Laboratoire de fabrication de caisson de grave à l'aide du logiciel "LspCAD lite for windows".

 

Nous allons réaliser un caisson de type bass-reflex, étant donné son rendement supérieur et sa complexité de construction encore accessible.
L'utilisation d'un logiciel de calcul est primordial, à moins de s'armer de courage pour ne pas s'arracher tous les cheveux de la tête devant l'ampleur des calculs! LspCAD Lite permet de simuler la construction d'un caisson basique tel que le Bass-Reflex présenté ci-dessus.

Speaker Unit: c'est la partie renseigment du programme où il faut entrer les "Small Parameters" du haut-parleur. Faisont le test avec le 18PS46, model choisit pour les raisons expliquées au chapitre 3.

Il faut veiller aux unités car elles ne sont pas toujours identiques avec celles du constructeur. Ainsi, il faut bien mettre l'excursion crête à crête dans la case Xmax et veiller à ce que le BL corresponde bien avec les Tesla/mètre. Il n'est pas nécessaire de remplir toutes les cases tant que le logiciel ne le demande pas. Ce dernier recalcul tous les paramètres, ce qui permet de vérifier les performances données par le constructeur, notamment sur le rendement du haut-parleur qui peut varier de 1 à 2db maximum.

Comme on peut le constater, le rendement est sensiblement égal à 0,5db près, ce qui reste tout à fait acceptable. Attention, lorsque l'on augmente de 3db, on doit multiplier la puissance par 2. Si vous constatez de tels écarts, il faut revoir la saisie de vos paramètres.

 

Attaquons nous maintenand au simulateur de caisson : Speaker Box Lite. Il s'utilise de façon très simple. Il suffit d'y définir le volume de la boite ainsi que les conditions de mesure.

En général, un haut-parleur de 46cm de diamètre de bonne qualité requiert un volume d'une centaine de litre. Les évents seront au nombre de 2 avec des dimensions que l'on retrouve dans le commerce pour les caissons de grave.

On constate alors qu'une fréquence de résonance apparait. C'est celle provoquée par les évents, résonance à laquelle les évents donneront leur meilleur rendement.

Notre étude portant sur les sons graves, nous pouvons limiter le domaine fréquenciel entre 10Hz et 1KHz car il est communément admis que l'oreille humaine ne perçoit plus rien en dessous de 14Hz.

Il s'agit ici de se rendre compte de l'efficacité du caisson, nous allons donc effectuer des mesure SPL, c'est à dire nous allons mesurer la puissance instantannée à 1m du haut-parleur pour 1Watt.

Nous voilà rendu au plus intéressant: l'étude des résultats.

La courbe en bleu représente le rendement du haut-parleur à l'air libre.
La courbe en rouge représente le rendement apporté par les évents.
La courbe noir est le cumul des deux, c'est le rendement du caisson.

Ce caisson permet une très bonne réponse du haut-parleur. Pour 1Watt envoyé, le haut-parleur est maintenand capable d'un rendement bien supérieur à ses capacités. D'où l'importance des évents: leur fréquence de résonance (40,6Hz) étant accordé sur celle sur haut-parleur (40,3Hz), ils compensent aisément les difficultés de ce dernier à maintenir un bon niveau entre 25Hz et 60Hz.

D'après le constructeur, le haut-parleur encaisse 700W rms. Faisont donc le test:

Les capacités de ce caisson sont tout simplement impressionnante: même à 20Hz, le niveaux se situe à 103db, nous avons déjà dépassé la limite de nocivité pour l'oreille. Il faut cependant prendre garde à ne pas casser le haut-parleur:

L'excursion maximale de notre model est de 12mm, hors se seuil est très largement dépassé (pratiquement le double) entre 45Hz et 95Hz. Une telle excursion détruirait le haut-parleur.

Pour un tel caisson, il faut donc limiter la puissance envoyée sous peine de casse. Dans notre cas, on en pourra pas s'en servir au delà de 200Watts rms, puissance à laquelle l'excursion crête à crête se situe à 11,8mm, soit 2cm en dessous de l'excurison maximale autorisée.

Ces quelques essais nous démontre alors plusieurs choses:

    • le caisson est dimensionné non seulement suivant les caractéristiques du haut-parleur, mais aussi en fonction du niveau sonore auquel on va l’utiliser. Les 700Watts rms sont applicables si on augmente de façon conséquente la taille du caisson. Ce dernier aura un rendement médiocre à faible puissance mais excellent à son maximum sans pour autant entraîner de casse du haut-parleur.
    • seule, la taille du caisson ne résout pas tout, bien au contraire. Ce sont les évents qui permettent de tels résultats. Il suffit d’augmenter leur longueur pour gagner du niveaux dans les infras (20Hz – 60Hz) au détriment du niveau dans les basses (60Hz – 120Hz). Donc, plus on les raccourci, plus on gagne en rendement maximum mais plus on perd dans les infras. En revanche, cela fonctionne de façon opposée avec leur diamètre : plus on diminue la section, plus le rendement des basses est élevé au détriments des infras… et ainsi de suite.
    • Le constructeur donne des mesures faite dans certaines conditions. Nous faisons varier presque tous les paramètres du haut-parleur en lui concevant un caisson. Par exemple, d’après les graphiques, la fréquence de résonance du haut-parleur est de 40,3Hz tandis qu’à l’origine elle se situe a 28Hz. De plus, d’après l’excursion maximale de la membrane, le haut-parleur ne pourra pas descendre en dessous de 32Hz…