Réalisation d'un caisson ampli 5.1 "multimédia haut de gamme".

Note : Haut de gamme entre guillemets car cela est subjectif, de mon point de vu un caisson prévoyant une réponse en fréquence de ~35 à 110Hz +/-3db est largement supérieur à beaucoup de kit son 5.1 du commerce.

Multimédia car il est branché sur mon PC pour une utilisation musique (60%), jeux (20%), vidéos / films (20%)

1. Intro
2. Choix/Contraintes
3. Simulation
4. Réalisation
5. Réglages
6. Coûts total
7. Liens utiles
8. Impressions finales

1) Intro

Historiquement je possède un kit 5.1 labtec arena 685 : de l'entrée de gamme.
J'avais déjà changé la partie amplification avec 4 x 5W + 2 x 20W (au lieu de 4x2 et 2x15)
J'avais également refait 4 enceintes maison en forme de cube de 13cm de côté avec des haut parleur Alpine SX1025.
Cela sonne pas mal mais les basses sont trop uniformes à mon goûts (le hp de 10cm dans son caisson fait ce qu'il peut)
J'ai décidé de garder les enceintes et de revoir la partie ampli/caisson.

Le but étant d'avoir 20W sur les satellites et un caisson "accordé" donc au moins 50W.

Niveau musicalité le caisson d'origine ne travaille que de 80 à 120Hz, je souhaite étendre ça à environ 30 à 150Hz.

2) Choix / Contraintes

Je dispose d'un espace d'environ 50L sous mon bureau.

Le caisson doit contenir toute l'électronique (ampli + alimentation)

L'ensemble ne doit pas coûter trop chère (<200€) et être facile à construire.

J'ai choisit un caisson de type passe bande d'ordre 6 (hp enfermé et 2 évents) avec une taille de HP de 25cm (bon rapport encombrement / réponse dans le grave) qui sera réalisé en medium (au rayon découpe à 20€ le m² pour du 16mm) avec des évents en PVC et des arrondi d'évent imprimé en 3d.

Note : tous les calculs ont été fait avec du 10mm mais mon magasin n'en ayant pas j'ai pris du 16 en gardant les même dimensions intérieurs.

3) Simulation

Partie caisson :

J'ai passé une grande partie de mon temps à faire des simulations grâce à subwoofer simulator pour trouver le meilleur compromis rendement / largeur de la réponse en fréquence, taille de l'enceinte et accord des évents.

Je suis partis des données Thiele/Small des fabricants (JBL, Focal et MTX) pour des sub de 25cm.

L'avantage d'utiliser un HP prévu pour la voiture est qu'ils sont en 4 ohms et disposent d'une réponse grave plus étendue que des HP "HIFI de salon" pour un même diamètre.

Voici la solution retenue avec un JBL Stage 1010 (70€ livré depuis le site officiel) dans un caisson 35 / 15L accordé à 35 et 80Hz
Les évents sont de diamètre 80/76 (ext/int) en tube PVC.

Note : les entrées/sorties d'évent arrondies permettent de limiter le bruit de turbulence d'air aux embouchures des évents.

J'ai également modélisé le caisson sous tinkercad (avec une option vitre en plexy)

https://www.tinkercad.com/things/2JBWTbyy6Vj-box-bp-6ord/editv2?sharecode=y1gnb-7YXgR3MjLQFQqjGCMNZqUl4Qt5d1Uwo7NrPTo=

Ainsi que les arrondis d'event en .stl

http://crazytiti.free.fr/caisson-haut-de-gamme/event-80-75.STL

Partie éléctronique :

J'ai choisi 3 ampli stéréo de 50Wrms/4ohms en classe D chez "le chinois du coin de la rue de l'autre bout du monde" et une alim de 24V/9A

Pour accompagner tout ça une connectique de type RCA pour les 5 satelites, 3 jack pour les entrées et un potentiomètre 6 voies, l'ensemble sera fixé sur une plaque en alu, elle même vissé et collé au double face "mousse" sur le caisson.

En pratique j'utiliserais certainement les 50W pour le caisson mais les satellites ne supportent que 20W (et vu la taille de mon bureau ça sera suffisant)
Et si le caisson ne suffit pas il est possible de mettre un élévateur de tension et un ampli de 100Wrms pour ~18€ de plus (tda7498)

Order No: 39000350 Amount:€11.53

AC-DC Switching Power Supply Module AC 100-240V to DC 24V 9A... €10.29 x 1 CN

Order No: 39000348 Amount:€35.23

10pcs 6mm Shaft Hole Dia Plastic Threaded knurled Potentiometer... €1.16 x 1 CN Audio Binding Post Gold Plated RCA Chassis Panel Sockets... €1.02 x 3   10Pcs PJ-392 3-Pin 3.5mm Stereo Headphone Audio Video Jack... €2.05 x 1     TPA3116 2x50W Dual Channel + PBTL 100W Mono Digital Amplifier... €8.32 x 3

J'ai également prévu un filtre actif du second ordre à base de TL082

Schéma et sa réponse en fréquence mesuré à l'oscillo sur une sinusoide de 2khz à 20hz

4) Réalisation

Le collage du caisson n'est pas difficile, surtout avec l'aide de sangles. Le vissage du HP a demandé un peut d'astuce avec l'utilisation d'une clef à cliquet avec embout à vis (ou alors le visser avant de coller le côté), la face du dessus sera vissée pour être démontable et étanchéifié avec de la mousse de fenêtre.

Note : les arrondis d'évent ont été collé après réglage de la longueur des évent (cf chapitre suivant)

Mise en place de la fenetre et des connecteurs plus coup de peinture.

Et dans son emplacement sous le bureau :

5) Réglages

La correction des longueurs d'évent est faite avec un signal sinusoidal "sweep" de 10 à 120Hz que j'envoi dans le sub. à travers un ampli de 30W et une résistance de 10ohms relié à un oscillo

Pour info j'utilise le logiciel function generator sur mon téléphone android

Ainsi on repère facilement les creux correspondants aux pics d'impédance, à comparer avec ceux prédit par la simulation (en jaune, en violet l'excursion du HP et en blanc la vitesse de l'air dans les évents, pour 1W)) :

Exemple en cours d'ajustement : on voit 3 pic à 100, 48 et 17Hz

J'ai également repris le modèle théorique à partir des pics mesurés et j'ai constaté que le modèle théorique colle si on simule un caisson de 45 / 20L (pour 35 / 15 +- 3L en vrai, de plus la mousse a un effet d'agrandissement du volume)

Avec cette "correction" les pics d'impédance correspondent aux longueurs d'évent réelles rentré dans la simulation.

6) Coûts total

Le coûts total de reviens du caisson + électronique (ne sont pas compris : la visserie, la colle, et 2-3 trucs de récup)

7) Liens Utiles

Voici divers sites qui m'ont aidés dans le calcul et l'accord du caisson :
http://users.on.net/~isaacmcn/audio/subsim/subsim.htm ou http://www.geocities.ws/f4ier/newsubsim.htm
http://petoindominique.fr/php/breventform.php
http://www.subwoofer-builder.com/port-flares.htm
http://www.diysubwoofers.org/bnd/6thorder.htm
https://fr.jbl.com/subwoofers-pour-voiture/STAGE+1010_.html?dwvar_STAGE%201010___color=Black-GLOBAL-Current#start=1

8) Impressions finales

Au moment d'écrire ces lignes le caisson n'est pas vraiment "terminé" car un des ampli reçu ne fonctionannt pas j'ai mis un TDA2008 (~14W sur 24V) à la place.

Cela ne m'a pas empecher d'écouter et de profiter de ma construction : le caisson produit des basses bien "profondes" on sent vraiment qu'il descent bien bas, j'ai redécouvert mes musique habituelles en découvrant des nuances dans les basses (voir en les découvrant tout court pour ce qui était en dessous de 60-70hz)

J'ai l'impression d'etre dans un environnement "boite de nuit" ou festivals avec un gros mur de son. Et cela même par faible volume. Lorsque l'on monte le son on peut même sentir les basses rouler sur le corps, bref je suis conquis par mon caisson ;)