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Le Haut-parleur 1. INTRODUCTION Au début les haut-parleurs étaient presque uniq

Le Haut-parleur 1. INTRODUCTION Au début les haut-parleurs étaient presque uniquement utilisés pour transmettre des appels dans les ateliers et les usines. Plus tard, leur rôle s'est élargi et permis le fonctionnement de téléphonie sans fil puisque le haut-parleur remplace l'écouteur téléphonique normal en reproduisant à haute voix la parole pour un grand nombre d'auditeurs. 2. ORIGINE Le 10 décembre 1877, le premier brevet concernant un haut-parleur à bobine mobile fut accordé à Werner von Siemens. Les évolutions du haut-parleur : En 1857, Edouard-Léon Scott de Martinville crée le PHONAUTOGRAPHE, cet appareil enregistre le son mais ne le restitue pas. Entre temps, plusieurs inventions virent le jour, tels les microphones magnétiques créés par Alexander Graham Bell, mais l’année qui marque réellement un tournant dans l’histoire du son est 1877. * Avril 1877, Charles Cros, poète français, dépose le brevet du PALEOPHONE, un appareil qui enregistre et restitue le son. * Juin 1877, Emile Berliner dépose le brevet du premier microphone. * 10 Décembre 1877, Ernst Werner Von Siemens, ingénieur et industriel allemand, dépose le brevet du premier haut-parleur à bobine mobile. * Décembre 1877, Thomas Alva Edison, inventeur qui totalise 1093 brevets, créateur de General Electrics, dépose le brevet du célèbre phonographe. 11 ans plus tard, Olivier Lodge inventa à son tour le haut-parleur, mais tout comme celui de Wermer, il ne fonctionnait pas à l’électricité. En 1924, Chester W. Rice et Edward W. Kellogg, de la General Electric, fabriquèrent un haut-parleur et un amplificateur capables de fournir une puissance de 1 watt à leur dispositif. 3. DÉFINITION Un haut-parleur, ou hautparleur, est un transducteur électroacoustique destiné à produire des sons à partir d'un signal électrique. Il est en cela l'inverse du microphone. Par extension, on emploie parfois ce terme pour désigner un appareil complet destiné à la reproduction sonore (Enceinte). 4. FABRICATION D’UN HAUT-PARLEUR SIMPLE 1. Procurez-vous du fil de cuivre, du ruban adhésif de déménageur et un aimant puissant. Même si les hautparleurs sophistiqués nécessitent des réglages de pointe, la technique de fabrication de base est quant à elle assez simple. Il suffit de faire passer un courant électrique dans un fil relié à un aimant. Le courant fait vibrer l'aimant, et ces vibrations sont interprétées par l'oreille humaine comme des sons.  Pour bien entendre le son, prenez également un petit Tupperware ou une petite tasse en plastique. Le son sera ainsi amplifié, de la même façon que lorsque l'on crie dans un cône pour faire porter sa voix. 2 2. Enroulez le fil de cuivre plusieurs fois autour de l'aimant pour former une bobine. Il faut que vous fassiez 6 ou 7 tours en partant du milieu. Veillez à laisser dépasser au moins 60 ou 70 cm de fil non enroulé de chaque côté de l'aimant. À l'aide du ruban adhésif, fixez cette bobine sur le dessous du Tupperware, sans l'aimant. 3. À l'aide d'un bouchon de bouteille ou de tout autre objet rond, fabriquez une seconde bobine, plus grosse. En vous servant du fil de cuivre restant qui dépasse aux deux extrémités, formez une bobine encore plus grande et scotchez-la au-dessus de la première. Comme précédemment, il faut que vous laissiez dépasser environ 30 cm de fil de chaque côté de la bobine : ces fils vous permettront de relier votre « hautparleur » à la source du son. 4. Mettez l'aimant sur les deux bobines. Il faut qu'il soit bien placé à l'intérieur des deux bobines, mais ce n'est pas très grave s'il ne touche pas absolument chaque centimètre du fil de cuivre. 5. Reliez les deux fils de cuivre à une source sonore. Les connecteurs les plus courants sont le minijack et le jack (qui servent d'entrée à plupart des écouteurs). Enroulez l'un des fils autour du début de la pièce métallique et l'autre au bout de celle-ci. Pour parvenir à brancher plus facilement vos fils de cuivre sur la source sonore, vous pouvez utiliser des pinces crocodiles, qui sont de petites pinces dans lesquelles le courant électrique peut circuler. 6. Pour obtenir un meilleur son, apportez des améliorations à votre hautparleur. Essayez avec un aimant plus puissant, en enroulant vos bobines de façon plus serrée, avec diverses sortes d'amplificateurs ou en utilisant des sources sonores différentes à différents volumes. 5. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT Il fonctionne selon le principe suivant : 1. Un moteur transforme l'énergie électrique en énergie mécanique ; 2. Ce moteur transmet cette énergie mécanique à la membrane ; 3. La membrane transmet l'énergie mécanique à l'air ambiant – d'où le son. Le moteur est constitué comme suit :  un ensemble générant un champ magnétique B permanent (invariable dans le temps) dans un espace donné appelé entrefer. Cet espace est déterminé par la géométrie mécanique cc du moteur (voir plus loin). La source de champ magnétique est généralement un aimant permanent de type torique, de faible épaisseur relative par rapport à sa surface, polarisé dans le sens axial. Dans les anciens récepteurs à tubes, ce champ magnétique était produit par une bobine qui servait également d'inductance de filtrage dans l'alimentation. Cette technique est tombée en désuétude dès lors que des aimants permanents de coût et de qualité raisonnables sont apparus sur le marché. Le champ est concentré dans la culasse (plaque collée sur la face arrière de l'aimant), puis réorienté par le noyau central cylindrique vers la face opposée de l'aimant. Le champ en face avant est orienté dans la plaque de champ ;  une bobine de fil (de cuivre ou d'aluminium et moins couramment d'argent) sur un support cylindrique (en papier, aluminium, Kapton, fibre de verre ou un composite de ces matériaux) est plongée dans cet entrefer dans le sens axial. 2 Lorsqu'un courant parcourt cette bobine, du fait de la tension que l'on fixe à ses bornes, une force (F) tend à faire sortir la bobine du champ B de l'entrefer dans le sens axial. Cette force est définie par la formule F=B·L·i·sin(α) (force de Laplace), B étant le champ dans l'entrefer, L la longueur de fil de la bobine introduite dans l'entrefer, i le courant parcourant la bobine, et l'angle α (alpha) qui est égal à l'angle entre le vecteur B et le vecteur I : donc dans le cas du haut-parleur, sin(α) sera toujours égal à 1. La force F est proportionnelle à i, si B est constant (ce qui est le cas si l'ensemble magnétique est bien conçu) et si L’est constant quel que soit le déplacement de la bobine : il faut donc veiller à ce que la bobine soit montée symétriquement par rapport au champ, de manière que la longueur de fil qui sort de l'entrefer soit compensée par celle qui rentre dans l'entrefer. La modélisation mathématique du haut-parleur repose largement sur les travaux de Thiele et Small. Dans ce modèle, le haut-parleur est caractérisé grâce aux paramètres Thiele/Small (en). Malgré certaines insuffisances liées à la complexité du transducteur qu'est le haut-parleur, ce modèle reste le plus largement utilisé à ce jour par les concepteurs de matériel électro- acoustique. 6. TYPES On distingue généralement quatre types de haut-parleurs : 1. Woofer ou Boomer, haut-parleur des graves ; 2. Médium , haut-parleur des médiums ; appelé également squaker (terme très peu employé) ; 3. Tweeter , haut-parleur des aigus ; 4. Large bande , haut-parleur reproduisant une large gamme de fréquences, souvent l'essentiel du spectre audible. Deux types spécifiques peuvent être ajoutés à cette classification : 1. Subwoofer , haut-parleur des infra-graves ; 2. Super tweeter , haut-parleur pour les extrême-aigus. Ces divisions sont néanmoins artificielles. 7. DESCRIPTION Le haut-parleur est un transducteur dont le rôle est de traduire les variations de grandeur électrique à ses bornes en une modification d’une grandeur acoustique. Ce changement est dû au déplacement de la membrane qui est à l’origine des variations de la pression acoustique, elle-même responsable du son perçu par l’auditeur. Le haut-parleur transforme les tensions alternatives, comprises entre 20 et 20 000 Hz en vibrations acoustiques. 2 8. COMPOSITION Le haut-parleur est composé principalement d’un châssis (ou saladier) qui sert à maintenir physiquement les différentes pièces du haut-parleur, d’un aiment (à champ radial), d’une bobine pouvant effectuer un mouvement de translation et d’une membrane solidaire de la bobine qui transmet le mouvement de celle-ci à l’air environnant. L’aimant Appelé communément « moteur », l’aimant a pour fonction la maîtrise des mouvements de la bobine mobile dans son entrefer. C’est son champ magnétique qui fait office de garde-fou et empêche la bobine de réaliser des excursions excessives et d’endommager le reste de l’équipage mobile (spider, membrane, suspension). Actuellement, l’alliage aux propriétés magnétiques les plus performantes est le néodyme. Son rendement est excellent et son magnétisme particulièrement durable. La bobine mobile Il s’agit d’une succession de spires de fil de cuivre, enroulées autour d’un noyau. L’électricité envoyée par l’amplificateur fait se mouvoir la bobine dans le champ magnétique généré naturellement par l’aimant. Les caractéristiques physiques de la bobine déterminent en grande partie la tenue en puissance du haut-parleur (exprimée en W). L’entrefer Il s’agit du uploads/s3/ le-haut-parleur-tshibangu-david-devoir.pdf