Enceinte DiY – Part 6

Enceinte diy – Part 6 !

Dans l’article précédent nous avons choisi le type d’alignement de notre enceinte portable et nous avons conclu en préconisant l’utilisation d’une enceinte Double Bass-Reflex.

Mais concrètement, c’est quoi  une enceinte DBR et comment se calcule-t-elle ?
La littérature n’est pas très prolixe sur le sujet, mais c’est, tout simplement, une enceinte Bass-Reflex dont le volume total est divisé en deux volumes inégaux reliés entre eux par un évent interne.

Double Bass-Reflex

Cela fonctionne en configurant la fréquence d’accord de l’évent interne à une fréquence supérieure de celle de l’évent externe.

Aux fréquences plus élevées, le haut-parleur ne voit pas le deuxième volume et se comporte comme dans une enceinte close. Au-dessous de la fréquence d’accord de l’évent interne, le haut-parleur voit un unique grand volume et se comporte comme une enceinte Bass-Reflex.

Le volume avec le transducteur est généralement le plus petit des deux.
Mais ce n’est pas une règle absolue…

De manière générale, la raison qui plaide pour que le Haut-parleur soit situé dans le petit volume, est valide si l’on pense en termes d’adaptation d’impédance progressive et donc de transfert d’énergie des basses fréquences vers le local d’écoute (très grand volume).

La seule raison valable pour ne pas choisir ce cas de figure, serait si la réponse transitoire théorique du haut-parleur placé dans un volume clos équivalent est trop éloignée de l’idéal.

Passons au calcul, maintenant !

Nous utiliserons la version de démonstration de LspCad, ce n’est pas très compliqué si vous prenez la peine de lire les trois premiers paragraphes du tutoriel dédié.

Etape 1:

Nous partons donc de l’enceinte Bass-Reflex que nous avons calculée dans l’article précédent avec l’alignement CS4 ou QB3. Dans la mesure où ils sont quasiment identiques et que la précision de réalisation n’est pas suffisante pour les distinguer, nous avons choisi l’alignement QB3.

Le Volume Total net de l’enceinte est donc de 4,1 L avec une fréquence d’accord à 66 Hz.

Si vous avez eu la curiosité d’aller jusqu’au bout, vous avez constaté que Dominique Petoin évoque l’enceinte à résonateur par contre il ne donne pas beaucoup d’indications sur son calcul.
Nous allons nous contenter des indications de volumes proposées.
Avec l’alignement QB3 et la répartition des volumes donnée dans sa feuille de calcul, on prend donc V1= 1,65 L et V2 = 2,45 L.

Comme indiqué plus haut, on considère que, pour les fréquences supérieures à celles de l’accord de l’évent, V1 correspond au volume d’une enceinte close.
L’évent interne agit comme un filtre passe bande.
C’est d’ailleurs la manière dont AkAbak et LspCad modélisent ce type d’enceinte, enfin selon moi…

Avant toute chose, on va valider le principe de mettre le haut-parleur dans le petit volume. Pour ce faire il faut calculer le coefficient de surtension QTC dans l’enceinte “close” V1.

On sait que pour une enceinte close:

a = VAS / VB
QTC = Qts x Racine (a + 1) = 0,38 x Racine ( 5/V +1)

Cela correspond à un coefficient de surtension QTC de 0,763.

NB Si on avait mis le Haut-parleur dans V2 , le coefficient de surtension QTC aurait été de 0,663.

Rappel: Un facteur Q de 0,707 est considéré comme idéal en termes de grave produit vs réponse transitoire vs volume de l’enceinte.
Un QTC plus petit donne une meilleure réponse transitoire dans un volume plus grand avec une fréquence de résonance plus basse et une moins bonne tenue en puissance.
La meilleure réponse transitoire est obtenue avec un QTC de 0,577.
A contrario, il faut éviter des QTC supérieur à 1.

Quel que soit le volume dans lequel on placerait le haut-parleur, l’amortissement est correct.
En mettant le haut-parleur dans V1 on profite également du principe d’adaptation d’impédance.
Je privilégie donc cette configuration.

 

Etape 2:

Nous connaissons les volumes, reste à déterminer le calcul des évents. Et c’est là que cela se corse…

Je pense que l’évent interne devrait être dimensionné par calcul comme pour une enceinte passe-bande de 4éme ordre et l’évent externe devrait être accordé sur la fréquence d’accord de l’enceinte Bass-Reflex initialement choisie. Soit un Fb de 66 Hz.

Avec la version de démonstration de LspCad, on effectue la simulation de l’enceinte close V1.

On obtient Fc = 134 Hz

Simulation Enceinte CloseFréquence de résonance

Cette fréquence de résonance est la fréquence centrale de notre filtre passe-bande !
Du coup, cela nous donne les fréquences d’accord du filtre passe-bande.

Fb2 = 66 Hz

Fc = 134 Hz

δ = 134 – 66 = 68 Hz

Fb1 = Fc + Fb2 = 134 + 68 = 202 Hz

Par ailleurs, j’ai regardé la tenue en puissance dans l’enceinte close de volume V1 et de volume V2 pour avoir une idée du bien fondé d’utiliser V1 plutôt que V2 comme volume clos, et la tenue en puissance est effectivement supérieure avec un volume plus petit.
Cet argument suffit à valider définitivement le principe de V1 petit intégrant le haut-parleur suivi de V2 plus grand intégrant l’évent externe.

 

Etape 3:

On va maintenant calculer l’évent interne.

Pour ce faire, il suffit, dans LspCad, d’ajouter un évent et un élément radiant temporaire, ce qui transforme notre enceinte close en enceinte Bass-Reflex.

Simulation enceinte Bass-Reflex

 

Il faut choisir un diamètre d’évent adéquat. Trop petit le procédé sera inefficace et bruyant, trop large, l’évent deviendra encombrant. J’ai choisi un diamètre de 4,4 cm.

Pour obtenir la longueur de l’évent, il suffit donc de l’éditer et de rentrer son diamètre et la fréquence d’accord préalablement trouvée soit 202 Hz.

Ce qui donne un évent de 4 cm de long.

 

Etape 4:

Nous pouvons maintenant calculer l’évent externe.

Il faut d’abord supprimer l’élément de rayonnement temporaire et ajouter le deuxième volume V2 = 2,45 L ainsi que l’évent externe et un nouvel élément de rayonnement.

Enceinte DBR LspCadOn commence par éditer l’évent externe et on entre la fréquence d’accord: 66 Hz avec un diamètre approprié. J’ai encore sélectionné un rayon de 22 mm. Cela donne la longueur du pot externe : 33,1 cm !

Il faudra éventuellement tâtonner pour trouver un compromis entre diamètre et longueur.
Ce compromis se traduira par une puissance maximale exploitable plus faible.

On fera le réglage final de la longueur de l’évent externe à l’écoute et à la mesure lors de la réalisation.

Notez au passage que si nous avions choisi d’utiliser V1 comme volume de sortie la longueur de l’évent aurait encore été supérieure !

Cet ultime argument valide définitivement le principe de V1 petit intégrant le haut-parleur suivi de V2 plus grand intégrant l’évent externe.

Il ne reste plus qu’à simuler tout ça !

Frequency Response DBR
Réponse en fréquence

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La courbe de réponse semble exagérément irrégulière.

Impédance enceinte DBR
Courbe d’impédance

 

 

 

 

 

Cone displacement DBR
Déplacement du cône

 

L’excursion maximale de 5,2 mm est atteinte à la fréquence de 86 Hz pour une tension de 7 Volts ou 16 Watts, ce qui correspond à un niveau sonore de 92 dB à un mètre.

Ce qui nous semble un peu pessimiste.

P=U2/R = 72/3,1= 16 W

Il conviendra peut-être de peaufiner le choix des évents.

Air speed DBR
Vitesse de l’air dans les évents

 

La vitesse de l’air dans les évents est bonne à 16 Watts.

Elle semble correcte pour ce qui concerne l’évent externe et moyenne pour l’évent interne. On pourrait éventuellement essayer de l’abaisser un peu en augmentant son diamètre.

 

 

 

NB1 Il existe un logiciel italien aujourd’hui introuvable, AFWPro,  qui, à ma connaissance, est le seul qui ne nécessite pas de savoir calculer quoi que ce soit.

Simulation enceinte DBR

Je dispose de ce logiciel, les résultats proposés correspondent assez bien à ce que l’on a obtenu. On constate qu’AFWPro propose un évent externe d’un diamètre de 4,5 cm ce qui augmente sa longueur.

Il laisse présager une réponse en fréquence moins tourmentée ainsi qu’une plage d’utilisation en puissance supérieure.

 

NB2 J’ai également fait la simulation sous AkAbak, on obtient également des résultats cohérents.

DBR Simulation AkAbak
DBR Simulation AkAbak

 

Dans les prochains articles nous entamerons le filtrage et le choix de l’amplification.

A suivre…

 

NB3 J’ai informé Dominique Petoin de la méthode que j’ai utilisée pour calculer les évents d’une enceinte DBR. S’il approuve cette méthode cela permettrait d’ajouter le calcul des enceintes DBR dans ses feuilles de calcul. Cela pourrait permettre d’aller plus loin puisque, dans ce cas, on pourrait valider le diamètre des évents par récursion itératives.

NB4 Incidemment, en écrivant ce post, je constate que le magasine OnTop vient tout juste de publier un article de vulgarisation sur les enceintes.

3 réactions au sujet de « Enceinte DiY – Part 6 »

  1. GOLOTCHOGLOU Réponse

    Bonjour Jean,
    le 13 avril, on avait parlé des alimentations et aussi des amplificateurs.
    La suggestion était d’utiliser des alim à découpage (SMPS) utilisées dans le médical (meilleur filtrage des RFI).
    J’ai regardé ce qui existe et elles sont “toutes” prévues pour des domaines très spécifiques (par exemple commande de relevage de lit…) et ne délivrent pas de tensions symétriques pour l’ampli.
    Farnell, Radio spares et Conrad en font, il faut définir les valeurs des tensions symétriques et aussi le courant de sortie. Pour le HP de grave, on avait parlé d’environ 8 amp, mais ce n’est pas utile pour les tweeters.
    As tu quelques suggestions pour mes recherches ( fournisseurs autres que ceux déjà mentionnés) et aussi pour les amplis (classe AB).
    D’autre part ou va t on loger l’alimentation et l’ampli ?? dans l’enceinte ou extérieurement ?? pour info les SMPS “médical ” sont assez volumineuses et je doute que ce serait judicieux de les intégrer dans l’un ou l’autre volume de l’enceinte.
    Encore une petite semaine de recherche possible !
    au jeudi 27. Gerard

  2. Ping Enceinte DiY – Part 7 - Enceinte Portable, Système Audio Sans Fil, Compagnon Audio - Owi Audio

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