SOUS ÉPREUVE E12 TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTÈME

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Charlotte Martineau
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1 Baccalauréat Professionnel SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES Champ professionnel : Système audiovisuel multimédia SOUS ÉPREUVE E12 TRAVAUX PRATIQUES SCIENTIFIQUES SUR SYSTÈME Notes à l'attention du candidat : vous devrez répondre directement sur les documents du sujet dans les espaces prévus ; vous devrez rendre l'intégralité du sujet à l'issue de l'épreuve ; vous ne devrez pas noter vos nom et prénom sur ce dossier ; vous devrez rendre ce dossier dans une copie d'examen anonymable que vous complèterez. La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l'appréciation des copies. L'usage de la calculatrice alphanumérique ou à écran graphique est autorisé à condition que leur fonctionnement soit autonome (circulaire n de 1999). Session 2008 Sous-épreuve E 12 Bac professionnel SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES NUMÉRIQUES Champ professionnel : Système audiovisuel multimédia SUJET Durée : 3 heures Coefficient : 2 1/9

INFORMATION ET POSITIONNEMENT DU PROBLÈME Une installation d'une chaîne HI-FI dans un salon comporte deux enceintes 3 voies, un lecteur CD et un ampli (100 W). Quelles enceintes acoustiques utiliser?

2 INFORMATION ET POSITIONNEMENT DU PROBLÈME Une installation d'une chaîne HI-FI dans un salon comporte deux enceintes 3 voies, un lecteur CD et un ampli (100 W). Quelles enceintes acoustiques utiliser? Vaste programme! La musique, les voix sont composées de plusieurs éléments indissociables les uns des autres : la hauteur, le niveau sonore, le timbre, la localisation spatiale... Si vous êtes amateur de rock, de techno, il faut pouvoir «pousser» le volume. La bande passante est un paramètre à ne pas négliger. Si l'électronique envoie un signal «propre», encore faut-il que l'acoustique le restitue avec un minimum de dégradation. La qualité des haut-parleurs, des filtres, le choix des matériaux, des formes sont des éléments primordiaux. La directivité de l'enceinte a de l'importance. On relève la dégradation de la courbe de réponse sur le plan horizontal à 30 et 45. Avec des enceintes à faible déperdition latérale, la zone d'écoute stéréo sera plus vaste et plus confortable. Il est nécessaire d'avoir des enceintes à rendement d'autant plus élevé que la puissance de l'ampli est faible. Le rendement d'une enceinte acoustique est le niveau sonore qu'elle délivre à 1 m lorsqu'on lui applique une puissance de 1 W. Il s'exprime en db/w/m. C'est un paramètre essentiel pour optimiser le couplage ampli-enceintes au niveau de la puissance : pas d'enceinte de rendement très faible sur un ampli de faible puissance! BUT DES MANIPULATIONS : 1) Tracé de la courbe de réponse d'une enceinte acoustique. 2) Tracé du diagramme de directivité d'une enceinte acoustique. 3) Exploitation du rendement d'une enceinte acoustique. 2/9

3 TRAVAUX À RÉALISER I- TRACÉ DE LA COURBE DE RÉPONSE DE L'ENCEINTE ACOUSTIQUE Matériel : Un générateur basse fréquence (GBF) ; Un ampli ; Une enceinte acoustique ; Un sonomètre avec notice en annexe 2 ; Un mètre ruban. 1) MONTAGE : Réaliser le montage expérimental schématisé ci dessous : Effectuer les réglages suivants : Brancher le GBF (réglé en tension sinusoïdale) sur l'entrée phono de l'ampli et relier la sortie de l'ampli sur l'enceinte acoustique. Régler et placer le sonomètre à 1 m de l'enceinte acoustique en hauteur de façon qu'il soit au niveau du milieu de l'enceinte. Régler le GBF ainsi que l'ampli de façon à mesurer 60 db à 20 Hz, puis ne plus toucher au volume. 2) QUESTIONS PRÉLIMINAIRES : a) Donner l'intervalle des fréquences audibles par l'homme. b) Donner l'intervalle du niveau sonore en db supporté par l'homme. 3/9

4 3) MESURES : Faites varier la fréquence de 20 Hz à 15 khz et relevez le niveau sonore L correspondant. Compléter le tableau suivant avec vos mesures avec le protocole suivant : Régler la fréquence sur le GBF ; Allumer l'ampli ; Allumer le sonomètre et prendre la mesure ; Eteindre le sonomètre et l'ampli ; Recommencer ces différentes opérations pour les mesures suivantes. f (Hz) L (db) Appeler l'éxaminateur pour faire vérifier vos mesures. 4) GRAPHIQUE : Placer les points sur le papier semi-log, fourni en annexe, de la courbe de réponse du hautparleur (niveau sonore en fonction de la fréquence ; échelle : 1 cm pour 10 db en ordonnées) et relier les points à la règle. 5) QUESTIONS : a) Relever la fréquence inférieure f i correspondant au niveau L M 3dB où L M correspond au niveau sonore maximal mesuré. b) Relever la fréquence supérieure f S correspondant au niveau L M 3dB. c) Déterminer la bande passante de l'enceinte (faire apparaître les traits de construction sur la courbe). d) La bande passante trouvée précédemment permet-elle une écoute complète des fréquences audibles? Justifier votre réponse. 4/9

5 II- TRACÉ DE LA COURBE DE DIRECTIVITÉ DE L'ENCEINTE ACOUSTIQUE Matériel : Un générateur basse fréquence (GBF) ; Une enceinte acoustique ; Un ampli ; Un sonomètre avec notice en annexe 2 ; Un dispositif de mesure d'angle ; Un mètre ruban. 1) MONTAGE : On garde le même montage que précédemment avec le même volume à la fréquence fixe de 1 khz. 2) MESURES : Faites subir au sonomètre différentes rotations en faisant varier les angles, la distance à l'enceinte restant constante et égale à 1 m et mesurer le niveau sonore L pour chacune des positions. a) Relever devant l'éxaminateur la valeur du niveau sonore L 0 à 0 C : L 0 =... b) Compléter le tableau suivant avec vos mesures avec le protocole suivant : Placer le sonomètre suivant l'angle souhaité ; Allumer l'ampli ; Allumer le sonomètre et prendre la mesure ; Eteindre le sonomètre et l'ampli ; Recommencer ces différentes opérations pour les mesures suivantes. 5/9

6 Angle θ L (db) Atténuation L - L 0 (db) Appeler l'éxaminateur pour vérifier les résultats. 3) GRAPHIQUE : Placer sur le diagramme de directivité, fourni en annexe 1, l'atténuation du niveau sonore mesuré pour un angle de 0 (face à l'enceinte) : elle correspond à 0 db, c'est la référence. Puis placer l'atténuation pour chaque valeur d'angle et relier les points à la règle. 4) QUESTION : À l'aide du diagramme de directivité, indiquer si l'enceinte acoustique a une déperdition latérale à 45 et 75? Si oui, donner la valeur en laissant apparents les traits de construction. III- RENDEMENT DE L'ENCEINTE ACOUSTIQUE Sur la fiche technique de l'enceinte acoustique, on remarque que la sensibilité L 1 est : L 1 = 82 db/w/m. 1) En vous reportant à la page 2/9, donner la signification de ce niveau sonore L 1 et en déduire P e1. 2) En déduire par le calcul la puissance P e2 à fournir à l'enceinte pour qu'elle délivre un niveau sonore de 110 db à 1 m sachant que le calcul de l'évolution du niveau sonore acoustique en fonction de la puissance électrique appliquée P e1 à une enceinte est donnée par la relation suivante : P L 2 = L log P e 2 e1 6/9

7 Rappels : L est le niveau sonore en db et P e est la puissance électrique fournie à l'enceinte acoustique en W. Résolution d'une équation logarithmique : log (x) = a implique x = 10 a. 3) À l'aide de la fiche technique de l'ampli en annexe 2, donner la puissance par enceinte. 4) En comparant P e2 à la valeur de la puissance de l'ampli, indiquer en justifiant votre réponse si l'enceinte acoustique permet une écoute correcte à haut niveau sonore (110 db) à 1 m avec cet ampli. 5) Comment choisir une enceinte acoustique de qualité? IV- REMISE EN ÉTAT DU POSTE DE TRAVAIL 7/9

8 ANNEXE 1 Diagramme de directivité de l'enceinte acoustique : 8/9

9 ANNEXE 2 Notice d'utilisation du sonomètre Fiche technique de l'amplificateur 9/9

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