electro acoustique

Le schéma d'étude de l'asservissement en pression du JBL - 2226H

Il est basé sur les paramètres linéaires du HP et de sa boite. A travers le filtre d'entrée dont la pente est du second ordre, sa fréquence de coupure a été fixée à 22Hz.

Un schéma d'ampli, sur une base proche de L'ACT1 est utilisé

A noter que dans ce mode d'asservissement, les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction, suivant le mode utilisé, tiennent compte, des paramètres mécaniques et acoustiques du HP, mais également celui de sa charge arrière. Ce qui a pour conséquence, un ajustement des valeurs lors de la réalisation.

La mise au point d'un tel circuit est plus chatouilleuse que celle d'un Cfbv. 

En cours de mise au point, pour bien interpréter les différences entre la courbe simulée et la réelle, une solution consiste à faire varier une à une les valeurs des composants de la boucle (TIV donc) simulée , en voir les effets et les rapprocher des variations de la réelle courbe de réponse.

Diagramme de Bode escompté:

Mouvements de la membrane:

Limites fréquentielles liées à celle de l'amplification

Ce document est réservé à ceux qui en ont un usage personnel. Il reste ma propriété intellectuelle. Il ne peut être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

La simulation est effectué d'après les paramètres de Thiele et Small, sous influence d'un amplificateur de tensions ou de transconductance. Les deux sont calibrés afin de pouvoir comparer l'influence des deux sur la réponse de l'ensemble HP+enceinte.

Les volumes de boites pour une optimisation suivant les critères de Bessel et Butterworth apparaissent dans un encart en bas, à droite du schéma. Leur utilisation nécessite le report du volume choisi dans le paramètre Vb. Ces calculs ne sont valables que si l'amplificateur est de tensions. En effet en mode courant le Qt = Qms. Il en ressort que ce coefficient de qualité est supérieur à celui désiré pour l'enceinte, ce qui amène à un volume de boite ,calculé, négatif. Cela veut dire que ce mode n'autorise pas l'optimisation traditionnelle. Mais pas que l'enceinte est mauvaise. Pour être exploité, le mode "courant" doit être accompagné d'un correcteur type Cfbi par exemple.

Diagramme de Bode simulé  Les effets des résonances partielles ainsi que le rayonnement du dôme de protection ne sont pas pris en compte

Dans les mêmes conditions, les éléments du mouvement de la membrane

J'ai maintenu le mode Amplification à transconductance, afin, que sur les graphes du mouvement, dans ce mode, vous puissiez constater la constance de l'accélération, au delà de la fréquence de résonance du couple HP+enceinte. De même le rapprochement entre la courbe de réponse et l'accélération, montre que la réponse ne suit pas l'accélération dans la partie des hautes fréquences à reproduire.  En dehors des limitations technologique tels que la puissance admissible par le HP et la limite du swing de la tension de sortie de l'amplificateur, cela est du au fait, que l'impédance de rayonnement du HP n'est pas une masse pure, mais une impédance plus complexe. Celle (Zar) qui est présente sur le schéma de simulation est une réduction de l'impédance acoustique de rayonnement, au second ordre. 

Afin de connaitre l'influence du volume de la boite vis avis du volume d'air  que devra  brasser le HP, j'ai placé un second document qui permet une évaluation de la distorsion qu'occasionnent les variations du volume de charge, équivalent à celui de l'air brassé par le HP . La mise en équation du dispositif est présente. 

Graphe d'analyse, la fréquence du signal d'entrée est de 40Hz, 

En se référant au schéma, il est visible que les variations de volume provoquent une variation de pression dans la boite, de fréquence double de celle appliquée aux bornes d'entrées du HP. Cette particularité est valable quel que soit le mode. Son taux ne dépend que du déplacement de la membrane et est indépendant du mode (I ou V). Pour s'en convaincre, il suffit d'ajuster les déplacements afin qu'ils soient égaux quelque soit le mode d'attaque du couple HP+boite  

Le schéma d'étude de l'asservissement type Cfbi du B&C - 12CX32

Il est basé sur les paramètres linéaires du HP et de sa boite.

A travers le filtre d'entrée dont la pente est du second ordre (12db/octave), sa fréquence de coupure a été fixée à 43Hz, afin que, pour un niveau SPL avoisinant 110dB (asymptotique) le déplacement de la bobine mobile ne dépasse pas 4,6 mm (Xmax majoré de 15%).

Le filtre d'entrée, joue le rôle de limiteur du Xmax majoré. Il n'est pas un frein à l'action du servo mécanisme.  Sa fréquence de coupure est liée au Xmax et au SPL max asymptotique désiré.

L'ampli, basé sur l'utilisation du module "ACT-1" est utilisé.

Il permet le contrôle du HP dans la zone d'utilisation prévue.  Sa tension d'alimentation (+/-63v) limite l'utilisation dans le haut du spectre. La zone rouge ombrée de la courbe de réponse escomptée le montre. Elle est le report de celle due à la tension max que peut délivrer la sortie de l'amplificateur. 

Le courant max qui traverse la charge

Et la puissance moyenne maximale que doit fournir l'amplificateur est bien inférieure à la puissance admissible par le HP.

Cela montre aussi que l'amplificateur choisi n'aura aucune peine à fournir la puissance nécessaire au contrôle du HP et que ce dernier l'admettra sans danger .

Dans ce mode d'asservissement, les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction,  tiennent compte, des paramètres mécaniques et acoustiques du HP, mais également celui de sa charge arrière. Ce qui a pour conséquence, un ajustement des valeurs lors de la réalisation. La mise au point d'un tel circuit est plus chatouilleuse que celle d'un Cfbv. 

En cours de mise au point, pour bien interpréter les différences entre la courbe simulée et la réelle, une solution consiste à faire varier une à une les valeurs des composants de la boucle (TIV donc) simulée , en voir les effets et les rapprocher des variations de la réelle courbe de réponse.

Ce document est réservé à ceux qui en ont un usage personnel. Il reste ma propriété intellectuelle. Il ne peut être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

L'amplificateur à transconductance, offre la possibilité d'obtenir une accélération constante au delà de la fréquence de résonance du HP. En deça le fonctionnement est parfaitement chiffré. Autrement dit le vecteur accélération est parfaitement sous contrôle. C'est ce qu'exploite ce dispositif.

Ce document est réservé à ceux qui en ont un usage personnel. Il est ma propriété. Il ne peut être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

Les schémas d'études de l'asservissement du Dayton RSS390HF4  sont basés sur les paramètres linéaires du HP. 

*************************************   Cfbi   **************************************

L'article "Cfbi - Principe" est destiné à vous permettre de saisir le sens de ce mode d'asservissement.

Un schéma d'ampli à transconductance, sur une base proche de L'ACT1 est utilisé. Son schéma apparait en page 2 ("Ampli")

A noter que dans ce mode d'asservissement (Cfbi), les éléments de la boucle de rétro réaction, ou de correction, tiennent compte des paramètres mécaniques et acoustiques du HP, mais également celui de sa charge arrière. Ce qui a pour conséquence, un ajustement des valeurs lors de la réalisation. La mise au point d'un tel circuit est plus chatouilleuse que celle d'un Cfbv. 

En cours de mise au point, pour bien interpréter les différences entre la courbe simulée et la réelle, une solution consiste à faire varier une à une les valeurs des composants de la boucle (TIV donc) simulée , en voir les effets et les rapprocher des variations de la réelle courbe de réponse.

Le schéma de l'ensemble:

Celui d'un possible amplificateur:

Le modèle de simulation du HP:

Le diagramme de Bode résultant:

Le diagramme du mouvement:

Les tension, courant et puissance délivrés par l'amplificateur correspondant à un Xmax:

*************************************   Cfbv   **************************************

L'amplificateur ( non représenté) est un amplificateur de tensions inverseur. Son gain en boucle ouverte est faible ( 20dB). 

Le fonctionnement de l'ensemble est conforme à la description et analyse de l'article

" Asservissement en pression d'un HP Electrodynamique. Type CFBv (cinétic feedback - tension) "

Un schéma type:

Le diagramme de Bode:

Le diagramme du mouvement:

La tension, courant et puissance délivrée par l'amplificateur pour un déplacement Xmax du HP

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Ces documents sont réservés à ceux qui en ont un usage personnel. Ils restent ma propriété intellectuelle. Ils ne peuvent être exploité à des fins commerciales. Des dispositions ont été prises afin d'éviter les indélicatesses.

La vitesse de déplacement de la membrane d'un HP est l'un des vecteurs dynamiques majeur du mouvement de la membrane.

Dans ce schéma d'appréciation, la vitesse est mesurée dans le circuit mécanique du HP. Cette opération est impossible dans la pratique. Seul un capteur de vitesse, externe, ou un montage tel que le pont de Voigt  permettent une telle mesure.

Le diagramme de Bode  permet de voir qu'un asservissement en vitesse, ne permet pas la restitution d'une pression acoustique correcte. La réponse est entachée d'une fonction passe haut du 1° ordre. La restitution d'une pression nécessitera donc une correction qui contrarie cet effet.

Les courbes de mouvement montrent que le bouclage permet un large contrôle de la vitesse de déplacement du cône du HP.  

L'accélération est l'un des vecteurs majeurs du déplacement d'une membrane de HP.

Sur ce schéma, l'accélération est mesurée dans la maille mécanique du haut parleur.

Cette mesure directe est impossible à pratiquer.  Il faut disposer d'un capteur (accéléromètre) précis pour y parvenir. Ce dernier devra être couplé mécaniquement et étroitement, à la membrane du HP. Ce couplage est dans la pratique, difficile à réaliser.

L'analyse montre que l'asservissement en accélération, ne permet pas le contrôle intégral de la pression délivrée par le HP.  La raison est que l'impédance de rayonnement du HP n'est pas seulement massique. La masse dynamique de rayonnement est couplée à un réseau de résistances et compliances. L'asservissement en pression nécessitera donc une boucle permettant le contrôle de l'accélération  et un circuit correcteur pour que le transfert accélération vers pression puisse être réalisé sur une bande passante la plus large possible.

Le diagramme de Bode suivant montre le résultat escompté.

Le SPL , un peu supérieur à 110dB au delà de 20 Hz et en deça de 500 Hz, est déterminé par la volonté de ne pas dépasser le Xmax du HP

Ce qui permet de définir les caractéristiques de l'amplificateur à utiliser et/ou les limites d'un bon usage de l'ensemble. 

Ces fichiers concernent principalement l'asservissement en pression, dont le capteur est dérivé du pont de Voigt. Autrement dit d'un asservissement de type CFBv. Le v signifie que la sortie de l'amplificateur est contrôlé en tension.

Il s'agit de textes écrits en 2007, que je rafraichirai dès que possible.