Banc de TP acoustique
Bien le bonjour à tous! Voici le projet utile et ludique: le banc de TP acoustique.
Nous sommes Hugo Brevet, Aina Salambier et Léo Courard, trois étudiants de Polytech Angers en PEIP2 et pour notre quatrième semestre nous devions réaliser un projet en cent heures.
Nous sommes tous les 3 sensibles à l’environnement et intéressés par le domaine du bâtiment. Nous étions donc tous plus ou moins intéressés par la spécialité bâtiment durable présente à Polytech Angers. Il nous est donc paru logique de choisir ce projet qui est en lien direct avec la spécialité.
Alors voici le projet que nous avons réalisé:
Présentation
D’accord mais en quoi ça consiste?
Tout d’abord une remise en contexte est nécessaire. Le but était de faire un TP qui sera utilisé par les troisièmes années de la spécialité bâtiments durables dans le cadre du cours sur la réduction sonore dans le bâtiment. Il fallait donc quelque chose de facile à manipuler et de compréhensible assez facilement. L’idée est la suivante: dans une boîte insonorisée on place au milieu un échantillon de matériau que l’on veut tester. Cet échantillon sépare donc la boîte en deux. On place deux micros de part et d’autre du matériau puis on envoie du son par un côté de la boîte grâce à un haut parleur. Un micro prend le son directement tandis que l’autre le prend après un passage du son dans le matériau. Avec un oscilloscope branché aux micros on voit le signal qui est capté par chacun des micros. Enfin avec ces signaux on peut déterminer et analyser l’atténuation sonore du matériau choisi.
Quels matériaux tester?
Pour commencer il fallait choisir quels matériaux on voulait tester. L’objectif étant d’étudier l’acoustique des bâtiments, on a donc opté pour des matériaux couramment utilisés dans les bâtiments. La première idée qui nous est venue en tête est le placo ainsi que la laine de verre souvent utilisés pour l’isolation. Ensuite on a eu l’idée de tester du bois ainsi que du béton qui peuvent être utilisés pour la structure des bâtiments. Et pour finir on voulait pouvoir tester du verre, mais on s’est dit que ce ne serait pas très facile d’obtenir un échantillon à la bonne taille. On s’est alors replié sur du plexiglas qui est facilement découpable aux bonnes mesures grâce à la découpeuse laser présent au fablab de Polytech. De plus le plexiglas nous permet aussi de faire ce que l’on appelle un système masse-ressort-masse, c’est à dire de séparer deux matériaux par une couche d’air ou de gaz. C’est le même principe que le double vitrage.
La Conception
Comment faire la boîte?
La première étape était de réaliser la boite en bois, pour ce faire on a fait des plans sur SolidWorks, un logiciel de CAO (Conception Assisté par Ordinateur). Puis à l’aide d’une découpeuse laser on a obtenu nos premières pièces.
Comment insérer les matériaux?
Il fallait ensuite réfléchir à la manière dont on allait insérer les échantillons de matériaux. On a donc eu l’idée de faire des fentes afin de pouvoir glisser deux cales pour y mettre le matériau. Ci-dessus on voit une première cale (en blanc à gauche) et une première fente qui étaient le premier test pour voir si notre idée fonctionnait bien. Pour se faire on a utilisé une découpeuse laser avec le mode gravure pour faire la fente, et une imprimante 3D pour faire la cale, encore réalisée en CAO. Comme notre idée marchait bien on a ensuite étudié combien de fentes seraient nécessaires pour accueillir différents matériaux. En effet, comme nos matériaux possèdent différentes épaisseurs, il fallait pouvoir modifier la taille du trou pour les accueillir. On a finalement calculé qu’il nous fallait 6 fentes avec différents écarts, comme on peut le voir ci-dessous.
Et qu’en est-t-il de l’électronique?
Le haut-parleur
Pour la partie électronique, il faut se l’avouer, ce n’était pas notre point fort. Tout d’abord, on a du choisir un haut-parleur et un micro capables d’émettre et de capter des sons avec un large intervalle de fréquences. L’objectif était de pouvoir tester différentes fréquences pour simuler les bruits que l’on peut retrouver dans le bâtiment.
Une fois les composants acquis, il fallait trouver un système pour mettre en place le haut-parleur. Notre idée a été de le fixer à une pièce qui vient se glisser dans la boîte, afin de pouvoir le retirer facilement si besoin. On a donc conceptualisé la pièce ci-dessous. Pour pouvoir l’insérer, on a du refaire des trous dans les pièces de la boîte comme on le voit à droite.
Le début des problèmes
Ensuite, on a essayé de faire marcher les micros mais c’est là que notre manque de connaissance a pêché: on n’arrivait pas à obtenir de signal. Après des heures d’essais, on commençait à se dire que le micro était défectueux étant donné son faible prix. Mais avec l’aide d’un professeur on s’est rendu compte qu’il fallait alimenter notre micro. C’était écrit dans la documentation du micro, que nous avions pourtant regardé mais nous ne l’avions pas compris. Après avoir fait les bons branchements on n’obtenait toujours rien. C’est là que nous commencions à nous décourager. Puis grâce à notre tuteur de projet nous avons enfin compris que le schéma électrique qui était présent dans la doc voulait dire qu’on devait rajouter une résistance et un condensateur pour faire fonctionner notre micro. Puis, après avoir longtemps cherché les composants nécessaires dans les salles de Polytech, nous avons enfin réussi à obtenir un signal! Il ne nous restait plus qu’a souder les composants et les câbles nécessaires à une plaque électronique.
Comment fixer la plaque à la boîte?
Il ne nous restait plus qu’à trouver un moyen de fixer la plaque électronique à la boîte. L’objectif était de ne pas coller l’électronique au bois. Pour se faire on a conceptualisé deux pièces qu’on a collées entre elles pour obtenir le résultat ci-dessous. Puis en refaisant des encoches dans la boîte, les pièces se calent pour laisser glisser la plaque.
Est-ce que le son s’échappe de la boîte?
Pour ne pas perdre du son entre le haut-parleur et le dernier micro, ni capter du son de l’extérieur, il fallait évidemment insonoriser la boîte. Pour se faire on a rempli la boîte de mousse absorbante pour que le son reste prisonnier dans la boîte.
Que retenons nous de ce projet?
Ce projet nous a permis de découvrir plein de manières de travailler. On a eu la chance d’utiliser une découpeuse laser à de nombreuses reprises, ainsi qu’une imprimante 3D en conceptualisant au préalable les pièces en CAO. On a aussi touché à l’électronique et à la soudure qui était la partie que nous maitrisions le moins mais cela nous a permis de découvrir.
Finalement nous sommes contents du résultat, nous avons réussi à obtenir ce qui était attendu de nous. De plus on y voit un réel intérêt car pour certain d’entre nous nous allons revoir notre projet en TP d’acoustique du bâtiment l’année prochaine.