optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies

[jeanmichellcl]

[optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies] N°1

Bonjour,

Dimanche 14 avril au matin nous avons pu faire des mesures dans des conditions assez rigoureuses de l'enceinte grande Onken de Mélaudia équippée d'un Altec 4168B ainsi que d'un moteur à chambre de compression TAD TD2001 montée sur un pavillon Musique Concrète J321 (pavillon rond de type JMLC).

Nous avons utilisé les logiciels de la série ARTA soit LIMP pour les mesures d'impédance et ARTA pour celles de réponse impulsionelle.

Pour les mesures d'impédance un ampli Bryston et une boîte de type "Arta" ont été utilisés. On a préféré effectuer la mesure en bruit rose pour des raisons de rapidité car dans le local de Rueil il y a souvent des ouvertures de porte imtempestives qui perturbent les mesures.

Pour les mesures de courbe de réponse les mesures ont été faites dans la même position du microphone. Le niveau en sortie d'ampli a été réglé pour avoir 94db au niveau du microphone à 1000Hz lors de la mesure du moteur TD2001 le gain de l'ampli n'a pas été retouché ensuite.

Dans le cas du moteur TD2001, on a mis en série une capa de 33 microfarad afin de le protéger de l'envoi de signaux de fréquence trop basse qui risquerait de l'endommager.

A partir de ces 4 mesures :

-courbe d'impédance de l'Altec 4168B monté dans l'enceinte grande Onken
-courbe d'impédance du moteur TAD TD2001 monté sur pavillon J321
-courbe de réponse de l'Altec 4168B monté dans l'enceinte grande Onken
-courbe de réponse du moteur TAD TD2001 monté sur pavillon J321

je vous propose de voir étape par étape comment égaliser l'impédance de chaque haut-parleur puis comment optimiser un filtre passif.

On essaiera de n'utiliser que des logiciels facilement disponibles comme Excel.

(Suite à venir)

Cordiales salutations.

Jean-Michel Le CLéac'h

[marco_gea]

Bonjour,

très intéressant, merci.

Une question: un condensateur de 33 uF en ligne avec les TD-2001 (8 Ohm) donne un filtre passe-haut électrique d'ordre 1 @ 600Hz. N'est-ce pas influencer la réponse de fréquence et de phase un peu trop? Surtout si l'on souhaite ensuite utiliser la réponse comme point de départ pour concevoir un filtre passif...

Dans mon expérience, un impulsion MLS court y plat à volume modéré ne ne devrait pas endommager un moteur à chambre de compression.

Cordialement,

Marco

[jeanmichellcl]

Bonjour Marco Gea,

J'avais apporté avec moi une capa de 47 microfarad mais malheureusement lors d'une manipulation , une de ses pattes s'est cassée...
J'ai donc utilisé un condensateur appartenant à Jérôme, de mémoire il était de 33 microfarad mais je me trompe peut être...

Je ferai aussi remarquer que de 146Hz à 2772Hz, le moteur TAD TD2001 a une impédance toujours supérieure à 10ohms et qui atteind même 20 ohms à 300Hz.

Je n'utilise plus les signaux MLSA depuis longtemps car la méthode du logsweep est beaucoup plus intéressante, notamment en terme de bruit. Mais on envoie un balayage qui va de 20Hz à 23000Hz pendant une bonne vingtaine de secondes, il faut donc impérativement protéger le moteur. Les courbes de réponse que je vais publier vous montreront que la réponse du moteur TD2001 avec le condensateur série utilisé n'est pas affectée.

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[jeanmichellcl]

[optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies] N°2

Voici tel que se présente l'écran après le relevé de la courbe d'impédance du haut-parleur Altec 416 monté dans l'enceinte grande Onken :
   

On va maintenant exporter cette courbe (module et phase) sous forme de fichier texte

a) exportation d'une courbe d'impédance de LIMP vers un fichier texte (.TXT)
[export as] [commented TXT file]

   

b) par exemple, on peut exporter ce fichier sur le [bureau] sous le nom :Onken_360L.txt

   

voici le ficher correspondant :

  Onken_360L.txt (Taille : 14,12 Ko / Téléchargements : 529)

c) maintenant nous allons voir comment importer ce fichier dans Excel :

On va ouvrir ce fichier de type .txt
   
en indiquant que l'espace sert de séparateur de colonnes.
   
après une en-tête de 2 lignes, on a 3 colonnes de 576 lignes, la première colonne indique la fréquence, la seconde le module de l'impédance à cette fréquence et la troisième la phase de l'impédance à cette fréquence.
   
Si les valeurs ont un point décimal et s'inscrivent à gauche des colonnes, cela indique qu'elles ont été identifiées par Excel comme étant des chaînes de caractère, or, nous voulons qu'elles soient reconnues comme des nombres;
Pour cela, il va falloir remplacer le point décimal par une virgule.
On sélectionne les 3 colonnes et on va dans [remplacer]
   
pour remplacer le . par la ,
   

On peut maintenant sauvegarder cette feuille excel, par exemple sous le nom "Onken_360L.xls", car on va utiliser plus tard ce fichier dans un classeur excel que j'ai écrit qui va permettre de faire l'optimisation de l'égalisation d'impédance du haut-parleur.

Cordiales salutations.

Jean-Michel Le CLéac'h

[jeanmichellcl]

[optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies] N°3

Bonjour,

Nous avons vu comment transformer une courbe d'impédance obtenue grace à LIMP en un tableau Excel.

Nous allons maintenant voir comment réaliser l'égalisation d'impédance du haut-parleur.

a) on ouvre la feuille Excel "Onken_360L.xls" qui contient les valeurs des 576 points de la courbe d'impédance (module et phase).


b) on télécharge ensuite la feuille de calul Excel du nom de :

"egalisation_impedance_grave.xlsx"

que j'ai écrite et se trouve sur le site de Mélaudia à l'adresse :

http://www.melaudia.net/zfoto/rueil1304/...grave.xlsx


c) dans la feuille Excel "onken_360L.xls", on sélectionne les 3 premières colonnes et on les copie dans le "clipboard" (cela peut ce faire en tapant simultanément les touches [CTRL] [C] ).

d) dans la feuille de calcul

"egalisation_impedance_grave.xlsx"

on ouvre la feuille dont l'onglet est marqué "impédance_haut_parleur" et on colle le contenu du "clipboard" dans les 3 premières colonnes (cela peut se faire par [CTRL] [V] )


Voici comment doit se présenter maintenant le haut de la feuille

"egalisation_impedance_grave.xlsx"

   

e) ouvrir la feuille dont l'onglet est marqué "Egaliseur_impedance".

Voici ce que l'on voit:

   

Remarque : Seules les cases numériques à remplissage jaune peuvent être modifiées.

Comme par défaut les valeurs de R1, R2, R3 et R4 sont énormes, tout se passe comme si dans un premier temps la courbe d'impédance était sans égalisation (la courbe rouge se superpose à la bleue).

f) on va maintenant grace aux égaliseurs N°3 et N°4 corriger la remontée d'impédance à haute fréquence (ou "effet selfique").

dans l'égaliseur N°4 mettons pour R4 la valeur 100 ohms et pour C4 introduisons la valeur 1 microfarad.

On voit que la courbe rouge commence à se détacher de la courbe bleue :

   

Maintenant en laissant la valeur de R4 inchangée augmentons C4, on voit que le point où la courbe rouge se détache de la courbe bleue et se déplace vers la gauche c'est à dire vers des fréquences plus basses.

Si de plus on diminue la valeur de R4 on voit que la courbe rouge change de pente et on peut la faire s'incliner pour être proche de l'horizontale.

Par exemple pour R4 = 13 ohms et C4 = 12 microfarad voilà ce que l'on obtient :

   

g) on peut maintenant peaufiner en utilisant l'égaliseur N°3. On trouve alors que R3 = 33 ohms et C3 = 13 microfarads fournit en plus de l'égalisation apportée par R4 = 13 ohms et C4 = 12 microfarads, une bonne constance autour de 8 ohms de la courbe d'impédance au dessus de 150Hz.

   

Dans le cas général on considère que s'agissant d'une enceinte bass-réflex de grave, il n'est pas nécessaire d'égaliser les 2 pics d'impédance visibles sous 100Hz.

Mais pour voir les possibilités de la feuille, nous verrons prochainement comment grace aux égaliseurs d'impédance N° 1 et N°2 qui sont de type RLC nous pouvons égaliser le pic d'impédance autour de la fréquence de 50Hz.

Cordiales salutations.

Jean-Michel Le CLéac'h

[jeanmichellcl]

[optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies] N°4

Bonjour,

Dans le cas général on considère que s'agissant d'une enceinte bass-réflex de grave, il n'est pas nécessaire d'égaliser les 2 pics d'impédance visibles sous 100Hz.

Mais pour se familiariser avec cette feuille de calcul, essayons maintenant d'égaliser le pic d'impédance autour de la fréquence de 50Hz.

Un pic d'impédance comme celui ci s'égalise par la mise en parallèle avec le haut-parleur d'un circuit RLC série.
Comme on le voit ce pic est disymétrique, il sera donc difficile de l'égaliser avec 1 seul égaliseur.
La courbe rouge montre un sommet vers 49 Hertz. Imposons une fréquence de 49Hz comme fréquence de résonance de l'égaliseur N°2. Puis donnons à L2 la valeur 200mH qui est une grande valeur pour une self.

   

Regardons l'effet de la valeur de R2. Si nous faisons R2 = 2 ohms on voit qu'un creux de faible largeur se forme centré sur cette fréquence de 49Hz. On constate qu'en première approche le creux en son minimum correspond à 2 ohms. Essayons ensuite avec des valeurs de 3, 4, 5 , 6 ohms, etc. on constate qu'en première apporche la valeur d'impédance minimale du creux s'établit successivement (mais approximativement) autour de 2, 3, 4, 5 ou 6 ohms. (en toute rigueur l'impédance résultant de la mise en parallèle est Zeq = 1 / ((1/R2)-(1/Zpic), Z pic étant l'impédance au sommet du pic d'impédance).
Mettons R2 à la valeur 9 ohms et faisons varier la valeur de L2, par exemple 100mH puis 50mH, etc. On constate que le creux s'élargit et que la courbe d'impédance s'aplatit progressivement.

Maintenant, pour voir l'interaction de deux circuits RLC dont les fréquences de résonance sont voisines, regardons ce qui se passe quand on met en parallèle les 2 égaliseurs N°1 et N°2 en parallèle avec les mêmes valeurs.
Par exemple prenons des fréquences de résonance de 48Hz et des valeurs de R1 et R2 égales à 18 ohms (en se rappelant que 18ohms//18ohms = 9ohms) et donnons à L1 et L2 les valeurs de 100mH (en se rappelant que 100 mH//100 mH = 50mH). On constate que la courbe d'impédance égalisée résultante est la même qu'avec l'utilisation d'un seul égaliseur de même fréquence de résonance avec par exemple R2 = 9 ohms et L2 = 50mH.

   

Cela nous indique que si, pour égaliser un pic d'impédance disymétrique on doit utiliser non pas un seul mais deux égaliseurs RLC alors il faudra donner dans un premier temps une valeur double à R de celle que l'on veut atteindre pour la courbe d'impédance égalisée. Si on veut atteindre 8 ohms pour égaliser un pic disymétrique avec 2 égaliseurs RLC en parallèle alors mieux vaut partir de R1 = R2 = 16 ohms, puis retoucher ces valeurs petit à petit...

En peaufinant les valeurs des fréquences de résonance des égaliseurs N°1 et N°2 ainsi que les valeurs de R1, R2, L1 et L2, on arrive a rendre constante autour de 8ohms la courbe d'impédance au dessus de 40Hz.

   

Fréquence de résonance de l'égaliseur N° 1 = 65Hz
Fréquence de résonance de l'égaliseur N° 2 = 47Hz
R1 = 15 ohms
R2 = 15 ohms
L1 = 40mH
L2 = 100mH

La courbe d'impédance égalisée apparait alors comme ceci:

   

On constate que dans un très large intervalle autour de la fréquence de coupure d'un filtre passe-bas qui serait utilisé avec cette enceinte grande Onken l'impédance peut être prise comme constante et égale à 8 ohms.

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[folkdeath95]

Merci Jean-Michel pour ce tuto très intéressant. Pour l'instant, j'ai survolé tes messages, mais, en attendant la suite, je vais imprimer tout ça, lire à tête reposée et tenter d'appliquer à mes enceintes.

[chounim]

Merci Jean-Michel pour ce tutoriel très intéressant.

Une paire de question néanmoins :
- Pourquoi linéariser la courbe d'impédance ? Quel impact à l'écoute ?
- Comment cela se traduit-il sur la phase ?

Merci

[jys]

Merci Jean-Michel pour ce tutoriel très intéressant.

Une paire de question néanmoins :
- Pourquoi linéariser la courbe d'impédance ? Quel impact à l'écoute ?
- Comment cela se traduit-il sur la phase ?

Merci

Franchement, mon gars, tu as l'air de confondre un cours avec un 'tuto'...quant à ce que çà donne avec tes HP, fais la manipe...

[chounim]

T'as raison, pourquoi s'emmerder avec le savoir vivre alors qu'on peut passer pour un sale con en une ligne ?
Pardonnez le.