Haut-parleur. La présente invention se rapporte à un haut-parleur, en particulier du type com prenant un diaphragme relativement grand soumis à l'action d'un organe de commande qui est mis électriquement en vibrations.
On a maintes fois essayé d'établir un hahi@-parleur de ce genre pour reproduire des sons avec une intensité sensiblement égale pour une gamme de fréquences éten due, et on a trouvé que le fonctionnement pouvait en être perfectionné d'une manière notable par le choix approprié de la subs tance et des dimensions des organes qui en font partie. Mais il est difficile d'établir un diaphragme ou autre surface émettrice de sons qui soit suffisamment léger et suffisamment rigide pour vibrer d'une seule pièce pour toute la gamme des fréquences ayant quelque importance pour la
reproduction des sons, par exemple de 80 à 6.000 périodes par seconde. Il est également difficile d'établir un organe de commande du diaphragme qui puisse fonc- tionner d'une manière uniforme pour toutes les: ,féquences de cette gamme, sans être obligé de l'amortir d'une manière exagérée, ce qui enlève toute sensibilité à l'appareil.
La. présente invention met à profit le "morcellement" de certaines surfaces émet trices de sons, morcellement qui se produit progressivement à mesure que la fréquence qui leur est appliquée augmente; autrement dit la surface vibrante réelle décroît pro gressivement quand la fréquence croît.
En utilisant un organe de commande dont la fréquence propre est située dans la partie supérieure de la zone des fréquences acous tiques importantes, et en le reliant à une surface émettrice dont la nature, les dimen sions et la forme sont telles qu'elle ne vibre d'une seule pièce qu'au voisinage de la plus basse fréquence des sons à reproduire, on obtiendra une courbe de fonctionnement très uniforme pour toute la gamme de fréquence envisagée et en même temps on éliminera toutes les résonances exagérées.
On peut, par exemple, choisir pour fré quence propre de l'organe de commande du haut-parleur une fréquence supérieure à. 2500 périodes par seconde, cette fréquence s'en tendant pour l'organe de commande seul détaché de la surface émettrice, et on peut relier ledit organe de commande à une sur face émettrice de nature telle qu'elle ne vibre pas d'une seule pièce au-dessus de 150 pé riodes à la secondé.
On connaît, il est vrai, des organes de commande ayant une fréquence propre de 2500 périodes à la. seconde, et même plus; mais ils sont utilisés avec des diaphragmes n'ayant pas les caractéristiques requises par la présente invention.
Tous les organes que l'on peut considé rer comme vibrant réellement avec l'organe de commande sont considérés comme faisant partie intégrante de ce dernier. Ainsi, si l'on utilise comme organe de commande une ar mature vibrante en porte à faux que l'on relie à un diaphragme conique par l'inter médiaire d'une tige et d'écrous métalliques, ces derniers organes de liaison sont considé rés comme faisant partie de l'organe de commande, tandis que le diaphragme, qui ne vibre pas effectivement avec les organes de commande à la fréquence indiquée, n'est pas considéré comme en faisant partie.
On peut vérifier si la surface vibre d'une seule pièce ou non au moyen d'une poudre fine que l'on répand sur elle.
S'il se produit des noeuds de vibrations ils seront rendus visibles par l'àceumulation de poudre qui s'y produit. La présence de tels noeuds indique que la surface ne vibre pas d'une seule pièce.
La fréquence propre des organes vibrants du haut-parleur qui comprennent l'organe de commande, les organes de liaison et le dia phragme peut être prévue de manière à être comprise entre 700 et 1100 périodes par seconde, cette fréquence étant calculée d'après la rigidité de l'organe de commande et le poids des organes vibrants considérés comme une charge massive portée par l'or gane de commande. Le diaphragme est de préférence conique et est soutenu à sa périphérie de façon à être maintenu d'une manière juste suffi sante pour obtenir la résistance désirée.
Des moyens sont, de préférence, disposés de manière à atténuer le plus possible l'in terférence des ondes acoustiques engendrées par l'avant et par l'arrière du diaphragme afin de conserver les sons les plus bas. On y arrive, .par exemple, au moyen d'une boîie dont l'avant est fermé par le diaphragme et la pièce flexible qui l'entoure, des ouver tures de dimensions appropriées étant ména gées à l'arrière de la. boîte afin de diminuer les résonances non désirées dans la boîte et les possibilités d'extinction partielle des sons bas par interférence.
On a représenté, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention au dessin ci-joint.
La fig. 1 est un schéma permettant de comprendre le mode de confection du dia- phragme; La fig. 2 est une coupe schématique de ladite forme d'exécution, et Les fig. 3 et 4 sont, à grande échelle, un plan et respectivement une élévation des organes de commande.
Le diaphragme 1 représenté qui, une fois terminé est conique, est fait en papier fabriqué à chaud à la presse, ayant environ 0,2 mm d'épaisseur et pesant environ là milligrammes -par cm. On y découpe un cercle A ayant un rayon d'environ 22 cm. On trace sur ce cercle deux rayons B et C faisant entre eux un angle de 600, et on coupe le disque ainsi formé suivant l'un des rayons, par exemple B, et suivant une ligne D parallèle à. l'autre rayon et distante de ce dernier d'environ 12 mm, cette ligne D reliant le premier rayon B à la périphérie du disque A. La, bande de 12 mm de large ainsi formée entre les deux rayons sert de recouvrement lorsqu'on joint les côtés du segment pour former un cône en collant la dite bande.
Un certain nombre 'd'entailles radiales sont formées le long de la périphé rie du cône, leur profondeur étant d'environ 12 mm; les languettes ainsi formées sont re courbées vers l'extérieur de manière à être disposées dans le plan de la base du cône; elles sont ensuite collées sur une feuille de papier mince que l'on découpe après séchage de manière à enlever la partie circulaire à l'intérieur des languettes. On pourrait éga lement, au lieu ?d'entailler radialement le cône, donner la forme voulue à la périphérie du cône en la pinçant entre deux moules mâle et femelle, le bord extérieur du papier ayant été humecté au préalable.
On obtient ainsi un cône d'environ 35 cm de diamètre de base et dont la section droite est par con séquent légèrement inférieure à 1000 cm'; son angle au sommet est d'environ<B>1130</B> et sa base est entourée d'une feuille de papier mince du genre habituellement employé pour les croquis au fusain.
On chauffe le diaphragme ainsi formé afin de le sécher et on le recouvre ensuite des deux côtés d'un vernis imperméable approprié tel qu'une solution de cellulose. Après ce traitement, le diaphragme est de préférence séché pendant une semaine dans une atmosphère sèche et tiède.
On a trouvé qu'un diaphragme préparé de cette manière et au moyen du matériel décrit, donne lieu au "morcellement" défini plus haut, poùr toutes fréquences supérieu res à 90 périodes à la seconde. En d'autres termes, à toutes les fréquences supérieures à 90 périodes par seconde, la surface vibrante effective est plus petite que la surface réelle et le rendement augmente avec la. fréquence.
Le diaphragme préparé comme indiqué plus haut est ensuite collé sur un cadre en bois 2, dont les largeurs intérieure et exté rieure sont respectivement 41 cm et 43 cm et dont. la, profondeur est d'environ 5 cm. La. partie conique du diaphragme fait sail lie à travers le cadre. Si on le désire, on peut ne pas vernir le bord en papier mince du diaphragme qui doit être collé afin de faciliter son adhésion au cadre, le vernis étant ensuite appliqué près de ce dernier lorsque l'ensemble est sec.
La boîte du haut-parleur comprend _ une enveloppe rigide 3, par exemple en bois, ayant 9 à 10 mm d'épaisseur et dont les .dimensions intérieures dans les deux sens sont 43 cm et dont la profondeur est de 18 cm; le dos de cette enveloppe présente des ouvertures 4 dont la surface totale est d'environ 400 cm; le ca dre portant le diaphragme est disposé à l'in térieur et à l'avant de l'enveloppe où il est maintenu solidement. Le diaphragme et le cadre peuvent être facilement remplacés quand il est nécessaire. L'avant -du diaphragme se trouve de préférence fixé .à environ 6 mm en arrière du bord avant de l'enveloppe.
L'avant (le cette enveloppe peut être recouvert par une soie légère non représentée fixée par un moyen quelconque. Afin ide renforcer le cône près de son sommet, on colle de préférence par dessus ledit cône un petit cône 5 de même nature. On peut former ce petit cône par exemple à partir d'un morceau de papier de. 15 mm de diamètre fendu suivant un rayon et dont les bords sont amenés à se recouvrir de manière à former un cône s'assujettissant exactement sur le grand cône. Le recouvrement çdh petit cône doit être disposé du côté opposé à celui oiz se trouve le recouvrement du grand cône.
La. couronne l' de papier léger entourant la, partie conique du diaphragme et dont l'im portance est faible ou négligeable en tant que surface émettrice, sert à aider le diaphragme à empêcher le passage des ondes sonores au tour tclû bord du cône, à, .conserver les sons les plus bas et à former une résistance à l'extré mité du diaphragme qui empêche la. réflexion du son et la. résonance qui en résultent. On peut employer, au lieu de papier, d'autres matières pouvant satisfire à. ces conditions.
Si on le désire, la couronne -de papier léger Peut recevoir un amortisseur d'un seul côté ou des deux côtés, cet amortisseur étant constitué *par une substance lé!#ére telle que de la. ouate maintenue en place par un ou plusieurs corps annulaires portés par une partie fixe de l'ap pareil.
Les substances ainsi disposées peuvent servir 4'e plus à. mettre l'extrémité du dia phragme dans les conditions voulues ainsi qu'à protéger, le cas échéant., la. couronne de papier mince contre l'arrivée des ondes sono res qui pourraient s'opposer aux mouvements de ladite couronne provoquée par la partie conique du diaphragme.
Le diaphragme représenté au dessin est actionné par un mécanisme de haut-parleur à tige vibrante 6, par l'intermédiaire d'une tige filetée 7, à laquelle il est fixé entre les écrous de forme évasée 8 et 9 (fig. 2). Le mé canisme est fixé à l'arrière de l'enveloppe et est isolé acoustiquement de cette dernière au moyen d'un anneau en caoutchouc 10.
Comme il a. été indiqué, on peut utiliser tout mécanisme compatible avec les exigences de la présente invention; toutefois, afin de donner une idée des -dimensions relatives des différents organes, on va. décrire ci-après, à. titre d'exemple, un mécanisme particulier qui peut être utilisé, et qui est représenté par les fi-. 3 et 4; celles-ci ne sont pas dessinées à l'échelle; mais on indiquera plus loin un cer tain nombre de caractéristiques de pièces im portantes qui le composent et qui ont été trou vées avantageuses.
Ce mécanisme comprend une plaque- support 12 en laiton pouvant être figée der rière l'enveloppe 3 et présentant à l'arrière un bosage 13 relativement grand percé en son centre d'un trou. Un aima-ut en -fer à cheval 15 est fixé par sa base à une plaque 16 qui est (portée par une tige 17 dirigée en sens con traire de l'aimant.
Cette tige peut coulisser à frottement doux dans le trou 14 du bossage 13 et présente une mortaise 18 dans laquelle pénètre une petite goupille 19 qui est main tenue en position au moyen d'une vis 20 vis sée dans le bossage de manière à empêcher toute relation de la tige 17 sans cependant en gêner le coulissement.
L'extrémité libre de la tige 17 est filetée et revoit un bouton mo leté de réglage 11; un ressort spiral 21 dis posé autour d'une goutte formée sur la plaque-support du côté opposé au bossage 13 tend à pousser la plaque 16 portant l'aimant dans une direction qui l'écarte de la plaque support 12. L'aimant présente- deux pièces po laires 23 en acier au silicium dirigées vers l'intérieur et séparées par un entrefer. Ces pièces polaires sont réunies pour assurer la rigidité de l'ensemble, au moyen de plaques latérales 24 non magnétiques; leur extrémité est biseautée afin de concentrer le flux dans l'entrefer.
Un enroulement 25 dans _ lequel peuvent circuler des courants à fréquence au dible est disposé autour de chaque pièce po laire; ces deux enroulements peuvent être con nectés en série, auquel cas leur résistance peut être de 2000 ohms. Un support 26 soli daire de la plaque 12 @du côté opposé au bos sage 18 et parallèle à la tige 17 porte à son extrémité et perpendiculairement à lui une ar mature vibrante 27 en acier spécial au sili cium ou en acier doux passant juste au-dessus de l'entrefer de l'aimant.<B>Il</B> est facile de com prendre que la molette 11 permet de régler la position des pièces polaires par rapport à l'armature vibrante.
La tige mince en acier doux 7 est rivée à l'armature 27 en un point en face du milieu de l'entrefer et est disposée à angle droit par rapport à l'armature. Cette tige 7 est filetée de manière à recevoir l'écrou évasé 9 servant de siège au sommet du dia phragme conique 1 lorsque le mécanisme est mis en place dans la boîte (fig. 2). On pour rait également former en une seule pièce l'ar mature et la tige 7 ou bien les souder l'une à l'autre.
L'extrémité de la tige filetée fait sail lie à l'avant @du diaphragme et on visse sur elle l'écrou évasé ou conique 8 afin d'assu jettir solidement le centre du diaphragme sur la tige. Les angles au sommet des deux pièces coniques 8 et 9 doivent approximati vement être égaux à celui du ,diaphragme conique.
De préférence, la longueur libre de l'ar mature vibrante est de 2 cm, la distance du support à la tige filetée 1,25 cm, la largeur de l'armature vibrante 0,64 cm et son épais seur 0,18 cm.
Le poids des organes de liaison (tige file tée et écrous 8 et 9) est de 2,5 grammes tandis que le poids de la partie conique du dia phragme est de 23 grammes. La rigidité de l'armature vibrante, qui peut être en acier spécial ou en acier doux, est, si on la cal cule à partir de ses dimensions, de 9 X 10" dynes par cm et sa fréquence d'environ 3500 à 4000 périodes par seconde.
La fréquence propre d'une simple arma ture vibrante en porte à faux de section cons tante rectangulaire peut être déterminée par la formule approximative de Rayleigh
EMI0005.0002
<I>f</I> étant la fréquence propre,<I>t</I> l'épaisseur en centimètres et l la longueur en centimètres. Dans le cas particulier, la fréquence propre de l'organe de commande, c'est-à-dire l'arma ture avec les moyens de connexion qui peu vent être considérés comme vibrant effective ment avec elle dans la zone des fréquences en question, est d'environ 2800 périodes par se conde.
On a trouvé que, si le -dispositif est dimen- sionné et monté correctement, des variations sensibles dans la fréquence propre de l'arma ture ne se produisent pas quand on éloigne un peu l'-aimant. Dans un cas, par exemple, on a trouvé que cette variation n'était que de 50 périodes .à la seconde.
.Si le poids ,die la partie conique du dia phragme avec celui des organes de liaison est supposé appliqué en bloc à l'armature vibrante au point où -les organes @de liaison lui sont reliés, la, fréquence propre calculée du sys tème vibrant sera d'environ 1000 périodes par seconde. En tenant compte du poids de l'ar mature vibrante, la. fréquence calculée s'a baisse à 950 périodes. La fréquence propre du diaphragme considéré comme vibrant sur son support extérieur en papier est de pr6fé- rence d'environ 25 périodes par seconde.
La fréquence propre de l'organe de com mande peut être mesurée en faisant passer des courants électriques de fréquence croissante dans l'enroulement, et en notant celle à la, quelle l'armature, grâce à l'amplitude de son. mouvement, frappe les pièces polaires.
La fréquence propre du diaphragme dans son montage peut être déterminée en l'excitant par des ondes sonores et en notant la fréquence à laquelle il résonne et vibre à son amplitude maximale. Bien que les valeurs données ci-dessus soient celles qui aient donné le meilleur résul tat, on peut s'en écarter quelque peu.