Le choix de votre sono mobile.
Et explications de base en dessous
Restitution des graves / Caisson de basses
Les graves, c'est quoi?
La plage des fréquences audibles par l'homme humain (!) s'étale entre 20Hz et 20.000Hz. On peut partager cette plage en plusieurs sous-plages : grave - médium - aigü (dans l'ordre).
En gros, les graves sont toutes les fréquences en dessous de 200Hz. Bien que cette plage soit réduite, en comparaison des autres, il ne faut pas les oublier, car leur rôle est souvent fondamental pour donner de l'ampleur au son. De plus, l'échelle des fréquences n'est pas linéaire, mais logarithmique :
Courbe tracée selon une échelle logarithmique (caisson
clos)
Quel haut-parleur, pour quelle utilisation?
La restitution des graves est d'autant meilleure que la surface de la
membrane du haut-parleur est grande. C'est pourquoi on utilise en général des
hauts-parleurs de diamètres supérieurs à 20cm. On parle alors de
Boomer, ou de
Subwoofer (ces noms proviennent des onomatopées
boom boom et woof woof, tout comme pour les tweeters, dédiés eux
aux fréquences aigües).
De plus, les tailles sont plus ou moins standardisées : 8" (20cm), 10"
(25cm), 12" (30cm), 15" (38cm), 18" (46cm).
Le plus gros que j'aie vu : un 80cm Clarion. ;-))
En fonction de sa taille, on a vu qu'un haut-parleur peut donc reproduire des fréquences plus ou moins basses (un 46 descendra plus profond q'un 30, idéal donc pour l'extrème grave, mais donnera à l'inverse une basse moins 'tapante', moins sèche. Mais la taille de la membrane n'est pas le seul paramètre à entrer en compte : d'autres tout aussi importants mais moins visibles sont indispensables pour calculer quelle installation est la plus appropriée.
On les appelle les paramètres de Thiele et Small (T/S
parameters), des noms de leurs 'inventeurs'. Voici les plus importants :
Vas : équivalence du volume d'air déplacé par la membrane.
Fs : fréquence de résonance du haut-parleur (fréquence
à laquelle on observe un pic d'impédance) en général, plus elle est
basse, meilleur c'est (pour un H.P. reproducteur de grave)
Qes : facteur de surtension électrique.
Qms : facteur de surtension mécanique
Qts : facteur de surtension total (une mesure
de la tendance du H.P. à résoner à la fréquence Fs) : se trouve en
général entre 0.2 et 0.6
Xmax : Excursion maximale de la membrane de part et d'autre de sa
position de repos.
Sd : surface de la membrane
Il existe encore d'autres facteurs propres à chaque haut-parleur (Réponse en fréquence, Impédance, Sensibilité...) qui peuvent différencier les qualités de tel ou tel H.P.
Installation d'un haut-parleur de grave
Il existe plusieurs façons d'installer un sub, la méthode optimale est donnée par des calculs basés sur les paramètres de Thiele et Small. A vous de voir ensuite la place disponible dans votre coffre.
En free-air : ce sont en général les
hauts parleurs d'entrée de gammes qui sont prévus pour fonctionner de cette
façon. Il suffit en réalité de fixer le H.P. sur la plage arrière du véhicule,
ou derrière la trappe à ski, et il utilise la totalité du coffre comme caisse de
résonance. En effet, les H.P. prévus pour cette utilisation peuvent travailler
quelque soit l'espace derrière eux.
Avantages : installation très simple, on conserve la presque
totalité du coffre, le coût (en général H.P. d'entrée de
gamme).
Inconvénients : résultats aléatoires, car la géométrie du
coffre, sa taille, son insonorisation ne sont pas optimisés pour cet usage.
En
caisson clos (sealed enclosure) : on
construit dans ce cas une boîte en matériaux épais (bois de préférence), de
forme parallélépipédique, trapézoïdale (ou cylindrique : tube), dont on perce
une face pour y fixer le H.P. L'avantage de ce type de caisson est de permettre
une descente très profonde dans le grave. En effet, le caisson provoque de par
sa conception une coupure (filtre passe-haut) avec
une pente de 12dB/octave, en dessous de la fréquence de résonance. Lors du
calcul du volume d'un caisson, on peut jouer sur l'un des paramètres selon ses
préférences pour le faire 'taper' plus (dans ce cas, la
coupure est plus haute : on aura moins d'extrème grave, mais un pic jusqu'à +6dB),
ou alors le faire descendre très bas dans l'extrème grave, mais le son sera
moins sec.
Avantages : simplicité de conception (calculs)
et de fabrication (caisson simple). Volume du
caisson en général assez faible, donc moins d'encombrement. l'excursion de la
membrane est fortement freinée par le fait que le caisson soit clos, on a donc
moins d'endommagements de membranes qu'avec un caisson ouvert (bass-reflex)
Inconvénients : son très typé : soit très profond, soit
tapant fort, mais pas réellement de compromis.
En caisson de type Bass Reflex (vented
box) : le principe est simple : prenez un caisson clos, percez-y un trou
rond, passez un évent au travers, et ça yest, vous avez un caisson bass reflex.
;-)
Dans la pratique, c'est malheureusement plus complique, car la position, le
diamètre et la longueur de l'évent jouent un rôle aussi important que le volume
du caisson. Par rapport au caisson clos, la coupure naturelle commence plus bas
dans le grave, mais la pente est cette fois de 24dB/octave (contre
12dB/octave). De ce fait, le bass reflex peut descendre plus bas que le
clos avant que le son soit coupé. Cependant, ces caissons ont tendance à
reproduire des mouvements incontrôlés dans les infra-graves, ce qui peut nuire à
la membrane. En jouant sur le volume du caisson, on peut faire descendre le son
plus bas (gros volume) ou au contraire le faire
d'avantage 'taper' (plus faible volume).
Avantages : caisson encore relativement simple à concevoir et
à construire, possibilité de jouer sur le volume du caisson en fonction du son
recherché.
Inconvénients : fragilité apportée au H.P. par l'"isobarité"
du caisson (pression identique dedans et dehors), et mouvements incontrôlés de
la membrane dans les infra-graves.
Contrairement aux 2 précédents caissons, le caisson
passe-bande comporte 2 chambres : une close derrière le haut-parleur,
et une avec évent devant. C'est comme si on ajoutait une chambre avec évent
devant un caisson clos. Le fait que la charge arrière du haut-parleur soit fixe
(pas d'évent comme un bass-reflex), on a les
avantages du caisson clos (le débattement de la membrane
est limité par la compression/dépression induite dans la chambre). Mais
la différence la plus notable avec les précédents caissons est l'allure de sa
courbe : en effet, un caisson passe-bande effectue naturellement une coupure
haute est une coupure basse. De plus, la pente de coupure est de 24dB/octave,
comme sur un caisson bass-reflex, ce qui permet de filtrer très efficacement les
fréquences trop hautes et trop basses.
Lors de sa conception, on peut jouer sur un facteur
S variant entre 0.4 et 0.7 pour obtenir une
plage de fréquence plus ou moins large, et des volumes de chambres plus ou moins
grands.
- Si S est faible (0.4), alors la plage de fréquence reproduite par le caisson
sera large, et les celui-ci sera relativement peu volumineux.
- Si S est grand (0.7), au contraire, la bande passante sera étroite,
mais le caisson sera alors plus encombrant.
On note la valeur Fb, qui est la fréquence d'accord de l'évent : la fréquence centrale de la courbe. Les deux valeurs F3L et F3H, qui correspondent aux fréquences de part et d'autre de la fréquence d'accord de l'évent Fb, auxquelles la coupure est de -3dB. (symétriques sur une courbe logarithmique)
Avantages : Le filtre acoustique des fréquences est induit par
le caisson même. Le sub est mieux protégé que sur les précédents caissons car
inaccessible par devant ou derrière, (la membrane ne peut
être endommagée par des objets se 'baladant' dans le coffre, ou les doigts de
gros-bill). La course de la membrane étant limitée par la
compression/dépression de la chambre close, on ne rencontre pas les problème de
restitution d'ondes parasites ou de résonances du bass-reflex.
Inconvénients : Ce type de caisson est plus complexe à calculer,
et surtout à réaliser correctement (2 chambres dont les
volumes doivent être bien précis). Etant donné qu'on a 2 chambres, il est
également plus encombrant.
Calculer les volumes d'un caisson Passe-bande
Comme son nom l'indique, un amplificateur sert à amplifier un signal reçu c'est à dire à transmettre plus de puissance en sortie. Il est donc logiquement placé entre la source (autoradio), et les haut-parleurs.
Il en existe bien sûr de plus ou moins puissants, mais il
faut se méfier des gros chiffres annoncés sur les cartons : il s'agit bien
souvent d'un puissance maximale pas très significative Dans la pratique,
les amplis fournissent entre 2x15W RMS et jusqu'à 1.500 W RMS pour les modèles
les plus performants, destinés surtout aux concours SPL
(Sound Pressure Level).
Dans la pratique, un bon ampli affichant 2x30W sera suffisant pour les
voies avant, combiné à un ampli mono de 200W pour un petit subwoofer.
Outre
la puissance, la différence entre 2 amplis pourra se situer au niveau du
nombre de voies amplifiées : certains ne sont prévu que pour amplifier un seul
canal en mono (convient parfaitement à un sub),
alors que d'autres pourront convenir à une amplification stéréo
(2 ou 4 voies). Il existe également des amplis à
5 voies, ce qui est solution très simple pour qui veut amplifier 4
haut-parleurs et un sub à moindre coût et sans s'embêter dans l'installation.
Lire les caractéristiques d'un ampli
La première chose qu'on regarde généralement sur un ampli est sa puissance, mais à elle seule, elle ne veut pas dire grand chose, il est donc intéressant de connaître la signification des autres caractéristiques.
Nombre de voies
: il s'agit du nombre de canaux amplifiés en sortie de l'ampli. Il
correspond au nombre de haut-parleurs que l'on peut alimenter dans un
branchement simple (un haut-parleur par canal, pas en
parallèle ni en série)
Les amplis les plus courants on 2 ou 4 voies, mais il en existe des
mono (1 voie, pour brancher un subwoofer par exemple),
ou encore des 5 voies, permettant d'alimenter une installation complète.
Note : il est possible d'utiliser 2 canaux pour
n'alimenter qu'un seul H.P. On parle alors de pontage
et cela permet d'envoyer plus de puissance au H.P., car on cumule alors la
puissance de chacun des 2 canaux pontés.
Cette technique est très employée pour alimenter un sub à partir d'un ampli 2
voies.
Puissance : Il s'agit de l'énergie
électrique envoyée au H.P., exprimée en Watts. On voit en fait souvent 2
chiffres qui indiquent la puissance d'un ampli :
- la puissance RMS (Root
Mean Square), ou puissance efficace, qui correspond réellement à
l'énergie électrique envoyée.
- la puissance Max, qui reflète l'énergie
maximale que peut fournir l'ampli, mais ce sur une toute petit durée
(quelques ms), elle n'est donc pas très
intéressante, et il ne faut surtout pas se baser sur ce chiffre pour choisir un
ampli. c'est pourtant cette puissance qui est inscrite en caractères bien gros
sur les amplis bas de gamme en marques de lessive...
Cependant, chez les marques sérieuses, la différence entre
ces deux chiffres nous donne une idée de la
dynamique de l'ampli.
Ces chiffres sont indiqués à un certain voltage, pour un certain taux de
distorsion (THD), et sur une certaine plage de
fréquence. Le mieux pour comparer 2 amplis, est donc de regarder les valeurs
dans les mêmes conditions :
- Voltage de 12V
- Taux de distorsion le plus petit possible (0.01% THD
par exemple)
- Plage de fréquence la plus large possible : 20Hz-20KHZ étant le top.
Filtrage : certains amplis possèdent des
filtres intégrés, qui permettent ainsi de sélectionner les fréquences les plus
adaptées aux haut-parleurs connectés. Souvent il ne s'agit que d'un filtre
passe-haut ou passe-bas réglé à 80Hz, mais certains modèles plus complets
offrent des possibilités de choix de la fréquence de coupure.
Il est en effet impératif de couper les fréquences hautes lorsqu'on alimente un
subwoofer, ou les basses fréquences pour un medium ou un tweeter.
Si l'ampli ne comporte pas de filtrage, il faudra donc
recourir à des filtres passifs
Bass Boost : Certains amplis proposent
également une fonction boost : il s'agit d'un dispositif permettant de doper une
certaine fréquence, souvent dans les graves, aux alentours de 45Hz, afin de
corriger un éventuel manque de basses. Parfois, cette commande peut être
déportée, afin d'être réglée via un potentiomètre depuis l'habitacle.
Cette fonction est à utiliser avec parcimonie, sous peine
de créer de la distorsion et de saturer le sub.
Entrées haut-niveau : certains postes bas de gamme ne disposent pas de sortie préampli RCA (Cinch), le signal peut néanmoins être envoyé à un ampli en utilisant les sorties haut-parleurs du poste, qu'on relie alors aux entrée haut-niveau de l'ampli. En général, seuls les amplis bas de gamme disposent de telles entrées
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En ce qui concerne la masse,
il est inutile de tirer un câble jusqu'à la batterie, car tout le châssis
du véhicule y est déjà relié. On peut donc se contenter de trouver un bon
point de masse dans le coffre par exemple, et de le relier à la masse de
l'ampli par un câble de même section que pour le "plus", et le plus court
possible, afin de réduire les bruits parasites.
L'amplificateur ne reste heureusement pas allumé en
permanence : sa mise en/hors service est pilotée par l'état de l'autoradio
au moyen du fil Remote. Il s'agit d'un
fil généralement bleu qui sort de l'autoradio et qui sert également à
commander l'antenne électronique le cas échéant. Il faut donc amener ce
signal jusqu'à l'entrée Remote de l'ampli.
Certains autoradios ne comportent qu'une sortie RCA, alors que d'autres plus performants en ont jusqu'à 3. Ces derniers permettent ainsi de contrôler le Fader (balance avant/arrière), ainsi que le niveau du subwoofer, à condition qu'on dispose d'autant d'amplis |
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Voici quelques schémas d'installations : |
| Le schéma le plus simple : un
ampli 2 voies alimente une paire de haut-parleurs.
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Sur ce schéma, l'ampli est un
4 canaux, mais l'autoradio ne dispose que d'une sortie RCA, on n'entre
donc que sur le canal 1, et on place le commutateur
sur 2 canaux. Le même signal est envoyé à l'avant et à l'arrière, on ne peut donc pas régler le fader depuis le poste. Dans le cas où l'ampli en dispose pas de commutateur du nombre de canaux d'entrées, on peut utiliser un câble RCA en Y (voir plus bas)
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| Dans le cas où l'autoradio
dispose de suffisamment de sorties RCA, il est préférable de toutes les
exploiter, ce qui permet d'utiliser le fader
du poste (balance avant/arrière). Pour cela, il faut bien sûr placer le commutateur de l'ampli sur 4 canaux d'entrée.
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Ce schéma est en fait très
proche du précédent, si on considère qu'un ampli 4 voies est un peu comme
2 amplis 2 voies.
Dans ce cas, on a un ampli dédié à l'avant et un autre pour l'arrière. En ce qui concerne le Remote, il faut bien sûr amener ce signal aux 2 amplis.
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| Voici un moyen de relier 2
amplis à un poste ne comportant qu'une sortie préampli : il faut utiliser
un câble RCA en Y
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Certains amplis disposent de sorties RCA permettant de chaîner le signal vers un autre ampli. On n'a ainsi pas besoin de "Y". |
| On peut utiliser un ampli 4
voies pour alimenter une paire d'avants et un sub. Pour cela on ponte 2
sorties, on cumule alors la puissance des deux sorties pontées pour
alimenter le sub. (par ex, pour un ampli 4x40W, les
voies av recevront 40W chacune, et le sub 80W)
Attention, il faut utiliser les filtres intégrés à l'ampli : passe-bas pour le sub et passe-haut pour les avant. Si l'ampli ne dispose pas de filtre intégré, il faudra recourir à un filtrage passif sur chaque H.P. |
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Le branchement en
trimode permet avec un seul ampli 2 voies,
d'alimenter à la fois une paire d'H.P. et un sub.
Dans ce cas, par contre, il est impératif d'utiliser des filtres passifs, car le filtrage intégré à l'ampli est inutilisable. |
Construire un caisson de basses
La forme
Il n'y a pas de forme idéale pour un caisson, malgré les nombreuses idées reçues à ce sujet. Par exemple, on entend souvent qu'il faut éviter les caissons de forme cubique (largeur, hauteur et profondeur strictement de même longueur), car ils peuvent engendrer des ondes statiques. Or il faut pour générer une telle onde que la distance entre les parois du caisson soit égale à la moitié de la longueur d'onde de la fréquence génératrice. Etant donné qu'un caisson sera appelé à reproduire des fréquences entre 20Hz (environ 17m) et 100Hz (environ 3,5m), on se rend bien compte qu'un tel caisson ne tient pas dans une voiture standard ;-)
De toute façon, toute onde statique qui pourrait être générée par des harmoniques (causées par de la distorsion) pourrait être absorbée par des matériaux tels que de la laine de roche ou "cassée" par les armatures internes du caisson.
En gros, ne pas trop se soucier de la forme : il vaut mieux faire en sorte que le caisson tienne correctement dans le coffre. Dans la plupart des cas, de toute façon, pour utiliser le maximum de l'espace disponible, on se tournera vers un caisson de forme trapézoïdale, le plan incliné collé au dossier de la banquette arrière.
La solidité du caisson (bracing)
Un caisson est appelé à subir de nombreuses contraintes, dont la plus
importante est la pression engendrée par le déplacement de la membrane du
haut-parleur. S'il est correctement conçu et réalisé, il doit pouvoir
encaisser la puissance fournie par l'ampli sans broncher : un caisson qui se
déforme ou qui vibre (parois trop souples) ou qui
fuit (mauvaises jointures) perdra en pression
sonore (SPL) et en clarté. Dans un cas extrème,
il risque d'exploser sous la pression et le haut-parleur fonctionnant alors en
charge infinie (free air) serait alors endommagé
(sans compter les éclats de matériaux qui peuvent
provoquer des dégâts corporels et matériels).
Il n'y a qu'une solution pour créer un caisson solide : utiliser des
panneaux de MDF (Medium Density Fiberboard), et les renforcer.
Le MDF, aussi appelé Medium ou Medite, est
un bois de haute densité, qu'on trouve à la découpe dans tous les bons
magasins de bricolage. Il conviendra d'utiliser des parois d'au moins 16 ou
19mm, voire 22mm. Ne pas utiliser d'aggloméré, qui est trop souple, ne filtre
pas les vibrations, ne tient pas bien les vis, et se transforme trop
rapidement en éponge avec l'humidité, perdant alors son peu de rigidité.
Afin d'assembler correctement et solidement les parois du caisson, il convient de les visser ET de les coller. Mais pour éliminer complètement les vibrations et limiter encore plus les déformations du caisson, il faut le renforcer en utilisant par exemple des tasseaux dans les coins, et en travers des parois. Ne lésinez pas sur les vis : une dans chaque coin est loin d'être une solution satisfaisante : espacez les régulièrement de 10 cm maximum. Employez des vis à bois de longueur suffisante pour entrer assez profondément dans les éléments à assembler, et de préférence à tête fraisée, pour être discrète et ne pas dépasser du bois.
Un caisson n'est jamais trop solide
Sur
la figure ci-contre, on voit les tasseaux placés le long des jointures des
parois : il est en effet préférable de ne pas visser dans les chants des
planches, pour éviter que celles-ci ne se fendent et éclatent. On note
également le cadre vertical que j'ai placé au milieu du caisson pour en
assurer une meilleure rigidité et retenir les parois (qui
sans ça ne sont fixées que sur leur pourtour). Il s'agit d'une planche
de medium (22mm) découpée à la forme interne du
caisson, et que j'ai "évidée". Ce soutien est important dans le cas de
caissons volumineux (les grandes planches sont plus
sujettes à la déformation).
Une fois ainsi assemblé, votre caisson doit être parfaitement rigide, et ne doit pas broncher lorsque vous forcez dessus. Les planches ne doivent pas ployer, ni vibrer; le caisson ne doit pas se déformer, quel que soit le sens dans lequel on le tourne et ce qu'on lui fait subir (restez raisonnables cependant ;o)) Montez debout dessus au besoin.
L'étanchéité du caisson (sealing)
Pour être parfaitement efficace, le caisson doit être hermétiquement clos (à
l'exception du trou ménagé pour l'évent dans le cas d'un Bass reflex ou d'un
passe-bande), c'est à dire que l'air ne doit pas s'en échapper sous
l'effet de la pression engendrée par le haut-parleur. De telles pertes
engendrent en effet un mauvais contrôle du haut-parleur, ce qui résulte en un
résultat différent de celui attendu. De plus, ces fuites peuvent générer des
bruits parasites (distorsions, sifflements) et peuvent mener à l'endommagement
du haut-parleur.
Pour cela, n'hésitez pas à appliquer copieusement de la colle à bois lors de l'assemblage du caisson, elle jouera le rôle de joint. Une fois le caisson assemblé, vous pouvez également employer du mastic à base de silicone (mastic de salle de bain) ou du Blackson le long des jointures.
L'amortissement (damping)
n.m : action d'un milieu ou d'un
matériau pour freiner un système oscillant.
Il existe différents moyens de couper les ondes transmises par un haut-parleur : en rigidifiant les supports, en absorbant ou en déviant ces ondes. Bien sûr, selon la fréquence de l'onde à amortir, on n'emploiera pas le même matériau ou la même technique.
Dans la majorité des cas, on utilise de la laine de verre (on en trouve dans tous les magasins de bricolage, au rayon isolation) dont on tapisse l'intérieur des parois. Vous pouvez également appliquer une couche de Blackson sur les parois auparavant.
note : afin d'éviter que la laine de verre ne se désagrège et ne vole par l'évent, ou se colle dans le spider du H.P., on peut la recouvrir d'une toile (perso j'utilise de la moquette acoustique, mais n'importe quel vieux drap peut faire l'affaire)
Le bornier
Il faudra bien à un moment ou un autre envoyer le signal électrique depuis
l'ampli vers le sub, et donc faire entrer un câble dans le caisson. Plutôt que
de faire passer un fil à travers une paroi, il est préférable de fixer un
bornier sur celle-ci. Les fils allant du bornier au haut-parleur seront soudés
pour un meilleur contact (et éventuellement recouverts de gaine
thermo-rétractable).
Portez un soin particulier à l'isolation du bornier : il n'est pas rare que celui-ci ne soit pas parfaitement étanche, et qu'on ait une fuite d'air à ce niveau-là.
Finition
Vous pouvez enfin fignoler la finition extérieure de votre caisson, en lissant
les coins, et en appliquant de la moquette, du skaï ou une couche de peinture
(n'oubliez pas de protéger le haut-parleur).
Installer un haut-parleur dans une porte
| Pourquoi dans les
portes?
La porte apporte aussi l'avantage du volume de charge des HP, qui permettra d'obtenir plus de bas-mediums et de graves que les autres montages.
-
Problèmes liés à la taille du HP Dans certains cas, il faudra carrément agrandir l'emplacement d'origine pour y caser le nouveau HP, si on veut loger un 16cm dans un emplacement de 13 par exemple. Il faudra alors bien souvent découper la tôle de porte. Attention à ne pas découper en même temps le faisceau électrique de la porte... - Vibrations Certains fabricants proposent des entretoises, des vide poche ou des panneaux de porte quasi complets en plastique ou en bois permettant d'installer facilement un ou plusieurs HP en porte, en reprenant le look d'origine du véhicule.
Le plus important est de recouvrir la tôle intérieur de la porte, derrière le HP, avec ces plaques de goudron. On peut aussi en mettre sur la tôle qui supporte le HP, derrière la garniture, afin de contribuer à la rigidité du support du HP. On en profitera alors pour boucher au mieux les trous sur cette tôle. En effet, ces trous font que la porte n'est pas étanche : l'air poussé par la membrane se retrouve aspiré de l'autre côté, c'est ce qu'on appelle un court-circuit acoustique et cela nuit à une bonne restitution des basses fréquences notamment.
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Garniture de porte
enlevée.
Goudronnage de l'intérieur de la porte. |
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Fixation de tôles pour
boucher les trous de la tôle de porte et rigidifier le support.
Fixation de l'entretoise du HP, jointée et vissée |
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Utilisation de mousse
pour absorber les vibrations des tringleries
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Insonorisation complète
de la tôle de porte avec des plaques de goudron
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Le filtrage
Pourquoi filtrer?
Un haut parleur, de par la dimension de sa membrane (diamètre), et d'autres critères (conception, matériaux employés...) ne peut pas être efficace dans toute la plage de fréquence audible. Il ne peut en général rendre qu'une certaine plage de fréquence, on parle de sa bande passante. En règle général, plus le diamètre du haut parleur sera grand, plus sa bande passante sera située dans les fréquences basses (les graves). Inversement, un haut parleur destiné à reproduire des fréquences élevées (aigüs) sera de petite taille.
Le problème est qu'un haut-parleur peut être endommagé si on le fait travailler en dehors de sa bande passante, or le son qui sort de la source (autoradio) est en large bande : les fréquences s'étalent grosso-modo entre 20 et 20.000Hz, qu'il faut donc découper en plusieurs plages de fréquences pour que les différents hauts-parleurs travaillent correctement.
Pour découper ainsi la courbe, on utilise ce qu'on appelle des filtres ou "crossover" (noté parfois "Xover"). Il en existe 2 types, selon qu'on veut couper les fréquences hautes ou les fréquences basses :
Le filtre passe-bas (ou FPB)
Ce filtre, comme son nom l'indique, coupe les fréquences hautes, et ne laisse passer que les basses. La fréquence de coupure est déterminée en fonction de la plage que l'on veut faire reproduire. On associera donc un filtre passe-bas à un subwoofer, pour lui envoyer les fréquences basses tout en coupant les fréquences plus élevées.
Le filtre passe-haut (ou FPH)
Il fonctionne à l'inverse du FPB, en coupant les fréquences inférieures à la fréquence de coupure, et en laissant passer les fréquences plus hautes. On utilisera donc un tel filtre pour protéger un haut parleur d'aigüs.
Le filtre passe-bande
Il combine un FPB et un FPH pour effectuer une coupure haute et une coupure basse. De ce fait, il en ressort une bande de fréquences limitée par les 2 fréquences de coupures. Cette application est très utile pour protéger un haut-parleur de médium des fréquences trop basses et des fréquences trop aigües.
la pente
L'idéal serait d'avoir du son jusqu'à la fréquence, puis plus rien après, mais dans la pratique, la coupure n'est pas aussi franche, et selon la conception du filtre, on aura une pente plus ou moins importante, exprimée en dB/octave. En fonction de la complexité du filtre, on peut avoir des coupures de 6, 12, 18 ou 24dB/octave.
Filtrage passif
Un filtre passif est un circuit qui
utilise des bobines (selfes) et/ou des condensateurs, et est placé entre
l'ampli et le haut-parleur. Il peut être soit passe-haut (condensateurs), soit
passe-bas (selfes), soit passe-bande(combinaison de condos et selfes).
Les plus courants sont les filtres du 1er ordre, c'est à dire avec une
coupure de 6dB/octave. Ils sont très simples à construire et ne nécessitent
qu'un composant par filtre. Placé en série avec le haut-parleur, il réduira la
puissance de 6dB/octave au-dessus ou en-dessous de la fréquence de coupure,
selon qu'il s'agit d'un FPB ou d'un FPH. Les systèmes plus complexes donnant
une coupure de 12 ou 18dB/octave peuvent produire des problèmes d'impédances
s'ils ne sont pas conçus correctement.
Attention : les filtres passifs sont directement dépendants de l'impédance du haut-parleur et des valeurs des composants. Ne pas oublier de prendre en considération l'impédance globale, lors du filtrage d'un système basé sur plusieurs haut-parleurs.
Créez votre propre filtre passif du 1er ordre
Le filtre passif du 1er ordre (-6 dB)
Voici le schéma de principe du filtre passif du 1er ordre : il suffit de placer une selfe (FPB) ou un condensateur (FPH) en série entre l'ampli et le haut-parleur.
Pour un kit 2 voies woofer+tweeter, choisir la même fréquence de coupure pour les 2 hauts-parleurs du système, afin de ne pas avoir de trou (fréquences non reproduites par l'un ou l'autre des H.P.), ni de recouvrement (fréquences jouées par les 2 H.P. et qui peut faire ressortir parfois des problèmes de phase).
Regardez dans ce tableau, les principaux calculs déjà effectués (résultats arrondis la plupart du temps vers des valeurs de composants faciles à trouver).
|
Fréq. (Hz) |
Impédance |
|||||
| 2 ohms | 4 ohms | 8 ohms | ||||
| L | C | L | C | L | C | |
|
80 |
4.1 mH 3.1 mH 2.4 mH |
1000 uF 800 uF 600 uF |
8.2 mH 6.2 mH 4.7 mH |
500 uF 400 uF 300 uF |
16 mH 12 mH 10 mH |
250 uF 200 uF 150 uF |
|
200 260 400 |
1.6 mH 1.2 mH 0.8 mH |
400 uF 300 uF 200 uF |
3.3 mH 2.4 mH 1.6 mH |
200 uF 150 uF 100 uF |
6.8 mH 4.7 mH 3.3 mH |
100 uF 75 uF 50 uF |
|
600 800 1000 |
0.5 mH 0.41 mH 0.31 mH |
136 uF 100 uF 78 uF |
1.0 mH 0.82 mH 0.62 mH |
68 uF 50 uF 39 uF |
2.0 mH 1.6 mH 1.2 mH |
33 uF 26 uF 20 uF |
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1200 1800 4000 |
0.25 mH 0.16 mH 0.08 mH |
66 uF 44 uF 20 uF |
0.51 mH 0.33 mH 0.16 mH |
33 uF 22 uF 10 uF |
1.0 mH 0.68 mH 0.33 mH |
16 uF 10 uF 5 uF |
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6000 9000 12000 |
51 uH 34 uH 25 uH |
14 uF 9.5 uF 6.6 uF |
0.10 mH 68 uH 51 uH |
6.8 uF 4.7 uF 3.3 uF |
0.20 mH 0.15 mH 100 uH |
3.3 uF 2.2 uF 1.6 uF |
Cas d'un haut-parleur passe-bande
Prenons le cas d'un système à 3 voies :
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Subwoofer pour les graves (fréquences inférieures à 120Hz, par ex.) |
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Tweeter pour les aigüs (fréquences supérieures à 4 KHz par ex.) |
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Woofer pour les medium (tout le reste, c'est à dire de 120Hz à 4KHz) |
Pour le sub et les tweeter, on réalise des filtres comme sur les figures
ci-dessus, par contre, en ce qui concerne les woofers, on doit réaliser un
filtre passe-bande. Il suffit en fait de chainer
un Filtre Passe Bas et un Filtre Passe Haut en série, calculés de façon à
faire reproduire les fréquences restantes aux woofers.
Il faut donc calculer C1 comme pour un FPB à 4KHz, et L1 comme pour un FPH
à 120Hz.
Créez votre propre filtre passif du 2nd ordre
Le filtre passif du 2nd ordre (-12 dB)
Voici le schéma de principe du filtre passif du 2nd ordre : on part d'un
filtre du 1er ordre
et on rajoute un composant en parallèle avec le haut-parleur
(condensateur pour un FPB et self pour un FPH).
La différence par rapport au filtre du 1er ordre sera une pente plus
importante : 12 dB/octave au lieu de 6 dB/octave.
Pour un kit 2 voies woofer+tweeter, choisir la même fréquence de coupure pour les 2 hauts-parleurs du système, afin de ne pas avoir de trou (fréquences non reproduites par l'un ou l'autre des H.P.), ni de recouvrement (fréquences jouées par les 2 H.P. et qui peut faire ressortir parfois des problèmes de phase).
Cas d'un haut-parleur passe-bande
Prenons le cas d'un système à 3 voies :
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Subwoofer pour les graves (fréquences inférieures à 120Hz, par ex.) |
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Tweeter pour les aigüs (fréquences supérieures à 4 KHz par ex.) |
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Woofer pour les medium (tout le reste, c'est à dire de 120Hz à 4KHz) |
Pour le sub et les tweeter, on réalise des filtres comme sur les figures
ci-dessus, par contre, en ce qui concerne les woofers, on doit réaliser un
filtre passe-bande. On chaîne alors un FPH et un
FPB, dont les fréquences de coupures sont respectivement 120 Hz et 4 KHz.
On calcule donc C1 et L1 pour le Filtre Passe Haut à 120 Hz, et C2 et L2 pour le Filtre Passe Bas à 4 KHz
Filtrage actif
Un filtre actif joue le même rôle qu'un passif,
mais dispose en plus de composants actifs (amplificateurs opérationnels,
potentiomètres, interrupteurs), en plus des résistances, condensateurs et
selfs. De nombreux amplis comportent un ou plusieurs filtres actifs, qui
permettent de régler la fréquence coupure, et de choisir s'il doit se comporter
en passe-haut ou en passe-bas. Mais on peut également trouver des filtres actifs
dans certains autoradios haut de gamme (le plus souvent uniquement coupure basse
du sub), ou dans les DSP et égaliseurs, voire en tant que boîtiers externes.
Dans ces cas, on place le filtre avant l'ampli, contrairement au filtre passif.
L'alimentation
Souvent négligée, l'installation électrique joue un rôle essentiel dans
le fonctionnement d'une installation élaborée, tant qualitativement que
quantitativement. De plus, une installation se doit d'être soignée, sous
risque que la voiture parte en fumée... D'ailleurs, le soin apporté au câblage est observé très rigoureusement en concours, au même titre que l'aspect esthétique général ou le SPL. Il mérite donc qu'on s'y attarde à plus d'un titre. Tout amplificateur doit être suffisamment alimenté pour fournir
sa puissance maximale. P = U . I |
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| Or la tension électrique fournie par la batterie d'une voiture est de 12V à l'arrêt et environ 14,4V moteur en marche. On comprend alors que la puissance est essentiellement limitée par l'intensité du courant. Mais monter une batterie plus grosse ne résout pas tous les problèmes : Il faut également penser à acheminer le courant avec des câbles de section adaptée, pour avoir le minimum de perte, et tirés directement depuis la batterie. |
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| 1. Pour cela il faut d'abord connaître les besoins de l'installation : Courant requis = Puissance RMS totale * 0.13 2. On peut alors se reporter au tableau suivant : Sections (mm2) des câbles d'alimentation en fonction de l'intensité de l'installation et de la longueur du câble
Protection électrique : |
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Comme on l'a vu, l'alimentation doit être directe de la batterie à l'ampli. Cependant, un câble pouvant faire passer de telles intensités aurait vite fait de faire partir la voiture en fumée, en cas de court-circuit (mise à la masse). Il faut donc prendre un soin particulier lors de son installation, et utiliser des fusibles adaptés à la consommation : |
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| 1. Installer un fusible au plus près de la batterie, résistant à l'utilisation normale de l'installation, mais qui claquerait au cas où le câble d'alim. serait en court-circuit. Il n'est pas rare lors d'accidents que ce câble soit coupé par une tôle, et ainsi mis à la masse, entraîne sa surchauffe instantanée, et de là l'embrasement du véhicule. On peut même envisager l'utilisation d'un disjoncteur, réenclenchable. |
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2. Protéger le câble au mieux,
en plus de son isolant, et prendre un soin particulier si le câble doit
traverser des tôles coupantes (passage entre le
compartiment moteur et l'habitacle), ou passer proche de pièces
mécaniques en mouvement (moteur, pédalier...) |
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| 3. Dans le cas de l'utilisation de plusieurs amplis, employer un répartiteur/porte fusible au plus près des amplis. De nombreux modèles existent, permettant de ressortir sur 2 à 4 amplis avec des câbles de 16 ou 21mm2 (section suffisante vu la distance faible entre l'ampli et le répartiteur) |
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Bien sûr, plus l'ampli recevra de puissance électrique, plus il fonctionnera de façon optimale. On aura donc moins besoin de le faire forcer pour atteindre un certain niveau sonore, d'où moins de distorsion, et donc une meilleure qualité sonore. Pour arriver à cela, il faut porter autant de soin à la masse
qu'au "plus". On choisira pour cela un câble de même diamètre que le
"plus", que l'on reliera à un point du châssis offrant une bonne
masse. En effet, bien que la caisse
soit reliée à la borne "moins" de la batterie, il se peut que certains
points du châssis n'offrent pas une masse optimale. Dans ce cas, on
n'aura pas une tension exacte de 12V, ce qui on l'a vu, nuit à la
puissance électrique (P=U.I). |
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| Il faut également trouver un bon point d'ancrage : on peut par exemple utiliser les fixations de ceintures de sécurité, ou encore percer un trou directement dans le fond du coffre ou sous la banquette arrière (gaffe au réservoir en dessous!), et fixer une cosse ronde et plate offrant un maximum de contact avec la tôle, que l'on aura préalablement décapée (la peinture est un très mauvais conducteur). |
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De manière générale, il faut optimiser les contacts électriques par l'emploi de cosses appropriées. Les cosses plaquées or sont les plus souvent utilisées pour leur résistance à la corrosion. Elles disposent en général de bornes d'assez fort diamètre pour connecter les câbles d'alim les plus gros. Ces cosses sont fournies avec un capuchon en plastique ou en silicone afin d'éviter les courts circuits malencontreux. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Le mieux est d'ailleurs de relier toutes les masses de l'installation en un même point, afin d'éviter les boucles, sources de de parasites. Pour cela, on utilisera un répartiteur de masses : relié d'un coté au châssis par un câble de même section que l'alim venant de la batterie, et relié de l'autre côté aux différents éléments de l'installation (ampli, DSP...) |
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L'emploi de condensateurs, aussi appelés "capas" permet également de gagner en qualité en stabilisant le signal électrique en entrée des amplis. En effet, leur forte capacité de 1 Farad leur permet de jouer le rôle tampon d'un accus supplémentaire afin de seconder la batterie lors de grosses demandes de courant. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Par exemple, sur de la musique techno, l'ampli alimentant le sub sera beaucoup sollicité à chaque coup de basse. Cette brusque demande de courant provoque alors une chute de tension pouvant aller jusqu'à 1V, ce qui fait que l'ampli ne fonctionne alors pas au mieux, car insuffisamment alimenté. |
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| On
préférera les capas plus récentes, intégrant un système électronique
avec afficheur de la tension, et gérant le chargement et le déchargement
automatique lorsque la capa est débranchée, ainsi que l'éventuelle
inversion de polarité. En effet, ces condensateurs, étant donnée leur
capacité importante (ceux habituellement utilisés
en électronique ne dépassent pas les quelques millifarads),
peuvent vite être transformés en véritables bombes par une mauvaise
manipulation.
Spécial grosses installations |
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| Le problème d'une
installation électrique d'origine est qu'elle n'est pas conçue pour une
demande très importante. Les grosses installations (à partir de 600W RMS)
sont évidemment très gourmandes et il faut dans leur cas remplacer voire
ajouter certains éléments : batterie et alternateur.
La batterie d'origine se retrouve vite débordée par les besoins
d'une grosse install elle ne fournit pas assez de courant à la fois pour
alimenter correctement les amplis, et elle se décharge aussi très vite.
On peut donc envisager da la remplacer, soit par un modèle de moteur
diesel, soit par une batterie spécifique, comme les
Optima ou
Exide. Ces batteries offrent le
double avantage d'une forte réserve de courant, de part un déchargement
lent, et d'un fort ampérage toujours disponible. |
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| Cependant, même la meilleure batterie a une réserve limitée, on peut donc penser également à doper l'alternateur censé la recharger lorsque le moteur tourne. La plupart des alternateurs débitent un courant voisin de 60A, intensité vite atteinte par l'association de 2 ou 3 amplis gourmands. La solution réside souvent dans le remplacement de l'alternateur d'origine par celui du modèle sportif de la gamme du véhicule, souvent plus puissant. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tout d'abord, l'amplificateur doit être alimenté pour fonctionner. Etant
donnée la puissance électrique nécessaire, il est préférable
(voire impératif), de le relier directement
au "plus" de la batterie. Pour cela il
faudra choisir un câble d'alimentation de section adaptée à sa longueur et
à la puissance demandée , et bien sûr assurer la sécurité de l'équipement
en plaçant un fusible adapté, au plus près de la batterie.
Enfin, le signal sonore est transmis à l'ampli par le biais des
câbles RCA. Il s'agit de câbles coaxiaux,
parmi lesquels on préfèrera des modèles blindés, moins sensibles aux
parasites, et apportant donc moins de souffle. Ces câbles seront connectés
d'un côté à une sortie de l'autoradio et de l'autre à une entrée de
l'ampli. Pour limiter au maximum les parasites, faire passer les câbles
RCA le plus loin possible des câbles d'alimentation.
Pour
retranscrire au mieux la réalité d'une scène sonore de concert, il est
primordial d'installer des haut parleurs à l'avant du véhicule, devant les
passagers. Pour cela, il existe plusieurs emplacements et positionnements
qui demandent plus ou moins de travail et donnent des résultats plus ou
moins bons : 
Mais de tous ses montages, le plus simple est l'emplacement dans les portes.
Déjà, pour la pure et simple raison qu'il s'agit de l'emplacement où sont
installés les HP d'origine dans la plupart des cas, ce qui simplifie
grandement les choses (même si les HP d'origine seront
dans la majorité des cas bons à remplacer). C'est aussi l'emplacement
le plus discret, ce qui tentera moins les voleurs.
Pour
une installation simple, on pourra se contenter de remplacer les HP
d'origine par des modèles plus performants, mais pour les plus exigeants il
faudra la plupart du temps retravailler plus ou moins la porte. En effet,
des HP haut de gamme méritent un montage à la hauteur, sans quoi ils ne
donneront pas de biens meilleurs résultats que des HP d'origine.
Une
porte est pleine d'éléments qui ne demandent qu'à vibrer à chaque coup de
basse : tôles, pièces en plastiques, clips, tringlerie de la serrure,
câbles... Cela n'est heureusement pas ue fatalité, et on peut travailler sur
l'insonorisation de la porte,
à l'aide notamment de plaques de goudron adhésives (Paxaflex).
On les trouve dans les magasins de bricolage, au rayon étanchéité des
toitures et elles se présentent généralement en rouleaux plus ou moins long
et plus ou moins larges. Certaines ont une feuille d'aluminium sur leur face
extérieure, mais elles sont moins faciles à manier car plus rigides. Mieux
vaut plusieurs épaisseurs de plaques fines qui tiendront bien collées et
épouseront bien les formes de la porte, qu'une épaisseur d'une plaque trop
rigide. Le rôle de ces plaques sera d'absorber les vibrations, d'insonoriser
la porte et en alourdissant la tôle, d'abaisser sa fréquence de résonnance.
