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

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

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.

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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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Les différents principes de fonctionnement des haut-parleurs - 7e partie

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