Générateur acoustique miniature
On a déjà remarqué qu'il était possible de produire des sons relativement intenses à l'aide d'une membrane qui était mise en vibration au moyen d'un corps capable de vibrer mécaniquement à une fréquence propre, ce corps étant entretenu lui-même en vibration à cette fréquence par un transducteur commandé à partir d'une source d'énergie électrique.
I1 est toutefois extrêmement difficile de construire des générateurs de ce type en grandes séries, en raison des tolérances très serrées. Pour peu que la membrane ne soit pas à la distance convenable du corps excité par le transducteur, le générateur ne produit plus aucun son, soit que le corps en question n'atteigne plus la membrane, soit qu'il soit bloqué par cette dernière.
Lorsque le générateur est destiné à être monté dans un appareil ou instrument, le seul fait de le fixer à l'intérieur de ce dernier peut provoquer un déplacement perturbateur du support sur lequel ledit corps est monté par rapport à la membrane.
Le but de la présente invention est de créer un générateur acoustique miniature qui puisse être fabriqué en série sans difficulté.
Le générateur acoustique selon l'invention comprend une membrane destinée à produire les sons et fixée par sa périphérie à un support de façon à faire partie d'une enceinte renfermant les organes du générateur, un corps capable de vibrer mécaniquement à une fréquence propre par rapport à un support le tenant dans une position déterminée à l'intérieur de ladite.enceinte et d'entrer en contact direct avec ladite membrane. de façon à lui faire produire des sons audibles. et un transducteur commandé à partir d'une source d'énergie électrique, qui excite ledit corps et l'entretient en vibration à sa fréquence propre, l'un desdits supports de la membrane dudit corps étant réglable par rapport à ladite enceinte.
Une forme d'exécution du générateur selon l'invention est représentée à titre d'exemple au dessin annexé dont la figure unique en est une coupe.
Le générateur représenté comprend une membrane conique 1 qui est destinée à produire les sons. A sa périphérie, la membrane 1 présente un rebord plat 2 qui est fixé (par exemple par collage) à une bague 3 qui lui tient lieu de support. La bague 3 est filetée et est vissée dans une ouverture taraudée 4 d'un support 5 qui, en combinaison avec la membrane 1, tient lie l d'enceinte aux autres organes du générateur, qui sont montés dans un logement 6 du support 5. Une garniture d'étanchéité 7 de profil circulaire est insérée entre la bague 3 et un épaulement 8 du support 5. La membrane 1 est protégée par un couvercle perforé 9 qui est également vissé dans l'ouverture 4 du support 5. Pour pouvoir mettre la bague 3 en place dans l'ouverture 4, au moins une paire de trous 10 sont prévus dans cette bague.
La membrane 1 est mise en vibration par une lame élastique 11 dont les deux extrémités sont fixées rigidement au support 5 par des vis 12.
La lame 11 est excitée et entretenue en vibration à sa fréquence propre par un transducteur électrodynamique commandé à partir d'une source d'énergie électrique (non représentée). A cet effet, une armature ferromagnétique 13 est fixée au milieu de la lame 11. Cette armature 13 fait partie d'un circuit magnétique comprenant une paire d'aimants permanents 14, 15, ainsi qu'une armature fixe 16 portant un noyau 17. Deux enroulements combinés 18, entourant le noyau 17 et s'étendant entre les aimants 14, 15, permettent de faire varier le champ magnétique entre l'armature mobile 13 et l'armature fixe 14 à 17.
A cet effet, ces enroulements 18, qui constituent une bobine captrice et une bobine motrice, sont branchés respectivement dans les circuits d'entrée et de sortie d'un amplificateur à transistor de type connu, qui peut être alimenté par une pile miniature choisie parmi les plus petites qu'on trouve sur le marché. L'amplificateur qui, outre les enroulements 18, ne comprend qu'un transistor et une résistance qui peuvent être intégrés en un seul corps solide, est monté dans le logement 6 à côté des enroulements 18.
Cet amplificateur, ainsi que les enroulements 18 et l'armature fixe 14 à 17, sont tenus en place dans le logement 6 du support 5 par un cadre 19 qui s'étend, en partie au-dessus des aimants 14, 15 et des enroulements 18, et en partie en dehors de l'espace occupé par ces organes. On voit au dessin que les extrémités de la lame 1 1 sont fixées par les vis 12 sur des parties débordantes du cadre 19.
L'épaisseur du cadre 19 est en outre choisie par rapport à celle de l'armature mobile 13 de façon que cette dernière, qui s'étend à l'intérieur du cadre 19, n'entre pas en contact avec les aimants 14, 15 lorsque la lame 1 1 vibre, l'entrefer entre les armatures fixe et mobile étant cependant aussi réduit que possible.
Vu que la lame 1 1 est encastrée à ses deux extrémités, elle tient l'armature 13 au repos dans une position relativement stable. Lorsque l'amplificateur à transistor est sous tension, la lame 1 1 vibre à sa fréquence propre en formant une demi-onde entre ses deux points d'encastrement. L'amplitude de cette vibration est toutefois minime.
Pour faire vibrer la membrane 1 et lui faire produire des sons audibles, la lame 11 entre en contact direct avec cette membrane. A cet effet, la lame 1 1 porte une protubérance 20 au milieu de sa longueur, qui entre en contact avec le sommet de la membrane 1.
Pour que cette membrane 1 soit excitée convenablement par la lame 11, sans empêcher cette dernière de vibrer, il importe que ces deux éléments se trouvent à une distance précise l'un de l'autre. Dans l'exemple décrit, cette distance est réglée en dernier lieu après le montage du générateur, en vissant simplement plus ou moins la bague 3 dans l'ouverture 4. Ce réglage se fait à l'oreille en mettant l'amplificateur à transistor sous tension de façon à faire vibrer la lame 11. La membrane 1 est bloquée dans la position réglée par le couvercle 9 qui tient lieu de contre-écrou à la bague 3.
Au lieu d'utiliser une lame encastrée à ses deux extrémités, on pourrait aussi utiliser d'autres corps capables de vibrer mécaniquement à une fréquence propre. Dans une autre forme d'exécution (non représentée) on pourrait ainsi recourir à une lame fixée à une seule extrémité et destinée à vibrer selon un quart de longueur d'onde. Au lieu d'une lame, on pourrait aussi utiliser un corps constitué par les deux branches d'un diapason. Dans ce cas le diapason pourrait être luimême excité par un transducteur analogue à celui représenté au dessin ou par un transducteur comprenant des cristaux piézo-électriques fixés aux branches du diapason et commandés de façon connue par un oscillateur électronique.
Dans ces dernières formes d'exécution, il serait aussi possible de permettre le réglage de la distance entre le corps capable de vibrer mécaniquement à une fréquence propre et la membrane destinée à produire les sons après le montage du générateur, en fixant la membrane 1 rigidement par rapport à l'enceinte renfermant les organes du générateur et en montant le corps destiné à exciter cette membrane sur un bâti réglable dans l'enceinte du générateur. Dans le cas où le corps en question serait constitué par une lame élastique encastrée à une seule de ses extrémités, cette lame pourrait être fixée à un bâti qui serait mobile à l'intérieur de ladite enceinte sous l'action d'une vis de réglage accessible depuis l'extérieur de cette enceinte.
Dans le cas où le corps destiné à exciter la membrane sonore serait constitué par les deux branches d'un diapason, celles-ci pourraient être venues de fabrication en une pièce avec un élément de fixation situé dans leur zone de jonction, cet élément de fixation étant monté dans l'enceinte du générateur par l'intermédiaire d'un pivot autour duquel il serait réglable à l'aide d'une vis accessible de l'extérieur de ladite enceinte.
Si la distance entre la membrane sonore et le corps destiné à l'exciter se déréglait par accident en cours d'utilisation, elle pourrait être rétablie aisément sans avoir à démonter le générateur.
Miniature acoustic generator
It has already been noticed that it was possible to produce relatively intense sounds using a membrane which was put into vibration by means of a body capable of mechanically vibrating at a natural frequency, this body being maintained itself vibrating at this frequency by a transducer controlled from a source of electrical energy.
However, it is extremely difficult to build generators of this type in large series, because of the very tight tolerances. As long as the membrane is not at the appropriate distance from the body excited by the transducer, the generator no longer produces any sound, either because the body in question no longer reaches the membrane, or if it is blocked by the latter.
When the generator is intended to be mounted in an apparatus or instrument, the mere fact of fixing it inside the latter can cause a disturbing movement of the support on which said body is mounted relative to the membrane.
The aim of the present invention is to create a miniature acoustic generator which can be mass-produced without difficulty.
The acoustic generator according to the invention comprises a membrane intended to produce the sounds and fixed by its periphery to a support so as to form part of an enclosure containing the organs of the generator, a body capable of vibrating mechanically at a natural frequency with respect to to a support holding it in a determined position inside said enclosure and to come into direct contact with said membrane. so as to make it produce audible sounds. and a transducer controlled from a source of electrical energy, which excites said body and maintains it in vibration at its natural frequency, one of said supports of the membrane of said body being adjustable relative to said enclosure.
One embodiment of the generator according to the invention is shown by way of example in the appended drawing, the single figure of which is a section thereof.
The generator shown comprises a conical membrane 1 which is intended to produce the sounds. At its periphery, the membrane 1 has a flat rim 2 which is fixed (for example by gluing) to a ring 3 which acts as a support for it. The ring 3 is threaded and is screwed into a threaded opening 4 of a support 5 which, in combination with the membrane 1, holds the enclosure connected to the other members of the generator, which are mounted in a housing 6 of the support 5. A sealing gasket 7 of circular profile is inserted between the ring 3 and a shoulder 8 of the support 5. The membrane 1 is protected by a perforated cover 9 which is also screwed into the opening 4 of the support 5. To be able to put the ring 3 in place in the opening 4, at least one pair of holes 10 are provided in this ring.
The membrane 1 is vibrated by an elastic blade 11, the two ends of which are rigidly fixed to the support 5 by screws 12.
The blade 11 is excited and maintained in vibration at its own frequency by an electrodynamic transducer controlled from a source of electrical energy (not shown). For this purpose, a ferromagnetic armature 13 is fixed in the middle of the blade 11. This armature 13 forms part of a magnetic circuit comprising a pair of permanent magnets 14, 15, as well as a fixed armature 16 carrying a core 17. Two combined windings 18, surrounding the core 17 and extending between the magnets 14, 15, make it possible to vary the magnetic field between the movable armature 13 and the fixed armature 14 to 17.
To this end, these windings 18, which constitute a sensor coil and a driving coil, are connected respectively to the input and output circuits of a known type transistor amplifier, which can be powered by a miniature battery chosen from among the smallest on the market. The amplifier which, besides the windings 18, only comprises a transistor and a resistor which can be integrated into a single solid body, is mounted in the housing 6 next to the windings 18.
This amplifier, as well as the windings 18 and the fixed armature 14 to 17, are held in place in the housing 6 of the support 5 by a frame 19 which extends, in part above the magnets 14, 15 and the windings. 18, and partly outside the space occupied by these organs. We see in the drawing that the ends of the blade 1 1 are fixed by the screws 12 on the projecting parts of the frame 19.
The thickness of the frame 19 is also chosen relative to that of the movable armature 13 so that the latter, which extends inside the frame 19, does not come into contact with the magnets 14, 15 when the blade 1 1 vibrates, the air gap between the fixed and mobile armatures, however, being as small as possible.
Since the blade 1 1 is embedded at both ends, it holds the frame 13 at rest in a relatively stable position. When the transistor amplifier is on, the blade 1 1 vibrates at its own frequency, forming a half wave between its two mounting points. However, the amplitude of this vibration is minimal.
To vibrate the membrane 1 and make it produce audible sounds, the blade 11 comes into direct contact with this membrane. For this purpose, the blade 1 1 carries a protuberance 20 in the middle of its length, which comes into contact with the top of the membrane 1.
In order for this membrane 1 to be suitably excited by the blade 11, without preventing the latter from vibrating, it is important that these two elements are located at a precise distance from each other. In the example described, this distance is adjusted last after mounting the generator, by simply screwing the ring 3 more or less into the opening 4. This adjustment is made by ear by putting the transistor amplifier on. tension so as to vibrate the blade 11. The diaphragm 1 is blocked in the position set by the cover 9 which acts as a lock nut to the ring 3.
Instead of using a blade embedded at both ends, one could also use other bodies capable of mechanically vibrating at a natural frequency. In another embodiment (not shown), it would thus be possible to use a blade fixed at one end and intended to vibrate at a quarter wavelength. Instead of a blade, one could also use a body formed by the two branches of a tuning fork. In this case, the tuning fork could itself be excited by a transducer similar to that shown in the drawing or by a transducer comprising piezoelectric crystals fixed to the branches of the tuning fork and controlled in a known manner by an electronic oscillator.
In these latter embodiments, it would also be possible to allow the adjustment of the distance between the body capable of vibrating mechanically at a natural frequency and the membrane intended to produce the sounds after assembly of the generator, by fixing the membrane 1 rigidly. relative to the enclosure containing the generator components and mounting the body intended to excite this membrane on an adjustable frame in the generator enclosure. In the event that the body in question is constituted by an elastic blade embedded at only one of its ends, this blade could be fixed to a frame which would be movable inside said enclosure under the action of an adjusting screw. accessible from outside this enclosure.
In the event that the body intended to excite the sound membrane would consist of the two branches of a tuning fork, these could have come from manufacture in one piece with a fixing element located in their junction zone, this fixing element being mounted in the enclosure of the generator by means of a pivot around which it would be adjustable using a screw accessible from the outside of said enclosure.
If the distance between the sound membrane and the body intended to excite it accidentally gets out of hand during use, it could be easily reestablished without having to disassemble the generator.