2-7-5-1 : Réalisation HM130G14 + TW025A0

Mise à jour : 9 novembre 2018, Antidote 11.

 

Un collègue m'a demandé de lui faire la mise au point de ses enceintes arrières, pour son système home cinéma.
C'est l'occasion pour moi de les décrire pour vous faire part d'une réalisation concrète réalisée vers 2006 ou 2007.
Cette réalisation sera décrite en deux parties, tel que l'a réalisé le collègue, et tel qu'il aurait fallu idéalement le faire.

Une enceinte similaire serait faisable aujourd'hui, par exemple à partir des DAVIS 13MP5G et un tweeter.
Bien sûr filtre et dimensionnement de l'enceinte devront être réactualisés, mais il n'y aura pas un monde d'écart non plus.

 

La réalisation initiale :

Le grave médium est un AUDAX, HM130G14, choisi pour la linéarité de sa courbe de réponse dans le médium (sur la documentation papier, la documentation sur le siteAUDAX.fr me semble fausse).
J'avais envisagé, aux vues de la courbe de réponse, une utilisation sans self en série avec ce HP.

La charge a été calculée selon une optimisation particulière aujourd'hui abandonnée.
Cette charge fait 9.9 L, avec un accord théorique à 52.4 Hz.
En pratique, l'évent vérifié à l'écoute fait un diamètre de 5 cm extérieurs, de 4.4 cm intérieurs et de longueur 14.0 cm, pour un accord à 51.9 Hz.

• Les performances calculées de cette enceinte sont :
• Fréquence de coupure 52 Hz à -3 dB.
• Rendement dans le grave 86.6 dB/2.83V/m.
• Niveau maximum 95.5 dB avec 8 W à 91.5 Hz, fréquence qui correspond au débattement maximum de la membrane.

N'oubliez pas que ce n'est qu'un 13 cm, si vous voulez 115 dB de SPL, prenez un 30 ou un 38 cm...

 

L'enceinte :

La taille de l'enceinte est de 36.4 * 22.8 * 21 cm extérieurs et de 32.2 * 18.6 * 16.8 cm intérieurs, la réalisation est en médite de 21 mm d'épaisseur.
Le volume est de 10.06 L, mais il faut retrancher le volume de l'évent et de l'aimant du grave.

Pour la réalisation, il vous faut pour faire une enceinte :

• Deux planches de 36.4 x 22.8 cm, en épaisseur 21 mm.
• Deux planches de 36.4 x 16.8 cm, en épaisseur 21 mm.
• Deux planches de 18.6 x 16.8 cm, en épaisseur 21 mm.
• Vis à bois 4.5x45 à tête cruciforme.
• Colle à bois, séchage en 24 h, pas de séchage rapide.
• Tuyau PVC au rayon plomberie.

 

Le filtre :

Le tweeter est un AUDAX, TW025A0, avec un dôme textile de 25 mm, et une résonance à 900 Hz sur la documentation du site AUDAX.
Ce tweeter est apte à une coupure à 6 dB au-dessus de 4000 Hz.

Le filtre de base est assez simple : Rien sur le grave, 0.8 Ohm et 2 uF en série avec le tweeter.

La précision de mise au point est 1.8 uF < 2 uF > 2.2 uF et 0.5 Ohm < 0.8 Ohm > 1 Ohm.

Mais attention, c'est un filtre symétrique (voir ci-dessous). Il y a 0.4 Ohm et 4 uF, dans cet ordre précis, entre le + de l'ampli et le + du tweeter, et 0.4 Ohm et 4 uF entre le - de l'ampli et le - du tweeter.
Voir le schéma ci-dessous, en lisant 4.0 uF et pas 2.0 uF comme sur l'image.

Le correcteur RLC du tweeter fait 9.1 Ohms, 11.2 uF et 0.85 mH.
Le RLC n'est pas réglé sur la fréquence de résonance du tweeter.

La précision de mise au point est 8.7 Ohms < 9.1 ohms > 9.4 Ohms, 10 uF < 11.2 uF > 12.2 uF et 1 mH < 0.85 mH > 0.68 mH.

• Les résistances de 0.4 Ohm peuvent être réalisées avec 2 résistances de 0.8 Ohm en parallèles, ou 3 résistances de 1.2 Ohm en parallèle.
• Le condensateur de 11.2 uF est réalisé avec deux condensateurs de 5.6 uF en parallèle.
• La résistance de 9.1 Ohms est réalisée avec une résistance de 10 Ohms en parallèle avec une résistance de 100 Ohms.
• Les résistances sont cimentées en 10 W.
• Les condensateurs sont au papier en 60 V, mais des condensateurs de 4 uF à l'étain seraient encore mieux...

Le grave médium est branché en large bande, en "direct sur l'ampli", sans le moindre composant de filtrage.
Cette solution est mûrement réfléchie et essayée.
Elle est le gage d'une très grande qualité dans le médium aigu.

Pour une impédance du tweeter de 9.1 Ohms, donnée par le correcteur RLC, la fréquence de coupure est à 8750 Hz à -3 dB.
Compte tenu de la résonance du tweeter à 900 Hz, il n'y a aucun risque pour le tweeter avec ce filtre à pente douce.

 

L'écoute :

L'écoute est bonne et très bien définie.
Je ne ressens aucune gêne dans le médium aigu à l'écoute : Le correcteur RLC sur le tweeter y est pour beaucoup.
L'image sonore est large et s'étale bien entre les deux baffles.
Il n'y a pas de mise en avant d'une partie du spectre par rapport à une autre.

Comparées à mes baffles plans, elles n'ont pas à rougir.
Il n'y a pas la même puissance dans le grave, ni la même descente, mais peut-on comparer sur ce point un 38 avec un 13 cm ?
Les timbres sont très proches, la définition et la quantité d'information aussi, avec un léger (?) avantage au baffle plan.

Par contre les écarts dynamiques sont beaucoup plus compressés avec cette enceinte qu'avec le baffle plan, mais nous touchons là l'un des énormes avantages du baffle plan.
L'image sonore est beaucoup plus grande avec les baffles plans qui rayonnent aussi bien par l'avant que par l'arrière.

Quelle utilisation ?
Vous en faites 5 identiques, vous ajoutez un bon caisson de grave avec un haut-parleur de grand diamètre dans un grand volume, et vous écouterez de la musique, beaucoup de musique, des bandes-son home-cinéma, pendant longtemps...

 

Écoute comparée :

Deux ans après les avoir réalisés, le collègue est revenu chez moi avec les baffles.
Nous avons fait une comparaison avec les FOSTEX FE164 de ma fille, FE164 qui sont montés en bass-reflex de 12.8 L.

Il n'y a pas de secret, un large bande de qualité est supérieur à une petite deux voies : Le médium est beaucoup mieux défini sur le large bande.
Je n'ai pas été du tout gêné par l'aigu un peu plus atténué sur le FE164, le collègue si.
Les FE164 coupent à 74 Hz à -3 dB. Les HM130G14 coupent à 52 Hz à -3 dB.
Pourtant, le grave subjectif est plus important sur les FE164.
Ce point est à méditer, l'énergie de 80 à 300 Hz est plus importante que la fréquence de coupure à -3 dB.

En termes de prix, un FE164 (aujourd'hui un FE166EN) est moins coûteux qu'un HM130G14 + tweeter + filtre.
L'écoute est meilleure.
Pourquoi retenir ce type de solution ?
C'est l'approche du haut-parleur large bande que j'explique en détail au chapitre les solutions qui marchent.

Pourtant, si je laisse cette réalisation, c'est que j'ai compris dans la discussion avec le collègue que les réticences sont grandes.

 

L'avis d'Olivier sur cette réalisation :

il y a plusieurs mois, j'ai entrepris la réalisation que vous proposez avec les deux références ci-dessus citées, afin de faire un home cinéma avec 2 paires d'enceintes.
J'ai corrigé le filtre de la façon dont vous l'indiquez et également changé une autre valeur (à tort ou à raison) celle des résistances de 0.4 Ohm qui sont passées à 1.8 Ohm chacune.
Ceci sur les conseils de P.J., qui à lui même fait plusieurs exemplaires de cette enceinte.

C'est donc une écoute passive qui a été la mienne lors du premier branchement, dans le sens où j'ai suivi sans vérifications, vos directives et celles apportées par P.J.

Je me permets donc de vous dire par ce message, toute ma gratitude, pour l'excellence de cette réalisation, car ayant fait le tour pendant 1 an de systèmes commerciaux bien supérieurs en tarif, en auditorium et chez des particuliers, j'ai la faiblesse de croire que ces 2 voies donnent l'émotion qu'un amateur non averti souhaite trouver en Home cinéma ainsi que pour l'utilisation hi-fi.

J'ai, pour ma part, débafflé totalement le tweeter, reculé celui-ci au niveau du fond de la membrane du HM130G14, de sorte que les deux noyaux soient alignés.
Ce même tweeter est monté sur un axe qui permet l'orientation de bas en haut.
Ceci offre la possibilité d'un filtrage mécanique de l'aigu, selon la position d'écoute et la nécessité de l'enregistrement.

Les 4 enceintes sont complétées par un caisson de 92 litres avec le SPH-300TC de MONACOR, qui, pour un prix raisonnable, assure, avec son évent de 30 cm, des basses amplement suffisantes et percutantes.

Je n'ai pas de voie centrale et je n'en vois pas du tout l'utilité.

J'utilise en ampli Home-cinéma HARMAN-KARDON AVR230 RDS , une source DVD YAMAHA 6000 et un lecteur CD SONY vieux de 10 ans...

Je vous remercie à nouveau très très sincèrement pour la pédagogie de votre site, la facilité de lecture, l'accessibilité à un débutant et à votre indéfectible gentillesse.

 

Les améliorations :

Mise à jour novembre 2018.

Réalisation en triple résonateur, recalculé sur les volumes avec les outils disponibles dans le site.
La description est dans le plan ci-dessous, et est restée telle qu'elle a été écrite 10 ans plus tôt.

Cette enceinte donnerait de bien meilleurs résultats d'écoute avec un double résonateur.
La description du principe du résonateur et de sa méthode de calcul se trouve au chapitre Bass-reflex.
Double et triple résonateur le calcul en bass-reflex permet de calculer le volume principal de 6.51 L, et le volume du résonateur de 3.39 L.
Le volume total est bien de 9.9 L comme la réalisation précédente, et les évents en tube PVC sont eux aussi identiques, avec un diamètre de 5 cm extérieurs, de 4.4 cm intérieurs, et de longueur 14 cm.
Le tube PVC se trouve facilement dans les grandes surfaces du bricolage, au rayon robinetterie.

La réalisation se fera, comme la réalisation précédente, en médite de 21 mm, et si vous souhaitez prendre de la médite de 30 mm, n'hésitez pas.

Les volumes calculés doivent être corrigés pour rajouter le volume des évents ( 0.23 L par évent ) qui sont considérés comme un cylindre plein, et le volume de l'aimant du haut-parleur ( 0.23 L ).

• Le volume principal qui à un aimant et 1/2 évent, passe à 6.81 L.
• Le résonateur à 3/2 évent, et passe à 3.78 L.

Le volume d'air qui se trouve à l'intérieur de l'évent, est nécessaire au fonctionnement de l'évent, et ne fait donc pas partie du volume de l'enceinte.
Si l'erreur est minime sur cette réalisation, elle devient très importante pour une enceinte de type ONKEN, par exemple, où des volumes d'évents de 50 à 60 L sont courants, et n'est pas négligeable sur un caisson de grave.

Enfin une réalisation de qualité ne peut absolument pas se dispenser de la mise en phase acoustique du tweeter.
Il y a deux méthodes, un coffret séparé sur le dessus de l'enceinte, ou un logement creux à l'intérieur de l'enceinte.
C'est cette méthode qui sera retenue, comme décrit au sous-chapitre "Mise en phase acoustique" du chapitre "Filtre" ( Voir ci-dessous ).

La troisième méthode de mise en phase acoustique, par inclinaison de la face avant du grave médium, nécessite au préalable d'avoir déterminé le décalage exact.

 

L'enceinte à résonateur :

Si nous prenons une largeur interne de 15.0 cm, et une hauteur de plaques pour le logement du tweeter de 13 cm, nous avons un volume de 15 x 13 x ( 3 x 2.1 ) = 1.29 L à rajouter au volume principal qui passe à 8.10 L.

Le troisième volume sous le résonateur ne sert que de logement pour le filtre.
Vous faites la mise en place des composants "en l'air", l'enceinte retournée de 180° sans avoir mis la plaque du bas.
Vous coincez les composants avec une petite plaque de mousse de 15 ou 20 mm d'épaisseur, et vous mettez la plaque du bas vissée sur 4 cales de 4 cm, mais en la gardant démontable.
Il n'y a pas plus facile à faire, et vous pouvez même faire un test de fonctionnement avant de mettre cette plaque.

Il est possible de mettre un bornier du commerce, "beau et cher" dans le volume du filtre.
Je préfère les prises bananes femelles, les plus courantes possibles, une rouge et une noire, logée dans un trou un peu trop petit en diamètre, et rentrée en force avec un énergique coup de marteau.
"Simple, fiable, et pas cher"...
Le câblage sera avec du câble SONO de 2x2.5 mm², et si vous n'êtes pas expert en soudure, avec des cosses soudées au fil pour brancher les haut-parleurs, principalement le tweeter dont les cosses ne supportent pas la chaleur.

La plaque en biais à 30°, qui sépare le volume principal du résonateur, est facile à mettre en place, elle repose sur l'évent.
Il suffit de la faire pivoter pour qu'elle soit en appui avec la face avant et la face arrière avant de la visser définitivement.

La réalisation est en médite de 22 mm.
Pour une enceinte, il vous faut :

• 2 planches de 509x210 mm, pour les côtés.
• 2 planches de 509x194 mm, pour les faces avant et arrière.
• 3 planches de 210x150 mm, pour le dessus, dessous, volume filtre.
• 1 planche de 250x150 mm, pour le résonateur, à recouper à 30°.
• 3 planches de 130x150 mm, pour la mise en phase tweeter.
• 1 planche de 509x194 mm, en contreplaqué de 8 pour encastrer le HM130G14.

 

Dôme Acoustique