Haut-parleurs
Sonorisation Haut-parleurs

Les différents principes de fonctionnement des haut-parleurs - 8e partie

Bien débuter

Le haut-parleur à plasma et le haut-parleur ionique

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Nous évoquons ici une catégorie peu répandue de transducteurs, aux principes très étonnants. Ils peuvent faire rêver car ils s’affranchissent de l’étape mécanique de la transduction, mais évidemment, ce n’est pas sans contreparties.

Histoire

Dès 1900, l’ingénieur anglais W. Durdell expérimentait la possibilité de moduler le son émis par une lampe à arc (moyen d’éclairage public à l’époque). En accordant le circuit et en le reliant à un clavier, il créa un arc chantant. Il fit une démo en jouant God Save the Queen avec ce qui fut peut-être le premier instrument électronique de l’histoire. La propriété de l’air à émettre des ondes sonores quand soumis à un intense champ électrique était démontrée. Un demi-siècle plus tard, l’idée d’utiliser cette technologie pour concevoir un haut-parleur a fait son chemin et un inventeur français, du nom de Siegfried Klein, conçoit les premiers modèles commerciaux de tweeter à plasma.

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Le tweeter Ionofane. produit à partir de 1965 par Fane Acoustics Ltd

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Schéma du Ionofane - [source : hi-fi news - Avril 66]

Fonctionnement

Magnat Ion Plasma Tweeter MP 02 2
Tweeter plasma Magnat MP-02 de 1978

Leur fonctionnement repose sur la capacité d’un gaz à être ionisé quand il est soumis à un champ électrique intense. En pratique, deux électrodes sont placées l’une en face de l’autre. Quand on applique une différence de potentiel de plusieurs centaines de volts entre les électrodes, l’agitation des molécules du gaz environnant produit des ions (molécules chargées électriquement : le nombre d’électrons n’est plus égal au nombre de protons). C’est ce « troupeau » d’ions qu’on appelle un plasma. À ce moment-là, la résistance électrique du gaz chute fortement et la décharge produit un halo luminescent. Cet état est maintenu tant que la différence de potentiel persiste et que les électrodes ne sont pas vaporisées.

Dans le haut-parleur à plasma, le courant qui charge les électrodes alterne à haute fréquence (plusieurs mégahertz), le gaz s’ionise et chauffe. L’amplitude du courant à haute fréquence est ensuite modulée par le signal audio. L’agitation thermique des molécules varie alors en fonction de l’amplitude du courant de la décharge. Les variations de pression des molécules de gaz suivent les variations du signal, produisant, sans intermédiaire mécanique, une onde sonore. Exit les pièces mobiles, les diaphragmes et autres céramiques, ici c’est l’air lui-même qui produit l’énergie acoustique en se contractant ou en se dilatant.

Avantages et défauts

Malgré l’idéal que promet l’absence de membrane, la quantité d’air mise en pression n’est pas très importante, le niveau maximum et la capacité à produire des basses s’en ressentent. La bande passante de prédilection se situe dans les aigus et les ultrasons. Quelques modèles ont été commercialisés depuis les années 50, et leurs qualités intrinsèques (réponse transitoire et taux de distorsion exceptionnels, directivité omni possible, réponse en fréquences montant très haut) ont séduit une communauté de fervents défenseurs du concept.

Acapella ionic tweeter
Tweeter plasma Acapella ION TW 1S - actuel

Pour autant, de nombreux obstacles ont freiné l’adoption de cette technologie par un grand nombre. Le plasma n’apparaît qu’en présence de tensions élevées potentiellement dangereuses si des précautions ne sont pas prises. Les électrodes qui chauffent fortement et se retrouvent vaporisées sous l’effet des contraintes, limitant la durée vie de la cellule, qui vaut déjà cher à fabriquer… Enfin, les haut-parleurs à plasma ont la fâcheuse tendance à produire des déchets sous forme de gaz toxiques, comme l’ozone et des oxydes d’azote, en quantité parfois suffisante pour que ça puisse devenir dangereux dans une pièce.

Ici s’achève notre tour d’horizon des principaux transducteurs que l’on trouve dans les haut-parleurs. Quelques cas expérimentaux n’ont pas été abordés, ainsi que des variations sur les modèles évoqués. Libre à chacun d’approfondir, l’histoire de la sonorisation est riche d’initiatives particulières, voire individuelles. L’enjeu dans cette section « Bien débuter » était de poser les bases pour une compréhension plus rigoureuse des différentes familles de haut-parleurs ayant été commercialisées, chaque partie pouvant évidemment faire en soi l’objet d’études bien plus poussées.

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