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réactions au dossier [Bien débuter] La puissance admissible

  • 43 réponses
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Sujet de la discussion [Bien débuter] La puissance admissible
La puissance admissible
La puissance est une notion tout le temps mise en avant, autant chez les vendeurs que chez les utilisateurs d'enceintes. Il semble qu'elle possède un pouvoir supérieur de séduction, au point que sa signification réelle se dissout dans l'image que le grand public s'en est fait. Pour ça, elle est souvent sujette à caution, d'autant plus que la route vers des conditions de test identiques chez tous les constructeurs est encore longue.

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J'aimerais ajouter un petit quelque chose ici, un petit quelque chose qui pourra sembler à prime abord de peu d'importance mais qui aidera beaucoup de débutants en sonorisation. Reparlons donc - en simplifiant énormément - de la puissance " program ". En termes très clairs, cette notion vous dit jusqu'où vous pouvez aller en crêtes avec une enceinte acoustique... Vous savez déjà qu'un signal musical n'est pas continu ni même une sinusoïdale parfaite, loin de là mais il faut également savoir que jamais on ne pourra obtenir un rendu audio propre à la puissance " peak " et voilà pourquoi cette autre valeur a été créée. Maintenant, la poussée en crête variant énormément d'un type de musique à un autre, cette limite en crête sera atteinte plus ou moins rapidement en fonction justement du type de musique et, chose qui pourra en surprendre plus d'un, cette limite peut être atteinte - et c'est souvent le cas avec les nouvelles techniques d'enregistrement - bien avant la limite en puissance RMS.

Voila, j'espère avoir réussi à éclairer un peu mieux ce point qui me semble avoir été fort négligé par beaucoup de vulgarisateurs dans le domaine de l'audio.
22
Merci Danguit.
C'est un des docs de référence pour Beyma que tu as sorti là.

[ Dernière édition du message le 27/12/2015 à 13:49:36 ]

23
Il y a des choses que je n'ai pas très bien comprise.
Les constructeurs annoncent la puissance moyenne ou la valeur efficace de la puissance du coup ?
L'article dit qu'il devrait y avoir un facteur 16 entre la puissance moyenne et la puissance crête or on voit souvent des facteurs 2 dans les fiches techniques, du coup ce qui est indiqué comme puissance crête c'est quoi ?
24
Facteur 4 typiquement pour un hp du commerce / 6db Crest Factor
Les experts là dedans ce sont eux : Audiofocus / http://www.audiofocus.eu/fr/
Ils pourront te donner tous les détails si ils le souhaitent (ou pas).
Notamment sur la tension de claquage des bobines de hps pour avoir la tension crête max réelle et donc la puissance crête équivalente, mais en réalité il s'agit bien d'une tension.

Sur une PS15R2 Nexo le facteur de crête peut être de 4.4 avec le processeur, sur une AudioFocus je n'ai pas le chiffre.

[ Dernière édition du message le 27/12/2015 à 17:16:30 ]

25
Du coup j'ai pas bien suivi, on parle en réalité de puissance moyenne ?
J'ai appris en cours qu'on pouvait la calculer par Pmoy = 1/T*integ[u(t)*i(t)dt] entre 0 et T, en régime sinusoïdal, donc on ne peut pas l'appliquer pour de l'audio en faisant des approximations? Car en prenant en compte une période cela devient complexe à estimer non?
Excusez moi si je raconte n'importe quoi!

[ Dernière édition du message le 27/12/2015 à 17:06:48 ]

26
On peut calculer ou mesurer l'énergie reçue par un HP (ou n'importe quel appareil), ça ne pose pas de problème. Ce qui pose soucis, c'est plutôt de calculer une puissance admissible. En fonction des caractéristiques du signal (notamment le facteur de crête), un HP peut tenir - ou pas - alors que les deux signaux auront délivré la même puissance et la même énergie.

Ça dépend aussi d'où tu pars. Avec un HP froid, tu as une marge supplémentaire le temps que la bobine chauffe. Tu peux donc envoyer la grosse purée pendant quelques secondes ou dizaines de secondes, et le HP tiendra. Mais si ce même HP sert déjà pour diffuser du drum'n'bass depuis deux heures, la bobine est très chaude et un excès même modéré la détruira. Ça dépend donc de l’historique de ce que tu as envoyé au HP.

Et puis ça dépend de la conception de l'enceinte, qui peut ventiler plus ou moins bien le HP (et donc le refroidir plus ou moins). C'est l'un des inconvénient des caissons clos (mais ils ont aussi des avantages). On peut avoir un caisson de basse de puissance admissible inférieure à ce que son HP peut tenir monté sur un baffle plan.
27
Citation de Danbei :
Les constructeurs annoncent la puissance moyenne ou la valeur efficace de la puissance du coup ?
L'article dit qu'il devrait y avoir un facteur 16 entre la puissance moyenne et la puissance crête or on voit souvent des facteurs 2 dans les fiches techniques, du coup ce qui est indiqué comme puissance crête c'est quoi ?
La première chose à faire est d'éplucher la doc du constructeur. S'il subsiste une ambiguïté tu peux te méfier du matériel et des chiffres annoncés.

Le constructeur donne le PAPR (Peak to Average Power Ratio) ou le facteur de crête C qui est la racine carrée du PAPR = C².

Le PAPR est calculé en faisant le rapport entre la puissance pic et la puissance moyenne admissibles.

Sous une impédance donnée, le facteur de crête peut être calculé comme le rapport entre la tension pic et la tension efficace (et ça marche aussi en courant).

En audio tu le trouveras souvent fourni en décibels : 10*log10(PAPR) = 10*log10(C²) = 20*log10(C).
6dB ==> Un facteur de crête C = 10^(6/20) = 2
ou PAPR = 10^(6/10) = 4


Le facteur de crête recommandé par l'AES (depuis la dernière actualisation) pour les signaux de test est de 4, soit un PAPR de 16.

Citation de bass-man13 :
J'ai appris en cours qu'on pouvait la calculer par Pmoy = 1/T*integ[u(t)*i(t)dt] entre 0 et T, en régime sinusoïdal, donc on ne peut pas l'appliquer pour de l'audio en faisant des approximations? Car en prenant en compte une période cela devient complexe à estimer non?
C'est bien l'idée. La "vraie" formule demande de faire tendre T vers +oo ; si le signal est périodique tu peux te limiter à une période (puisque c'est le même motif qui se répète à l'infini), sans faire d'approximation.

Si le signal varie et n'est pas parfaitement périodique... On calcule la puissance sur une fenêtre en faisant l'hypothèse qu'il est quasi-stationnaire sur celle-ci. Cette approximation est courante en audio.


En régime sinusoïdale, la puissance moyenne est égale à la puissance active.

La puissance apparente aussi appelée puissance efficace est la puissance maximale que peut prendre la puissance active, lorsque tension et courant sont en phase (cos phi = 1, ça doit te parler).
Celle-ci peut alors être calculée en faisant la produit des tension et courant efficaces.

Attention, ce n'est pas la puissance pic admissible : C'est la borne supérieure de la puissance moyenne pour une tension et un courant efficace donnés.


La puissance moyenne va permettre notamment de surveiller l'échauffement d'un appareil ; si celui-ci est capable de dissiper la chaleur alors sa température ne grimpe pas. Bien sûr, la chaleur ne peut pas être diffusée instantanément et ceci limite la puissance moyenne qui peut être absorbée.


La puissance pic est limitée par d'autres contraintes et elles sont assez nombreuses, liées de manières plus ou moins directes à la puissance électrique :
- Pour un ampli tu vas rapidement tomber sur sa limite en saturation ; il va être limité par les perfo de la régulation de son alimentation ;
- Dans une bobine (aussi bien dans le HP que dans l'éventuelle transfo de sortie de l'ampli) tu peux atteindre la saturation magnétique du noyau si le courant monte trop haut ;
- Dans une enceinte bass reflex, le HP est mis en résonance avec l'air d'une cavité ; la membrane peut atteindre un déplacement qui va au-delà de son élongation linéaire maximale (noté X max dans les doc des HP) ==> Au mieux on sort de la zone de fonctionnement linéaire, une sorte de saturation mécanique, au pire on détruit le HP.


Citation de Nick Zefish :
Et puis ça dépend de la conception de l'enceinte, qui peut ventiler plus ou moins bien le HP (et donc le refroidir plus ou moins). C'est l'un des inconvénient des caissons clos (mais ils ont aussi des avantages). On peut avoir un caisson de basse de puissance admissible inférieure à ce que son HP peut tenir monté sur un baffle plan.
+1.
L'enceinte close permet également de "protéger" le HP des excursions trop importantes ; peu de chance d'atteindre le Xmax : On ventile moins bien qu'un bass reflex (ce qui peut limiter le puissance moyenne admissible) mais on peut augmenter le facteur de crête si le Xmax était le paramètre limitant.

[ Dernière édition du message le 27/12/2015 à 19:31:41 ]

28
Merci beaucoup EraTom pour ces réponses constructives !! ;)
29
À une époque, la Fnac faisait et donnait une mesure qui me semble tout à fait intéressante : c'était la pression acoustique maximale sous un taux de distorsion fixé. Du coup ça ne dépendait pas de la sensibilité de l'enceinte, de la puissance indiquée par le constructeur etc...

Et surtout, c'était assez radical pour distinguer les produits bien faits, de ceux fabriqués n'importe comment.

Dommage que plus personne ne fasse ça, bien que visiblement ça n'est pas très loin de la démarche de mesure de puissance normalisée par l'AES. Si jamais AF faisait des mesures, ça pourrait être intéressant. Par contre ça risque de contrarier certains constructeurs qui obtiendront de mauvais chiffres (c'est probablement sous leur pression que la Fnac a cessé de publier ces mesures).

C'est bien l'homme qui cause le dérèglement climatique - AudioFanzine sans PUBlicité

30
Bonjour à tous,

La puissance reste un sujet particulier qui demanderait des pages de réflexions. Pour moi, la bonne question n'est pas dans la puissance. Si l'on revient au fonctionnement d'un HP, on se rend compte que ce transducteur est un transducteur en tension: appliquez une pile à ses bornes, il se déplacera et surtout, il reste dans cette position tant que la pile reste appliquée. Mes explications sont concrètes, peu de théorie ici, pas mal de choses ont été dites, je ne vais pas en ajouter.
Donc, à priori, le HP est un récepteur de tension. Si vous bougez la membrane, et donc, la bobine plongée dans le champ magnétique de l'entrefer, la bobine produit une tension contre électromotrice: ceci prouve bien que le HP est, une fois de plus un élément (dans ce cas) émetteur de tension.
Comme fondamentalement le HP est un élément qui fonctionne avec une tension à ses bornes, et que tant que sa bobine est dans l'entrefer (déplacements sous Xmax électrique), le HP est à la fois récepteur de tension (de l'ampli vers le HP) et dès lors qu'il se met à bouger, le HP devient émetteur (B x l x v avec B l'induction magnétique, v la vitesse et l la longueur du fil de la bobine DANS l'entrefer) du HP vers l'ampli. Nous avons donc un système qui tend à s'équilibrer puisque notre ampli sort une tension, débite un courant via sa résistance interne (proche de 0) vers le HP qui lui dès qu'il se déplace, émet une tension contre électromotrice qui équilibre le tout.

ce système permet de soumettre le haut parleur à une tension très élevée à ses bornes tant que la bobine est encore dans l'entrefer (X<Xmax électrique). Les problèmes arrivent dès que le déplacement va au delà de cette valeur car le produit B x l tend vers 0, et donc, B x l x v tend vers 0. tout se passe alors comme si la bobine (à peu de choses près) était bloquée ou simplement dans l'air!!! Dans ce cas, la tension de sortie de l'ampli est intégralement appliquée aux bornes de la bobine qui risque d'être détruite à cause des dissipations thermiques. Le système PPS que certains connaissent a pour rôle d'empêcher le HP de dépasser cette valeur.

Le rôle d'un fabriquant d'enceinte acoustique qui veut des enceintes fiables est donc d'obtenir une plage de fonctionnement en dessous du Xmax (ou en tout cas, que cette valeur soir peu dépassée), et faire développer des bobines capables de tenir des tensions de claquage élevées. Un HP brule rarement à cause de la puissance directement, mais généralement à cause de la bobine dont un spire se met en court-circuit avec ses voisines. Le vernis entre les spires doit avoir une tension de claquage élevée. Les spires en court circuit provoquent ainsi une diminution de la résistance globale en se rapprochant du court circuit. on peut souvent voir des HP avec des arcs électriques sur la bobines alors qu'ils ne sont pas brûlés.

Considérons maintenant un signal musical: il a une dynamique typique de 30dBspl, soit un rapport de puissance de 1000. Donc, un tweeter dont la bobine de 8ohms a été optimalisée pour résister à une tension de 90V peak, soit (90x90)*8 soit 1000Wpeak est capable de résister à une telle valeur durant un temps très court.
Et c'est là que la valeur moyenne quadratique explique beaucoup de choses: la valeur rms représente une valeur de dissipation thermique. or la valeur rms d'un signal audio est très faible par rapport à sa valeur crête. La valeur rms donnée par un constructeur est en mode sinusoidal. le rapport entre Prms et Pcrête sur un sinus est de 2, soit 3dBspl.

Or, le seul signal audio proche d'un sinus est celui créé par un signal...périodique: guitare basse, instrus à vent etc etc

Vous avez vu que nulle part je ne mentionne précisément la puissance car elle est pour moi un facteur négligeable. Un tweeter de 60Wrms est capable de supporter des crêtes à 1kW si sa bobine est correctement dimensionnée au niveau tension max admissible, avec des matériaux stables en tension et une partie mécanique stable également.

J'espère avoir fait avancer le chmilblick :-)

Xavier,
AudioFocus, Belgique
EmiX

[ Dernière édition du message le 28/01/2016 à 16:53:00 ]