Comment fonctionnent les haut-parleurs sans fil

La construction de la caverne parfaite n'est pas une entreprise anodine. Vous devez tenir compte de nombreux facteurs. Quelle quantité de lumière faut-il laisser entrer dans la pièce ? Quelle taille de télévision fonctionnerait le mieux dans l'espace ? Dans quel type de mobilier voudrez-vous vous enfoncer pendant que vous vous préparez à vous divertir ? Et que faites-vous de tous les fils maudits qui sillonnent notre forteresse de solitude autrement immaculée ?

Certaines de ces questions sortent du cadre de cet article, mais nous pouvons offrir une alternative à tous ceux qui trouvent que les fils sont un problème : les haut-parleurs sans fil. Que vous essayiez de créer le parfait théâtre de son surround à la maison, un système de son extérieur pour une terrasse ou un patio, ou que vous vouliez simplement une bonne paire d'écouteurs qui ne vous emmêlera pas chaque fois que vous devez vous déplacer, sans fil. les haut-parleurs pourraient aider.

Mais ils peuvent aussi avoir des inconvénients. Ils ont une portée limitée - un haut-parleur sans fil à la limite de la portée du système audio peut ne pas recevoir un signal fort ou avoir une bonne qualité sonore. Les audiophiles peuvent ne pas les trouver satisfaisants. Et même un haut-parleur sans fil nécessite de l'énergie pour fonctionner. Si cette alimentation n'est pas fournie par des piles , vous devrez brancher l'enceinte sur une source d'alimentation. Ainsi, même les haut-parleurs sans fil peuvent toujours avoir des fils. Nous examinerons de plus près les avantages et les inconvénients des haut-parleurs sans fil plus loin dans cet article.

Pour commencer avec le fonctionnement des haut-parleurs sans fil, nous devons d'abord comprendre un peu le son.

1. Quand les molécules entrent en collision
2. Bases du haut-parleur
3. Il y a une lumière
4. Signaux de diffusion
5. Avantages et inconvénients
6. Note de l'auteur

À son niveau le plus élémentaire, le son est l'une des façons dont nous percevons les vibrations. Lorsqu'un objet à l'intérieur de l'atmosphère terrestre vibre, il pousse et tire sur les molécules d'air environnantes. À leur tour, ils affectent les molécules d'air environnantes. Cela devient une réaction en chaîne.

Imaginez une cloche. Lorsqu'il sonne, sa surface fléchit en fait vers l'intérieur et vers l'extérieur. Lorsque la surface de la cloche fléchit vers l'intérieur, elle attire les molécules d'air vers la surface de la cloche. Ils tirent sur d'autres molécules autour d'eux, et celles-ci tirent sur encore plus de molécules. Nous appelons cette zone de raréfaction de la pression atmosphérique décroissante .

S'étendant vers l'extérieur de l'objet vibrant est une onde de fluctuations de la pression atmosphérique. Si vous vous trouvez à portée de l'onde - l'énergie se dissipe avec la distance - votre tympan vibre en réaction aux changements de pression. Votre tympan est relié à de minuscules os de votre oreille moyenne . Ces os relient le tympan à la cochlée de votre oreille interne. La cochlée est remplie de liquide et de minuscules poils. Lorsque les os font vibrer la cochlée, le liquide s'écoule contre les poils, ce qui déclenche des signaux nerveux qui se déplacent de l'oreille vers le cerveau. Votre cerveau interprète alors ces signaux comme des sons.

Le son peut traverser les solides, les liquides et les gaz. Si vous posez votre oreille contre une table et que quelqu'un la gratte doucement, vous l'entendrez haut et fort. En effet, le son se propage généralement plus efficacement à travers les solides que les gaz. C'est aussi pourquoi le son ne voyage pas dans le vide de l'espace - il n'y a pas assez de particules pour entrer en collision les unes avec les autres pour propager le son .

La nature du son dépend de la force et de la fréquence avec lesquelles les molécules se heurtent. Les molécules qui se cognent vraiment les unes contre les autres créent des sons plus forts - un gros maillet frappant un énorme gong va faire entrer en collision les molécules avec plus de force qu'une petite cloche ne le ferait. Des fluctuations plus rapides de l'atmosphère créent des sons avec une hauteur plus élevée que ceux qui ont des fluctuations plus lentes. Le son du gong ne sera pas seulement plus fort que la petite cloche, mais aussi plus profond - la cloche crée des fluctuations de pression atmosphérique plus rapides que le gong.

Les haut-parleurs - sans fil et câblés - créent un son grâce aux vibrations. Il suffit d'un peu d'électricité et de magnétisme.

Un haut- parleur typique comporte plusieurs parties. La partie qui vibre pour produire le son s'appelle un cône ou un diaphragme . C'est une surface flexible qui peut être poussée ou tirée vers l'intérieur par le reste du mécanisme du haut-parleur. C'est le diaphragme qui crée les changements de pression atmosphérique que nous percevons comme du son.

Un électroaimant appelé bobine mobile se fixe au centre du cône. Un aimant permanent - un aimant qui maintient son champ magnétique sans électricité - se trouve derrière la bobine acoustique de l'autre côté du cône. Cela signifie qu'un haut-parleur utilise deux types d'aimants différents, ce qui donne aux haut-parleurs le pouvoir de pousser et de tirer rapidement contre l'atmosphère.

Les électroaimants tirent parti de la relation entre l'électricité et les champs magnétiques. Lorsque l'électricité circule dans un fil, elle génère un champ magnétique. Enrouler un fil électrique autour d'un noyau - comme un clou en fer - crée un aimant lorsque le courant est activé. Couper l'électricité provoque la dissipation du champ magnétique.

Les aimants ont deux pôles -- un pôle nord et un pôle sud. Les aimants permanents ont toujours les mêmes pôles nord et sud. Mais les pôles d'un électroaimant peuvent basculer en fonction du flux d'électricité. Forcer le flux d'électricité à s'inverser inverse également la position des pôles de l'électroaimant.

Ceci est important car avec les aimants, les pôles similaires se repoussent et les pôles opposés s'attirent. En modifiant le flux d'électricité à travers l'électroaimant de la bobine acoustique, le champ magnétique de l'aimant permanent poussera ou tirera sur la bobine acoustique. Étant donné que la bobine acoustique se fixe au diaphragme, cela entraînera le diaphragme à tirer vers l'intérieur ou à pousser vers l'extérieur.

Les haut-parleurs modifient le flux d'électricité à l'intérieur d'une bobine mobile des milliers de fois par seconde, créant les vibrations précises nécessaires pour créer des sons allant des notes de basse profondes et profondes au ton aigu d'un piccolo.

Dans les haut-parleurs traditionnels, l'électricité circule d'un amplificateur dans la source - comme un système stéréo - vers le haut-parleur via deux fils. Cela permet à la source d'alterner le flux d'électricité vers les haut-parleurs, ce qui provoque la commutation des pôles de l'électroaimant. Les haut-parleurs sans fil doivent créer le même effet sans l'avantage des fils. Mais comment font-ils cela ?

Les haut-parleurs sans fil n'ont pas de connexion directe à un système stéréo ou à une autre source. Au lieu de cela, le système doit envoyer un signal que les haut-parleurs peuvent recevoir et convertir en électricité afin de piloter la bobine mobile à l'intérieur du haut-parleur lui-même. Il y a quelques façons de le faire.

Une façon consiste à utiliser des signaux infrarouges. Ceci est similaire au nombre de télécommandes qui fonctionnent. Le système stéréo a un émetteur qui envoie un faisceau de lumière infrarouge. Parce que l'infrarouge est en dehors du spectre de la lumière visible, nous ne pouvons pas le voir.

Le travail de l'émetteur est de prendre les fluctuations de l'électricité - les mêmes qui contrôleraient le haut-parleur s'il était câblé à la chaîne stéréo - et de les convertir en un faisceau infrarouge. Le faisceau transporte des informations par impulsions. Un système IR peut envoyer des millions d'impulsions par seconde. Les haut-parleurs sans fil ont des capteurs capables de détecter ces transmissions.

Une fois détecté, le capteur envoie des signaux électroniques à un amplificateur . Son travail consiste à augmenter la force de la sortie du capteur. Sans l'amplificateur, les signaux seraient trop faibles pour entraîner la bobine mobile dans le haut-parleur. C'est pourquoi de nombreux haut-parleurs sans fil nécessitent encore une alimentation filaire pour fonctionner.

L'amplificateur envoie de l'électricité à la bobine mobile, alternant le flux d'électricité selon les signaux envoyés par le capteur. Le courant alternatif entraînera un changement rapide de polarité de l'électroaimant de la bobine mobile. Les champs magnétiques de l'électroaimant et de l'aimant permanent du haut-parleur font le reste du travail, tirant et poussant la bobine acoustique et faisant vibrer le diaphragme du haut-parleur.

Il y a plusieurs inconvénients à ce type d'enceinte sans fil. L'un des plus importants est qu'un faisceau infrarouge nécessite une ligne de mire. Cela signifie qu'il doit y avoir un chemin dégagé pour que le faisceau infrarouge suive le système stéréo jusqu'au haut-parleur. Tout ce qui bloque cette voie empêchera le signal d'atteindre le capteur du haut-parleur et le haut-parleur restera silencieux.

Un autre problème est que les signaux infrarouges sont assez courants. Les appareils comme la plupart des télécommandes utilisent la technologie IR. Mais même les lumières et les êtres humains émettent un certain rayonnement infrarouge. Cela peut provoquer des interférences, ce qui rend difficile pour le haut-parleur de détecter un signal clair d'un système stéréo. Même le fan de musique le plus occasionnel peut trouver difficile d'écouter un système qui offre une expérience saccadée ou incohérente.

Il existe d'autres moyens d'envoyer des signaux sans fil. Passons ensuite au monde de la radio.

Les ondes radio représentent une partie du spectre électromagnétique. La lumière fait également partie de ce spectre. Le spectre visible de la lumière a une gamme de longueurs d'onde de 390 à 750 nanomètres (un nanomètre est un milliardième de mètre). La lumière infrarouge (IR) a une plage de longueurs d'onde plus longue d'environ 0,74 micromètre jusqu'à 300 micromètres (un micromètre est un millionième de mètre). Les ondes radio sont le grand enfant du bloc - les longueurs d'onde vont de 1 millimètre à 100 kilomètres.

Les ondes radio présentent quelques avantages par rapport aux autres types de rayonnement électromagnétique. Mais pour obtenir des ondes radio d'un système stéréo à un haut-parleur, vous aurez besoin de quelques composants. Un émetteur connecté au système stéréo convertit les signaux électriques en ondes radio en envoyant un courant alternatif via une antenne. Les ondes radio diffusées par l'antenne.

Une antenne et un récepteur sur le haut-parleur sans fil détectent le signal radio et le récepteur le convertit en un signal électrique. Un amplificateur augmente la puissance du signal du récepteur afin qu'il puisse piloter le haut-parleur. Le haut-parleur a toujours besoin d'une source d'alimentation, tout comme un haut-parleur sans fil IR. Contrairement à un système IR, un haut-parleur sans fil qui détecte les signaux radio n'a pas besoin d'être dans la ligne de mire du système stéréo.

Les ondes radio diffusées à différentes fréquences. Une fréquence est la vitesse à laquelle une onde radio oscille, c'est-à-dire le temps qu'il faut à une onde radio pour passer d'un pic à un creux puis d'un pic à l'autre. Il faut plus de temps pour qu'une onde radio plus longue oscille qu'une plus courte. Les fréquences radio sont importantes car les transmissions radio utilisant des fréquences similaires peuvent interférer les unes avec les autres.

Cette interférence peut être un problème majeur - de nombreux systèmes de communication sur lesquels nous comptons aujourd'hui reposent sur des transmissions radio. Pour cette raison, de nombreux pays ont établi des règles qui limitent les types de fréquences radio que divers appareils sont autorisés à générer. Cela limite le potentiel d'interférence du signal.

Aux États-Unis, les bandes de fréquences attribuées aux appareils comme les haut-parleurs sans fil comprennent 902 à 908 mégahertz, 2,4 à 2,483 gigahertz et 5,725 à 5,875 gigahertz [source : Schotz et al. ]. Dans ces plages, les transmissions sans fil ne doivent pas interférer avec les signaux de radio, de télévision ou de communication.

Dans ces plages se trouvent différents protocoles, tels que Bluetooth. Le protocole Bluetooth permet aux appareils de se connecter entre eux. Bluetooth peut également permettre à un fabricant d'inclure des commandes sur un haut-parleur qui vont au-delà du volume et de la puissance. Étant donné que le protocole Bluetooth permet une communication bidirectionnelle, vous pouvez avoir un haut-parleur sans fil qui vous permet de contrôler la piste en cours de lecture ou la station de radio sur laquelle votre système est syntonisé sans vous obliger à vous lever pour le changer sur le système principal.

Le principal avantage d'un système de haut-parleurs sans fil est assez évident : il n'y a pas de fils reliant les haut- parleurs au système audio. Vous pouvez placer vos haut-parleurs n'importe où dans la portée de transmission et ne pas avoir à vous soucier de trébucher ou de cacher les fils qui ramènent à votre système audio. Cela peut simplifier la configuration d'un système de cinéma maison.

Les haut-parleurs sans fil sont populaires dans les systèmes de haut-parleurs extérieurs. Si vous souhaitez installer un système de haut-parleurs sur une terrasse, un patio ou une piscine, un système sans fil peut être idéal.

Les systèmes sans fil présentent quelques inconvénients. Étant donné que les haut-parleurs sans fil nécessitent toujours de l'alimentation, il est probable que vous deviez brancher chaque haut-parleur sur une source d'alimentation. Il existe des haut-parleurs sans fil fonctionnant sur batterie, mais ils n'ont peut-être pas le son que vous attendez de votre système audio. Si vous devez brancher chaque haut-parleur sur une source d'alimentation, vous pouvez toujours vous trouver limité dans la configuration de votre home cinéma .

Les interférences peuvent être un autre problème. Il existe de nombreux appareils qui émettent des ondes radio. Si ces ondes radio sont sur la même fréquence que votre système audio et vos haut-parleurs, vous pourriez obtenir des signaux brouillés lorsque vous écoutez votre musique. Les signaux perdus peuvent également être un problème - si un émetteur ou un récepteur cesse de fonctionner ou tombe en panne, cela affectera votre expérience d'écoute.

Un autre problème est la bande passante. Les haut-parleurs filaires peuvent transporter de nombreuses informations sous forme de signaux électriques. Les signaux sans fil ne peuvent pas vraiment rivaliser. La musique peut sembler moins pleine ou riche. C'est un élément subjectif qui peut être difficile à mettre en mots. Si vous êtes un audiophile, vous trouverez peut-être que les haut-parleurs sans fil manquent du point de vue des performances.

Je ne me qualifierais pas d'audiophile. J'aime la musique et je peux faire la différence entre un excellent système de sonorisation et un moyen. Mais je ne suis pas capable de faire la différence entre un excellent système audio et un système haut de gamme. J'envisagerais un système sans fil si cela signifiait que je pouvais avoir une expérience d'écoute décente et avoir la liberté de placer les haut-parleurs où je voulais.

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Sources