Haut-parleur artisanal

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1 Haut-parleur artisanal But: Fabrication: Construction dʼun haut-parleur artisanal avec des matériaux de récupération (sauf les pièces électroniques spécifiques: fils émaillé pour bobines, sucre et condensateur). Expérience: Déterminer la variation de la puissance sonore de notre hautparleur en fonction de la fréquence du signal électrique. Matériel: Haut-parleur: -Boite cylindrique -Socle en plastique -Deux assiettes plastique -Un cylindre en métal ferreux -Aimants petits de taille aléatoire (puissant) -Aimants circulaire troué -Tube en plastique fin (de diamètre de 0.5cm supérieur à celui du cylindre ferreux) -Fils de cuivre émaillé (0.5mm et 0.25mm) -Carton fin et épais -Scotch et colle forte -Sucre (connexion pour fils) -Condensateur -Prise à écouteur (prise mini jack) -Plaque multiconnexion -Elastique -Papier journal -Embouts à sertir en cuivre -Multimètre Expérience: -Socle à barre verticale -Pince adaptée -Générateur de fréquence -Décibel-mètre -Câbles de connexion -Haut-parleur 1" Haut-Parleur

2 Marche à suivre: (pour une bonne compréhension de ces marches à suivre, il est nécessaire de visionner la video «Assemblage haut-parleur»)2 Montage haut-parleur: -Boite: Prendre une boite en métal et coller le socle en plastique au fond de celle-ci, prendre le couvercle de la boite et découper un rond dʼun rayon de 1 cm de plus que celui de la membrane, percer un trou de 1 cm de diamètre dans le bord du couvercle, prendre un élastique dʼenviron 1 cm de largeur et le placer autour de lʼextrémité supérieure de la boite. -Boite à aimants: Prendre une assiette en plastique et percer son centre de façon à pouvoir insérer le cylindre ferreux à lʼintérieur, prendre le cylindre ferreux et le fixer à lʼintérieur du trou en laissant sortir de la partie inférieure de lʼassiette environ deux cm, placer les petits aimants sur le cylindre puis fixer lʼaimant circulaire troué sur le plat de lʼassiette de façon à que le cylindre se trouve placer au centre du trou, coller la seconde assiette à lʼopposé pour fermer la boite. -Bobine: Prendre le tube en plastique fin puis enrouler le fil émaillé (0.5mm) autour de celui-ci sur environ 2cm, répéter cette opération 3 fois (la nôtre fait 0.8 ohm) puis enrouler du scotch autour du tout pour le faire tenir en place, découper un cercle dʼenviron 5cm de diamètre dans du carton épais et le coller sur le tube. -Membrane: Découper un cercle de 10cm de rayon dans du carton fin puis couper un autre cercle de 3cm de diamètre au centre du cercle de carton, couper le rayon du cercle, ramener les côtés pour quʼils se superposent et que le cercle forme un cône et les coller, puis coller 5 élastiques fins sur le bord de la grande extrémité de la membrane (à intervalle régulier). -Connexion: -Assemblage: Fixer la boite à aimants sur le socle en plastique se trouvant au fond de la boite en métal puis caler le tout avec du papier journal. Prendre la membrane et fixer sa petite extrémité sur le bobine ( sur le cercle en carton) puis prendre les deux extrémités de la bobine, les couper à environ 5cm de longueur puis poncer le bout des fils avec du papier de verre (de façon à enlever lʼémaille du fil afin que le contact électrique soit possible), couper deux fils de 20cm (dans du fil de 0.25cm), poncer leurs extrémités puis connecter les fils de la bobine aux fils de 20cm au moyen des embouts à sertir en cuivre. Placer la bobine au centre de lʼaimant circulaire (de façon à que le cylindre ferreux se trouve à lʼintérieur de la bobine), puis passer les 5 élastiques fin 2" Haut-Parleur

3 sous le gros élastique entourant la boite de façon à que la membrane soit légèrement surélevée, caler avec du papier journal. Coller le sucre à lʼintérieur de la boite puis enfiler les extrémités des fils de 20 cm dans le sucre. Enfiler les les fils de lʼappareil de connexion dans le sucre en les faisant passer dans le petit trou du couvercle. Placer le couvercle sur la boite. Tester toutes les connexions au moyen dʼun multimètre. Expérience: Prendre un générateur de fréquence et le brancher à votre haut-parleur, placer le socle avec barre verticale à côté du haut-parleur, fixer le décibelmètre sur la barre à lʼaide de la pince adaptée à environ 6 cm du haut de la membrane puis tester plusieurs fréquence en regardant la variation du décibel-mètre. Fonctionnement de notre haut-parleur: Notre haut-parleur est composé dʼun aimant, dʼune bobine et dʼune membrane fixée sur la bobine. Lʼaimant génère un champ magnétique constant autour de lui. Quand nous faisons passer un courant électrique dans la bobine, celle-ci génère, elle aussi, un champ magnétique (si lʼon fait passer un courant électrique dans un fil, celui-ci génère un champ magnétique faible mais si lʼon enroule le fil ce champ sera multiplier, plus il y a de spires=tours, plus le champ sera fort). Ces deux champ magnétiques se repoussent ou sʼattirent en fonction du positionnement des pôles des champ magnétiques, ce qui fait se déplacer la membrane (elle se remet en place grâce aux élastiques). Le signal électrique transmet à lʼhaut-parleur des variations de fréquences qui font varier la fréquence de vibration de la membrane donc du son. 3" Haut-Parleur

4 Résultats: Fréquence (Hz) Puissance sonore (Db) Commentaire et discutions: Haut-parleur: Avant dʼarriver à notre prototype final, nous avons testé divers éléments: -Lʼensemble bobine-aimant: Tout dʼabord nous avons essayé plusieurs couples de bobine-aimant avec des résistance et des forces différentes; nous avons alternativement utilisé un aimant mobile avec une bobine fixe et inversement. Avec le radio réveil qui nous a servi d'émetteur nous avons 4" Haut-Parleur

5 obtenu les meilleurs résultats avec une bobine mobile de 0.8 ohm et lʼaimant fixe le plus puissant en notre possession issu dʼun haut-parleur démonté. -Membrane: Nous avons testé plusieurs matériaux de formes et de rigidité diverses (plastique, caoutchouc et carton). Nous avons remarqué que le carton semble être un bon compromis entre rigidité et poids. -Elasticité: Pour obtenir une membrane qui oscille, nous avons constaté quʼun ressort métallique était trop rigide et que le meilleur matériaux pour cette utilisation était le caoutchouc ( élastique) étant très léger et très flexible. Nous avons constaté que cette configuration de notre haut-parleur fonctionne avec notre générateur de référence (radio réveil) mais ne fonctionne pas forcément bien sur dʼautres radios même plus puissantes. Expérience: La puissance de notre haut-parleur est à son apogée à 1200 Hz et présente une réponse assez stable entre 1000 et 2000 Hz, en dehors de ces valeurs le puissance de lʼhaut-parleur décroît (la plus faible puissance calculée est à 4000 Hz). Ces mesures indiquent que notre haut-parleur expérimental sera plus apte a reproduire des fréquences moyennes. A lʼoreille, nous avons constaté que ce système reproduit mieux la musique classique quʼun discours (voix). Conclusion: Dans cette expérience nous avons réussi à réaliser un haut-parleur artisanal capable de reproduire des sons et des musiques relativement nets. Nous pensons quʼen apportant diverses modifications à certains éléments de notre haut-parleur, et en testant leurs effets, nous pourrions amélioré notre haut-parleur. Les modifications suivantes peuvent être envisagées: -Nombre de spires de la bobine. -Dimension de la membrane. -Remplacer les élastiques par un joint élastique exerçant sa force sur tout le pourtour de la membrane. -Réduire les espaces entre la bobine et les aimants. -Utiliser un socle plus dur et plus lourd (le nôtre absorbe peut-être une partie des vibrations, ce qui réduit la puissance sonore de notre haut-parleur). 5" Haut-Parleur

6 Notre expérience montre quʼun haut-parleur ne reproduit pas toute les fréquences audibles (16 à Hz). Les haut-parleurs «Hi-fi» devant reproduire tous les sons de manière optimale sont composé non-pas de un seul haut-parleur, mais de 2 ou 3 (chacun ayant sa propre gamme de fréquence). Il nous reste à comprendre les différences de fonctionnement de notre hautparleur selon lʼappareil produisant le signal (le radio réveil, la chaîne Hi-fi et le générateur de fréquence). 6" Haut-Parleur

7 Puissance sonore [db] Puissance Sonore [db] Fréquence [Hz]