Quelles sont les pannes d'un haut-parleur ?

Afin de bien comprendre comment fonctionne un haut-parleur, voici une animation qui explique simplement le principe du haut-parleur électro dynamique utilisé dans nos enceintes acoustiques.

Le son que nous entendons est produit par le déplacement d'une membrane conique, appelée "cône" qui fait vibrer l'air, ce qui entraîne la vibration de nos tympans.

Pour mettre l'air en mouvement, le haut-parleur utilise une membrane en carton. A l'arrière de cette membrane (cône) est collée une bobine mobile.
La membrane (cône) est maintenue parfaitement en place par deux éléments souples : 
- La suspension à l'avant de la membrane 
- Le spider à l'arrière de la membrane.
L'ensemble de ces pièces en mouvement s'appelle "l'équipage mobile"

La bobine mobile est parfaitement cylindrique, elle déplace d'avant en arrière des milliers de fois par seconde dans un espace très étroit, de l'ordre du 1/10° de millimètre, nommé l'entrefer, sans jamais le toucher. L'entrefer est cet espace qui délimite les deux pôles de l'aimant.

Dans l'entrefer l'espace n'est que de quelques dixièmes de millimètre. L'espace est étroit mais la bobine ne frotte pas parce qu'elle  elle est parfaitement alignée dans l'axe.  S'il n'y a pas frottement, il n'y a pas usure.

Si le haut-parleur est utilisé dans ses limites normales d'utilisation, une bobine mobile peut durer indéfiniment. Par contre si le haut-parleur est utilisé hors de ses limites, notamment avec une puissance excessive, en poussant les basses, la bobine va s'échauffer excessivement jusqu'à se déformer, en se déformant elle n'est plus parfaitement cylindrique et frotte dans l'entrefer, ce qui produit des bruits anormaux et désagréables. Parfois même si la déformation est importante, la bobine se coince dans l'entrefer, il n'y a plus de son et la membrane est bloquée au point qu'on n'arrive même plus à la faire bouger à la main.

Un haut-parleur utilisé correctement a une durée de vie illimitée.

Les deux seules pièces qui peuvent s'user sont la suspension et le spider.
Le spider est construit dans une matière extrêmement résistante, il est très rare qu'il faille le changer. il ne reste que la suspension qui a une durée de vie moyenne de quinze ans. Au bout de quinze ans on peut changer la suspension pour avoir à nouveau quinze ans supplémentaires et ainsi de suite.
En utilisation normale, la suspension est la seule pièce qui s'use sur un haut-parleur.

En simplifiant un haut-parleur est composé de 2 parties distinctes.

• Une partie fixe comprenant le châssis appelé "saladier" et le "moteur" lui même composé de 4 pièces

1. L'aimant
2. La pièce polaire avant
3. Le noyau
4. La pièce polaire arrière sur laquelle est fixé le noyau

• Une partie mobile appelée "équipage mobile" comprenant la suspension, le cône, le spider et la bobine.

Problèmes sur la partie fixe.

Les pannes possibles sur la partie fixe proviennent de chocs dont la plupart sont dus à une chute de l'enceinte. Cette chute entraîne le déplacement du noyau ou de l'aimant. Ce déplacement, même minime, provoque un coincement de la bobine mobile entre la pièce plaire avant et le noyau. 

• Conséquence immédiate : 
  En appuyant sur le cône on constate qu'il est entièrement bloqué. Il n'y a pas le moindre mouvement possible, l'équipage mobile est totalement bloqué.

• Est-ce réparable ?
  Non, ce n'est pas réparable. Le repositionnement est impossible, la force de l'aimant étant tellement importante qu'il est impossible de séparer les éléments entre eux. Même si on arrivait à bouger le noyau et la pièce polaire avant, il serait impossible des les positionner et de les fixer au 1/10° de millimètre près. Autre problème la bobine mobile qui a subit un fort cisaillement serait détruite.

Problèmes sur l'équipage mobile

Les pannes sur la partie mobiles sont beaucoup les plus fréquentes on peut les regrouper en 2 catégories :

• La panne d'usure.

On peut parler d'usure plutôt que de panne, puisque c'est une usure naturelle et incontournable due à l'age des enceintes.  La suspension se dégrade et doit être remplacée. Heureusement c'est une opération simple, facile et peu coûteuse. 

• Les pannes accidentelles

Par définition, une panne accidentelle n'est pas inéluctable puisqu'on peut l'éviter à condition de rester dans les limites d'emploi du matériel. En premier lieu les problèmes liés à la bobine. Il suffit de monter le volume trop fort pendant toute une soirée, ou pousser les basses à fond, voire les deux en même temps, pour que la bobine grille par échauffement.

Pourquoi mon enceinte grésille ?

Des grésillements peuvent apparaître si la suspension du haut-parleur est en partie ou totalement détruite. le cône n'étant plus parfaitement centré, la bobine frotte dans l'entrefer. A ce stade c'est encore récupérable à condition d'arrêter d'utiliser les enceintes et remplacer au plus tôt les suspensions. .

Comment être certain que les grésillement viennent bien de la bobine du haut-parleur

Oui, la réparation est faisable, mais cela nécessite de changer obligatoirement la bobine, très certainement le spider et peut-être le cône. C'est une opération minutieuse qui demande de sérieuses connaissances en la matière. Autant dire qu'il y a peu de chance qu'un néophyte y parvienne facilement. Voici un exemple de rebobinage complet dans notre atelier.

La suspension est le rebord souple de la membrane.

Le cône est 
généralement en carton

Le spider est la suspension arrière de la membrane

La bobine mobile est le coeur du haut-parleur.

La supension et le spider sont des parties du haut-parleur très sollicitées. Elles vibrent et se déforment plusieurs centaines et même plusieurs milliers de fois par seconde !
A l'arrière, le spider est constitué d'une structure tréssée, épaisse très résistante.
A l'avant la membrane est maintenue par une suspension en mousse de polyetylène ou en caoutchouc synthétique.
Les haut-parleurs équipés de suspensions en mousse ont une durée de vie moyenne de quinze ans. Au delà le rebord de la membrane se désagrège et tombe en poussière. Ce phénomène se produit de la même manière sur des enceintes inutilisées car il s'agit d'une usure naturelle de la matière.

Ce n'est pas une panne grave, il suffit de changer la suspension pour que le haut-parleur reparte pour quinze ans et ainsi de suite. Cette opération pouvant se répéter à l'infini.
Il est déconseillé de faire fonctionner un haut-parleur avec une suspension hors d'usage car dans ce cas la membrane n'est plus maintenue à l'avant, elle n'est plus centrée et la bobine va s'user en frottant dans l'entrefer.

Sur la photo de gauche on voit un haut-parleur SEAS 21F-B de 21,5 cm de diamètre dont la suspension a presque complètement disparue.

Il ne faut pas croire que les haut-parleurs équipés de suspensions en "caoutchouc", soient pour autant à l'abri de ce problème.

Certains haut-parleurs sont équipés de suspensions en "caoutchouc" qui durcissent au fil du temps à tel point qu'elles finissent par durcir au point de bloquer complètement la membrane. Ces suspensions deviennent dures et cassantes. Il faut les remplacer.

Bien souvent une simple inspection visuelle permet de discerner une suspension abimée. Sur ce haut-parleur JBL on voit très nettement qu'il manque des morceaux de suspension. On aperçoit aussi une déchirure entre la membrane est la suspension. Parfois la suspension est désagrégée bien que ca ne soit pas visible à l’œil.

Une suspension peut avoir l'air en bon état alors qu'elle ne l'est plus.
Pour savoir si une suspension est encore bonne, pratiquez le test suivant. Pincez la suspension entre vos doigts. Elle doit être ferme. Si elle est collante ou qu'elle vous reste entre les doigts, c'est que la suspension est à changer sans attendre faute de quoi elle peut provoquer l'usure de la bobine, ce qui est plus grave. 

Bien que plus rares, les dégâts sur les bobines mobiles des haut-parleurs sont plus graves.
Si les suspensions des haut-parleurs peuvent être comparées aux pneus d'une voiture qu'il faut naturellement remplacer de temps en temps quand ils s'usent, la bobine mobile associée à l'aimant peut être comparée au "moteur" du haut-parleur. C'est le seul élément actif du haut-parleur, c'est la bobine qui fait vibrer la membrane dont elle est solidaire.
La bobine mobile est constituée d'un support cylindrique qui peut être réalisé en différents matériaux, et d'un fil conducteur enroulé autour de ce support cylindrique. Si le fil de la bobine se coupe le haut-parleur devient muet.
La bobine ne se coupe pas toute seule. En usage normal, elles se déplace d'avant en arrière dans un espace très étroit nommé l'entrefer, sans jamais le toucher. Il n'y a donc aucune usure puisqu'il n'y a aucun frottement.
L'usure de la suspension est une des causes de frottement de la bobine mobile dans l'entrefer. Ce frottement audible est désagréable. Il se reconnait aisément.

Pour vérifier si la bobine du haut-parleur frotte dans l'entrefer, faites le test suivant. Posez le haut-parleur à plat sur une table. Appuyez délicatement en son centre.

• La membrane doit se déplacer sans frottement
• Si vous sentez des frottements la bobine est endommagée.

Les symptômes sont multiples :

• Le haut-parleur n'émet plus de son
• Le haut-parleur émet un son de mauvaise qualité
• La membrane est bloquée, elle ne bouge plus
• La membrane frotte dans l'entrefer

Extérieurement le haut-parleur semble intact, pourtant il ne produit aucun son. C'est le symptôme classique d'une bobine mobile coupée.

Il peut y avoir plusieurs raisons à la dégradation d'une bobine mobile, le frottement du à une suspension hors d'état en est une, mais ce n'est pas la seule.

Les autres raisons sont liées à une utilisation abusive des enceintes, et certaines sont dues à des dysfonctionnement de l'amplificateur.

L'utilisation d'enceintes Hi-Fi pour animer une fête entre amis est la première cause de mortalité d'un haut-parleur. Au cours de la soirée on monte le son progressivement pendant plusieurs heures jusqu'au moment où la bobine grille par excès de chaleur accumulée dans le haut-parleur. C'est classique. 
Le démontage du haut-parleur ne laisse aucun doute à ce sujet, les spires de la bobine mobile se détachent et le fil de cuivre est partiellement ou totalement brulé et on sent une odeur caractéristique.

L'utilisation d'un amplificateur pas assez puissant est une autre cause. Un amplificateur de faible puissance poussé à sa limite va générer des distorsions désagréables pour l'oreille et mortelles pour les haut-parleurs. Contrairement à ce qu'on pourrait logiquement croire, on a plus de risques de casser un haut-parleur avec un ampli de faible puissance qu'avec un ampli plus puissant.
On considère que l'ampli doit avoir une puissance comprise entre 1 et 1,5 fois la puissance réelle de l'enceinte mesurée en watts Rms, et non en "watts Chinois". Prenons l'exemple d'une enceinte de 50 watts Rms, la puissance d'ampli conseillée se situe entre 50 et 75 watts Rms. 
La musique est constituée passages forts et de passages faibles. LA différence entre les passages forts et les passages faibles s'appelle la dynamique.  Les pics de puissance qui ne durent que quelques fractions de seconde peuvent atteindre ou dépasser facilement 10 décibels, ce qui correspond exactement à 10 fois la puissance nominale de l'ampli. Un ampli peu puissant va transformer ce pic de puissance en pic de distorsion alors qu'un ampli plus puissant sera capable de délivrer cette puissance instantané. La dynamique participe fortement au réalisme de la reproduction sonore.