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2-9-1 : Enceinte de SONO à 2 voies

Mise à jour : 14 novembre 2023, Antimode 11.

 

Actualisation en septembre 2014 :

Vous êtes nombreux à m'écrire pour me dire que les haut-parleurs décrits dans ce chapitre ne se trouvent plus.
La méthode de calcul avec le fichier EXCEL ne se trouve plus et est remplacée par la base de données MySQL.
Je laisse le chapitre en l'état, parce que les principes utilisés sont toujours valables aujourd'hui.
L'alternative à la MHD-172 est une compression B et C de 1" DE160 ou DE250, compression associée à son pavillon 1" ME20 ou ME45.
Il y a plein d'équivalents dans d'autres marques, mais choisissez une compression capable de reprendre à 2000 Hz ou en dessous.
Et si vous pouvez vous payer une compression 1.4" ou 2" à la place d'une compression 1", vous gagnerez en qualité.

Au niveau du filtrage, le minimum est le filtre à 12 dB de type Linkwitz Riley, et non Butterworth comme proposé dans le chapitre.
La réponse en coïncidence est la raison qui m'a fait changer de type de filtre.
De même je ne propose plus de correcteur d'impédance RLC dès que l'atténuation est suffisante, parce que le lissage de l'impédance par les résistances R4 et R5 est très important.
Avec une compression, il n'y a pratiquement jamais besoin du correcteur RLC...

Au niveau des plans, nous utiliserons ceux qui existent dans la base de données : Liste des plans d'enceintes.
Dans cette liste il ne faut garder que ceux qui concernent la SONO, par exemple :

Les choses évoluent considérablement, les outils de calculs, les choix techniques, la présentation des résultats.
Je ne suis pas limité en nombre de plans, si vous voulez un évent rectangulaire ou deux évents ronds, demandez-le.
Vous voulez d'autres haut-parleurs ?
Si votre choix tient la route, je ferai le plan, je le rajouterai en lien direct.

 

Principe :

Vous êtes quelques-uns à me poser des questions sur un système de sonorisation à 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 à base de haut-parleurs MONACOR MHD-172 pour la compression de médium aigu et MONACOR SP-12/200PA pour le grave médium, haut-parleurs choisis pour leur prix bas.

Je compléterai ce chapitre par une autre réalisation à base d'un haut-parleur de 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-parleurs, ce qui sort d'une réalisation pure.
Et certains lecteurs 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 possibles pour un système à deux voies : 24, 30 et 38 cm.
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.
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, 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 à peu près aux mêmes fréquences, ou plus bas.
    Seuls 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.
    À 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-parleurs doivent être équilibrés à la fréquence de coupure, et de chaque côté sur une octave environ.
  • Le troisième point est que les haut-parleurs de grave médium ont une remontée en niveau plus ou moins marqué 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 haut-parleurs large bande.
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 différentes.
Ce qui marche bien dans un cas marche moins bien dans l'autre et à 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.
Qui dit conversion, dit rendement.
Je vous invite à lire dans le chapitre haut-parleur : aspects théoriques, la rubrique puissance et rendement pour en savoir plus.
Rappelons simplement que rendement et sensibilité sont assez proches, 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 élevée.
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 termes 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 Décibels, pour 1 Watt électrique donné par l'ampli et à 1 mètre de distance. C'est plus clair ?

La formule est : Niveau = Sensibilité + ( 10 * LOG10( 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).
  • 118 dB à 128 W.

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

JBL indique clairement dans ses documentations une perte de :

  • 0.6 à 0.8 dB à la puissance nominale divisée par 10 : 40 W pour un haut-parleur de 400 W.
  • 2.0 à 2.6 dB à la puissance nominale divisée par 2 : 200 W pour un haut-parleur de 400 W.
  • 3.3 à 4.3 dB à la puissance nominale : 400 W pour un haut-parleur de 400 W.

Gardez à l'esprit que les haut-parleurs JBL sont excellents, particulièrement bien étudiés au niveau du circuit magnétique, et que les pertes sont encore plus importantes 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 en extérieur.
La formule est : Atténuation = -20 * LOG10( 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 fais ici une parenthèse.
En extérieur quand on veut un niveau important à 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 certains 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 ce 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 haut-parleurs pour SONO.

 

Sensibilité, volume et fréquences graves :

Après cette parenthèse technique, importante en termes de remise en cause de certaines approches erronées, revenons à la sensibilité de nos haut-parleurs de graves médiums.
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 incapables 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 )

Ce qui veut 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 à 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 celles calculées dans le grave, et non celles mesurées à une fréquence inconnue.

Le fait de calculer la sensibilité dans le grave avec les paramètres électroacoustiques évite bien des erreurs.
Un haut-parleur de sono très bas de gamme de 38 cm était annoncé pour 102 dB/2.83V/m. Remarquable !
La sensibilité calculée 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 !
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 à nos haut-parleurs de grave médium, les 24 cm sont éliminés pour cause de sensibilité insuffisante comparée aux haut-parleurs de 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 de grave médium :

IL y a quelques marques qui proposent des haut-parleurs de qualité à prix modéré, ce sont par exemple BEYMA, EMINENCE, MONACOR ou FAITAL PRO.
J'ai éliminé dès le départ d'autres marques telles que BOOST, HYPER PHASE et consœur. (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 sûr...

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 prise à 0.5 Ohm. ( 0.4 Ohm théorique + câble entre ampli et enceinte ).
Dans le cas d'un filtre à 18 dB/octave, la résistance du filtre sera prise à 0.70 Ohm. ( 0.65 Ohm théorique + câble entre ampli et enceinte ).
La sensibilité et le QTS seront recalculés avec une résistance de filtre moyenne de 0.6 Ohm, précision suffisante compte tenu des variations sur les paramètres réels des haut-parleurs.
La sensibilité à 1800 Hz est celui donné par la courbe de réponse du constructeur, elle 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 haut-parleurs 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 extérieurs, 9.4 cm intérieurs, tube que vous trouverez dans tous les magasins de bricolage type BRICO, CASTO, LEROY 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, 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.
À défaut, de l'agglo 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 anciennement défini dans le chapitre Proportions des enceintes.
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 peuvent être changés par une autre valeur pour s'adapter à 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 tableau 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 à commander se trouvent dans les tableaux à droite, la couleur est en fonction des proportions que vous avez retenues.
Il faut deux planches de chaque, dans l'épaisseur indiquée sous le déport.

  • Posez le dessous par terre.
  • Posez les deux côtés.
  • 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 près 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 compressions à un 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 d'impédance RLC, pour linéariser la fréquence de résonance de la compression, et obtenir ainsi la pente voulue.

Vous n'arriverez sans doute pas à 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 l'égalisation des niveaux, dans la partie "Impédance constante, calcul de vos résistances R4 et R5 d'atténuation" pour avoir la solution.

 

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

  • Filtre à 12 dB de type Butterworth en ligne 13.
  • Filtre recommandé à 18 dB de type Butterworth en 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 sur les filtres passifs pour les autres cas.
Attention, ces valeurs ne sont valables 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 sur l'égalisation 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 à 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 marchand de composants électroniques plutôt que votre marchand de haut-parleurs qui ne fait probablement pas une valeur aussi élevée.

 

Valeur du correcteur d'impédance L6, C6 et R6 :

Voir le chapitre sur la correction d'impédance RLC série.
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 à fait sûr, 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.
À 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 haut 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 sur la 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 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 dit ce que j'avais sur le cœur...
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 côté, et les fils de liaison, ou les soudures directes entre composants de l'autre.
Les selfs seront vissés et/ou collés, une bonne vis (en plastique pour une self) ne lâchera pas, je suis moins affirmatif sur un collage.
Percez un trou à chaque extrémité des condensateurs pour que les fils ressortent de l'autre côté du contreplaqué pour les soudures aux autres éléments.
Ajoutez deux trous de chaque côté au milieu du condensateur pour un collier plastique de fixation.
Les résistances se fixent comme les condensateurs, mais surtout ne les plaquez pas contre la planche en bois parce qu'elles chauffent et que ça va prendre feu.
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, placez votre fer à souder à 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 côtés, 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 sur vos images de soudure.

Voir la fabrication d'une enceinte de SONO à 2 voies.

 

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 à 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...
À la mise au point, j'avais des exigences sur la qualité du médium, qui sans être du niveau hi-fi, est plus que correcte 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.
À méditer pour ceux qui veulent faire monter un 38 cm à 4000 ou 5000 Hz, l'EVM 15 L est un haut-parleur 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 :

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 sur le diamètre du 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 de premier prix, un BEHRINGER 2310 est à 100 €.
Il faut un 2e 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 fallu 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 côté.

Pour une coupure entre un grave et un bas médium, la multiamplification 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.
Ils sont en pratique encore trop courts, tout dépend de la place que vous avez sur le côté, l'idéal est de le poser 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 bleu 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 :

  • Condensateur, self en parallèle et condensateur suivi 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'âge de sortir en boîte.
Pourtant, suite à une soirée cabaret organisée par le CE de mon entreprise, l'entrée dans la boîte d'à côté étant offerte, 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, les médiums sont creusés, le message sonore est complètement inaudible.
Je ne comprends absolument pas cette approche de la restitution sonore.
J'aimerais bien avoir quelques explications par un DJ, il y en aura bien un qui me lira...
Par contre, la sono du cabaret était très bonne.

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 bons.
La bouillie sonore qu'on nous délivre un peu partout vient donc bien des gens qui sont derrière la console.
Là encore j'aimerais 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 à des micros suspendus au-dessus de la scène.
La restitution était parfaite.
Sono et qualité sont possibles.
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 : Le 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, le seuil de la douleur est atteint !
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 voilà... Tout est dit!

 

Des années plus tard, nous sommes en janvier 2022, Pierre a réagi, son avis pondère bien le mien, je n'ai rien compris aux boîtes de nuit !!!

Je viens de lire votre commentaire concernant votre expérience dans une "boîte".
Voici une tentative d'explications :
Vous avez tort de penser que les gens vont en boîte pour écouter de la musique et pour danser, la donne a complètement changé.
Il fut un temps où l'on était content de boire une bière, puis la génération suivante s'est mise au whisky, puis au gin, puis à boire à la bouteille et enfin d'arriver en boîte déjà bourré !
L'emploi de toutes sortes de drogues combinées à l'alcool devient un cocktail habituel.
Le binge drinking est à la mode, surtout chez les jeunes femmes.
Le before et l'after sont monnaie courante.

Vous me direz que tout cela est bien loin de la reproduction sonore... Quoique...
Depuis que les cafetiers ont compris que les cacahuètes salées faisaient boire davantage, les tenanciers de boîtes ont rapidement compris que la conjonction, alcool, drogues, son et lumière pouvaient rapporter gros !!!
Et oui, il est prouvé scientifiquement que les basses à fort niveau provoquent une soif incontrôlable et que la chaleur ambiante, l'agressivité des aigus, les lumières saccadées et contrôlées méthodiquement, induisent un état second très recherché par un public épuisé par les contraintes d'une société de plus en plus malade.
Ce public fuit pour quelques heures inconsciemment son "mal vivre".
Ce même public, peu éduqué à la musique, se contente de rythmes primaires enjolivés par de courtes phrases musicales répétitives.
Ne dit-on pas que ce sont les tonneaux vides qui font le plus de bruit ?

Personnellement ce qui m'inquiète et me désespère c'est que certaines personnes correctement instruites et parfois diplômées des hautes écoles adhèrent à ces réjouissances hebdomadaires.

Notre société en est là !
La démesure est de mise !
Ne voit-on pas de jolies berlines électriques de 1000 CV transporter une seule personne dans un Paris embouteillé et où la vitesse moyenne de cet engin est de 30 km/ h ?

 

Liens :



2-9-2 : Fabrication enceinte SONO à 2 voies

Mise à jour : 14 novembre 2023, Antimode 11.


Introduction :

Après avoir organisé une soirée dansante, j'ai été très déçu de la qualité de la sono que j'avais louée...
Je me mis à la recherche d'enceintes de qualité à un prix raisonnable.
Quête qui se solda par un échec (bien sûr) mais qui me permit de découvrir le monde formidable de Dominique !
Après de nombreuses discussions via le Net, je me suis résolu à fabriquer mes propres enceintes avec l'aide incommensurable de Dominique.
En voici donc le compte rendu.

 

L'achat :

Les revendeurs de haut-parleurs dans mon coin perdu du sud de la France ne sont pas légion, mais j'en ai trouvé un, et une semaine après la commande j'ai pu aller chercher mes 2 haut-parleurs et 2 chambres de compression.
Bin... C'est beau ! et lourd !
C'est vraiment de la belle machine qui fait très bien sur la table du salon (mais ma femme n'est pas de cet avis!).
Malheureusement, ce revendeur n'avait pas les composants pour la confection des filtres, je me suis donc rabattu sur le Net.

Le service des deux fournisseurs est sans reproche !
Commandé le vendredi dans la nuit, j'ai reçu les deux colis le mardi, tous les 2 bien emballés avec un joli catalogue !
Il ne me reste plus qu'à trouver le bois.
J'ai choisi du latté, moins cher que le contre-plaqué (avec des champs plus jolis à mon goût) et moins lourd que l'agglo.
Le tout coupé dans les bonnes dimensions.

HP  Gotronic  Selectronic  planches

 

Il ne reste plus qu'à passer à la caisse !

Ticket de caisse, prix de 2006.
2 SP-12/200PA 190.00
2 MHD-172 164.00
2 Selfs 0.56 mH 10.00
2 Selfs 0.82 mH 10.00
2 Selfs 1 mH >14.00
2 Selfs 1.8 mH 20.00
2 Condensateur 2.2µF 7.00
2 Condensateur 3 µF 5.00
4 Condensateur 3.9 µF 5.00
2 Condensateur 4.7 µF 5.00
2 Capa 8.2 µF 8.00
4 Condensateur 10 µF 17.00
8 Résistances (5.6, 8.2, 56 Ohms) 7.00
2 Bornier 11.00
2 Grille et fixations 7.00
1 Bois et fournitures pour les caisses 90.00
1 Expédition colissimo (Gotronic et Selectronic) 10.00
  TOTAL 580 €

 

Allez, au boulot :

tracagetrouP Avec beaucoup de minutie, je trace les trous pour les compressions et les boomers. decoupeP Attention, à la découpe avec une scie sauteuse.
Je fais des trous pour passer la lame et je scie l'envers pour éviter trop d'ébarbures.
Après, un coup de râpe pour ne pas se mettre des échardes dans les doigts.
Assemblage avec tasseaux, vis et colle à chaud, un plaisir, mais attention à être bien d'équerre. assemblagecaisseP J'assemble tout sauf le fond de la caisse pour permettre de vernir l'intérieur de l'évent.
Dominique me reprochera d'assembler le dos, car il faut pouvoir accéder à l'évent pour la mise au point...
Mais franchement, entre nous, je ne ferai pas cette mise au point (ce n'est pas de la hi-fi que diantre !)
caisseinterieurP

 

caissebruteP ponsageP caisseponseeP teintureP
Et voilà, l'œuvre !
Le bas de la caisse n'est pas assemblé, le reste est juste posé dessus.
J'ouvre le garage, brrr, il fait froid, et je ponce... Là on peut voir les champs du latté avec un petit arrondi. Et puis je passe à la teinture, et à la vitrification.
Le bas de caisse n'étant pas assemblé, j'ai pu tout vitrifier d'un coup
en laissant du brut pour l'assemblage, ce qui m'a permis de pouvoir poser
la caisse pour le séchage.

 

Passons aux filtres :

filtreschemaP filtresoudureP filtresoudurefiniP filtrefiniP
filtrepercageP Je dispose les éléments sur une feuille, je dessine les liaisons et l'emplacement des trous.
Sur deux plaques de Torsyl (5mm) je pose mon schéma et je perce les 2 planches en même temps.
Je place et colle mes éléments, je retourne et je soude.
Attention à bien prendre le schéma à l'envers !
Certains fils de cuivre non dénudés vont éviter les courts-circuits !

 

Assemblage final :

C'est terminé !
2 couches de vitrificateur avant d'assembler le bas de la caisse, puis 2 autres couches pour unifier le tout.
Perçage du fond pour le bornier, des côtés pour les poignées, mise en place du filtre sur la planche de l'évent
Puis positionnement minutieux des haut-parleurs et c'est fini !
filtreposeP

 

Je branche sur l'ampli...
Glup !
J'introduis le Cd dans le lecteur.
Lecture...
Je tends l'oreille.
Et j'apprécie ! Si, si !
finiP Enfin des enceintes de qualité !
Mes prochaines soirées seront sans nul doute beaucoup mieux appréciées!
Merci, Dominique,
vraiment, merci !

 

Rapport Post-Soirée

Après avoir rodé les deux enceintes à bas volume, puis de plus en plus fort, me voilà guilleret d'organiser ma prochaine soirée...
Et là... Que la classe soit !

Même si certains convives n'ont pas entendu de différences ( ils n'avaient pas trouvé que le son n'était pas bon avant ! Ce sont d'ailleurs les mêmes qui ne dansent pas en rythme ! ) toutes les personnes m'ont félicité du choix de la sono.
Je dois avouer que le son est vraiment de qualité dans toutes les fréquences que mon oreille supporte.
Des graves profonds (les enceintes étaient pendues) et des aigus clairs et non criards.
Et une sacrée puissance SPL... Euh, pardon Dominique, un sacré rendement !

Pour info, je n'ai pas pu acheter l'ampli HAFLER TA1600 de 2x60 W conseillé par Dominique et me suis rabattu sur un MONACOR STA-142 de 2x150W, et dans une salle de 200m² je n'ai pas dépassé le quart de la puissance !

Pour être parfaitement critique, j'émets tout de même un bémol (pour rester dans la musique !) les pavillons du MHD-172 sont trop étroits ( = 60° ), 90° auraient facilité l'orientation des enceintes par rapport à la piste.

Allez vous autres, n'hésitez pas à monter vos propres enceintes !

 

Écrire à Patrick, l'auteur de ce chapitre.



2-9-4 : Caisson de graves pour SONO

Mise à jour : 14 novembre 2023, Antimode 11.

 

Principe :

Ce chapitre fait suite au chapitre sono qui décrit une enceinte a deux voies, enceinte un peu limitée dans le grave, entre 60 et 80 Hz à -3 dB.
Le but d'un caisson est de compléter la réponse jusqu'à 40 Hz à -3 dB environ, en permettant une coupure plus haute en fréquence, vers 150 ou 200 Hz, de l'enceinte à deux voies.

La membrane du 30 cm de l'enceinte à deux voies ne reproduit plus le grave, se déplace moins, ce qui se traduit par une puissance acoustique, un SPL, supérieure.
Le grave de 38 ou 46 cm se charge des fréquences graves, en dessous de 150 ou 200 Hz,  il est conçu pour.

Les 38 cm de sono sont souvent de haut-parleurs de bas médium en pratique.
Les graves sont des 46 cm.
Mais il existe aussi des 38 cm qui peuvent convenir.

Une paire de 46 cm pour illustrer un peu le chapitre.
Je n'ai pas retenu cette référence BEYMA 18LX60 dans mon choix, j'avais simplement la photo.

haut-parleur BEYMA 18LX60 de face et de dos

 

Un peu de théorie :

La théorie a connaître se trouve au chapitre sono :
Rendement et Puissance.
Rendement, Volume et Fréquences graves.

Globalement nous ne nous comprenons pas :

  • Vous voulez une sono de 800, 1500, 8000 W.
  • Je vous réponds choix des haut-parleurs et sensibilité, mais jamais puissance.

Pourtant le chapitre rendement et puissance est explicite :

  • Le haut-parleur à une sensibilité exprimée en Décibels pour un Watt à un mètre de distance.
  • Un ampli de puissance augmente le niveau en Décibels du haut-parleur : 400 W ==> +26 dB.
  • La distance diminue la puissance au point d'écoute : 32 m ==> - 30 dB dehors.

Si vous prenez un haut-parleur de 94 dB/2.83V/m de sensibilité avec un ampli de 400 W et à 32 m de distance vous aurez :
94 + 26 - 30 = 90 dB.
Si vous prenez un haut-parleur de 97 dB/2.83V/m de sensibilité avec un ampli de 400 W et à 32 m de distance vous aurez :
97 + 26 - 30 = 93 dB.
Acoustiquement, 93 dB est le double de 90 dB, et votre sono sera acoustiquement deux fois plus puissante.
Or le seul paramètre qui a changé est la sensibilité du haut-parleur, et ce n'est qu'un choix avant l'achat.

Faites le bon choix, choisissez des haut-parleurs à haute sensibilité, ils ne coûtent pas plus cher.
Ne soyez pas surpris si je vous parle de sensibilité et pas de puissance :
En parlant de sensibilité, je parle de puissance puisque les deux sont directement liés.

Je vais essayer d'être encore plus clair.
Reprenons notre exemple, HP de 97 dB/2.83V/m de sensibilité, ampli de 400 W à 32 m. Nous avons 93 dB en pratique.
Quelle puissance d'ampli faut-il pour avoir le même niveau sonore de 93 dB à 32 m avec un haut-parleur de sensibilité un peu plus faible ou un peu plus fort ?

Sensibilité HP Puissance ampli Gain ampli Perte à 32 m Niveau sonore Ampli 800 W
99.0 dB/2.83V/m 250 W +24.0 dB -30 dB 93 dB 99.0 dB
98.5 dB/2.83V/m 280 W +24.5 dB -30 dB 93 dB 98.5 dB
98.0 dB/2.83V/m 315 W +25.0 dB -30 dB 93 dB 98.0 dB
97.5 dB/2.83V/m 355 W +25.5 dB -30 dB 93 dB 97.5 dB
97.0 dB/2.83V/m 400 W +26.0 dB -30 dB 93 dB 96.0 dB
96.5 dB/2.83V/m 450 W +26.5 dB -30 dB 93 dB 95.5 dB
96.0 dB/2.83V/m 500 W +27.0 dB -30 dB 93 dB 95.0 dB
95.5 dB/2.83V/m 560 W +27.5 dB -30 dB 93 dB 94.5 dB
95.0 dB/2.83V/m 630 W +28.0 dB -30 dB 93 dB 94.0 dB
94.5 dB/2.83V/m 710 W +28.5 dB -30 dB 93 dB 93.5 dB
94.0 dB/2.83V/m 800 W +29.0 dB -30 dB 93 dB 93.0 dB
93.5 dB/2.83V/m 890 W +29.5 dB -30 dB 93 dB 92.5 dB

 

Maintenant mettez le prix sur un haut-parleur de 97 dB/2.83V/m de sensibilité, sur un autre haut-parleur de 94 dB/2.83V/m de sensibilité, sur un ampli de 400 W et sur un autre ampli de 800 W.
Quelle est la solution la plus économique ?

La colonne rose "Ampli 800 W" vous montre le niveau sonore obtenu à 32 m avec un ampli de 800 W, en fonction de la sensibilité du haut-parleur.
93 dB est quatre fois moins puissant que 99 dB, il faut juste choisir le bon haut-parleur.

Sur un simple choix du haut-parleur, il faut un ampli de 250 W ou 890 W pour avoir le même niveau sonore à 32 m de distance.
C'est pour faire le bon choix que je peux vous aider...
Vous n'avez par contre pas besoin de moi pour acheter un ampli de la puissance compatible avec votre haut-parleur.

Gardez à l'esprit que mon tableau est un peu idyllique, il y a la compression thermique qui rentre en ligne de compte.

  • La puissance fait chauffer la bobine mobile, ce qui change sa résistance.
  • Le grand déplacement aux fortes puissances fait sortir une partie de la bobine de l'aimant ce qui diminue la force qui fait bouger la membrane.

Le bilan est une perte par rapport à la sensibilité théorique, perte proportionnelle à la puissance.

JBL indique clairement dans ses documentations une perte de :

  • 0.6 à 0.8 dB à la puissance nominale divisée par 10, 80 W pour un haut-parleur de 800 W.
  • 2.0 à 2.6 dB à la puissance nominale divisée par 2, 400 W pour un haut-parleur de 800 W.
  • 3.3 à 4.3 dB à la puissance nominale, 800 W pour un haut-parleur de 800 W.

Pour un même niveau sonore, un haut-parleur qui se contente de 250 W aura 1.5 dB de perte de moins qu'un autre haut-parleur qui en demande 800 W.
Avec des haut-parleurs à haute sensibilité, vous êtes gagnant à tous les points de vue.
Enfin, gardez à l'esprit que les haut-parleurs JBL sont d'excellents haut-parleurs particulièrement bien étudiés au niveau du circuit magnétique, et que les pertes sont encore plus importantes avec des haut-parleurs plus bas de gamme.

Mais, il y a sensibilité et sensibilité, les choses ne sont pas simples...
Les constructeurs indiquent généralement une sensibilité mesurée à 1000 ou 2000 Hz, sur la résonance du cache noyau.
Je vous indique une sensibilité calculée à partir du rendement en %, lui-même calculé avec les paramètres T&S du haut-parleur, sensibilité dans le grave donc, et surtout parfaitement comparable d'un haut-parleur à l'autre.
Dans notre cas, c'est bien entendu la sensibilité calculée qui nous intéresse, et exclusivement celui-ci.

 

Un choix de haut-parleurs :

La Base de données vous aidera à choisir et calculer un haut-parleur.

Je préfère vous indiquer un choix de haut-parleurs de 46 cm qui est plus simple d'utilisation, mais avec une sélection impitoyable.
Si le haut-parleur auquel vous pensez n'y est pas, je saurai vous dire pourquoi.
Il n'est pas utile qu'il y ait beaucoup de haut-parleurs, il suffit que ceux qui y figurent soient les meilleurs.

  • Classement par sensibilité décroissante. Limite basse à 95.5 dB
  • Accord pour une courbe de réponse plate dans le grave.
  • Fréquence de coupure à -3 dB inférieure ou égale à 48 Hz dans au moins un des deux cas.
  • Déplacement de la membrane à 92 dB inférieure ou égale à 0.20 mm dans au moins un des deux cas, pour avoir moins de distorsion à forte puissance.

Deux cas pour le volume :

  • Volume pour une bonne tenue en puissance : Un des 6 alignements de THIELE.
    Les alignements utilisés dépendent du QT du haut-parleur.
  • Volume compris entre les alignements de THIELE et les autres alignements courants si le déplacement de la membrane reste inférieur à 0.2 mm pour 92 dB.
Haut-parleurs de 46 cm
Marque Référence Sensibilité Qts Vb Fb F à -3 dB F à -6 dB X à 92 dB
    dB/2.83V/m   L Hz Hz Hz mm
RCF L18S800 98.0 0.29 210.9 46.2 43 39 0.12
ELECTROVOICE DL18X 98.0 0.34 281.4 34.7 40 34 0.20
289.3 35.1 40 33 0.21
SWAN PA15 97.6 0.39 189.5 42.4 44 38 0.12
BEYMA 18G400 97.5 0.37 183.0 36.8 45 36 0.13
201.3 39.0 42 36 0.14
ELECTROVOICE EVX-180A 97.3 0.27 131.2 42.1 48 41 0.16
CIARE 18.75NDW 97.2 0.36 171.1 39.3 45 38 0.15
181.4 39.9 44 37 0.15
PHL 7560 97.1 0.36 164.8 38.4 46 37 0.13
174.7 40 44 37 0.14
EMINENCE SIGMA PRO-18 97.0 0.29 141.3 38 46 38 0.20
161.5 38 43 37 0.20
JBL 2241H 96.7 0.44 225.9 38.5 39 34 0.15
352.9 35.8 33 30 0.16
18SOUND 18LW1400 96.4 0.30 104.5 40.7 49 41 0.15
116.7 40.7 46 39 0.16
RCF LF18G400 96.3 0.27 113.6 40.7 47 40 0.17
BEYMA 18G550 95.9 0.37 128.1 37.1 45 36 0.14
140.9 39.0 42 36 0.15
PHL 7030 95.8 0.38 167.9 33.7 41 33 0.15
191.9 36.0 38 33 0.16
BEYMA 18G40 95.5 0.41 245.0 26.5 37 28 0.19
320.8 31.0 30 27 0.21
RCF 18 P 540 95.5 0.37 139.1 34.0 43 34 0.17
153.0 36.3 40 34 0.18

 

Le haut parleur qui descend le plus bas de ma sélection est le PHL 7030 avec 38 Hz à -3 dB dans 192 L, ceci avec 0.16 mm de déplacement de membrane et 95.8 dB/2.83V/m de sensibilité.
Descendre bas n'est pas difficile, mais le faire avec de la sensibilité et peu de distorsion est remarquable.

Le meilleur compromis, pour moi, est le BEYMA 18G400, qui descend à 42 Hz à -3 dB dans 200 L, avec 97.5 dB/2.83V/m de sensibilité et 0.14 mm de déplacement.

J'ai éliminé beaucoup de haut-parleurs, pour une sensibilité trop basse, une fréquence de coupure trop haute, ou un déplacement trop important.
C'est mon choix, ce n'est peut-être pas le vôtre.

  • Je peux vous dire rapidement pourquoi je n'ai pas retenu telle référence de haut-parleur.
  • Je peux vous dire comment utiliser au mieux votre haut-parleur, avec parfois une mauvaise surprise, évitez les Qts élevés, au-dessus de 0.50 les choses sont très difficiles.
  • Mais ne me demandez pas de refaire un tableau comme celui-là avec d'autres critères de sélection...

 

Évent :

Je vous calculerai le ou les évents pour le haut-parleur de votre choix, dans le volume de votre choix.
Il y a deux solutions :

  • Un ou plusieurs évents circulaires.
  • Un ou plusieurs évents rectangulaires.

Le choix entre les deux solutions se fait en fonction de vos goûts personnels, mais surtout en fonction des facilités de mise au point.
Quelle que soit la précision du calcul, vous aurez à faire une mise au point à l'écoute pour avoir les meilleurs résultats.
Pourquoi ?

  • Parce que les haut-parleurs ont des tolérances de fabrications qui changent les paramètres électromécaniques et donc l'accord optimal.
  • Parce qu'une grande longueur de câbles de branchement ajoute une résistance en série qui change légèrement les paramètres du haut-parleur.
  • Parce que j'ai considéré que vous seriez en filtrage actif.
    Si vous filtrez en passif , la self à une résistance en série qui change les paramètres T&S du haut-parleur.
    Un calcul qui intègre la résistance de la self s'impose dans ce cas. Contactez-moi.

Le chapitre sur la mise au point vous explique la méthode de réglage.

  • Les évents circulaires sont faciles à mettre au point, en les coupant à la longueur minimale donnée par le calcul, et en roulant une feuille de papier à dessin, feuille que l'on recoupe avec une paire de ciseaux.
    Tous les évents d'une enceinte doivent avoir la même longueur.
  • Les évents rectangulaires sont moins faciles à mettre au point.
    Il faut les réaliser avec la surface maximale, et réduire cette surface progressivement avec des planches ou tasseaux.
  • Je recommande donc les évents circulaires pour la facilité de mise au point.
  • Si vous ne voulez pas faire de mise au point, vous pouvez vous contenter des valeurs calculées et choisir le type d'évent pour des raisons esthétiques.
    Dans ce cas, je vous recommande l'évent le plus court, donc la fréquence d'accord la plus haute, pour une puissance admissible maximale.

Pour le BEYMA 18G400, monté dans 201.3 L et accordé à 39 Hz, je vous recommande 4 évents pris dans un tube PVC de 10 cm (voir les grandes surfaces du bricolage) longueur 20.3 cm.
À la mise au point, la longueur peut varier entre 20.3 et 34.7 cm.
Un évent long est moins bon pour la puissance admissible...
Les évents seront placés aux 4 coins de la face avant pour une rigidité maximale.

Calcul de l'évent et de l'enceinte pour le BEYMA 18G400 dans 200 L accord 39 Hz

 

Réalisation :

Le volume théorique est donné dans le tableau, 201.3 L dans notre exemple.

À ce volume théorique, il faut ajouter le volume de l'aimant du haut-parleur. un diamètre de 22 cm sur une hauteur de 5.5 cm donne un volume de 2.1 L.
Il faut également ajouter le volume des évents qui sont considérés comme des cylindres ou parallélépipèdes pleins, nous ajoutons 5.7 L dans notre cas.

Au volume de 201.3 L, nous ajoutons un volume de 2.1 + 5.7 = 7.8 L pour le calcul.
C'est le Volume ajouté.
Si en pratique vos évents sont plus longs ou plus courts, ce n'est pas grave, la mise au point à l'écoute intègre le volume réel.
Oublier 8 L ne sont pas dramatiques dans ce cas, mais si vous aviez 20 à 25 L d'évents, ce n'est plus négligeable...

Il y a des proportions qui sont meilleures que d'autres à l'écoute.

  • 1.00 - 1.20 - 1.44.
  • 1.00 - 1.40 - 1.87.

Si vous réalisez votre enceinte, c'est une bonne approche...
Dans mon exemple, je retiens 1.00 - 1.40 - 1.87.

 

Filtrage :

Je serai catégorique sur ce point, seul un filtre actif convient pour un caisson de grave de sono.

Vous voulez de la puissance ?
Un ampli sur le caisson de grave, un autre sur celui du bas médium, médium, aigu vous en donne plus qu'avec un seul ampli.
La coupure en passe haut du bas médium augmente la puissance admissible par réduction du déplacement de la membrane.

Un filtre passif bouffe beaucoup de puissance.
Dans le cas de notre exemple, le BEYMA 18G400 dans 200 L, une coupure à 160 Hz se calcule avec 6.72 Ohms d'impédance.

Courbe d'impédance du BEYMA 18G400 dans 200 L accord 39 Hz

 

Un simple filtre à 6 dB/octave demande une self de 6.72 / 2 / Pi / 160 = 6.7 mH.
Une self AWG16 de 6.8 mH a une résistance interne de 1.08 Ohm .
Cette résistance fait chuter la sensibilité de -0.78 dB.
Cette résistance augmente le Qts du haut-parleur de 0.37 à 0.44.
Le montage dans 201.3 L, accord à 39 Hz n'est plus possible, il en faut 264.5 L, accord 35.5 Hz.
Pour 92 dB, le déplacement de la membrane passe de 0.14 à 0.15 mm, donc la puissance admissible baisse.

Pour résumer, un haut-parleur filtré en passif demande un volume plus grand et un accord plus bas.
Il a une sensibilité et une puissance admissible en baisse.
Enfin la puissance de l'ampli sera utilisée du grave à l'aigu, au lieu de se concentrer aux graves seulement.

Un filtre actif ne coûte pas cher.
Un 2310 de BEHRINGER se trouve à moins de 100 €, c'est un filtre actif stéréo avec des pentes de 24 dB/octave.
La self AWG16 de 6.8 mH coûte déjà 23 €, 150 uF de condensateurs coûtent 32 €, vous en avez pour 110 € de filtre passif en stéréo pour un filtre à 6 dB/octave seulement.
Le filtre passif est aussi cher et moins performant qu'un filtre actif...
C'est surtout le 2e ampli qui fait monter la facture, mais si vous voulez une sono puissante, vous n'avez pas le choix.
Un filtre actif et deux amplis de 400 W sont de loin préférables à un seul ampli de 800 W.



2-9-6 : Caisson de grave à pavillon pour sono

Mise à jour : 29 septembre 2023, Antimode 11.

 

Mise à jour fin septembre 2023 :

La précédente mise à jour datait de 2008, de l'eau à coulé sous les ponts entre temps.
Les simulations avec Hornresp sont meilleures avec des surfaces planes et une loi d'expansion exponentielle.
La fréquence de calcul de la loi d'expansion peut être la fréquence de coupure souhaitée, le pavillon sera plus court et s'ouvrira plus vite.
Le volume arrière clos se calcule sur la fréquence moyenne de la bande passante souhaitée.
Les calculs se font en PHP, les outils EXCEL n'existent plus.

En février 2024, j'ai recalculé un pavillon, théoriquement capable de 120 à 1250 Hz, à partir d'un 31 cm avec un Qts faible.
La théorie dit que la solution est viable.
La simulation HornResp ne permet pas de dépasser 400 Hz à -3 dB.
J'en suis là aujourd'hui.

 

Fallait-il laisser le chapitre ?

Il est plus facile de faire une mise à jour à partir d'un existant qu'à partir de rien, donc le chapitre restera, il a le mérite d'exister.
J'ai eu des plantages de disques durs, j'ai perdu mes dessins, je n'ai plus AutoCAD, une mise à jour se fera avec SolidWorks tant que je l'ai, et ne se fera plus après.

 

Pièce de mise en phase :

Une pièce de mise en phase est indispensable si vous voulez monter dans le médium.
Ce lien en anglais sur les mystères de la prise de la phase (traduction Google) vous expliquera les choses en images.
RCF propose directement un haut-parleur de bas médium MR10N301 monté en clos avec une pièce de mise en phase pour pavillon.

 

Un pavillon de haut grave et bas médium :

J'ai fait le plan de ce pavillon à la demande d'un internaute qui savait ce qu'il voulait :
Haut-parleur BEYMA 18G550 de 46 cm de diamètre avec un Qts de 0.37 qui n'est pas idéal.
Volume arrière en Bass reflex type ONKEN pour un design particulier.

La performance calculée de la partie bass-reflex donne une coupure à 36 Hz à -3 dB avec une sensibilité de 95.9 dB/2.83V/m.
La mise au point de la partie bass-reflex se fait en réduisant la surface des 4 évents de la même façon, l'accord actuel est à 38 Hz.

La loi d'expansion est assez rapide, elle est calculée à une fréquence de 55.4 Hz.
Le compromis est fait sur la surface de bouche, qui n'est pas aussi grande que ce qu'il faudrait : 5400 cm2 au lieu de 15350 cm2.
Cela fait un pavillon qui est utilisable au-dessus de 78 Hz, à condition d'avoir 3 pavillons l'un sur l'autre pour avoir une surface capable de rayonner correctement cette fréquence.
La sensibilité calculée est de 105.5 dB/2.83V/m avec le haut-parleur choisi.
L'absence de coude sur le profil du pavillon est la garantie que la sensibilité sera bien au rendez-vous.

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L'utilisation idéale est avec un pavillon et moteur de 2", une coupure à 600 ou 800 Hz avec un filtre actif et des pentes raides.

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Si j'avais à refaire ce plan, je prendrai une surface de gorge un peu plus petite, mais le pavillon ne passera plus en pavillon droit direct.
Une adaptation est possible avec d'autres haut-parleurs.
Le volume arrière est ici de 216 L, un volume différent est facile à obtenir en changeant la côte de 440 du chanfrein à 45°.
Contactez-moi pour les adaptations à un autre haut-parleur.

Pour adapter cette enceinte à un haut-parleur éminence SIGMA PRO18A-2, la longueur de l'évent passe de 365 mm sur le plan à 534 mm.
C'est un peu limite compte tenu des pentes à 45°, mais cela devrait aller.

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Un pavillon de bas médium :

Ce pavillon est un complément des pavillons de graves pour monter entre 800 et 1500 Hz, et pour être repris au-dessus par une compression 2" ou 1.4" et un pavillon.
Compression 2" pour une coupure en dessous de 1200 Hz, compression 1,4" pour une coupure en dessous de 1800 Hz.

Il est droit, car un pavillon de médium ne supporte pas le moindre coude.
Il utilise un 30 cm de bas médium pour rester assez court.

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J'ai retenu arbitrairement un BEYMA 12M300, mais les adaptations à un autre haut-parleur seront faciles, il suffit d'adapter le volume clos pour avoir la bande passante souhaitée.
Ce pavillon sera utilisable au-dessus de 220 Hz.
La sensibilité calculée est de 106.4 dB pour le 12M300 avec la charge arrière close.
Réalisation en agglo de 25 mm.

Il y a une mise au point à l'écoute au niveau des deux planches épaisseur 25 mm qui tiennent le haut-parleur.
Ces planches sont découpées au diamètre 260 mm, qui correspond à une surface de membrane de 530 cm2.
Vous essayez avec 1 planche, 2 planches comme au plan, 3, 4 ou 5 planches, et gardez la meilleure solution à l'écoute.
Plus vous rajouterez de planches, moins le pavillon montera haut en fréquence.
Dans le doute, mettez une seule planche comme la plupart des plans de pavillon.

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image37.jpg    image38.jpg

 

Je n'ai pas coté le volume arrière, et ce n'est pas un oubli : ce pavillon peut s'adapter à plusieurs haut-parleurs avec un Qts < 0.300.

Si vous avez des difficultés pour le calcul de la sensibilité et du volume arrière, pour le choix de votre haut-parleur ou l'utilisation d'un haut-parleur existant, contactez-moi.
J'estime arbitrairement le volume occupé par le haut-parleur à 4.5 L.

  • Pour le BEYMA 12M300 et une bande passante qui monte jusqu'à 800 Hz, le volume est de 10.8 + 4.5 = 15.3 L.
  • Pour le RCF L12P110K et une bande passante qui monte jusqu'à 800 Hz, le volume est de 20.2 + 4.5 = 24.7 L.
  • Pour le BEYMA 12M300 et une bande passante qui monte jusqu'à 1100 Hz, le volume est de 5.5 + 4.5 = 10.0 L.
  • Pour le RCF L12P110K et une bande passante qui monte jusqu'à 1100 Hz, le volume est de 10.8 + 4.5 = 15.3 L.
  • Pour le RCF L12P110K et une bande passante qui monte jusqu'à 1500 Hz, le volume est de 5.0 + 4.5 = 9.5 L.

 

Un pavillon de grave :

C'est un chalenge de taille qui nous attend : essayez de descendre le plus bas possible avec deux pavillons superposés équipés chacun d'un haut-parleur de 46 cm RCF LF18N401.
Pourquoi ce haut-parleur ?
Parce que le DJ qui m'a fait la demande avait ces deux haut-parleurs tout simplement.
Le plus souvent les chapitres sont complétés suite aux demandes des uns ou des autres, ce chapitre plus que les autres compte tenu du travail d'étude et de dessin qu'il y a derrière.
Bien entendu les adaptations aux autres haut-parleurs de 46 cm seront regardées de près, la variable est le volume arrière.

 

Un peu de théorie préalable, à la calculette :

La demande était d'avoir un "très fort impact" à 80 Hz, sans chercher à descendre très bas en fréquence.
La longueur d'onde à 80 Hz est 343.4 / 80 = 4.293 m.
Pour rayonner correctement le 80 Hz, la circonférence de la bouche du pavillon doit être égal à la longueur d'onde.
Le diamètre est donc de 4.293 / Pi = 1.366 m, ce qui donne une surface de 1.466 m2 de bouche, c'est-à-dire un carré de 1.21 m de côté !!!
Pour avoir un son correct à 80 Hz, l'expansion du pavillon doit être calculée pour 80 / 1.5 = 53.3 Hz.
Le coefficient d'expansion M = 4 x Pi x 53.3 / 343.4 = 1.952.
Les haut-parleurs RCF ont une surface de 1220 cm2, c'est-à-dire un diamètre de 39.41 cm.
Pour chaque haut-parleur, la gorge carrée sera un carré de 27.9 cm, c'est-à-dire une gorge de 778.4 cm2 par haut-parleur, et de 1556.8 cm2 pour deux haut-parleurs.
Dans le cas d'une expansion exponentielle, la longueur sera : 1 / 1.952 x LOG(14660 / 1556.8) = 1.149 m.
C'est grand, gros, assez long, mais possible étant donné que les pavillons ne seront pas déplacés tous les jours...

Regardons pour 75 Hz, je ne détaille pas tous les calculs.
Sb = 1.668 m2. M = 1.830. Sg = 1556.8 cm2. Lg = 1.296 m.
Regardons pour 70 Hz.
Sb = 1.915 m2. M = 1.707. Sg = 1556.8 cm2. Lg = 1.470 m.
La cause est vite entendue, il y a un compromis "acceptable" à 75 Hz, le 70 Hz devient trop grand.
Le gros avantage de l'expansion exponentielle, dans les calculs de prédétermination, est la simplicité des calculs avec une calculette scientifique et un peu d'habitude.

Sur demande je développerai un tout petit programme tableur pour ces calculs light.

 

Sortons pavillon.xls sous tableur :

1.300 m de longueur avec la progression hyperbolique par rapport au 1.296 m avec la progression exponentielle.
Une surface de gorge assez grande ne fait perdre que 0.23 dB par rapport au rendement maximum possible.
Étant donné qu'il n'y aura pas de perte dans des coudes, c'est un excellent choix.
Notez que le haut-parleur ne permet pas de descendre en dessous de 60 Hz, et montera jusque 250 Hz. (61.7 et 246.9 exactement).
Attention aux haut-parleurs de remplacement sur ce critère...

Pour simplifier les choses, j'ai créé un tableur lf18n401.xls en téléchargement.
Ceux qui voudront réutiliser cette feuille pour un autre haut-parleur devront rentrer les données manuellement, les liaisons avec le catalogue ont été supprimées.

image496.jpg

 

Connaissant la formule d'expansion, la surface de gorge, la surface de bouche, il est facile de calculer les surfaces pour chaque longueur.
Un pas de 5 cm en 5 cm est largement suffisant, voir la colonne A.
Les sections sont calculées en colonne B.
Les colonnes C, D et E ne nous servent à rien.
En colonne G sont définis la hauteur de la gorge, de la bouche et la loi d'expansion linéaire : hauteur = A x longueur + B, entre les deux.

image497.jpg

 

Le tableau ci-dessous a été retravaillé pour faciliter la réalisation, et tenir compte des plaques de jonction.
Le détail du calcul se trouve dans les colonnes I à N.
Comme sur les autres pavillons, j'utilise l'hypothèse des ondes cylindriques.

  • Les lignes en orange correspondent à un changement de planche sur la largeur.
  • Les lignes en jaune correspondent aux plaques de jonction.
  • La longueur va du haut-parleur à la sortie du pavillon./li>
  • Demi-largeur et demi-hauteur sont parfaitement compréhensibles.
  • L'angle des demi-largeurs est utile pour les découpes.
  • L'angle de la demi-hauteur est constant d'un bout à l'autre du pavillon.
  • Et s'il faut la largeur complète et la hauteur complète, avec un tableur c'est facile de multiplier par 2...
image498.jpg

 

Hypothèse simplificatrice, des 27 points calculés, je n'en retiens que 6 pour 5 planches, choisies sur un espacement le plus constant possible, et sur le coup d'œil du concepteur.
Les écarts entre théorie et pratique sont parfaitement visibles sur les deux dernières planches.
Ce choix ne gênera personne, et ceux qui le désirent peuvent toujours utiliser les 27 points de départ, ou même ajouter des points supplémentaires dans le tableur.
La première planche, côté rayon de 500, fait 303 mm, la dernière 276 mm, la plus courte 250 mm.

image499.jpg

 

Passons au tracé réel :

Après quelques heures de dessin, et quelques courriels avec le DJ qui fera la première réalisation, nous sommes arrivés à la solution suivante.
Pour avoir la surface voulue, il faut deux pavillons superposés.
Les hauteurs du caisson clos et de la partie avant sont identiques pour un empilage correct.

image515.jpg

Hauteur : 137.5 cm, largeur 127.5 cm, profondeur 149 cm, et pratiquement pas de compromis...

image516.jpg

 

La réalisation est en trois parties pour des raisons de transport :

Une partie arrière avec le volume clos, le haut-parleur et le début du pavillon.
Les côtes de la partie close seront variables, pour s'adapter à différents haut-parleurs.
Le "0" du profil d'expansion commence à la planche verticale sur laquelle est fixée le haut-parleur.

image517.jpg

 

Une partie centrale courte et légère.
Les côtés droits et gauches sont réalisés chacun avec deux planches pour respecter la loi d'expansion.
Je proposerai une autre solution, avec les côtés droits, et des renforts internes pour la rigidité et le respect de la progression des surfaces.

image518.jpg

 

Une partie avant encombrante et rigide.
Ici les côtés en deux parties sont indispensables pour le respect de la loi d'expansion.

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La partie close :

Comment connaître avec précision le volume clos utile ?
Il y a plusieurs méthodes, j'ai pris celle du dessin.
Avec des côtes internes de 65.0 cm de haut, 58.8 cm de large et 52.0 cm de profondeur, le volume est de 146.95 L pour 146.7 L calculés.
Mon dessin du haut-parleur n'est pas assez précis, les paramètres du haut-parleur ne sont pas connus avec une précision assez grande, pour aller taquiner une précision supérieure.
C'est sur la largeur interne que se fera l'adaptation à d'autres haut-parleurs, la hauteur ne peut pas être modifiée pour pouvoir empiler les pavillons.

image520.jpg

 

Pour faire la partie close, il faut dans du CTP 19 mm :

  • 4 planches de 650x588 mm (1 avant, 2 au milieu, 1 arrière.
  • 2 planches de 626x558 mm (dessus et dessous).
  • 2 planches de 650x558 mm (côté droit et gauche).
  • 2 planches de 336x263 mm (pavillon dessus et dessous).
  • 2 planches de 402x263 mm (Pavillon droit et gauche).

Les deux planches qui tiennent le haut-parleur sont découpées sur les côtés.
Il y a un axe de symétrie horizontal, et un vertical.

image521.jpg

 

La planche représentée est ouverte et chanfreinée aux côtes du profil interne du pavillon, voir le tableau du tableur.
La deuxième planche à un trou circulaire découpé au diamètre extérieur du saladier du haut-parleur, autour de 46.0 cm.
La planche avant reste rectangulaire et est ouverte au profil interne du pavillon, voir le tableau du tableur.
La planche arrière n'a pas de découpe, sauf le bornier de raccordement à placer dans un angle pour éviter l'aimant du haut-parleur.
Laissez le fond démontable pour monter le haut-parleur.

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La partie médiane :

En préparation.

 

Pavillon JBL 4818 :

C'est un pavillon de grave par excellence :

  • Il utilise un haut-parleur de 46 cm, JBL K151.
  • La longueur dépliée est assez grande.
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Si vous n'êtes pas familiarisé avec les mesures américaines, 1" = 25.4 mm = 2.54 cm.
Exemple 24" = 610 mm = 61 cm.
Anecdote véridique, une sonde spatiale a raté la planète Mars, car les uns envoyaient les données en pouces, et les autres faisaient le traitement en millimètres.
Raté est un bien grand mot, la sonde s'est pulvérisée sur Mars, objectif atteint.

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2-9-7 : Enceinte de bas médium SONO

Mise à jour : 15 septembre 2023, Antimode 11.

 

On trouve un peu partout, sur Internet, des plans de caissons de graves ou de SUB.
Ce chapitre traite de ce qui vient sur ces caissons de graves, le caisson de bas médium, complété par une trompe de médium aigu.
Ces enceintes sont utilisables au-dessus de 200 ou 250 Hz.

 

Mise à jour :

Ce chapitre fait référence à des outils de calculs sous Excel, outils qui n'existent plus aujourd'hui.
Les outils de calculs sont aujourd'hui intégrés dans le site, et fonctionnent en PHP. 2-5-1-2 ou 2-5-1-9.
N'hésitez pas à me contacter pour avoir la mise à jour été 2022 du chapitre...

 

Le problème :

Les haut-parleurs de bas médium, à haute sensibilité, demandent la plupart du temps un petit volume.
Vous allez me dire qu'il suffit de faire un petit volume. Mais ce n'est pas aussi simple.
La compression de médium aigu est profonde, elle doit rentrer dans l'enceinte qui sera elle aussi profonde.
D'autre part, pavillon, haut-parleur de bas médium, et évent s'il y en a, doivent rentrer dans la face avant, qui ne peut pas être petite.
Même avec une cloison entre le volume du bas médium et celui de la compression, le volume qui reste est incompressible.

La conclusion est que pour trouver des haut-parleurs qui conviennent à notre enceinte facile à construire, nous ne choisirons que certaines références qui nous conviennent, en éliminant les autres.
Pour utiliser les autres références, deux solutions :

  • Ajouter une autre cloison verticale dans le volume du bas médium.
  • Monter le bas médium et la compression + pavillon dans l'enceinte de graves.

Alors il est possible de faire un volume beaucoup plus petit pour le bas médium.
Dans ce chapitre, nous regarderons deux solutions, celle du haut-parleur de bas médium adapté au volume que l'on a, et celle d'une cloison verticale dans le volume du bas médium.

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Profondeur des pavillons + compressions :

Cette profondeur dépend directement du matériel choisi, et je ne pourrai pas être exhaustif.
Je retiendrai trois cas :

  • Compression 1" et pavillon avec une coupure à 1000 Hz pour une utilisation au-dessus de 2000 Hz.
    Exemple B&C DE250 profondeur 62 mm + ME20 profondeur 90 mm. Total 152 mm. Profondeur enceinte de 170 mm mini.
    Fréquence de coupure de la compression au-dessus de 1600 Hz avec un filtre à 12 dB/octave.
    Fréquence de coupure du pavillon au-dessus de 1500 Hz.
    Volume B&C DE 250 + pavillon RCF H100 : 2.6 L environ.
     
  • Compression 1.4" et pavillon avec coupure à 600 Hz pour une utilisation au-dessus de 1400 Hz.
    Exemple B&C DE920TN profondeur 64 mm + ME90 profondeur 170 mm. Total 234 mm. Profondeur enceinte de 260 mm mini.
    Fréquence de coupure de la compression au-dessus de 1200 Hz avec un filtre à 12 dB/octave minimum.
    Fréquence de coupure du pavillon au-dessus de 900 Hz.
     
  • Compression 2" et pavillon avec coupure à 400 Hz pour une utilisation au-dessus de 800 Hz.
    Exemple BEYMA CP850Nd profondeur 114 mm + TD400N profondeur 227 mm. Total 341 mm. Profondeur enceinte de 370 mm mini.
    Fréquence de coupure de la compression au-dessus de 500 Hz avec un filtre à 12 dB/octave minimum.
    Fréquence de coupure du pavillon au-dessus de 400 Hz.

Certain pavillon pour compression 2" coupent encore plus bas, il sera toujours possible de les rajouter plus tard.
À gauche, une compression 1" et son pavillon, à droite une compression 2" et son pavillon.

Si vous ne voulez pas faire de compromis,

  • Deux haut-parleurs de bas médium de 30 cm doivent être associés avec une compression de 2".
  • Un haut-parleur de bas médium de 30 cm doit être associé avec une compression de 1.4".
  • Un haut-parleur de bas médium de 25 ou de 21 cm doit être associé avec une compression de 1".

En pratique on trouve dans le commerce des réalisations à base de haut-parleurs de 38 cm et de compression 1".
Ce n'est pas parce que certains font n'importe quoi qu'il faut faire la même chose.
Ma démarche est celle de la qualité.
Si dans la coupe de l'enceinte ci-dessus on voyait une compression et pavillon 2", la version à réaliser sera avec une compression et un pavillon 1.4".
Et je ne doute pas une seconde que certains la réaliseront en 1"...

sono_bm2.jpg

 

Filtrage :

Il y a trois filtrages à voir :

  • Celui entre le 31 cm de bas médium et la trompe de médium aigu, entre 800 et 2000 Hz suivant le choix du matériel.
  • Celui entre le 31 cm de bas médium et votre caisson de grave, dans une enceinte close, vers 250 Hz.
  • Celui entre le 31 cm de bas médium et votre caisson de grave, dans une enceinte bass-reflex, vers 250 Hz.

La première coupure haute entre le haut-parleur de bas médium et la trompe de médium aigu peut se réaliser aussi bien avec un filtre passif, qu'avec un filtre actif.
Je vous proposerai un plan mi-théorique, mi-pratique. (Le filtre a été étudié avec un haut-parleur de 38 cm).
Pour la tenue en puissance des compressions, un filtre à 12 dB/octave est suffisant.
Pour la qualité d'écoute, un filtre à 18 dB/octave est bien meilleur.
C'est celui que je conseille.

 

Coupure du caisson de graves :

Le caisson de grave se filtre très bien en passif, à condition de lui ajouter un compensateur d'impédance "RC série" en parallèle avec le haut-parleur de graves.
Avec ce compensateur d'impédance, l'impédance reste constante et presque purement résistive de 250 à 20000 Hz, le calcul du filtre marche très bien, l'atténuation calculée est bien celle obtenue en pratique.

Le calcul du caisson doit tenir compte de la résistance des selfs de filtrage en série avec le haut-parleur.
Sans cette prise en compte, de mauvaises surprises sont assurées.
Voir le chapitre des données haut-parleurs justes.

Un filtre actif permettra de retenir des pentes de coupure plus importante, et de réaliser une mise en phase parfaite avec un délai dans le filtre actif.
Je vous recommande de filtrer à 24 dB/octave de type Linkwitz Riley.

 

Coupure du bas médium :

Le haut-parleur de bas médium a une ou deux bosses d'impédance dans les graves, une bosse si la charge est close, deux bosses si la charge est en bass-reflex.
Ces bosses d'impédance font facilement 25 à 50 Ohms à 80 Hz.

sono_bm3.jpg

 

Si vous calculez un filtre à 250 Hz, sans tenir compte de la bosse d'impédance à 80 Hz, avec les 6 ou 7 ohms d'impédance à cette fréquence, vous aurez l'atténuation souhaitée à 50 Hz et absolument pas à 80 et à 32 Hz.
Un filtre passif passe-haut avec une coupure basse ne marche pas.
Il n'y a qu'une seule exception, vous allez la découvrir.

 

Enceinte close :

Une enceinte close n'a qu'une seule bosse d'impédance.
La forme exacte de cette bosse est calculable à partir des paramètres T&S du haut-parleur et du volume de l'enceinte close.
Il est possible de linéariser parfaitement cette bosse avec un "RLC série" branché en parallèle aux bornes du bas médium.

Avec cette linéarisation d'impédance, le filtre passif est possible et vous aurez l'atténuation voulue.
Le prix des composants pour réaliser cette linéarisation est assez élevé, vous devez comparer avec un filtre actif et un 2e ampli.

Ma Suite de Calculs, onglet clos, vous donne directement les valeurs à utiliser entre L18 et L33. R=6.4 Ohms, L=6.3 mH, C=454 uF dans l'exemple ci-dessous.
Si la résistance et la self sont faciles à trouver, il faut utiliser des condensateurs chimiques non polarisés pour faire les 454 uF.
Trois condensateurs chimique de 150 uF et un de 3.9 uF au papier, le tout en parallèle.
J'insiste, un condensateur de qualité en parallèle avec les condensateurs chimique non polarisé...
L'exemple choisi est "gentil", quand vous tomberez sur 14 mH et 1300 uF par exemple, ce sera autre chose...

sono_bm4.jpg

 

Enceinte bass-reflex :

Avec deux bosses d'impédance dans les graves, hors de question d'envisager le filtre passif.
Vous trouverez peut-être des exemples dans le commerce ou on trouve tout et n'importe quoi.
Inutile de me demander de vous le calculer, ce sera non, cela ne marche pas, je sais être têtu quand je m'y mets !!!
Être un amateur a des avantages, je ne rate pas une vente puisque je ne vends rien, et je reste cohérent et rigoureux avec les principes techniques...

La solution passe par un filtre actif, placé en sortie de la table de mixage, et de deux amplis l'un pour votre caisson de graves, l'autre pour cette enceinte de bas médium.
Nous sommes dans ce cas en biamplification active, avec un filtre actif à deux voies.

Avec un filtre actif à trois voies, et trois amplis, vous évitez en plus le filtre passif entre le bas médium et la trompe de médium aigu.
Gain en qualité, pentes de coupure plus raide, mise en phase parfaite avec les réglages de délai du filtre actif, si vous avez le budget il n'y a pas à hésiter.

 

Pour la suite du chapitre :

Je considère que la coupure entre le bas médium et la trompe de médium aigu se fera en passif.
Je rajouterai l'influence de la résistance en série des selfs dans les calculs et pour le choix du haut-parleur. Voir le chapitre : des données haut-parleurs justes.

Je regarderai également deux cas :

  • Bas médium pour montage en enceinte close, pour autoriser le filtre passif ou le filtre actif.
  • Bas médium pour montage en enceinte bass-reflex, et filtrage avec un filtre actif.

 

Plan des filtres :

Cas 1 :

100% en filtre actif.
La compression sera protégée par un condensateur de 80 à 100 uF en série, calculée à 2 octaves au minimum en dessous de la fréquence de coupure du filtre actif, pour limiter les perturbations des filtres entre eux à moins de 1 dB.

 

Cas 2 :

Filtre actif entre le grave et le bas médium, filtre passif entre le bas médium et la trompe de médium aigu.
Le bas médium peut être monté aussi bien dans une enceinte bass-reflex que dans une enceinte close.
Pentes de coupure de type Linkwitz Riley à 24 dB/octave.

La partie filtre passif entre le bas médium et la trompe de médium aigu a réellement été mise au point avec la compression B&C DE610 et le pavillon ME90.
Il n'y avait pas un bas médium, mais un grave de 38 cm.
Les résistances d'atténuation de la compression, 3.9 Ohms et 10 Ohms, les valeurs peuvent être différentes avec le bas médium indiqué.
Les valeurs de filtrage du bas médium, 22 uF et 0.4 mH peuvent être légèrement différentes, elles aussi.
Mais ce plan reste une excellente base de départ.

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Cas 3 :

Filtre passif entre le grave, le bas médium et la trompe de médium aigu.
Le bas médium est obligatoirement monté dans une enceinte close.

Les remarques du cas 1 se retrouvent à l'identique dans ce cas.

Les valeurs du RLC du bas médium changent avec un autre haut-parleur ou un autre volume clos.
Ces valeurs sont calculées très facilement avec ma Suite de Calculs dans l'onglet clos.
Écrivez-moi, en indiquant votre cas et je vous indiquerai les valeurs à utiliser.
Le condensateur de 455 uF est à réaliser avec des condensateurs chimiques non polarisés, complété d'un condensateur de 2.2 uF de qualité.
Pour faire 455 uF, il faut prendre trois condensateurs de 150 uF, un de 2.2 uF et un de 2.7 uF, les 5 branchés en parallèle.

Les valeurs du RC du grave se calculent également avec ma Suite de Calculs.
Écrivez-moi, en indiquant votre cas et je vous indiquerai les valeurs à utiliser.

Le filtre entre le grave et le bas médium est représenté à 6 dB par octave.
Il peut également être réalisé à 12 dB par octave, le bas médium préférera.
Dans le cas ci-dessous, c'est un calcul théorique réalisé avec ma Suite de Calcul.

Notez que l'impédance à 200 Hz est entre 5.5 et 7 Ohms, et non les 8 ohms habituels.

La self en série avec le grave sera choisie de grosse section, 15/10e minimum si elle est à air, ou sur noyau ferrite pour limiter le prix.
Attention, cette self change les paramètres T&S du grave, donc les évents à coup sûr, et parfois le volume de l'enceinte, voir des données haut-parleurs justes.

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Choix du haut-parleur pour une enceinte close :

J'ai tracé une enceinte qui permet de recevoir un haut-parleur de 30 cm, avec la compression et son pavillon, et avec le minimum d'espace autour des haut-parleurs.
Pour réduire encore cet espace, j'ai ajouté une cloison horizontale entre le 30 cm et le pavillon.
Deux avantages à cette cloison, séparer le pavillon des surpressions du 30 cm, et faire un support pour poser le filtre passif.

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Les côtes internes du volume du haut-parleur de 30 cm sont : Largeur 35 cm, hauteur 33.6 cm, profondeur 21.2 cm, c'est-à-dire un volume de 24.93L.
À ce volume il faut retrancher le volume occupé par le haut-parleur.
MaSuites de Calculs donne directement le résultat dans l'onglet Évent, pour un aimant ferrite, et pour une planche support en 16 mm : 1.574 L.

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Le volume de choix du haut-parleur est donc 24.93 - 1.57 = 23.36 L.
Avec le catalogue de la Suite de Calculs, nous allons choisir les haut-parleurs de 31 cm, avec une sensibilité calculée supérieure à 96.8 dB, et un QTC, une fois le haut-parleur monté dans 23.36 L clos, compris entre 0.50 et 0.71.

  • La sensibilité élevée est indispensable en sonorisation.
    Un haut-parleur bien choisi sur ce critère ne coûte pas plus cher qu'un haut-parleur mal choisi.
    Gagner 3 dB de sensibilité permet de réduire la puissance de l'ampli d'un facteur 2 pour le même niveau sonore, c'est une économie directe.
  • Le Qtc est optimal à 0.707, la courbe de réponse est de type Butterworth d'ordre 2 avec une pente à 12 dB/octave, et l'amortissement est optimal.
    La bonne démarche serait de construire l'enceinte pour avoir ce Qtc.
    Ce n'est pas réaliste dans un chapitre qui se veut ouvert à un choix de plusieurs haut-parleurs.
    Mais vous pouvez retenir les haut-parleurs qui s'en approchent le plus, ou revoir les côtes de l'enceinte pour y arriver.

Le Qtc calculé dans 23.36 L se trouve dans la colonne EG.
La sensibilité est indiquée dans la colonne EM.
La fréquence de coupure à -3 dB dans la colonne EK est sans intérêt pour une enceinte de bas médium.
Aucun des haut-parleurs n'a un Fs/Qes adapté aux enceintes closes, colonne EE, mais c'est sans intérêt pour une enceinte de bas médium.
Si vous souhaitez faire une enceinte un peu plus profonde que celle que je propose, vous pouvez retenir un haut-parleur avec un QTC > 0.707, et nous recalculerons le volume qui sera nécessaire.

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Le choix est simple, un haut-parleur avec une sensibilité aussi élevée que possible et un Qtc proche de 0.707.
Pour ce chapitre, j'ai mis la barre assez large pour avoir du choix.
Pour un conseil par courriel, j'aurai choisi une sensibilité supérieure à 98 dB et un Qtc compris entre 0.65 et 0.75.
Ainsi, il ne reste que trois références, et c'est le prix qui fait le choix...

 

Plan de l'enceinte close :

sono_bm5.jpg

 

66.3 cm de haut, 38.8 cm de large, 28.0 cm de profondeur.



2-9-8 : Puissance des enceintes de bas médium SONO

Mise à jour : 15 novembre 2023, Antimode 11.

 

Le problème :

La destruction d'un haut-parleur a deux causes principales :

  • Mécanique, avec un déplacement trop important de la membrane. ==> La bobine talonne et casse.
  • Électrique, avec une puissance, envoyée par l'ampli, trop importante. ==> La bobine crame ou se déforme à la chaleur.

Un haut-parleur de bas médium est filtré en passe haut, et ne reproduit pas les graves.

S'il n'y a pas une grossière erreur de filtrage, le déplacement de la membrane est beaucoup plus limité.
Sur ce critère, la tenue en puissance est améliorée.
Une simulation du haut-parleur, avec une tension de calcul qui tient compte du filtre passe-haut, dira immédiatement de combien est le gain.

En usage hi-fi je n'ai aucun complexe à dire que la puissance admissible est améliorée, et que le niveau sonore possible est augmenté, la puissance moyenne reste très faible.
En usage de sono, un autre calcul est nécessaire.

Électriquement, avec le filtrage en passe-haut du haut-parleur, la bobine du haut-parleur est moins sollicitée.
Il faut simplement tenir compte que l'énergie maximale d'un message sonore se trouve entre 100 et 300 Hz.
Une coupure en passe haut, à 200 Hz par exemple, ne supprime pas la totalité de la puissance la plus dangereuse.
Il faut calculer l'énergie qui reste par rapport à celle que passerait un haut-parleur non filtré, et calculer le gain.

 

Mécaniquement :

La simulation d'un haut-parleur se fait avec une tension normalisée de 2.83 V du grave au médium, et en n'oubliant pas que la simulation n'est plus valable au-dessus de 200 ou 300 Hz.
Nous devons calculer pour chaque fréquence la tension de calcul, tension qui tient compte de l'atténuation du filtre.

J'ai posé la question sur un forum pour avoir une réponse exploitable, dada du forum AUDAX à répondu :

Le module de la fonction de transfert répond à cette relation :
Passe bas : IHI = 1 / racine( 1 + ( F / Fo )2n )
Passe haut : IHI = 1 / racine( 1 + ( Fo / F )2n )

n est l'ordre du filtre et Fo la fréquence de coupure a -3 dB.

  • 1 pour un filtre à 6 dB.
  • 2 pour un filtre à 12 dB.
  • 3 pour un filtre à 18 dB.
  • 4 pour un filtre à 24 dB.
  • etc.

L'atténuation en dB est alors donnée par G = 20 x LOG( IHI )

 

Imaginons une coupure à 200 Hz à -3.01 dB, et une pente de coupure à 24 dB/octave (filtre d'ordre 4).
À 100 Hz, l'atténuation réelle est -24.10 dB
Pour -3.01 dB, le rapport des tensions est de 10(-3.01/20) = 0.707, et la tension est 2.83 * 0.707 = 2.00 V
Pour -24.10 dB, le rapport des tensions est de 10(-24.10/20) = 0.062, et la tension est 2.83 * 0.062 = 0.18 V

La suite se fait avec la Courbes.xls sous EXCEL, fréquence par fréquence.
Début du calcul colonne DR dans courbes.xls, onglet Bass-reflex. Valeurs à entrer en L18 pour la fréquence et M18 pour l'ordre du filtre.

  • Calcul de l'atténuation du filtre passe-haut.
  • Calcul de la tension de calcul.
  • Calcul du déplacement de la membrane et de la courbe de réponse.

Le résultat se voit directement en images dans la Suite de Calculs, qui indique directement la puissance admissible par le haut-parleur.

Sans filtre, ce bas médium BEYMA 12M300 ne tient que 33.5 W.
La limite est le déplacement possible de 1.75 mm.

image703.jpg

 

Avec un filtre à 12 dB (ordre 2) à 200 Hz, ce bas médium BEYMA 12M300 tient 172 W.
Gain de 7.1 dB sur le niveau maximum.
Un haut-parleur de ce type est donné pour 250 W, il est donc filtré un peu bas, ou utilisé dans un volume trop grand.

image704.jpg

 

Avec un filtre à 18 dB (ordre 3) à 200 Hz, ce bas médium BEYMA 12M300 tient 188 W.
0.4 dB de gagné par rapport au filtre à 12 dB/octave.

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Avec un filtre à 24 dB (ordre 4) à 200 Hz, ce bas médium BEYMA 12M300 tient 183 W.
0.1 dB de perdu par rapport au filtre à 18 dB/octave.

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Avec un filtre à 18 dB/octave à 219.3 Hz, ce bas médium BEYMA 12M300 tient 250 W annoncés par le constructeur.
Avec un haut-parleur de bas médium qui a un faible déplacement de membrane, le problème n'est pas de dépasser la puissance annoncée par le constructeur, mais de pouvoir l'atteindre.
Attention à ce que vous faites dans le choix du volume de l'enceinte et du filtrage.

image705.jpg

 

Électriquement :

L'image ci-dessous indique la puissance admissible dans chaque bande de fréquences par rapport à la puissance nominale de l'enceinte.
Sur l'ex-forum AUDAX, Cyrille m'a indiqué la courbe bleu "POP" et la courbe verte "AES pleine bande", la courbe rouge correspond au "Classique".
Pour cette étude nous resterons sur les courbes bleue côté grave et vert côté aigu :

  • Nous respecterons la norme en gardant le plateau à -4 dB.
  • La puissance dans le grave est grande, on reste horizontal jusque 40 Hz en restant sur la courbe bleue.
  • Pas d'atténuation dans le médium aigu avant 2000 Hz, en restant sur la courbe verte.
  • Le bas médium étant coupé avant 2000 Hz, ce qui se passe au-delà ne nous concerne pas.
image844.jpg

 

Le gros intérêt de cette courbe est de montrer clairement que le maximum de puissance se trouve entre 40 et 2000 Hz.
Un bas médium coupé en passe haut à 200 Hz devra accepter ce maximum de puissance.
Il acceptera un peu plus de puissance, car il n'a pas le grave a reproduire, mais pas beaucoup plus, car il reste très sollicité de 200 à 2000 Hz.

La sagesse serait que l'ampli de bas médium ne dépasse pas la puissance admissible du haut-parleur, pas de questions à se poser, le haut-parleur ne risque rien...
Mais si ce chapitre existe, c'est justement pour se poser la question, l'un d'entre vous me l'a posée...

 

Retour sur "Mécanique" :

Dans cette partie du chapitre, nous avons vu qu'il y avait une fréquence de coupure minimale pour atteindre la puissance maximum du haut-parleur.

  • Si vous coupez en dessous de cette fréquence limite, c'est la simulation qui vous donnera la puissance admissible.
  • Si vous coupez à cette fréquence limite, c'est la puissance du haut-parleur qu'il faut retenir.
  • Si vous coupez au-dessus de cette fréquence limite, la partie ci-dessous vous intéressera.

En pratique, l'exemple de la partie "mécanique" montre qu'il faut couper assez haut un bas médium de 31 cm pour atteindre la puissance maxi.
Il n'est pas certain que ce qui vient en dessous ait un grand intérêt...

 

Revenons sur "Électrique" :

Sous EXCEL, j'ai reproduit la courbe ci-dessus, avec une échelle en 1/3 d'octave. Simplement les seuils et pentes sont paramétrables.
Puis je me suis dit qu'il fallait pouvoir calculer sur une bande de fréquences plus étroite. 2e courbe.
J'ai appliqué à cette 2e courbe un filtre passe-haut "mécanique". 3e courbe.
J'ai appliqué à cette 2e courbe un filtre passe-haut "filtré". 4e courbe.

C'est sur les deux dernières courbes que je calcule l'énergie totale par 1/3 d'octave.
La différence donne le gain en puissance possible pour le bas médium.
Il est parfaitement visible que l'aire sous la courbe bleue est plus grande que l'aire sous la courbe jaune.
La différence est le gain en puissance.

Mais je ne suis pas sûr que cette différence de surface fasse bien les 3.7 dB calculés. Prudence...

Téléchargement du fichier EXCEL.

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2-9-9 : Puissance des enceintes de grave de sono

Mise à jour : 15 novembre 2023, Antimode 11.

 

Le problème :

Ce chapitre est la suite logique du chapitre sur la puissance des enceintes de bas médium de sono.
Nous avons vu qu'un filtre passe-haut améliore considérablement la tenue en puissance d'une enceinte de bas médium.
Nous allons utiliser rigoureusement la même méthode sur les enceintes de graves, mais en plaçant le filtre passe-haut le plus bas possible en fréquence.

Dans ce chapitre, je me place dans l'hypothèse que vous avez un filtre actif qui autorise un passe-haut sur la voie grave.

Je n'ai pas de solution à proposer si vous êtes avec un filtre passif.
Regardez simplement si votre table de mixage ne vous propose pas un filtre passe-haut, et utilisez-le.
Le filtre passif est probablement moins cher, tant que vous n'avez pas grillé ou détruit une paire de haut-parleurs de graves.

 

Mécaniquement :

Nous prendrons pour exemple le haut-parleur RCF L15P200AK monté dans 100 L avec un accord à 41.7 Hz.
C'est un bon haut-parleur de grave, avec un Qts de 0.35 et un déplacement de la membrane de ±8.5 mm.
Il est capable théoriquement de 121.4 dB avec 485 W.

image707.jpg

 

Sur la courbe de déplacement de la membrane :

Vous allez me dire "Pourquoi ajouter un filtre passe-haut, les chiffres actuels sont excellent et me conviennent parfaitement ?"
Regardons la courbe de déplacement de la membrane :

image708.jpg

 

J'ai calculé la puissance admissible du haut-parleur sur le maximum de déplacement de la membrane, en retenant le maximum situé au-dessus de Fb = 40.0 Hz.
Dans notre cas il se trouve à 57.7 Hz.
Je n'ai pas retenu la partie de la courbe située en dessous de Fb parce que le déplacement tend vers l'infini ce qui donne une puissance admissible nulle.
Logique donc.
Dès que vous utiliserez un filtre de coupure, avec M18 > 0, la puissance de l'enceinte sera calculée sur la totalité de la courbe de déplacement de l'enceinte.
Logique aussi...

En 2022, avec l'abandon d'Excel au profit d'outils de calculs en PHP, "M18 > 0" n'existe plus...

Dans le cas d'une enceinte SONO, il faut ajouter un filtre passe-haut placé à une fréquence telle que le déplacement en dessous de Fb ne soit jamais supérieur au déplacement au-dessus de Fb.
En fonction de la pente du filtre, la fréquence change pour avoir le même résultat.

Placé à 50 Hz, le filtre est un peu trop haut et va limiter la bande passante dans les graves.

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Placé à 30 Hz, le filtre est un peu trop bas et va limiter la tenue en puissance à 330 W.
Je rappelle que dès qu'un filtre est utilisé, la puissance de l'enceinte est calculée sur la totalité de la courbe de déplacement.
Il est donc logique de ne pas dépasser le déplacement maxi du haut-parleur, c'est la puissance qui est diminuée dans ce cas.

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Placé à 41.1 Hz, le filtre est idéal : Le haut-parleur est utilisé au maximum de ses possibilités, et la perte dans le grave sera limitée.
Avec un filtre à 12 dB/octave, la puissance monte à 870 W.
En pratique, vous n'aurez pas cette fréquence dans votre filtre actif.
Il faut retenir la fréquence immédiatement supérieure à celle calculée.

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Sur la courbe de réponse :

Avec un filtre à 12 dB/octave, ordre 2, placé à la fréquence de 41.1 Hz, Il y a une perte de 7 dB sur la coupure à -3 dB.
Le gain en puissance est réalisé au détriment de la bande passante dans les graves.

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Avec un filtre à 18 dB/octave, ordre 3, placé à la fréquence de 35.1 Hz, il y a une perte de 3 dB sur la coupure à -3 dB.

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Avec un filtre à 24 dB/octave, ordre 4, placé à la fréquence de 33.5 Hz, il y a une perte de 2 dB sur la coupure à -3 dB.
Nous avons retrouvé la puissance de notre enceinte de départ.

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Avec un filtre à 48 dB/octave, ordre 8, placé à la fréquence de 32.7 Hz, il n'y a pas de perte dans les graves.
Nous avons retrouvé la puissance de notre enceinte de départ.

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Conclusion :

En SONO, vous devez absolument ajouter un filtre passe-haut sur la voie grave, pente >= 18 dB/octave, idéalement à 30 dB/octave à Fb moins 7 à 8 Hz.
Fb moins 7 à 8 Hz, pente 30 dB/octave, ne sont pas un résultat calculé, ce sont des résultats d'essais pratiques, essais réalisés entre 2018 et 2022.



2-9-10 : Ajouter des roues à une enceinte

Mise à jour : 11 novembre 2023, Antimode 11.

 

Problème et solution :

La question m'a été posée par un guitariste qui s'est réalisé une enceinte avec deux haut-parleurs de 30 cm :
Comment déplacer facilement en la faisant rouler une enceinte assez lourde ?
Je me suis souvenu des valises à roulettes pour vous proposer cette solution.

Les illustrations sont à peu de choses près aux côtes de l'enceinte du guitariste.
Mais le principe est facilement adaptable à n'importe quelle autre enceinte.

Posée au sol, l'enceinte repose sur deux tasseaux placés sur la profondeur de l'enceinte.
Les deux roues, on en devine une à l'arrière, ne touchent pas le sol.
Je tiens beaucoup à cette parfaite stabilité de l'enceinte posée, qui ne glissera pas même sous les plus fortes vibrations, même si le sol n'est pas parfaitement plan.

Enceinte sur roue

 

Sur cette image, vue de derrière et de dessous, nous voyons parfaitement les ouvertures pour les deux roues, et les deux tasseaux qui servent à poser l'enceinte au sol.
Ces tasseaux peuvent être remplacés par 4 pieds en caoutchouc si vous le souhaitez.

enceinte sur roue, vue arrière

 

Sur cette 3e image, il ne faut pas regarder le haut-parleur en coupe (je me suis appliqué tout de même...), mais le boîtier en bois constitué de deux planches vertes, de deux planches bleues, et d'un axe rouge.
Vous pouvez prémonter le boîtier avant de le placer dans l'enceinte.
Son but est d'assurer l'étanchéité de l'enceinte tout en laissant sortir la roue.
L'axe rouge est un boulon adapté au diamètre de l'axe de la roue, avec rondelle.

enceinte sur roue, vue en coupe

 

Cette vue en coupe montre bien les deux planches vertes de chaque côté de la roue, et la planche bleue qui referme le boîtier.
La roue est une roue sans axe de façon à pouvoir utiliser un boulon traversant.
La planche de côté de l'enceinte a un trou assez gros qui laisse passer la tête de la vis.
Une fois le boîtier, la roue et l'axe en place, un bon coup de mastic boucheront le reste de l'ouverture, un bon ponçage et la peinture cacheront le tout.

Je ne suis pas allé voir ce que l'on pouvait trouver comme roue.
Il en faut une sans axe, mais avec des roulements à billes, ou des bagues de glissement en matériaux synthétiques.
Elle doit être conçue de telle façon que l'on puisse serrer l'axe à fond sans que cela empêche la rotation.
Mon dessin est très simplifié à ce niveau.

montage d'une roue

 

C'est pratiquement l'image la plus importante, comment positionner l'axe et le tasseau avec une roue de 120 mm de diamètre.
Je préciserai un peu plus les choses quand je serai allé voir ce que l'on trouve en pratique comme roue.
Si vous trouvez qu'il faut trop basculer l'enceinte pour que la roue touche le sol, augmentez la cote de 25 mm entre l'axe roue et le début du tasseau, et/ou diminuez l'épaisseur du tasseau.

côtes de montage d'une roue

 

Mais si le principe marche, la preuve ci-dessous (en 2D).
Il faut ajouter une poignée dans le coin haut de l'enceinte.
Là je vous laisse essayer en pratique, la position varie avec la taille de votre enceinte.

enceinte posée et basculée sur les roues

 

Dans mon exemple j'ai placé les roues sur le grand côté de l'enceinte.
Le déplacement de l'enceinte est ainsi très stable.
Par contre, avec une enceinte de 75 cm de large, ce n'est pas évident qu'elle passe par toutes les portes.
Réfléchissez bien à votre cas concret.

 

Dernière minute :

Il y a certainement plus simple que ce que j'ai tracé, tel
Ce coin à roulette encastrable
à un prix tout à fait raisonnable : "Presque symétrique, mais pas totalement".
D'autres roulettes chez Adam Hall.

Merci pour votre visite.

 

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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.
Je vous donnerai l'accord, demandez-le simplement pour être en règle. Sont exclus les demandes extravagantes.