Introduction à l’électricité pour la sonorisation

1. Introduction à l’électricité pour la sonorisation

2. But du cours Connaître assez au sujet de l’électricité pour effectuer des bonnes connexions et trouver des solutions à des problèmes communs.

3. Attention: L’électricité peut tuer! • Ne jamais réparer l’équipement qui est branché au mur. • Ne jamais utiliser l’équipement qui n’est pas branché dans une prise avec une bonne mise à terre • Ne pas utiliser l’équipement électrique dans un lieu humide

4. Les éléments de base • Ampérage. Symbole I. La quantité de courant électrique. Mesuré en Ampères (A). • Voltage. Symbole E. La force électromotive. Mesuré en Volts (V). • Résistance. Symbole R. La résistance au courant électrique. Mesuré en Ohms (W).

5. La loi d’Ohm • E = I x R • I = E/R • R = E/I • Exemple: 100 V passe dans une résistance de 20 W. Combien de courant est dans le circuit? • Solution: I= E/R I = 100/20 = 5 A

6. Les multiplicateurs • Pico – 10-12 5 pΩ = 0.000000000005 Ω • Nano – 10-9 5 nΩ = 0.000000005 Ω • Micro – 10-6 5 µΩ = 0.000005 Ω • Milli – 10-3 5 mΩ = 0.005 Ω • Kilo – 103 5 kΩ = 5000 Ω • Mega – 106 5 MΩ = 5,000,000 Ω • Giga – 109 5 GΩ = 5,000,000,00 Ω • Terra – 1012 5 TΩ = 5,000,000,000,000 Ω

7. Utiliser un multimètre • Multimètre analog ou digital • Utile pour mesurer: • Voltage • Résistance • Mesurer ampérage avec la loi d’Ohm • Comment mesurer la continuité

8. Série/parallèle • Les sources de voltage s’ajoutent en série • Les sources de voltage ne s’ajoutent pas en parallèle.

9. Les résistances • Tout fil a une résistance • Les plus gros fils ont moins de résistance que les plus petits • Les petits fils d’haut-parleur augmentent la distorsion, surtout dans la qualité des basses fréquences. • Il y a plusieurs sortes de résistances qui sont introduits expressément dans un circuit. Deux sortes communes • Résistances au carbone • Résistances avec bobines • Résistances en film de métal

10. Noir Brun Rouge Orange Jaune Vert Bleu Violet Gris Blanc 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Code de couleur des résistances • Deux bandes = valeur • Troisième bande = multiplicateur • 4ème bande = tolérance • Pas de bande = 10% • Argent = 5% • Or = 1%

11. Résistances en série

12. Résistances en parallèle

13. Exemple: • Trouvez la résistance du circuit suivant:

14. Exemple no. 2 • Trouvez le voltage de la source si l’ampérage dans R1 est 10 A.

15. Les inductances • Utilisent le champ magnétique d’une bobine de fil pour résister aux variations de courant. • Une inductance représente un court circuit s’il n’y a pas de variation dans le courant. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, l’impédance (Z) augmente. • On parle de résistance en DC (CC), d’impédance en AC (CA). • La valeur de l’inductance est mesuré en Henries (H) et milliHenries (mH).

16. Comment calculer l’impédance d’une inductance

17. La variation de l’impédance d’une inductance avec la fréquence Notez l’utilisation de l’échelle logarithmique

18. Calculer les inductances multiples

19. Comment calculer impédance avec résistance + inductance

20. Le courant suit le voltage dans un circuit inductif Voltage = jaune, Courant = bleu

21. Exemple: Résistance et Inductance en Série

22. Exemple: Résistance et Inductance en Parallèle

23. Types d’inductance • Air core – Des bobines de fil sans noyau de fer. • Peu de « hystérise » (distorsion) • Plus haute résistance • Grande taille • Dispendieuses • Utilisés pour valeurs de moins que 1mH • Iron core – Bobines avec noyau de fer ou de ferrite • Si fer laminé, peu être d’assez bonne qualité, sinon plus haute distorsion que « air core » • Plus petite taille physique, permet des gros valeurs • Moins dispendieux que « air core » pour la même valeur

24. Après la pause…. • Les capacitances • De retour à….

25. Capacitances • Utilisées pour bloquer les basses fréquences, laisser passer les hautes fréquences (le contraire des inductances) • Mesuré en Farads et microFarads (mF).

26. Comment calculer l’impédance d’une capacitance

27. Calcul des capacitances multiples N.B. que les capacitances sont calculés à l’inverse des résistances et des inductances

28. La variation de l’impédance d’une capacitance avec la fréquence

29. Comment calculer impédance avec résistance + capacitance

30. Exemple: Résistance et Capacitance en Parallèle

31. Le voltage suit le courant dans une capacitance Courant = mauve, voltage = jaune

32. Types de capacitance • Électrolytiques – gros valeurs • Polarisés. Insérer dans un sens seulement • Non polarisés. Utiles pour filtres • Beaucoup d’hystérise • Mylar et polypropylène. • Bonne qualité • Dispendieux • Céramique • Bonne qualité. Petites valeurs • Papier/huile • Bonne qualité. Bas voltage. Gros

33. Comment augmenter la qualité des résistances, inductances, capacitances • Utiliser composantes de qualité • Utiliser composantes multiples en parallèle pour moins de variations de tolérance. • Utiliser inductances « air core » ou « iron core » selon les besoins • Utiliser capacitances polypropylène ou mylar à la place des électrolytiques, utiliser capacitance polypropylène en parallèle avec électrolytique.

34. Résistance, inductance, et capacitance ensemble

35. Comportement du circuit résonant en série • À basse fréquence, la capacitance bloque le passage du courant • À haute fréquence, l’inductance bloque le passage du courant • À une fréquence de résonance, les deux effets s’annulent, laissant seulement la résistance

36. Comportement du circuit résonant en parallèle • À basse fréquence, la capacitance bloque le passage du courant dans sa branche, mais l’inductance laisse passer le courant dans sa branche • À haute fréquence, c’est le contraire qui se passe. • À la résonance, les deux effets s’annulent.

37. Le concept de « qualité », Q • Moins qu’il y a de résistance dans le circuit par rapport aux composantes réactifs (inductances et capacitances), plus que la bande est étroite. • Une large bande a un bas « Q » et vice versa.

38. Calcul de la fréquence de résonance et de Q

39. Un exemple pratique

40. Calculer les limites de fréquence

41. Les filtres passifs • Utilisés dans les haut-parleurs pour envoyer les fréquences vers les « woofers », « midranges », et « tweeters ».

42. Passe-bas, Passe-haut, Passe-bande

43. L’impédance typique d’un « driver »

44. Circuits typique passe-bas

45. Circuits typique passe-haut

46. Circuits typique passe-bande

47. Le problème des filtres selon les formules standards • La réponse des « drivers » n’est pas linéaire avec la fréquence • L’impédance des «drivers » varie avec la fréquence • Résultat: La réponse ne rencontre pas les prédictions. Les calculs sont énormément compliqués et longs à faire. • Solution: Utiliser un logiciel de simulation si vous savez comment le faire – sinon, acheter des haut-parleurs tout faits.

48. Filtre actif vs. passif

49. Avantages des filtres actifs dans les Haut-parleurs • Distortion IM plus bas • Distortion dans un HP n’affecte pas les autres • Gamme dynamique plus large • Meilleures transitoires • Pas de résonances du tweeter avec le crossover • Pas besoin de compensation pour l’impédance • Meilleur ajustement pour différentes sensibilités • Plus facile à varier la phase, changer les délais de temps, l’égalisation, etc.

50. Avantages/désavantages des filtres digitaux • Avantages: • Fréquences et pentes stables et répétables • Atténuation énorme possible • Configuration peut être modifiée sur le champ (DSP, digital signal processing) pour répondre aux besoins psychoacoustiques de l’endroit. • Phase et fréquence peuvent être manipulés sans s’affecter mutuellement • Fichiers peuvent être transmis par courriel • Énorme gamme dynamique, surtout si 24 bits • Désavantages: • Conversion A/D audible si mal conçu • Transitoires affectées par pentes trop abruptes • Dans peu de temps (10 ans?), presque tous les filtres dans un système audio seront digitaux.