Zippy - Enceinte intégralement asservie

[pencoat]

Bonjour,

Je viens donc vous parler d'un projet en cours depuis quelques mois déjà. En fait, l'idée de changer d'enceintes remonte à plusieurs années, mais la cible à changée en cours de route.
L'idée première était un système 3 voies axé autour d'un pavillon JMLC/Marco 300Hz, avec un 416 Altec pour le bas dans des Karlson et un JBL2405 pour le haut. Quand ma blonde à vu les pavillons, ce fut un non catégorique... J'avais pourtant des BigFunHorn avant, allez comprendre. Mais il ne faut pas s'obstiner dans ces cas là, n'est-ce pas?
Bref, j'avais déjà refilé mes BFH avec les DX4 à un ami, et installer les Karlson avec des Heil en attendant, avec un filtre JMLC passif. Ça marchait bien en fait, juste remplacé ensuite les Heil par des petit Supravox, coupé à 1Khz avec un filtre actif JMLC (4ème ordre) et en bi amplification. Ça marche bien aussi...
Puis le projet à continué avec la découverte du site delapucealoreille puis de JCB. La cible fut changée pour un système 3 voies asservi, en utilisant le 416 dans un caisson clos de 60dm3 et un coaxial BC 12CX32 dans un clos de 40dm3. Depuis peu, c'est un Dayton RSS390hf4 qui sera utilisé pour les basses au lieu du Altec.

L'ébénisterie est en voie d'être terminée. Les parois des caissons sont en fait un sandwich de trois matériaux : MDF 3/4", un autre matériau de 1/2" dont je ne connais pas le nom en français (sheating ici..), mais qui est en fait utilisé je crois comme isolant, c'est relativement mou et fait de fibre de cellulose, puis finalement un contreplaqué dit russe de 3/4". Comme une photo vaut mille mots :

Voici une photo du caisson BC montrant une coupe des parois ainsi qu'un arrangement interne pour contrecarrer les effets d'ondes stationnaires (il y a sûrement mieux... )


Ici une photo montrant en détail l'ouverture avec les feuillures et l'évasement:


une troisième montrant le caisson Dayton avec un autre arrangement pour les standing waves (des plinthes..) :


vue d'un caisson après avoir fait les feuillures pour coller des baguettes d'érable de 1/2"x1/2". Sur le dessus, des cornières aussi en érable de 1"1/2x1"1/2 qui seront placées ensuite sur les coins verticaux des faces avant, pour ensuite y faire un arrondi...:


Voici donc un aperçu... Je devrais avoir terminé cette fin de semaine la partie bois...

Coté électronique, c'est plutôt JCB qui travaille... et quel travail!!! Il m'a déjà fournit les simulations des voies basses/médium sous LTspice et c'est bien encourageant. Voici le résultat pour la partie basse/medium:



Prochaine étape: les pcb...


à suivre...

[Cobrasse]

Joli projet, sympa aussi les caissons de 100 Kg .

Des renforts sont à mon avis bien peu utiles vu l'épaisseur, sauf si tu ne visses pas .

Par contre 60 Litres pour un Dayton RSS390hf4, me donne pas la même réponse :



Il est clairement fait pour être chargé dans 300 Litre accordé vers 17Hz, là il brasse les côtes :



Par contre il est en 4Ohms, tu as intérêt à avoir l'ampli qui suive derrière pour le tenir en place, et je pense pas qu'il montra haut en fréquence 80/100 Hz je pense.

Après pour le Coax, si le 12 sonne comme le 10, tu devrais avoir des soucis, notamment dans le haut du spectre . Bon c'était pour un cas particulier, utilisé en full range sans filtre, et bien en HC, l'enceinte assurait, mais en HIFI le son se transformait sous mon incompréhension en bouillie (enfin j'exagère, mais la babyciné ou la tropo sont bien plus musicales .

[Boboak]

Je pense que la simul de JCB tient compte de l'asservissement, d'où le petit volume, l'absence de bosse et l'extension dans le grave.

Pencoat, tu gardes les 60dm3 de l'altec 416 avec le dayton?

Bon courage pour ce beau projet!

[pencoat]

Je pense que la simul de JCB tient compte de l'asservissement, d'où le petit volume, l'absence de bosse et l'extension dans le grave.

Pencoat, tu gardes les 60dm3 de l'altec 416 avec le dayton?

Bon courage pour ce beau projet!

Oui, en effet, je garde le 60dm3 ( le caisson était déjà monté, je n'allais pas le refaire!!! ). La simulation d'ailleurs tiens comptes, entre autre, de ce paramètre.

Cobrasse,

les caissons sont en effet pesant... Il y a sûrement moyen de faire mieux et plus léger.... Et en effet, il n'y a aucune vis... Aussi, comme le dit Boboak, l'asservissement permet un tel résultat, ici théorique, au même titre d'ailleurs que tes simulations fait par WinsIsd(?). Mais je publierais les mesures réelles dès le projet terminé.

[Cobrasse]

Bonjour ma question serait alors, est-ce qu'un asservissement permet de s'affranchir de tout, et d'obtenir dans une caisse de 60 Litres les mêmes résultats que dans 300Litres ... ?

[J-C.B]

Bonjour,

Pencoat,
Bonne idée, que de mettre ce projet sur la toile.
Cette enceinte porte le doux nom de Zippy BB. Zippy voulant signifiant nerveux, dynamique, et BB est l'association des initiales du véritable nom de Pencoat et du mien.


Cobrasse,
Dans ce cas particulier, et avec cette technologie, WinIsd n'est pas d'un grand secours. Il peut te permettre de savoir ce que serait la réponse sans asservissement.
Comme Boboak , l'a souligné, les simulations, sont réalisées avec les deux HP asservis et aiguillés à 100Hz. Un filtre passe haut (coupe bas) du 4° ordre et dont la fréquence de coupure limite le bas du spectre à 20Hz.
Ce filtre permet au Dayton de ne pas avoir d'élongations dépassant son Xmax à des fréquences inaudibles.
En ce qui concerne, l'aigu du B&C 12CX32, il n'y a aucun problème particulier. Il est très linéaire entre 400Hz et 16kHz . La également, il faut considérer la présence de l'asservissement qui ne se traite pas de la même manière qu'un HP à membrane. Car il faut considérer que la source est une portion de sphère oscillante et qu'elle est placée dans une chambre de compression. Rien a voir avec un piston.

Le fait d'asservir chacune des voies, d'un ensemble n'est pas nouveau. En dehors du fait que cela m'est apparu indispensable très tôt, Studer l'a fait entre autre sur sa A723.

L'asservissement n'est pas la seule clef de ce type d'enceinte, le filtrage et la mise en phase sont ( comme d'hab) très critique vis à vis du résultat. L'asservissement, à travers la linéarité des sources, en facilite la mise en œuvre.

La section asservissement que j'appelle CFB pour Cinétic Feed Back, pour ne pas confondre avec MFB est constitué d'un circuit d'asservissement en vitesse précédé d'un convertisseur tension/vitesse.
L'asservissement proprement dit est comparable à un circuit VNIC lui même dérivé de l'INIC. Ces circuits électroniques sont utilisés dans les convertisseurs d'impédances et pour la réalisation de gyrateurs.
En fait, cela revient à utiliser un ampli avec sa contre réaction (CR) de tension et lui adjoindre une réaction (positive) de courant. Il existe une relation d'équilibre entre le taux de CR et le taux de réaction. Si ces deux taux sont identiques , le système rend l'ensemble apériodique donc indépendant de la fréquence. Malheureusement cette condition d'équilibre est irréaliste si l'on veut garder la stabilité du système. L'instabilité transformant le couple ampli + HP en puissante sirène. Le taux de réaction doit donc être inférieur au taux de CR. C'est ce choix imposé qui définit les limites du système.
En fait ce circuit est dérivé du pont de Voigt, mais a l'avantage d'un excellent rapport signal/bruit. J'ai développé les transformations successives sur mon blog "De la puce a l'oreille" .
Vous y trouverez également ce qui motive la présence et les équations nécessaire à l'évaluation du convertisseur Tension/Vitesse, nécessaire à l'asservissement en pression.
Une variante pour les boomers est envisageable en conjuguant les circuits du MFB et ceux du CFB (absent du blog)

Cordialement

[J-C.B]

Cobrasse,
<<Bonjour ma question serait alors, est-ce qu'un asservissement permet de s'affranchir de tout, et d'obtenir dans une caisse de 60 Litres les mêmes résultats que dans 300Litres ... ?>>

Non, l'asservissement ne permet pas de s'affranchir de tout. Il a ses limites. Il a avant tout pour avantage, d'étendre et de linéariser la bande reproduite. Il gomme l'instabilité maladive des HP+boite au voisinage de la fréquence caractéristique de ce couple. Cette instabilité est à l'origine de la tonique caractérisant un tel assemblage. On parle aussi de signature.
Il serait malsain de considérer l'asservissement comme un miracle technologique. C'est une aide précieuse de l'électronique à la mécanique et l'acoustique.
En ce qui concerne ta seconde question, la réduction de volume s'accompagne d'un accroissement de la puissance amplificatrice dans le bas du spectre. Par contre dans la mesure ou la quantité de mouvement est parfaitement contrôlée, cet accroissement n'est pas en rapport avec celui des volumes.
L'un des avantages est aussi que dans l'ensemble de la bande reproduite il se comporte comme un réel générateur de pression, ce qui n'est pas le cas d'un HP non asservi.
Cordialement

[Cobrasse]

J.C.B merci de vos réponses, donc si je vous ai bien lu et compris, il reste tout de même préférable de placer le dayton dans 300 Litres et de l'asservir, plutôt que de le placer dans 60 Litres et aussi asservie .

Comme je le savais déjà l'asservissement permet de gagner en bande-passante, en linéarité et en maitrise de restitution, mais plutôt du point de distorsion et autres paramètres/défauts propre au HP et à la caisse, comment cela se passe ... Au niveau sensation d'écoute sans linéariser juste en étendant la bande-passante pour la rendre équivalente à un caisson de 300 Litres, l'appréciation sonore est au même niveau ou non ?

Merci de vos réponses .

[J-C.B]

Cobrasse,

<< il reste tout de même préférable de placer le dayton dans 300 Litres et de l'asservir, plutôt que de le placer dans 60 Litres et aussi asservie>>
Mais pas du tout! Il faut avant tout raisonner en fonction des limites acceptables du matériel utilisé et, optimiser suivant ces limites.
Je ne vois pas la raison pour laquelle je m'encombrerais d'un caisson de 300dm3 alors que les conditions de tenue en puissance me permettent 60dm3.
Dès que possible, je simulerais le Dayton dans un caisson de 300dm3 et tu verras que ce volume, difficile à raidir, et qui à travers ses dimensions peut éloigner les sources d'une manière critique, n'est pas très utile.
En ce qui concerne la distorsion, dans la mesure ou les mouvements sont contrôlés au plus prêt, que l'instabilité est gommée, il est évident qu'elle chute. Tout cela sera pratiquement mis en évidence bientôt.

<<Au niveau sensation d'écoute sans linéariser juste en étendant la bande-passante pour la rendre équivalente à un caisson de 300 Litres, l'appréciation sonore est au même niveau ou non ?>>
Ne crois tu pas que l'extension de la bande est destinée à la linéarisation? L'égalisation qui ne gommera pas l'instabilité, n'a pas les mêmes effets qu'un système bouclé.
La limite de niveau, d'un piston théorique est directement lié au volume d'air max qu'il brasse à la fréquence la plus basse à retransmettre. L'asservissement permet de s'approcher au plus près du modèle théorique. Vouloir descendre bas, nécessite donc la prise en compte de chute de niveau potentiel de l'ensemble. En référence à une fréquence de coupure basse de 20Hz, la réhausser à 40Hz , pour les soirées dansantes, permet d'accroitre le niveau max de 12dB SPL. Sinon vouloir des niveaux colossaux à 20Hz ,à Xmax constant, nécessite la multiplication des sources dans ce registre.
Cette dernière remarque est valable pour une source non asservie et dont les sources suivantes sont raccord. Tout en nous laissant le choix, les lois de la physique ne font aucun cadeau.
Cordialement

[Sylla]

Hello Jean Claude,
Je suis heureuse de t'avoir retrouvée.
Tu as fait évoluer Zippy. J'en possède la première version. Y'a t'il de grosses différences.
Je l'écoute depuis près d'un an sans me lasser.
Je suis prête à la faire évoluer si tu me dit que la différence est importante.
Merci pour ces heures d'écoutes agréables.
Sylla

[Cobrasse]

Merci J.C.B pour tes explications

Sinon Sylla, une fille/femme dans le DIY et bien tu es la première que je lis de mes propres yeux .

[J-C.B]

Bonjour Sylla,
C'est un bonheur de te lire.
En ce qui concerne la Zippy,comme tu as pu le constater, il lui a été adjoint une 3° voie. Un HP grave que m'a fait connaitre Araknine.
Le système d'asservissement reste intacte, la conversion tension vitesse de même. Par contre le système de filtrage a changé.
Tout les éléments de cet ensemble et de ses possibilités d'extension dans le grave vont être placé sur ce fil.
La fine technicienne que tu es, n'aura aucun mal, a se repérer et faire la part des choses.
Très cordialement

[J-C.B]

Tout d'abord, mille pardons, mais je suis très occupé en ce moment, et je ne peux vous faire part de toutes les facettes de ce projet instantanément.
En préambule, il comporte trois parties distinctes.

1) L'enceinte acoustique proprement dites ,équipée de ses deux HP,dont un est coaxial.
- Le RSS390hf4 de chez Dayton chargé par un volume de 60dm3. Il est destiné à la restitution des fréquences supérieures à 20Hz et inférieures à 100Hz.
- Le coaxial 12BX32 de B&C.Le Boomer étant chargé par un volume de 40dm3. Il restitue la gamme des fréquences comprises entre 100Hz et 1.4kHz.
Dans l'évaluation du filtre, il sera donc nécessaire de tenir compte des aires d'influence entre chacun des HP. Ces surfaces audibles seront basées sur l'effet de masque. Ce dernier nous apprend qu'un recul de 20dB est nécessaire pour qu' assurément un son en masque un autre.

2) L'amplification trois voies situé le plus près possible des HP afin de minimiser la longueur des câbles de raccordement aux HP. Elle est principalement constitué par
- Un amplificateur par HP pourvu du circuit d'asservissement en vitesse et du convertisseur tension vitesse. Optionnellement, pour le Dayton, le convertisseur pourra être remplacé par un circuit d'asservissement en pression équipé d'un accéléromètre.
- Les trois amplis sont indépendamment servis par les tensions issues d'un filtre de séparation qui tient compte des caractéristiques résultantes des HP asservis et de l'aire de recouvrement des HP entre eux.
Il prend en compte les décalages temporels et les temps d'émergence relatifs entre les HP.
- Les alimentations nécessaires.
- Les circuits de protection et de télécommande. Sur ce dernier point, ils sont confiés à un Pic 18Fxxx. Il existe sur ce forum des gens plus habiles que moi pour écrire un soft beaucoup plus malin que celui que je peux écrire. Les volontaires sont les bienvenus .
- Une extension possible du nombre de Dayton (nécessittant une amplification supplémentaire) est prévue.

3) Facultatif, un préamplificateur doté d'un correcteur physiologique vrai. Il est basé sur les études ordonnées par la BBC dans les années 60. Il prend en compte l'écoute de signaux erratiques en champ diffus ( La musique entre autre). Il en ressort un réseau de courbes éloigné des courbes de Fechner & Munson, établies sur des sons purs et permanents.
Cette différence est compréhensible dans la mesure ou, à l'origine notre système auditif est un organe d'alerte, donc très sensible aux variations de sonie et de tonie.

En résumé
Le but est de concevoir un système dont les sources soient les plus transparentes possibles. Sous entendu que le résultat final dépendra aussi du lieu d'écoute.
Ce projet se veut donc dirigé vers l'objectivité .La subjectivité étant principalement relayée à l'oeuvre enregistrée et susceptible de n'être perturbée que par le seul local.

A suivre

[Cobrasse]

J-C.B,

L'asservissement si j'ai bien tout compris, peut aussi s'affranchir qu'un HP soit prévu pour du pavillon ou même l'inverse du baffle plan et puisse s'adapter sans soucis en clos avec autant d'efficacité et un rendu sonore équivalent.

Peut-on même pousser au paroxysme ce système en plaçant le Dayton dans un caisson de 30 litres sans vraiment s'assurer d'aucun soucis ?

Merci de vos réponses .

[J-C.B]

Bonjour Cobrasse,

Il est en effet possible d'asservir presque tous les HP électrodynamiques et obtenir des résultats supérieurs à la majorité des systèmes. Du reste deux HP d'origine différents, asservis en tenant compte de ces différences, ont le même son.
En ce qui concerne le volume de charge, comme je te le disais dans un précédent post, tout est théoriquement envisageable, à la condition de veiller à ne pas dépasser la puissance admissible du HP. Car, pour une même fréquence de coupure, plus le volume de l'enceinte sera faible, et plus la puissance nécessaire sera importante.

L'amplification ne coute plus très cher, seul le cout d'une bonne alimentation peut freiner quelque peu. La réduction raisonnée des volumes d'enceinte peut en compenser une grande partie Pour un DiYeur habile, la multiplication des amplis n'est plus un réel handicap. Sachant que le cout d'un asservissement n'est pas non plus excessif (30 à 40 Euros si PCB dédié).

Cordialement.