Par Descantes Mathis (mannequin en exposition ci dessus), Ruiz-Gapihan Elouan (photographe), et Pajot Virgil (directeur des services logistiques)

Nous sommes 3 étudiants de Polytech Angers, en 2e année de cycle préparatoire, et nous vous présentons donc ici le projet que nous avons choisi dans le cadre de cette année. Il s’agit de la réalisation d’une enceinte Bluetooth. À l’origine essentiellement orienté sur le Bluetooth, avec prise en main du kit et du Shield Arduino, nous sommes rentrés en contact avec le professeur référent afin de rediriger le cahier des charges vers une mise a disposition de l’enceinte pour le Bureau Des Étudiants. Il s’agissait d’intégrer de nouveaux aspects à notre travail : plus de conception notamment celle du caisson, de ses attributs ; l’étude acoustique au niveau spatial, et de la concordance des éléments audio, etc. En effet nous voulions un projet diversifié pour toucher à tout, continuer à voir un panel de sciences et techniques le plus large possible.

amplificateur SONY fourni par l’école

• Le professeur référent disposait donc d’une vieille enceinte et d’un amplificateur afin de tester notre Bluetooth, le changement d’objectif du projet incluait donc le recyclage et la ré-utilisation de l’amplificateur. Celui-ci indiquait une puissance de 6 x 100W. Il s’agit en fait d’un home-cinéma disposant de nombreuses entrées (pour les VHR, CD, télévision…) et donc d’un large système électronique permettant de traiter différents signaux chacun à leur façon. Pas étonnant donc, qu’il pèse 8kg et soit aussi volumineux. Cependant sa puissance nominale réelle en sortie de son est d’environ 200W (c’est à dire valeur maximum délivrée, selon la musique). Nous avons tout de même mis quelque temps avant d’être sûr de cette valeur, tant nous étions perdus paris la multitude de spécifications et informations techniques nouvelles à nos yeux :
  
• C’est en effet un des premiers problèmes rencontrés : comprendre tout ce nouveau domaine qu’est l’acoustique électronique. De plus nous menons cette documentation en parallèle de recherches sur le côté spatial du son et son optimisation ce afin de concevoir le caisson le plus performant possible (nous cherchons également le meilleur bois à utiliser). Il nous faut aussi bien sûr apprendre sur le Bluetooth, d’autant plus que nous devons choisir une carte pour assurer la connexion et que nous en savons trop peu sur la programmation liée à chaque carte.
• Ainsi les 5 premiers jours sont consacrés à l’apprentissage et à la documentation. Il s’agit d’appeler des professionnels, d’éplucher des sites web proposant des cours et regarder des tutoriels ou vidéo. Heureusement nous commençons environ en même temps le cours “électronique et filtrage actif” avec M.Pecqueur, que nous avons pu aller trouver pour demander plus amples explications. En effet de sa matière découlaient ensuite pratiquement tous les calculs d’impédance, de tension et de courant, et donc principalement de fréquences. Ainsi la courbe ci-dessus prend tout son sens : la réponse en fréquence d’un haut-parleur illustre la qualité et le volume que ce dernier va restituer si on le sollicite avec un signal d’une certaine fréquence. Cela va de pair avec le fonctionnement d’un haut-parleur, que nous n’aurions pas tous été capable d’expliquer avant ces séances d’apprentissages :
  

  schéma + vulgarisation du fonctionnement d’une enceinte

  Nous savons depuis les cours d’électromagnétisme en première année qu’un courant circulant dans une bobine génère un champ magnétique. On va faire de cette bobine un générateur de pulsations mécaniques grâce à l’aimant qui réagira au champ magnétique créé. Ainsi ces pulsations (en translation de droite à gauche sur le schéma) vont entraîner la membrane qui en déplaçant des volumes d’air et en vibrant à certaines fréquences permet la propagation du son.Et donc la fréquence de résonance d’un système désigne celle à laquelle tout le système est soumis à des vibrations, qui peuvent endommager voire détruire le système. En effet dans notre cas nous voulons que seule la membrane vibre. Cette fréquence, propre à chaque système, est donc à éviter à tout prix. C’est là que les filtres interviennent.

  Nous avons vu plus haut que chaque composant son répond de manière différente aux fréquences traités. Comme vous le savez on peut distinguer 3 types de composants son correspondants à 3 plages de sonorité : les tweeters traitent les sons les plus aigus, ce qui correspond aux hautes fréquences de l’humainement audible ; les médiums, sans surprise traitent les tonalités donc fréquence moyennes, et les basse ou woofer sont destinés à retranscrire les sons graves, générés par les basses fréquences. Les constructeurs font donc évidemment en sorte que la fréquence de résonance d’un composant ne se trouve pas dans sa plage d’utilisation optimale; il suffit alors de traiter le signal de manière à n’envoyer que les fréquences adaptées à chaque composant, au moyen de filtres. Il est dommage que nous ayons appris comment calculer nos filtres pour obtenir les traitements du signal souhaités qu’après les avoir déjà commandés. Nous avons néanmoins eu la chance de pouvoir les assembler nous-même :

  

  filtre passe haut pour les aigus/médiums à gauche, passe-bas pour les graves à droite

   

• Nous n’avons utilisé que 2 filtres, car l’enceinte que nous avons finalement construite est une 2 voies. (tweeter pour les hautes fréquences, woofer pour les basses). De plus ces 2 speakers sont montés co-axialement, c’est à dire qu’à l’arrière du haut parleur de basses, le twitter est vissé , et qu’il propage le son au travers du cache poussière au centre de la membrane (du haut-parleur, cf schéma plus haut).
  

  Ces 2 hauts-parleurs ont donc été choisis en correspondance avec notre ampli dans une formule kit (caisson (à choisir) + speakers (à choisir) + filtres adaptés)

• Nous avons donc reçu les 6 faces de notre caisson proprement découpées. Notre tuteur nous avez conseillé de prendre un kit tout fait car nous ne disposions pas du temps et des moyens nécessaires. Avec le recul nous pensons que nous aurions eu le temps de fabriquer notre propre caisson, tant nous avons attendu avant de recevoir le kit. Certes le trou circulaire pour accueillir le haut parleur aurait-été délicat à réaliser, mais en s’appliquant à la scie sauteuse on aurait pu le faire. Maintenant le résultat aurait-il été le même ?

  Effectivement, l’étanchéité du caisson est primordiale à la qualité du son restituée. Le volume d’air dans le caisson sert de résonance et doit vibrer à l’intérieur pour produire un beau son même à haut volume. Si la vibration est transmise à la structure (par du jeu entre 2 faces par exemple) les pièces vont faire du bruit, se cogner entre elles, potentiellement s’abimer et surtout laisser s’échapper toutes les ondes sonores dont on aurait voulu la résonance interne. Les seuls endroits ouverts du caisson : les évents. Il s’agit de tout de même permettre à l’air de circuler, et d’avoir un meilleur rendu des basses lorsque la vibration sort. Les nôtres sont dits laminaires : 4 conduits (en bois) dans les coins du caisson permettent aux volumes d’air situé à l’arrière de ce dernier de sortir par la face avant. Globalement la partie spatiale du son est trop technique pour nous, il nous aurait fallu y passer bien plus de temps pour en comprendre tous les aspects et être en mesure de dimensionner nous mêmes nos évents. Et même si on avait pu fabriquer notre propre caisson (le principal étant d’avoir un volume suffisant pour ne pas “étouffer” les vibrations) il aurait surement été compliqué de le fabriquer sans aucun jeu et parfaitement hermétique. Le kit délivré nous assure donc une certaine qualité sonore.
  Nous l’avons choisi, les dimensions de la faces supérieures un peu plus large que notre ampli afin de pouvoir l’y fixer.

• L’idée étant avant tout d’avoir une enceinte mobile, il fallait évidemment que l’ampli soit solidaire du caisson. Nous avons imprimé des coins permettant d’accueillir une tige filetée grâce à un emplacement pour un boulon sur la face du dessous. Ils maintiennent l’ampli immobile dans le plan de la face supérieure du caisson, et au sommet des tiges filetées, sont fixées des barres en métal se croisant par dessus l’ampli, et l’empêchant de se soulever.
  
• Pour ce qui est du Bluetooth, nous avons dû commencer à se documenter dès le début, en parallèle de nos recherches de composants. C’était cependant une tâche moins prioritaire car nécessitant moins de réalisation. Il fallait tout de même savoir quelle carte nous allions utiliser. Après quelques recherches et quelques essais, nous avons compris qu’il n’existerait pas d’entre deux au niveau de la programmation. En effet nous ne voulions pas nous en surcharger mais les cartes essayées ne nécessitaient aucun codage, elles étaient déjà prêtes à l’emploi (après résolution des problèmes arduino ou de Bluetooth). Nous avons donc fini par acheter un petit module à 5€ à connecter en Bluetooth et à brancher en jack à l’amplificateur.
• Notre seul regret : les roulettes. En effet lors des dernières séances où nous avons dû finir toute la réalisation, nous avons remis en question l’utilité des roulettes, étant donné que si nous en achetions ce serait dans la précipitation sans certitude de trouver celles que nous voulions. Nous avons alors ajouté dans la balance le fait que cette enceinte, alimentée en secteur, n’aurait pas à être trop déplacé, au pire 20m en la sortant d’une voiture. Nous avons regretté dès la première utilisation, lorsqu’il a fallu la porter sur près d’1km. On se dit donc qu’il faudra penser à fabriquer un système pour la déplacer en plus des finitions de peinture l’année prochaine.
• Nous avons également quelques idées de futurs projets d’amélioration de l’enceinte pour les prochaines années : M.Lagrange a soulevé la question d’une batterie pour alimenter l’enceinte, un groupe pourrait effectivement se pencher sur l’alimentation de l’amplificateur. Même s’il est branché sur du 220V je doute qu’il ait besoin d’autant. S’il est effectivement muni d’un transformateur ou d’un circuit d’alimentation réduisant le courant entrant, on pourrait court-circuiter cette partie-là et alimenter directement l’ampli avec une batterie adaptée à ses besoins. Cette batterie pourrait même être un panneau solaire sur l’année d’après. On pourrait également considérer un projet plus large qui s’occuperait de faire de l’enceinte sa version 2.0, en s’occupant de la mobilité, de la customisation etc.Pour conclure nous sommes très satisfaits du rendu final de notre enceinte, et d’avoir pu toucher à autant d’aspects techniques différents. Nous aurions certes préféré concevoir et construire entièrement le caisson nous-même, peut-être en proposant notre propre projet pour se concentrer sur ce qui nous importait vraiment. Cependant les réorientations du référent nous permis d’avoir le temps de finir notre projet. Nous avons également dorénavant plus d’expérience sur un projet de longue haleine, en groupe qui plus est. Nous serons à l’avenir plus efficace pour l’organisation et la répartition des tâches dans le temps, ce dès le début d’un tel projet. C’était une bonne expérience dont le résultat servira, on l’espère, longtemps le BDE.