Les capteurs piézos et leurs utilisations

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Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 17:10

Voila, j'ouvre enfin un fil généraliste sur les capteurs piezos.
A l'origine, je suis en train de faire des recherches pour pouvoir créer une harpe électrique, histoire que l'instrumentiste puisse utiliser des effets, loopers et autres.
Bon personnellement je suis plus instruments acoustiques, je n'ai jamais pu jouer sur une guitare électrique de manière crédible. Puis ma fille s'est mise à la harpe celtique et en plus joue en groupe et en festivals, donc fortement amplifiée. La reprise de la harpe avec un micro aérien devient presque impossible si on à besoin d'un retour et si on est entre 5 et 10 sur scène. Le larsen fout en l'air la prestation si ça joue fort, et quand c'est en extérieur ça joue forcement fort, voire très fort.
Donc je vais parler des capteurs piezos, solution économique et utilisable sur scène facilement.

Il existe diverses sortes de piézos.
Ceux sous la forme de barres ou de fils, bien adaptée à l'utilisation sous le sillet d'un instrument à corde du genre guitare.
Ceux sous forme de pastille de divers diamètres idéal pour sonoriser un grand nombre d'instruments, ce sont eux que je traiterais le plus dans ce fil.
Ceux sous forme de film, coûteux et rares.

En attendant la poursuite de ce fil, je vous donne un peu de lecture.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur_pi%C3%A9zo%C3%A9lectrique
http://www.roaldbaudoux.org/tech-menu/94-micros-contact-a-pastilles-piezo-electriques.html
http://luckymics.over-blog.com/2015/09/fabriquer-un-bon-micro-piezo.html
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Re: Les capteurs pieézos et leurs utilisations

Messagepar gobi34 » Ven 11 Oct 2019 17:25

Je m'installe ...

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Re: Les capteurs pieézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 17:28

Avant de détailler les capteurs ainsi que mes réalisations, il faut d'abord parler de la façon d'amplifier ces capteurs.
Pour cela il va falloir parler de l’impédance de sortie de ces capteurs qui est remarquablement élevée, cette impédance nécessite un circuit ramenant cette impédance à une valeur acceptable pour un amplificateur ou une sono. Si on n'adapte pas l’impédance on récupérera un signal étriqué, aigre, presque dépourvus de graves, c'est d'ailleurs la grande critique que l'on fait aux capteur piezos.
Cependant depuis quelques années il existe des solutions pour compenser cette impédance colossale, les préamplis des amplificateurs acoustiques de haut de gammes, ceux des tables de mixages coûteuses sont capable de gérer cette impédance élevée.

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Re: Les capteurs pieézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 18:13

L’impédance d'entrée d'un amplificateur adapté aux capteurs piezos doit être d'au moins 1 MOhm (méga), or l'entrée HiZ (Haute impédance) d'un ampli guitare est plutôt au alentour de 500 KOhm.

Voila 2 DI et un préampli adapté avec des entrée entre 1 et 10 MOhm. Bon ce sont des solutions assez coûteuses, mais le son est vraiment bon, large et ample, pas étriqué.
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Re: Les capteurs pieézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 20:41

La solution la plus économique est l'utilisation de la Radial SB4, mais c'est une DI nécessitant une alimentation fantôme de 48v que seul délivre les ampli acoustique correct et les table de mixage.
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Il existe d'autres solution avec des preampli correct chez Fishman et autre mais ce n'est pas donné du tout, à moins de fabriquer son matériel.

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Re: Les capteurs pieézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 20:55

Les capteurs :

Voici les trois type cités plus haut

Le capteur cylindrique à poser sous le sillet, il existe en deux modèles, souple ou rigide, les prix vont des 3 euros pour des capteurs chinois à 50 voire plus pour des capteurs chinois de marques.
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Ce sont les capteurs courants utilisés pour les guitares électroacoustiques. Le son est pas mauvais, mais sonne piezo.

Le capteur pastille, qui coûte entre 25 centimes et 1 euros, qu'il faudra souder pour l'utiliser et qui est bien adapté à un collage sur une table d'harmonie pour capter le son d'un instrument acoustique, quel-qu’il soit (on peux aussi capter un sax, une trompette, un violon etc......).
Ils existent de divers diamètres et présentent des caractéristiques différentes selon l'usage auxquels on les destinent.

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Le dernier est un modèle commercial vendu par un distributeur allemand bien connu pour une quinzaine d'euros. C'est un bon modèle, qui existe en 1 à 3 capteurs, parfaitement utilisable.

Le dernier modèle est sous forme de film, coûteux et fragile, il est utilisé par certains sonorisateurs pour des dispositifs haut de gamme. Bon on les trouve chez Farnell pour 3 à 5 euros, ce qui n'est pas si cher en fait (je ne compte pas les frais de port hélas).
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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 21:26

Les caractéristiques des piezos circulaires et leurs usages

Je tiens à préciser que je ne suis pas un spécialiste de l'électronique et que donc ma prose peut-être entachée d'erreur et vous êtes donc appelés à me corriger s'il le faut.

Les piézos de ce type existent dans des tailles allant de 10 à 35mm de diamètres. Quand ils sont vendus par des fournisseurs ayants pignons sur rue, on peux connaître leurs caractéristiques physiques, leurs résistance interne (entre 300 et 600 ohm) et leur fréquences de résonances.
La fréquence de résonance dépend en grande partie de leur taille, plus ils sont grand plus elle est basse. A aucun endroit je n'ai trouvé de règles permettant d'associer la fréquence de résonance avec la hauteur de l'instrument à sonoriser, seul un des sites donnes des indications parfois contradictoires, mais à priori basé sur l’expérience. Donc plus on est gros et plus on est apte à sonoriser un instrument grave, mais ce n'est pas une règle absolue.
Voila quelques piezos venant de chez Conrad, qui est bien pourvu en diverse modèles.
KEPO FT-12T-9.2A1-K884 FT-12T-9.2A1-K884 Tension: 30 V diamètre 12mm impédance 600 Ohm résonance 9.2 Khz tension 30v
KEPO FT-31T-1.3A1-472 FT-31T-1.3A1-472 Tension: 30 V diamètre 31 mm 500 ohm 1.3 Khz
KEPO FT-15T4-9.2A1K885 diamètre 15mm 300 ohm 4 Khz
KEPO FT-15T-6.0A1-464 diamètre 15mm 500 Ohm 6 Khz

Selon Lucky Mic (voire son blog) le capteur de 12mm est bien adapté à une guitare et celui de 31mm à une contrebasse ou un violoncelle.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 22:23

Mon projet actuel est celui de sonoriser correctement une harpe sans avoir à mettre 400 euros dans un micro de Mr Ishchell (la référence et Nantais de surcroît).
Donc j'ai préparé plusieurs cellules de valeurs différentes selon le procédé décrit par http://www.roaldbaudoux.org/tech-menu/94-micros-contact-a-pastilles-piezo-electriques.html
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J'ai testé chaque cellule collée sur la face avant de la grande harpe (j'ai mis du double face un peu trop collant) que j'ai connecté à une DI spécialisée piezo chaînée sur une petite table usb et j'ai enregistré le son sur l'ordinateur grâce à Audacity.
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J'ai testé toutes les cellules que j'avais pour les comparer entre elles et j'ai trouvé que le modèle de 15mm avec une résonance de 6 Khz donnait le niveau de sortie le plus élevé et le son le plus propre.

J'ai ensuite fabriqué un micro avec trois de ces élements que j'ai testé à divers endroits de la harpe pour déterminer leurs positions idéales.
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La position finale est entre les deux de celles montrées.

Le prochain post montrera le processus de fabrication, assez simple.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Ven 11 Oct 2019 23:31

Par contre j'ai pas mal de questions non résolues.
Mon projet est de fabriquer une harpe électrique pure, pour deux raisons, la première c'est de pouvoir jouer avec des effets autres que les chorus et autres réverbérations, la deuxième c'est d'avoir un instrument silencieux pour bosser le soir (ce n'est pas pour moi, je suis grateux).
Donc il serait bien d'avoir un preampli qui ai une entrée très haute impédance, idéalement 10 megaOhm, un petit ampli casque et qui rentre dans un logement étroit, tellement étroit que mon rêve c'est d'en mettre plusieurs pour pouvoir égaliser le son de manière fine, le grall serait d'en avoir un par cordes (donc 36) et de pouvoir numériser chacun des canaux pour à terme se passer des taquets de demi-ton, le tout rejeté au sol, sous forme de pédale, bref une harpe de concerts sans le poids de 40 kg.
Je tiens à préciser que la première étape est probablement à ma portée, les autres sont des rêves.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar 6ri.l » Sam 12 Oct 2019 06:52

les piezos K&K ne nécessitent pas de preampli, et sonnent plutôt pas mal du tout.
par contre c'est pas des pastilles à 2 euros.

Sinon, les film piezo, j'en ai essayé, mais en compression c'est pas génial, par contre, pour les instruments à vent c'est pas mal du tout, mais j'ai pas approfondi plus que ça.

Tu devrait peut être essayer des capteurs différents pour les aigus, les mediums et les graves, avec un reglage de gain pour chacun (voire un filtre passe haut, passe bande et passe bas). Ca te permettrait d'ajuster les niveaux (bass - mid - treb) en gardant une réponse en fréquence sur tout le spectre sans trop de chevauchement.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar jakez » Sam 12 Oct 2019 14:05

Si tu cherches à réaliser une harpe électrique pure, un instrument peu sensible au Larsen et vraiment silencieux, une autre piste serait de suivre la même évolution que celle des guitares électriques, réaliser un instrument sans caisse de résonance et adopter un capteur magnétique plutôt qu'un piezo. Bien sûr, cela suppose l'utilisation de cordes métalliques et je ne connais pas assez la harpe pour savoir si cela est possible ou réaliste. Un autre avantage de ces capteurs c'est que l'on peut les réaliser soi même pour un très faible coût. Ils permettent aussi d'obtenir une impédance directement compatible avec une table de mixage ou un ampli guitare... Mais cela demanderait sans doute l'ouverture d'un nouveau fil!

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Sam 12 Oct 2019 15:41

Il y a eu de nombreuse tentatives de harpes électriques à cordes métalliques dans le passé, et franchement cela n'est pas convainquant. D'abord il faut réaliser un micro par corde, c'est possible, et ensuite il faut accepter de jouer sur cordes métalliques et là on ne troupe plus beaucoup de harpistes, car c'est comme un autre instrument. Mais je te remercie de cette remarque, même si à priori je l'écarte.
PS: A la maison de la harpe de Dinan, dans le petit musée, il y a une harpe de ce style, avec ses micros simples bobinage cylindriques devant chaque cordes elle en jette terriblement, on dirait qu'elle est échappée d'un album de Black et Mortimer.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Sam 12 Oct 2019 23:53

Comment assembler ces capteurs?

C'est assez simple à la condition que vous possédiez un fer à souder et du fil.
Le fil, il doit être du plus faible diamètre possible, histoire de ne pas trop peser sur la table d'harmonie (dans mon cas) et posséder un seul conducteur central entouré d'un blindage. Il existe des fils dont le fil central fait 0.1mm de diamètre et qui va pas trop mal, plus fin serait encore mieux.
Le fer doit avoir une puissance entre 25 et 40 watts, plus il sera trop puissant et moins pas assez. Sa panne (pointe permettant de souder) doit être la plus fine possible (a mon goût), on trouve ce genre de fer en GSB sous la marque campingaz pour des prix très corrects. Il vous faudra aussi du flux (substance basique empêchant momentanément l'oxydation des métaux sous l'effet de la chaleurs lors de la soudure) dont il faudra déposer une goutte sur les fils pour les étamer et sur la zone à souder avant soudure, cela facilite grandement l’opération. Si vous êtes débutants, entraînez vous un peu, c'est absolument nécessaire et pas si compliqué.

Je vous présente une pastille soudée de 15mm. La partie centrale en céramique sera connecté au fil central qui sera celui du +, le blindage sera lui attribué au moins du circuit. Souder ces pastilles n'est pas si facile, car en cas d’hésitation, garder le fer trop longtemps pourrait endommager la fonction piezo. L'usage du flux est absolument indispensable pour cela (et pour toute soudure électronique d'ailleurs).
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Après la soudure il faudra protéger et renforcer la cohésion des fils et du capteur, sinon l'arrachage guette. Pour cela j'utilise de l'époxy, colle à 2 composants non dénuée de toxicité (comme la soudure), a mon goût celle à vitesse intermédiaire est la meilleure. Elle doit recouvrir la partie centrale, en céramique tout en débordant légèrement sur la partie métallique, pour isoler la première.
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Pour finir, le mieux serait de blinder le dessus du capteur avec un adhésif au cuivre dont la colle est conductrice, que l'on peux se procurer sur Ebay à bon prix ou chez tout luthier de guitares électrique qui se respecte. Le blindage limite la ronflette indissociable de ce type de capteur à très haute impédance. L’expérience montre que le blindage des connections et des fils n'est pas absolument nécessaire.
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Quand vous assemblez plus d'un capteur, le montage en parallèle est indispensable (plus avec plus et moins avec moins) histoire de le pas aggraver l’impédance.
Voila, vous pouvez relier le circuit à une prise femelle jack 6.35mm mono standard ou non, à votre goût.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar jl-mando » Dim 13 Oct 2019 08:38

Merci Benoit pour tous ces détails , très bon sujet .
Petite question au sujet du placement des capteurs sur le support vibrant :
est ce qu'on doit mettre la partie céramique au plus près du support ou la partie cuivre , ou à ton avis ça n'a aucune importance .

J'ai un copain qui fabrique ( ou fabriquait ) des capteurs pour contrebasse , il tenait à une orientation précise de ses capteurs pour avoir
le meilleur son .

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar Damas » Dim 13 Oct 2019 12:13

Intéressant tout ça, je m'installe aussi.
tout le monde savait que c'était impossible à faire, il est arrivé un imbécile qui ne le savait pas et qu'il l'a fait.
Premier projet
Deuxième projet
Troisième projet
Quatrième projet

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Dim 13 Oct 2019 12:25

La capsule reçoit les vibrations et les convertie en électricité, donc le placement doit favoriser les vibrations pour avoir un signal fort, or on favorise le plus les aiguës avec cette façon de faire et sur les contrebasses j'ai vu des montages emballées dans de la gaine thermoformable, histoire de filtrer les hautes fréquences.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar docteur.bondage » Lun 14 Oct 2019 12:23

C'est la contrainte, en premier lieu, qui produit un signal électrique dans un matériau piezoélectrique.
Donc il est plus efficace "précontraint", comme les barettes sous le sillet de chevalet (comprimées par les cordes).
Par contre, ça lui donne un son plus puissant mais plus "dur".

Certains expérimentent différents moyens de fixation sur les tables avec de grosses variations de rendu (de la patafix à l'époxy).

Sur mes malheureux conseils, Raoul avait tenté de placer des films piezo sous un chevalet (type hardtail) pour une 12 cordes électrique. ça n'a jamais vraiment marché. :?
L'équation de la Guitare Électrique Idéale selon St Pedro : "7 frettes, 3 cordes, 2 notes par accord, 1 micro. Et 0 potard."

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar benoit suaudeau » Lun 14 Oct 2019 12:38

J'ai tenté le collage à la cyanoacrylate (comme pour certains capteurs fishman pour guitare et autres cordophones acoustiques) et j'en suis revenu, le son était avec un gain correct mais en dépit des mes preamp de courses le son était super dur. Je suis revenu au double face pour coller les miroirs, plus sûr que la patafix.

Sinon si c'est bien la contrainte qui fait grimper le voltage du cristal piezo, ce sont les vibrations qui permettent de créer le signal. J'ai tenté les capteurs sous sillet et le signal est dur, quand on met une pastille sur une table d'harmonie, le signal est moins fort mais bien plus équilibré. Donc les piezos sont pas si facile à utiliser, spécialement sur un instrument purement électrique.

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar caribou » Lun 14 Oct 2019 14:15

De toutes façons il faut bien avoir conscience que le piezo n'est qu'un compromis. Déjà il ne prend pas tout le spectre audible, d'où la nécessité d'en passer par un préamp pour équilibrer un peu le tout et en quelque sorte cacher la merde sous le tapis, d'où ce son tupperware et pas fidèle à l'instrument qu'ont souvent les systèmes piezo, c'est le préamp qui est en cause.
Pour moi le piezo a l'avantage que tu as évoqué de ne pas coûter grand chose (et je suis toujours scandalisé de voir certains systèmes à plusieurs centaines d'euros), d'être facilement bricolé sans savoir faire particulier et de quand même produire du son, en bref un bon moyen de dépannage. Mais pour un son fidèle, il faut voir ailleurs (où ce n'est pas non plus la panacée, le système universel n'existe pas).

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Re: Les capteurs piézos et leurs utilisations

Messagepar stephane isiar » Lun 14 Oct 2019 14:25

en plus de l'équalisation,il y a des préamplis avec un micro a électret pour reprendre l'ambiance dans la caisse et le mixer avec le signal du piezo si j'ai bien compris


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