera pas. Je suis moins affirmatif sur un collage.
Percez un trou a chaque extrémité des condensateurs pour que les fils ressortent de l'autre coté du contreplaqué pour les soudures aux autres éléments. Ajoutez deux trous de chaque coté au milieu du condensateur pour un collier plastique de fixation.
Les résistances se fixent comme les condensateurs.
S'il faut du fil entre les composants, prenez du 2.5 mm2 rigide en retirant la gaine plastique de protection.

Le schéma ci dessous est pour un filtre à 18 dB, sans la compensation d'impédance R6, L6 et C6 de la compression.
Sur demande, j'ajouterai les 3 autres cas.

Plan de réalisation d'un filtre

Câblage interne :
En 2.5 mm2 minimum, et en fil souple. Un diamètre plus gros ne peut pas faire de mal, n'oubliez pas que vous allez travailler avec des puissances élevées.

Soudures :
Pour souder un fil, dénudez le sur 15 mm de long. Places votre fer a souder a une extrémité de 15 mm, la soudure à l'autre extrémité des 15 mm, et attendez que la soudure fonde toute seule. Votre fil sera correctement étamé...
Une liaison entre deux composants nécessite un étamage des deux cotés, avant la soudure...
Tortiller deux fils entre eux avant soudure ne rend pas la soudure meilleure...
N'hésitez pas a vous entraîner avant sur des longueurs de fils de 10 cm. J'ai trop vu d'horreur en terme de soudure.

Voir cette réalisation.


Un autre exemple :

Il s'agit d'une enceinte de sono pour un collègue, dont j'ai assuré la mise au point du filtre et le dimensionnement de l'enceinte et des évents.
Les haut-parleurs ne sont plus tout jeune : Electrovoice EVM 15 L et gros tweeter FANE.
Ce n'est pas mon choix, ce ne sont pas mes recommandations, mais il faut faire le maximum avec ce que l'on vous donne...
Volume réduit au minimum compte tenu des caractéristiques du HP de grave médium.
Évents dimensionnés pour le niveau SPL maxi du HP. Accord bas.

Une enceinte de sono

 

Plan du filtre :

Même si le tweeter est un gros tweeter, ce n'est pas une compression 1" + pavillon.
Il est nécessaire de prendre des précautions pour le faire descendre bas.

  • La première des précautions est d'utiliser le 38 cm sans filtre : la puissance dans les aigus qui le traversera ne passera pas dans le tweeter.

  • La deuxième précaution est d'utiliser un filtre à 18 dB sur le tweeter, avec un ajustement pile poil des niveaux relatifs entre les HP.

  • La troisième précaution est de compenser la fréquence de résonance du tweeter vers 550 Hz, avec un RLC en parallèle. La pente du filtre sera respectée, même à la résonance du tweeter. Moins de risques de destruction a ce niveau.

J'ai eu entre les mains le filtre d'origine, un simple 12 dB des plus basique. Si le tweeter tenait avec le filtre d'origine, je peux dormir sur mes deux oreilles avec le mien...
A la mise au point j'avais des exigences en terme de qualité du médium, qui sans être du niveau HI-FI, est plus que correct en sono. Sono et qualité sont possibles, il faut le vouloir.

plan du filtre


Analyse du filtre :

4.3 uF, 0.56 mH et 12.7 uF. C'est un filtre à 18 dB/octave à 2310 Hz sur 10.8 Ohms.
il y a bien un rapport 3 entre les deux condensateurs.
C'est la grosse surprise de cette mise au point : une coupure aussi basse.
A méditer pour ceux qui veulent faire monter un 38 cm à 4000 ou 5000 Hz. l'EVM 15 L est un HP qui monte bien pourtant...

3.9 Ohms en série et 8.5 Ohms en parallèle. Atténuation -5.8 dB sur 8 Ohms.

2.5 mH, 33 uF et 8.7 Ohms. Résonance 554 Hz sur 8.7 Ohms.
Parfaite correspondance entre la mise au point à l'écoute et la théorie.

 

Prix du filtre :

Prix Haut-parleurs systèmes, en juin 2006

Valeur théorique Valeur pratique Prix
4.3 uF 3.3 uF
1 uF
2.15 €
1.68 €
0.56 mH en 10/10e 0.56 mH en 10/10e 4.27 €
12.7 uF 10 uF
2.7 uF
3.40 €
2.05 €
3.9 Ohms 3.9 Ohms 1.00 €
8.5 Ohms 18 Ohms
18 Ohms
150 Ohms
1.00 €
1.00 €
1.00 €
8.7 Ohms 18 Ohms
18 Ohms
270 Ohms
1.00 €
1.00 €
1.00 €
2.5 mH en 15/10e 2.5 mH en 14/10e 10.02 €
33 uF 33 uF 8.50 €
Pour une enceinte Total 39.07 €

Nous sommes dans le cas d'un filtre simple, mais bien réalisé.
La self de 2.5 mH est certainement surabondante en terme de diamètre de fil, compte tenu de la résistance qui suit. Une self en fil fin et une résistance plus faible feraient exactement la même chose.
Gain possible 4 à 5 €.

Il faut savoir qu'un filtre actif premier prix, BEHRINGER 2310 est à 100 €.
Il faut un 2eme ampli, mais compte tenu de la sensibilité du tweeter une petite puissance est suffisante.
Un filtre passif de qualité reste rentable, mais s'il avait fallut filtrer le 38 cm c'est de moins en moins certain.
(1.2 mH et 4 uF en plus pour un filtre à 12 dB/octave, +8.50 €)
Et le filtre actif coupe à 24 dB de chaque coté.

Pour une coupure entre un grave et un bas médium, la multi amplification est plus économique, pour une qualité d'écoute supérieure : Faites l'économie sur les amplis...

 

Mise au point, câblage en l'air :

test d'un filtre

Le bornier est retiré, et les fils sortent par derrière. Il sont en pratique encore trop court, tout dépend de la place que vous avez sur le coté. L'idéal c'est posé sur le dessus de l'enceinte.
Vous avez le droit de penser que c'est passablement en pagaille. Comment faire autrement ?
Soignez les soudures, c'est important.
C'est un filtre à 18 dB passe haut, avec LPAD et RLC de correction d'impédance à la résonance du tweeter.


Réalisation pratique :

Une fois les valeurs trouvées, il est possible de faire un filtre propre qui sera placé dans l'enceinte.
Entrée du signal à droite. Sortie vers tweeter à gauche.
Le fil bleue ressort de dessous la plaque derrière la self de 0.56 mH et replonge 2 cm après. C'est suffisant pour grouper toutes les masses.
Quelques vis et rondelles tiennent les composants en place.
On voit parfaitement :
- Capa, self en parallèle et capa suivit d'une résistance en série. C'est un 18 dB.
- La résistance en parallèle du LPAD, 2x18 Ohms et 150 Ohms en vert.
- Le RLC de correction d'impédance, les trois résistances au fond, la self de 2.5 mH, et les 33 uF.
Le gros pâté de soudure vers la sortie + du tweeter n'est pas joli mais brille bien, les soudures sont de qualité.

Le filtre testé au propre


La sono :

J'ai passé l'age de sortir en boite.
Pourtant, suite à une soirée cabaret organisée par le CE de mon entreprise, l'entrée dans la boite d'à coté étant offert, j'y ai passé une heure avec mon épouse.
Je n'y serai pas resté 1/4 d'heure de plus tellement j'avais mal aux oreilles.
Les graves sont poussés à fond, les aigus aussi, le médium est creusé. Le message sonore est complètement inaudible.
Je ne comprends absolument pas cette approche de la restitution sonore.
J'aimerai bien avoir quelques explications par un DJ. Il y en aura bien un qui me lira...
(Très bonne la sono du cabaret par contre).

Cette approche de la restitution sonore se retrouve un peu partout, même sur des systèmes de sonorisation qui ont tout dans le matériel et les solutions techniques pour être bon.
La bouillie sonore qu'on nous délivre un peu partout vient donc bien des gens qui sont derrière la console.
Là encore j'aimerai avoir des explications par les intéressés.

A contrario, j'ai écouté CARMEN de BISET dans une salle de sport ou il y avait une mise en scène grandiose avec des chevaux et des calèches, c'est dire la taille de la mise en scène.
Une sono relayait les voies grâce a des micros suspendu au dessus de la scène.
La restitution était parfaite.
Sono et qualité sont possible.
Qui est aux commandes ?

J'ai lu que lors d'un festival de musique, un prestataire avait installé la sono sur la scène et laissé des gens aux commandes de la console.
Mais chaque groupe envoyait vers la console "un technicien du son".
Quand le technicien se contentait de dire son souhait, et laissait le prestataire s'occuper des réglages, le son était bon.
Quand le technicien se mettait aux commandes, le son était mauvais.
La prestation est de satisfaire le client, représenté ici par les groupes.
Mais le client n'est-il pas plutôt le spectateur ?
Pitié pour lui, laissez les pros, les vrais, faire leur travail. Ne le laissez par partir en disant "La sono est dégueulasse".
Qui est aux commandes ?

Un très bon point pour la sono d'Hugues AUFRAY à la Bourse du Travail à LYON le 03/11/2005.
Un chanteur qui respecte les spectateurs, des musiciens excellents, un niveau sonore et une qualité remarquable donc une équipe technique compétente, des éclairages de qualité. J'ai aimé, mon épouse aussi.
Je comprends qu'il faille parfois éclairer les spectateurs, mais je ne supporte pas d'avoir un projecteur dans la figure. Ce sera le seul bémol (Projecteur bleu en bas à gauche).

Laurent me fait part de son avis :

Pour les DJ l'explication est simple : Ils sont sourds!
J'ai installé de gros systèmes de sono. Il m'est impossible de rester dans la salle en test de recette finale : Seuil de la douleur!
Ce qui est amusant c'est le test du 'sourdingue' des propriétaires.
Je cite "Y pas assez de volume, je peux encore tenir une conversation avec mon voisin!"
Et voila... Tout est dit!


Liens :


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