Branchement de l'indicateur

0AF Entré. AMPLI. A F

sance moyenne de la séquence écoutée (mezzo-forte choisi par l'usager).

Principe du wattmètre BF

Si le technicien veut connaî-tre sur quelle puissance une séquence musicale est repro-duite, il substitue au diffuseur un appareil de mesure fonc-tionnant comme un wattmè-tre, si le signal mesuré est sinu-soïdal, ou comme un indicateur (output -mètre ou vu -mètre) ,

K ^KDute

Us 1

RHP=/Z!

Z à 800 Hz

V

t

m

=

U,

t

P, = ul

z

Haut parleur

pour un,e composante de forme quelconque (voir fig. 1).

En fait, on remplace le haut-parleur par une résistance de même valeud8 .f2 par exemple) et de dissipation en rapport avec les possibilités de la chaîne - une résistance bobi-née ou une association de plusieurs résistances bobinées -et' on' branche un voltmètre alternatif à ses bornes.

La puissance découle de la relation fondamentale:

Gené.

AF

U

²

Ps

=

_s_ (1) RHP

Entré. AMPLI A F Us

1

Branchement de l'indicateur

Pour l'usager, il est impossi-ble de supprimer l'enceinte acoustique au profit d'un ins-trument de mesure! Par ail-leurs, l'introduction d'un dispo-sitif électronique ne doit pas perturber le haut-parleur ni l'amplification.

Pour cette dernière raison, compte tenu du fait que les systèmes redresseurs appor-tent souvent une non linéarité préjudiciable à la qu~lité du

[HP

Z

à 800A Haut parleur

-

^Um

Fig. 1. - Système de mesure de la puissance de sortie d'un amplificateur Fig. 2. - Principe de la mesure de puissance à partir du courag,t pris par au moyen d'un voltmètre Vm• On débranche toutefois l'enceinte au pro- le haut-parleur.

fit d'une résistance de valeur et de dissipation équivalentes.

Page 242 - NO 1639

f ^{U s}

Gên! ^PS=T

Entrée AMPLI AF Us R,

AF

1

Hou! parl.ur

L

9

^'IN...

^]1

^'M.\'.

0

^rm2

E

u ,

ZEC=---' - - - c ) - - - -- -- - - - ZEC=---' Z M IHP'

R. ^{R •}

, _·ViTh

...

Fig. 3. - Montage parallèle classique dans lequel R, et R2 présentent Fig. 4. - Schéma équivalent à un haut-parleur placé dans une enceinte des valeurs élevées devant Z. cloSe: (A), w du côté électrique; (B) équivalence électro-mécanique

d'après Oison. .

-3

-6 Arr!

C'à dtfinir elp!rÎme-ntilement

®

^S,h.m.

®

C'lrbo de rtponsr

Fig. 5. - Montage amplificateur et détecteur (A) avec sa bande passante (B).

signal à détecter, il est conseillé de prévoir un étage séparateur.

Enfin, deux solutions nous sont offertes pour qualifier la puissance soumise à une enceinte: soit que l'on s'inté-resse à la tension Us appliquée, auquel cas la puissance est obtenue au moyen de la for-mule (1) ci-dessus; soit que l'on prélève le courant I_HP tra-versant la bobine mobile du haut-parleur Z et l'on calcule Ps par l'équation:

Ps

=

ZI2_HP

=

Z

(~m r

⁽²⁾

... à condition, bien entendu, de connaître la tension U dévelop-pée aux b'ornes de r et la valeur de l'impédance Z à 800 Hz de notre haut-parleur (voir fig. 2).

Dans ce montage, qui utilise le principe d'un séparateur de gain

A.

I~.tension mesurée V_m

est reliée au courant par la rela-tion:

(3)

Un calcul de la puissance est donc possible, mais un étalon-nage approprié du voltmètre est préférable; comme nous le verrons plus loin, il faut mesu-rer A L'indication ne sera vala-ble que si r s'avère très faivala-ble devant Z, condition qui permet, également, de conserver à l'enceinte un facteur d'amor-tissement valable.

En conservant l'association séparateur et. voltmètre pour mesurer la tension au lieu du courant, on peut soit brancher directement le séparateur sur le haut-parleur, soit intercaler un pont diviseur

R

2

. R, +

R2

(voir fig. 3). Comme condition,

(A) CIRCUIT ÉQUIVALENT ÉLECTRIQUE

E: f.e.m. du générateur électri-que (amplificateur AF) IHP: courant dans la bobine

mobile du haut-parleur Rs: résistance de sortie du

générateur (amplificateur AF)

R: résistance de la bobine mobile

L : inductance de la bobine mobile

ZEC :impédance électrique équi-valente aux phénomènes mécaniques.

(B) CIRCUIT ÉQUIVALENT MÉCANIQUE

ZM : impédance mécanique glo-bale

=

^r + jmw + 1/jCTw fmo : force magnétomotrice

équi-valente à l'ensemble de l'énergie développée dans les domaines électrique et mécanique

il convient de faire

R, ⁺ R

2

:>z.

En modifiant la formule (11.

on trouve encore en jeu l'impé-dance de l'enceinte: il suffit de faire R_HP

=

^{Z à 800}

n.

^Dans

le cas de la figure 3, la trans-formation est toutefois com-pliquée car on a :

Us

=

^Vm

(R'A~2R2) ⁼

^KVm

et alors:

(4)

K sera déterminé expérimen-talement. Comme pour la mesure de l'intensité I_{HP ,} on voit qu'il faut mesurer A sur le montage.

Par ailleurs, il n'est pas expli-cité, ici, la nature du voltmètre Vm : en réalité, on sous-entend dans A le rendement du

sys-f m: force mécanique et relation _ . avec le courant I_HP

~E :impédance électrique

rame-née dans le domaine méca-nique

B: induction engendrée dans !a culasse du HP par l'aimant permanent

1 : longueur du conducteur de la bobine mobile

m: masse de la membrane, de la suspension et de l'air déplacé

r : résistance de friction cor-respondant au déplacement de la membrane et à l'éner-gie émise par rayonnement CA: compliance

=

élasticité

'd 1

rai eur

=

élasticité

de l'air emprisonné dans l'enceinte fermée

Cs: compliance de la suspen-sion et de la membrane

tème redresseur, ce que l'éta-lonnage fait d'ailleurs tout naturellement.

Choix

du montage

Dans le domaine acoustique, . on a coutume de représenter les phénomènes mécaniques sous forme d'un schéma équi-valent, dû à Oison (voir fig. 4).

S'il est facile d'admettre que le courant I_HP est le paramètre fondamental dans l'équiva-lence électrique A (circuit ramené au niveau de la bobine mobile), on constate que la force magnéto-électrique f_m engendrant le déplacement de la bobine mobile est directe-ment liée au même courant (voir schéma B).

NO '639 ' Page 243

La puissance acoustique, la seule qui intéresse finalement l'auditeur de la séquence reproduite, est donc liée au courant IHP , ce qui jUstifie, en soi, notre préférence pour le montage de la figure 2.

Néanmoins, il convient de ne pas augmenter exagérément la composante ohmique qui apporte une perte par effet Joule et réduit l'amortissement de l'enceinte, défini par le rap-port

Z Rs

+

r'

La résistance de prélèvement r doit donc rester très faible, bien inférieure à l'ohm, ce qui justifie remploi d'un amplifica-teur-séparateur de gain A.

Si l'on se contente de connaître la puissance électri-que fournie par l'amplificateur, on utilise le montage du « vu-mètre» classique de la figure 3. Il faut toutefois se persuader que la' puissance obtenue par calcul formule (1) ou (4) -n'est pas celle que l'enceinte traduit en « son» mais celle que fournit l'amplificateur. La raison en est évidente: dans l'application de la formule, on fait intervenir une tension Us qui reste constante en fonction de la fréquence, si l'attaque e reste elle-même constante; en effet, dans le schéma équiva-lent de la figure 4A, Rs s'avère

toujours négligeable et Us j: E

=

Ge, G étant le gain de l'amplificateur AF. Le haut-parleur n'a pas de réaction sur Us·

Par ailleurs, si l'on fait

U

²

P _ s

s-Z'

Z est appréciée constante (8 .Q) alors que l'impédance du HP varie dans la bande audio-fré-quence.

On pourrait rétorquer que l'on pratique la même opéra-tion en appliquant la formule (2) puisque Z intervient dans le calcul. Cet argument est une absurdité physique car on ne peut mettre sur le même plan les formules: '

U

2

P_S1

=

_s_ _Z

=

^constante

. { Us

=

^cte

SIZ=8.Q

~:2 ⁼ z(~mr

^{=N= 8}

(~:~) 2

car, ici, ZHP est bien l'impé-dance réelle du haut-parleur ou de l'enceinte.

Cet aspect paraît suffisam-ment méconnu du public pour qu'on insiste encore: les vu-mètres placés dans les ampli-ficateurs du commerce ne donne~t que l'ima~e «

électri-(VeIT.)

Fig. 6. - Variation des courant et tension détectés en fonction de la ten-sion AF d'entrée Um •

Page 244 - NO 1639

que» de la puissance AF et non l'image « acoustique» traduite par les en,ceintes.

Montage détecteur-amplificateur

Avant de calculer les coeffi-cients qui lient le courant IHP ou la tension Us à la mesure pro-prement dite, étudions l'étage amplificateur suivi de la détec-tion, redressant l'information AF afin d'alimenter le galvano-mètre à cadre mobile ,dont nous étalonnerons, en watts, son cadran.

Le schéma, exposé figure 5, utilise un transistor à effet de champ, ce qui garantit la sépa-ration souhaitée entre la détec-tion et le haut-parleur .

Le montage est très classi-que et présente un gain:

Av

=

^{gm Rp}

=

2,2 x 4,7

#

¹⁰

propre au système

«

drain commun».

La détection est du type

« crête à crête» et les capaci-tés c ont été choisies de telle sorte qu'avec R #: 56 k.Q, la constante de temps atteigne le 1/ 10^e de seconde environ.

Avec une telle intégration, on absorbe les transitions brè-ves, ce qui aligne sensiblement la mesure à la puissance

®

^Eth.lI.

@

Appmil

pA

moyenne de la séquence reproduite, sans pourtant sup-primer tout à fait l'amorce de

« forte».

Au cas où l'on constaterait un amortissement insuffisant de l'aiguille du galvanomètre, on pourrait ajouter une capa-cité c' aux bornes de cet appa-reil et ,sa valeur doit être définie expérimentalement {par exem-pie: 10 {.lF).

Pour qualifier le facteur A évoqué dans les formules(3) et (4), il suffit d'appliquer sur l'entrée une tension efficace Um provenant d'un générateur BF muni d'un instrument de contrôle et d'un atténuate,ur calibré. Nous reproduisons figure 6 la variation correspon-dante de U_d et Id pris sur la détection.

On constate que la variation de ces grandeurs reste linéaire jusqu'à U_m

=

^0,5 Veff. Pour cette limite, le courant dans la résistance de détection (R

=

⁵⁶ k,Q, valeur standard à

±

5 YJ peut atteindre au moins 170 {.lA. Ceci permet l'emploi d'une grande variété de galva-nomètres: 25, 50, 100 ou même 150 {.lA. On peut égaie-ment retenir la solution de la figure 5, dans laquelle on choi-sit un appareil de grande sen-sibilité mais auquel on adjoint un potentiomètre de tarage RT

Fig. 7. - Etalonnage théorique du galvanomètre.

permettant la bonne déviation maximale.

On ne s'étonnera pas de constater une tension U_d importante car le redresse-ment est du type « double alternance ».

la cqurbe de réponse du système englobe bien toute la

«bande audio-fréquence» et, même, au-delà ...

Mode

Dans le document Cette suprématie technologique, toute la gamme Grundig de transistors MF en profite. (Page 95-98)