Enceintes pour chaine HiFi
Dans ce projet nous allons réaliser des enceintes pour chaine HiFi. Il il s'agit ici d'un produit très basique mais pour sa réalisation nous allons aborder les notions de base pour la construction des enceintes. Dans le site "Petoin Dominique" nous trouvons une excellente référence théorique pour cet argument (quoique plutôt caféinée) tandis que dans le site de LinearTeam nous pourrons télécharger le logiciel libre WinISD pour valider nos calculs.
Voici la table des matières:
Le diffuseur acoustique est l'élément qui permet de convertir un signal électrique en son. Il consiste d'une membrane actionnée par un électro-aimant. La membrane pousse l'air en créant le son. Il faut néanmoins considérer que si la membrane crée une onde acoustique sur son front elle en crée une deuxième sur sa face arrière. Ce second front d'onde (en antiphase avec le premier) peut être réfléchi par une paroi et venir à s'ajouter au premier. Inutile de dire que les deux ondes vont s'effacer en limitant considérablement l'ampleur de l'onde résultante. Pour cette raison le diffuseur est couramment placé dans une enceinte (en bois ou autre matériel) qui a pour tâche d'absorber l'onde à l'arrière de la membrane. On parle alors d'enceinte close. Mais il existe aussi des astuces pour renverser cette onde canaille et de la renvoyer à l'avant convenablement ré-phasée: il s'agit des enceintes Bass Reflex (à lire dans un deuxième temps).
On commence par dire que les dimensions de l'enceinte dépendent des paramètres électro-mécaniques du diffuseur. Ces paramètres sont couramment appelés Paramètres de Thiele-Small (TS) du nom de deux ingénieurs qui dans les anées 60-70 abordèrent le problème de l'optimisation du couple enceinte-diffuseur. Pour un diffuseur choisi il existe des sites avec des bases de données (voir par exemple la bdd de "Petoin Dominique" ) qui fournissent ces paramètres. Ce tableau en donne un aperçu: (note: il s'agit ici d'une liste abregée avec ceux que nous allons utiliser dans notre calcul).
| Paramètre | Unité de mesure | Définition |
| Fs | Hz | Fréquence de résonance du diffuseur libre |
| Qts | - | Facteur de qualité totale du diffuseur (tient en compte la partie électrique ainsi que celle mécanique) |
| Vas | L | Volume caractéristique du diffuseur. Lié à la rigidité de la suspension de la membrane. |
Ici on montre comment utiliser les paramètres du tableau précedent en suivant la procédure montrée ici (section Calcul d'une enceinte close) Le calcul se fait en deux phases:
- Calcul du volume total de l'enceinte
- Calcul des dimensions (profondeur*largeur*hauteur, en centimètres) de l'enceinte
Pour la phase 1) il faut d'abord choisir le paramètre Qtc qui détermine la réponse de l'enceinte. Normalement ce paramètre est choisi entre 0.5 et 2; pour avoir le rendement maximale il faudra Qtc = 1.1 ( voir ici ). Et donc mettons nous au travail. Primo: calculer le rapport des volumes a
a = (Qtc /Qts)2-1
Deuxio, le volume de l'enceinte (bien évidemment, en litres):
V = Vas/a
La nouvelle fréquence de résonance sera:
Fc = Fs*√(a+1)
Et maintenant passons aux dimensions du meuble: on pourrait planter une racine cubique au volume et obtenir le côté d'un cube... Mais il n'est pas question ! L'enceinte doit éviter d'exalter toute résonance et du coup les dimensions des côtés du meuble doivent impérativement différentes. Il existe plusieurs recettes pour les dimensions (voir ici ) et ici on va utiliser:
p:l:h = 1.000:1.260:1.587
noter que le produit des trois nombres fait 2. Et donc (en centimètres) :
p = ³√(V/2*1000)
l = p*1.260
h = p*1.587
Pour les flemmards des maths, voici un calculateur pour enceinte close.
Et maintenant passons à un exemple pratique. Nous allons choisir un diffuseur réel et calculer une enceinte close pour cet objet. On choisira un modèle que l'on peut acheter pour que dalle dans n'importe quel magasin de pièces auto mais surtout qui soit répertorié dans les bases de données (en général 'bon marché' et 'répertorié' ne vont pas ensemble). Mais le ALPINE SXE1325s est une exception. Il s'agit d'un diffuseur pour car audio, 2 voies de 12 cm de diamètre 4 Ω d'impédance et qui peut tenir 35W RMS. On peut trouver ici ses paramètres TS:
| Paramètre | Valeur |
| Diffuseur | ALPINE SXE1325s |
| Diamètre | 12 cm |
| Fs | 113.8 Hz |
| Qts | 0.888 |
| Vas | 9.6 L |
et donc, par les calculs présentés plus haut, nous obtenons:
| Paramètre | Valeur |
| Volume enceinte | 18 L |
| Fréquence résonance | 141 Hz |
| p | 20.8 cm |
| l | 26.2 cm |
| h | 33.0 cm |
Noter que ceux-ci sont les dimensions intérieures du meuble. Il faut aussi considérer l'épaisseur du bois que l'on va utiliser. Pour tranquillité on peut refaire ces calculs sur le logiciel WinISD (mais il vous faudra une certaine familiarité avec l'anglais). Pour l'utilisation de ce logiciel je vous propose ce document . Le calcul nous donne:
| Paramètre | Valeur |
| Volume enceinte | 18 L |
| p | 18.3 cm |
| l | 29.0 cm |
| h | 44.9 cm |
les différences sont minimales et sont dues à des différents critères de projet et au fait que dans ce cas là j'ai fait inclure au logiciel les 12 mm d'épaisseur du bois. La réponse aux basses fréquences est montrée ici dessous:
En partant des calculs montrés ci dessus on va réaliser l'enceinte qui contiendra notre diffuseur. Il faudra construire le caisson bien solide et étanche: les plaques seront collés à la colle vinylique et les angles renforcés par du tasseau carré. Vous trouverez quelques bons conseils de construction sur cette page . À fin d'atténuer au maximum l'onde postérieure du diffuseur la parois opposée à celui-ci sera recouverte d'un panneau d'isolant acoustique.
Il faudra repérer le matériel suivant:
- Plaque en bois, épaisseur=10 mm
- Tasseau carré, côté=10mm
- Plaque isolant acoustique (type laine de roche)
- Papier verre
- Colle à bois vinylique
- Enduit à bois
- Peinture
- câble électrique 0.5mm diamètre
- 4 vis à bois
- bornier
Liste des outils recommandées:
- Perceuse
- Scie sauteuse
- Ponceuse
- Serre joints
Le plan de construction est montré ci dessous:
et les détails (et dimensions) se trouvent dans le document sketchup nommé enceinte pour diffuseur alpine : (à télécharger librement). Il faudra d'abord découper des éléments comme suit:
| Élément | Dimensions (mm) |
| A: 2* Plaque | 300[#] * 480 |
| B: 2* Plaque | 170 * 480 |
| C: 2* Plaque | 170 * 280 |
| D: 4* Tasseau | 170 |
[#] cette dimension dépend de l'épaisseur exacte de la plaque δ. La valeur donnée ici est pour une plaque de 10mm. Pour une valeur différente appliquez la formule 280+2*δ
et les assembler de la manière suivante:
- réalisez une structure carrée en collant les plaques B et C tout en plaçant les 4 tasseau aux jonctions pour plus de rigidité. B doit être placé à côté de C de façon que la hauteur totale reste 480mm et la largeur 280+2*δ.
- collez la première plaque A qui servira de paroi arrière de notre caisson.
- sur la partie intérieure de cette plaque collez l'isolant acoustique de manière de la couvrir complètement. Pratiquez un trou pour le passage du câble électrique de connexion avec le diffuseur.
- Sur la deuxième plaque A percez le trou pour le diffuseur et puis collez-la sur le côté du caisson resté ouvert.
- poncez soigneusement le tout et passer l'enduit à bois dans les parties creuses
- peindre de la couleur souhaitée
- fixer les câbles électriques sur le diffuseur et passez le bout libre dans le trou de passage (veillez à que la longueur soit suffisante).
- Insérez le diffuseur dans son trou et fixez-le à l'aide de 4 vis à bois
- Fixez le bornier et les câbles
Voici une photo du prototype
Bon travail.
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Francesco & Alessio d'Acapito, 2014