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Jean,merci pour ce petit résumé,certains se coucheront un peu moins ignares...un petit rappel pour les autres qui ne sont que des petits amateurs dans ce domaine.....
Superbe sujet très informatif. Merci
Juste un petit complément pour un mécanisme utilisé avant 1920 (moving coil) et après sur quelques récepteurs : "moving iron speaker"
Ce dessin est tiré du site : http://www.vias.org/crowhurstba/crowhur ... 1_042.html
Oui en effet, ici c'est l'armature (flexible je suppose) qui bouge. Ce n'est donc pas la Loi de Laplace qui est à l'oeuvre. On trouve encore des haut-parleurs de ce type, dans les appareils auditifs pour malentendants et en tant que écouteurs HiFi de type "inserts" tels les SONY série XBA. Le principe de fonctionnement s'apparente à celui des moteurs à réluctance. C'est du magnétisme. C'est un électro-aimant dont les pôles s'attirent plus ou moins selon l'intensité du courant. L'avantage du système, c'est que les fils électriques ne bougent pas. C'est donc à la fois simple et fiable. L'inconvénient du système, c'est que dès que l'armature bouge, l'entrefer augmente qui provoque une diminution de l'induction magnétique. Il en résulte de la distorsion. Le système ne reste linéaire que pour de faibles excursions, quelques pourcents de la hauteur de l'entrefer, 1/10 de millimètre peut-être. C'est un souci car pour générer des sons à très basse fréquence avec une forte intensité acoustique, il faut une excursion importante. Pire encore, comme le système ne produit que de l'attraction, la force ne s'applique que dans un seul sens. Il faut donc une polarisation, soit électrique (du courant continu) soit mécanique (un ressort) pour correctement retranscrire un signal bipolaire (qui va dans le positif et le négatif), comme l'est la variation de pression qui fait le son. Voilà pourquoi de tels haut-parleurs ne sont plus utilisés dans les enceintes acoustiques.
J'ai quelques commentaires par rapport à l'autre type de haut-parleur, le haut-parleur électrodynamique qui demeure utilisé dans les enceintes acoustiques.
L'article de Ch. DARTEVELLE explique la constitution du haut-parleur électrodynamique, sans en expliquer le principe. Il n'est question nulle part des mots suivants : Force de Lorentz, Loi de Laplace, bonhomme d'Ampère, 3 doigts de la main gauche. C'est pourtant simple. Lorsqu'un fil parcouru par du courant électrique (la bobine) baigne dans une induction magnétique (l'entrefer), ce fil, pour autant qu'il ait la bonne orientation (c'est cela qui est génial dans le haut-parleur électrodynamique, c'est la bobine), développe une force motrice. Cette force motrice vaut B * i * l. Explicitons. B : induction magnétique (force de magnétisation de l'aimant et circuit magnétique qui détermine le flux qui circule), i : intensité du courant dans le fil, l : longueur du fil (la bobine une fois déroulée). B et l demeurent constants. i est la variable. La force mécanique suit donc le courant, même dans son signe. Il n'y a dès lors pas besoin de polarisation. Comme l'induction magnétique B demeure constante, la force mécanique ne dépend pas de la position de la bobine. Il faut juste veiller à ce que la longueur de la bobine reste bien dans l'induction. On atteint facilement une excursion d'une petite dizaine de millimètres. On arrive enfin à reproduire des basses avec une forte intensité acoustique. C'est en 1925 que ce type de haut-parleur, le haut-parleur électrodynamique, fut inventé par Chester Rice & Edward Kellogg, à la General Electric Co. Parallèlement et indépendamment, Edward Wente inventa la même chose aux Bell Labs, la même année. C'est dire que l'idée était en l'air.
Pour obtenir un son le plus intense possible, on se dit qu'il suffit d'attacher à la bobine mobile, un cône le plus grand possible.
C'est vrai pour les très basses fréquences, environ jusqu'à 50 ou 100 Hz. Au-delà de cette fréquence critique, la force d'inertie de la membrane dépasse la force de rappel de la suspension. C'est la conséquence de la première Loi de Newton selon laquelle F = m * a. Le cône peut avoir une surface doublée, mais ce faisant sa masse doublera, et par conséquent son accélération sera divisée par deux.
Ceci explique pourquoi, grosso-modo, les sensibilités d'un woofer, d'un medium et d'un tweeter sont sensiblement identiques, entre 87 dB et 93 dB par Watt.
A aimant égal et à circuit magnétique égal, la surface de la membrane n'intervient pas puisque ce paramètre se trouve neutralisé dans l'autre sens, par la masse de la membrane.
Tant qu'à faire, si on conçoit un woofer de 38 cm de diamètre, on va allonger la bobine, doubler le nombre de spires, et de ce fait, à aimant égal, on obtiendra une force motrice augmentée. Les woofers ont dès lors une excellente sensibilité, souvent au-dessus de 90 dB par Watt.
Nul doute qu'à ses débuts, le haut-parleur électrodynamique ait eu la réputation d'être fragile. La bobine mobile doit coulisser sans frotter dans l'entrefer, alors que la bobine chauffe sous le passage du courant électrique. Elle chauffe, elle gauchit, elle a toutes les chances de coincer dans l'entrefer. Ou alors il faut la plonger dans un entrefer plutôt large, diriez-vous. L'ennui là-dedans, c'est que la largeur de l'entrefer définit l'induction magnétique. Comment cela? D'une part, l'aimant est comme une source de tension H sur le plan magnétique. D'autre part, le circuit magnétique notamment l'entrefer admet une perméabilité magnétique résultante (µ) qui est comme l'inverse d'une résistance. En branchant la source H (l'aimant) sur la résistance 1/µ (le circuit magnétique), il naît un courant B (induction) sur le plan magnétique. C'est cette induction B qui nous intéresse. Il est clair maintenant que si on opte pour un entrefer large, le champ magnétique H (Gauss dans le système cgs, Tesla ou A/m dans le système mks) de l'aimant se trouve sous-exploité. L'induction magnétique B résultante (Maxwell dans le système cgs, Weber dans le système mks) demeure faible. Le haut-parleur produit moins de son.
Pour produire un son intense il faut 1) utiliser un aimant qui délivre un champ magnétique intense (H élevé), 2) usiner la bobine et le circuit magnétique avec une grande précision pour que l'entrefer soit le plus étroit possible (µ élevé), et par obligation résultante 3) utiliser des matières garantissant une excellente stabilité dimensionnelle (colle, spider, suspension, porte-bobine, vernis isolant) en fonction de la température et en fonction du temps.
Et j'oublie de parler de la stabilité dimensionnelle du saladier. Si celui-ci est réalisé en tôle, au premier choc sérieux (transport ou déballage) vécu par le haut-parleur ou par l'enceinte acoustique, le beau gros aimant va forcer sur le saladier qui va se déformer et qui par cela, engagera la bobine de travers dans l'entrefer. Qui se mettra à frotter. Vous avez bien compris, un bon HP coûte cher, son saladier doit être réalisé en tant que pièce de fonderie extrêmement rigide pour éviter de tomber en panne avant que d'être utilisé.
Le point de référence, celui à-partir duquel tous les mouvements sont physiquement déterminés, c'est l'entrefer. Cela est crucial car il s'ensuit que tout mouvement du saladier compte dans le mouvement relatif entre la bobine mobile et l'entrefer. Dès que le saladier bouge, il naît un signal acoustique d'erreur au niveau de la membrane. Telle erreur disparaît lorsque le saladier est réalisé en tant que pièce de fonderie extrêmement rigide. Grâce à cela, le point de référence (l'entrefer) et la face avant se trouvent parfaitement assujettis, il ne font qu'un, et de la sorte la face avant gagne en inertie, gage de neutralité.
Lorsque vous convoitez un joli haut-parleur CE (China Export) vendu 3 francs 6 sous, doté d'un aimant énorme (H énorme) mais donnant seulement 87 dB de son pour 1 Watt à l'entrée (sensibilité médiocre), vous savez que les gars n'ont pris aucun risque. Ils ont opté pour un entrefer large. Ainsi la bobine, même si elle est décentrée, même si elle est mal bobinée, même si son support s'avère approximatif, elle ne frottera pas. Si l'entrefer avait été réduit au plus juste, la sensibilité aurait pu monter à 93 dB/watt, 6 dB de plus. A ce niveau, les 6 dB perdus ne peuvent se rattraper entièrement car la bobine sera amenée à encaisser plus de courant, elle chauffera plus, elle causera plus de courants de Foucault, etc. Il y a un effet supplémentaire qui milite en faveur d'un entrefer le plus étroit possible. Lorsque la bobine est plongée dans un entrefer réduit au plus juste, elle communique plus facilement sa chaleur à l'entrefer qui la transfère à l'arrière du haut-parleur, ce qui ne provoque aucune gène. La bobine évacue ainsi sa chaleur. Elle chauffe moins. On peut tenter de rattraper les 6 dB perdus en doublant l'intensité du courant, mais c'est tout le haut-parleur qui se trouvera stressé, éventuellement en-dehors de ses possibilités. Moralité, pour atteindre des niveaux élevés sans distorsion ni casse, la seule solution est de travailler avec du matériel de précision, procurant une forte sensibilité, plus coûteux que le matériel CE (China Export). En revanche, lorsqu'il s'agit d'écoute à niveau modéré comme par exemple dans un living-room, cela n'a plus d'importance pour autant qu'on dispose d'amplis qui demeurent irréprochables lorsqu'ils produisent une douzaine de Watt. Si l'intensité est suffisante avec 3 Watt envoyés dans un HP admettant une sensibilité de 93 Watt/dB, il vous faudra envoyer 12 Watt dans un HP admettant une sensibilité de 87 Watt/dB. En effet, il y a 6 dB à compenser. On sait que doubler la tension permet de relever le niveau acoustique de 6 dB, mais on sait moins que tel doublement de tension cause une puissance électrique quadruplée, parce que ce doublement de tension s'accompagne d'un doublement de l'intensité du courant consommé. L'ampli doit donc être 4 fois plus puissant, à qualité égale. Une douzaine de Watt n'ont jamais tué un haut-parleur moderne, même CE (China Export). De nos jours les colles, les spiders, les suspensions et les vernis isolants résistent à la chaleur et au temps. Les bobines ont pour support le Kapton ou l'alu qui se déforment très peu. C'est du côté des tweeters miniaturisés que cela risque de mal se passer, tant leurs bobines sont petites. A cet effet, certains tweeters comportent un dissipateur de chaleur à l'arrière.
Ch. DARTEVELLE ne parle pas du Ferrofluid. Lorsque l'excursion est faible comme dans un tweeter, on a l'idée de remplir l'entrefer d'un fluide légèrement visqueux qui contient en suspension des particules magnétisables. Les particules magnétisables n'ont qu'une envie : demeurer dans l'entrefer. La viscosité du fluide fait que ce dernier s'accroche aux particules magnétisables. Le Ferrofluid ne coule pas. Il demeure dans l'entrefer. Ceci posé, quels sont les avantages? Premièrement, on observe une légère augmentation de la perméabilité de l'entrefer, qui augmente la sensibilité du tweeter. Deuxièmement, on observe une meilleure évacuation de la chaleur, surtout si le fluide est optimisé en ce sens. Troisièmement, du fait de la légère viscosité du fluide, on observe une légère diminution de l'amplitude des résonances parasites. Des années durant, des constructeurs réputés tel Audax et SEAS ont produit quantité de leurs tweeters en deux nuances, sans/avec Ferrofluid.
Modifié en dernier par steph_tsf le jeu. 28 nov. 2013 21:30, modifié 6 fois.
Jean,merci pour ce petit résumé,certains se coucheront un peu moins ignares...un petit rappel pour les autres qui ne sont que des petits amateurs dans ce domaine..... 
Jean
