Générateur acoustique
L'objet de la présente invention est un générateur acoustique, dans lequel les sons sont produits par une membrane que fait vibrer une lame élastique allongée, excitée et entretenue en vibration à sa fréquence propre par un transducteur électromagnétique.
Dans les générateurs acoustiques connus de ce genre, la lame destinée à faire vibrer la membrane est fixée à un support par l'une de ses extrémités. Son autre extrémité frappe la membrane.
Pour assurer le fonctionnement du générateur, il faut cependant se livrer à des opérations de réglage délicates et laborieuses. La lame ou l'armature qu'elle porte doit être tenue à une distance précise de l'électro-aimant du transducteur, ce qui n'est pas aisé dans le cas d'une lame fixée uniquement par l'une de ses extrémités. L'intensité des sons décroît en effet rapidement en augmentant quelque peu cette distance. En la diminuant au contraire, l'armature reste collée au noyau de l'électro-aimant. En outre, la distance entre la lame et la membrane doit aussi être réglée dans des tolérances très serrées. A peine la membrane est-elle un peu trop éloignée de la lame, qu'elle n'est plus excitée convenablement par cette dernière et les sons sont beaucoup plus faibles.
En revanche, si la membrane est un peu trop proche de la lame, elle l'empêche de vibrer en la collant au noyau de l'électroaimant.
Par ailleurs, la matière de la lame doit être de très haute qualité. En particulier, la lame ne doit pas être sujette à la fatigue. Une trace de fatigue déréglerait en effet les distances de l'armature à l'électro-aimant et de la lame à la membrane et perturberait donc la sonnerie.
Du fait que c'est l'extrémité de la lame qui frappe la membrane dans les générateurs acoustiques connus, ceux-ci ont encore l'inconvénient d'être relativement encombrants, car la lame ne peut pas être maintenue à l'intérieur des limites de la membrane, à moins de donner des dimensions démesurées à cette dernière.
Le but de Invention est ainsi de créer un générateur acoustique qui puisse être réglé plus facilement en cours de fabrication et risque moins de se dérégler à l'usage, tout en étant moins encombrant que les générateurs connus du même genre.
Dans le générateur selon l'invention, la lame a, à cet effet, ses deux extrémités rigidement fixées à un support du générateur.
Une forme d'exécution et une variante du générateur selon l'invention sont représentées à titre d'exemple au dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 est une coupe diamétrale de cette forme d'exécution
la fig. 2 en est une vue en plan, certaines pièces étant enlevées et d'autres partiellement arrachées
la fig. 3 est une coupe de la variante, selon un plan diamétral perpendiculaire au plan de coupe de la fig. 1, et
la fig. 4 est le schéma du dispositif de commande électronique du générateur.
Le générateur représenté aux fig. 1 et 2 est monté dans un support 1. Ce support 1 présente un premier logement cylindrique 2 et un second logement allongé 3, dans le fond du logement 2. La fig. 2 montre que le logement 3 est disposé selon un diamètre du logement 2.
Le générateur lui-même présente tout d'abord une armature fixe, qui comprend: une plaque 4 (fig. 1) en matière ferromagnétique, disposée tout au fond du logement allongé 3; un noyau 5, également fait en matière ferromagnétique et fixé à la plaque 4, et deux aimants permanents 6, en forme de parallélépipède, posés sur la plaque 4, aux extrémités de celle-ci, dans le logement allongé 3. La hauteur des aimants 6 est égale à celle de la partie du noyau 5 qui fait saillie au-dessus de la plaque 4. Le générateur comprend, en outre, un corps 7 en matière synthétique, qui est placé dans un logement 8 s'étendant parallèlement au logement 3, de façon que ce corps 7 prenne place à côté de la plaque 4. De plus, le corps 7 arrive à fleur du fond du logement cylindrique 2.
Ce corps 7 porte les organes électriques qui assurent le fonctionnement du générateur. Ces organes sont cons titués par un transistor 9 et une résistance 10 enrobés tous deux dans le corps 7. Ils comprennent aussi deux bobines 11, 12, qui sont fixées rigidement au corps 7 (par exemple par collage) et qui prennent place autour du noyau 5, entre les aimants 6. Comme on le voit à la fig. 4 les bobines 11 et 12 sont montées respectivement dans les circuits d'entrée et de sortie du transistor 9, qui se met à osciller dès que sa ligne d'entrée 13 et sa ligne de sortie 14 sont mises sous tension.
Des essais effectués avec un transistor 9 du type AC 129, une résistance 10 de 400 ohms, une bobine 1 1 de 420 et une bobine 12 de 840 spires ont été concluants.
Dans une variante, le transistor et la résistance de l'amplificateur pourraient être intégrés dans un seul et unique corps solide. Les bobines 11 et 12 sont enroulées simultanément; leurs spires sont collées de façon à former un bloc rigide qui est lui-même collé au corps 7 dans lequel les autres éléments de circuit sont enrobés. Les fils extrêmement fins (dont le diamètre est de l'ordre de 51100mu), qui sortent des bobines 11 et 12 et qui sont reliés au transistor 9 et à la résistance 10, sont également enrobés dans le corps 7 et, par conséquent, protégés.
Les lignes d'entrée 13 et de sortie 14 de cet oscillateur peuvent aboutir à des bornes 15, 16 (fig. 3) du support du générateur en passant à travers ce support. Si ce dernier est, par exemple, en matière synthétique, les lignes 13, 14 peuvent être simplement noyées dans la masse constituant les parois du support.
Pour retenir les aimants 6 ainsi que le corps 7 en place dans le logement 2, un cadre 17 en matière amapné- tique, qui s'étend au-dessus des aimants 6 et des bobines 11, 12, est fixé par ses extrémités au support 1 à l'aide de deux vis 18. Celles-ci servent, en outre, à fixer les extrémités d'une lame élastique allongée 19 par-dessus le cadre 17, de façon que la lame 19 soit encastrée à ses deux extrémités et s'étende au-dessus des aimants 6, des bobines 11, 12 et du noyau 5. Une armature 20 en matière ferromagnétique est fixée à la lame 19 et s'étend à l'intérieur d'une ouverture centrale 17a du cadre 17, toutefois sans jamais entrer en contact, ni avec les aimants 6, ni avec le noyau 5.
Aussitôt que les lignes 13 et 14 sont sous tension, les oscillations de courant produites par le transistor 9 dans les bobines 11, 12 ont pour effet d'attirer périodiquement l'armature 20 et de faire vibrer la lame 19 à sa fréquence propre, qui peut être comprise entre 600 et 900 Hz.
En son centre, la lame 19 porte une protubérance 21 frappant une membrane conique 22 faite en matière synthétique, qui produit un son audible lorsque l'oscillateur à transistor est sous tension. Cette membrane 22 présente un rebord périphérique plat 23 qui est fixé (par exemple par collage) à une bague filetée 24 engagée dans une ouverture taraudée 25 du support 1. La face externe de la bague 24 présente des trous 26 dans lesquels peuvent être engagées des pointes d'un outil approprié, destiné à permettre le vissage de la bague 24 dans l'ouverture 25. Un couvercle perforé 27, présentant un rebord fileté, est vissé dans l'ouverture 25 par-dessus la bague 24. Le couvercle 27 protège la membrane 22 en évitant que des corps étrangers n'entrent en contact avec elle et ne la déchirent. Les perforations du couvercle 27 laissent passer librement les sons produits par la membrane 22.
Pour que cette membrane 22 soit excitée dans les meilleures conditions possibles, il est avantageux que la protubérance 21 de la lame 19 la frappe en un point situé le plus près possible de son sommet, c'est-à-dire au voisinage de son centre. Grâce au fait que la lame 19 est encastrée à ses deux extrémités, c'est aussi son point central qui a l'amplitude maximum lorsque l'oscillateur à transistor est sous tension et qui est appelé à frapper la membrame 22. L'utilisation d'une lame 19 encastrée aux deux extrémités, a l'avantage de permettre une construction ramassée du générateur. En particulier, il est possible de disposer la lame 19 à l'intérieur des limites de la membrane 22, puisque cette lame est disposée selon un diamètre de la membrane.
La place à disposition sous la membrane est en outre utilisée plus rationnelllement que dans les générateurs connus dont la lame est placée selon un rayon de la membrane, laissant ainsi inoccupé un secteur important de l'espace situé sous la membrane.
Vu que la lame 19 est encastrée aux deux extrémités, on remarquera que sa position de repos est extrêmement stable et que l'amplitude de ses oscillations est relativement faible. De plus, pour que sa protubérance 21 frappe convenalbement la membrane 22, il faut que le sommet de cette dernière occupe une position très précise par rapport à la lame 19. Si la membrane 22 est trop éloignée de la lame 19, cette dernière ne l'atteint plus lorsqu'elle vibre. En revanche, si la membrane 22 est trop rapprochée de la lame 19, elle empêche cette dernière de vibrer, En faisant des essais, il est aisé de se rendre compte que la distance entre la membrane 22 et la lame 19 doit être réglée avec une précision de l'ordre de quelques centièmes de mm.
Ce réglage est assuré, dans l'exemple décrit, par le fait que la membrane 22 n'est pas fixée rigidement au support 1, dans une position bien déterminée. En vissant plus ou moins la bague 24 portant la membrane 22, on déplace cette dernière par rapport à la lame 19. La distance entre la lame 19 et la membrane 22 n'a manifestement pas besoin d'être mesurée. I1 suffit de faire vibrer la lame 19 en mettant l'oscillateur à transistor qui l'excite sous tension. L'ouvrier chargé du réglage peut alors aisément déplacer la membrane 22 en vissant plus ou moins la bague 24, puisque celle-ci est accessible dès que le couvercle 27 a été retiré. Pour placer la membrane 22 dans la position convenable, cet ouvrier se laissera simplement guider par la qualité des sons produits par cette membrane.
Lorsque le son sera optimum, il remettra en place le couvercle 27, qui tient lieu de contreécrou.
Pour éviter que la transpiration n'encrasse à la longue le générateur en passant à travers les filets de l'ouverture 25 et de la bague 24, une garniture d'étanchéité 28 est placée sous cette bague 24 qui, selon la position dans laquelle la membrane 22 est finalement réglée, comprime plus ou moins la garniture 28 sur un épaulement 29 du support 1. Afin que cette garniture 28 assure l'étanchéité, quelle que soit la position dans laquelle la membrane 22 est réglée, elle est choisie avec un profil qui se prête à des déformations relativement importantes.
Des essais ont montré qu'en soumettant le générateur décrit à des surpressions de l'ordre d'une atmosphère, la membrane 22 n'était pas sollicitée au-delà de sa limite d'élasticité. Quant à la garniture 28, elle continuait à assurer l'étanchéité du joint entre la bague 24 et le support 1.
Pendant tout le temps que les lignes 13, 14 restent sous tension, la membrane 22 produit un son continu.
Pour alimenter le circuit représenté à la fig. 4, il suffit de relier les lignes 13, 14 à une pile. Les piles miniatures qu'on trouve sur le marché conviennent parfaitement.
Un interrupteur sera branché dans le circuit afin de pouvoir exciter le générateur à volonté. Un interrupteur électronique, constitué par un transistor dont la base est polarisée par un multivibrateur bistable, peut aussi être utilisé à cet endroit. Par un choix approprié des constantes de temps du multivibrateur, il est possible de régler, d'une part, la fréquence des interruptions de courant produites dans le circuit du générateur, et, d'autre part, la longueur relative de ces interruptions par rapport à la durée du passage du courant.
Un tel interrupteur produit, par conséquent, un son intermittent. Grâce à lui, le fabricant peut ainsi à son gré provoquer de brèves interruptions du son, se succédant à des intervalles très rapprochés ou plus éloignés, ou alors ne faire vibrer la membrane 22 que par à-coups très brefs, à des intervalles de temps plus ou moins rapprochés.
Les dimensions du générateur décrit peuvent être réduites au point de permettre le montage des différents éléments de ce générateur à l'intérieur d'un espace cylindrique de diamètre n'excédant par 8 mm et de hauteur environ égale à 4 mm.
En vue de permettre une fabrication du générateur entièrement indépendante, il est enfin possible d'en monter les éléments dans une capsule 30, ainsi que le fait voir la variante représentée à la fig. 3, cette capsule étant ensuite logée dans un alvéole 31 d'un support la semblable au support 1. Pour établir les contacts électriques nécessaires entre les lignes 13, 14 et les autres éléments de circuit (pile, interrupteur), le support la est muni de fiches 32, 33 sur lesquelles vont se planter respectivement les bornes 15, 16 de la capsule 30, lorsque cette dernière est introduite dans l'alvéole 31 du support la.
Dans cette variante, le support la et la capsule 30 seront de préférence moulés en matière synthétique.
Acoustic generator
The object of the present invention is an acoustic generator, in which the sounds are produced by a membrane which vibrates an elongated elastic blade, excited and maintained in vibration at its own frequency by an electromagnetic transducer.
In known acoustic generators of this type, the blade intended to make the membrane vibrate is fixed to a support by one of its ends. Its other end hits the membrane.
To ensure the operation of the generator, however, it is necessary to engage in delicate and laborious adjustment operations. The blade or the frame that it carries must be held at a precise distance from the electromagnet of the transducer, which is not easy in the case of a blade fixed only by one of its ends. In fact, the intensity of the sounds decreases rapidly by increasing this distance somewhat. By reducing it on the contrary, the armature remains stuck to the core of the electromagnet. In addition, the distance between the blade and the diaphragm must also be set within very tight tolerances. Hardly is the membrane a little too far from the blade, than it is no longer suitably excited by the latter and the sounds are much lower.
On the other hand, if the membrane is a little too close to the blade, it prevents it from vibrating by sticking it to the core of the electromagnet.
In addition, the material of the blade must be of very high quality. In particular, the blade should not be subject to fatigue. A trace of fatigue would indeed disturb the distances from the armature to the electromagnet and from the blade to the membrane and would therefore disturb the ringing.
Since it is the end of the blade which strikes the membrane in known acoustic generators, these still have the disadvantage of being relatively bulky, since the blade cannot be kept within the limits. of the membrane, unless you give excessive dimensions to the latter.
The aim of the invention is thus to create an acoustic generator which can be adjusted more easily during manufacture and which is less likely to become disturbed during use, while being less bulky than known generators of the same type.
In the generator according to the invention, the blade has, for this purpose, its two ends rigidly fixed to a support of the generator.
An embodiment and a variant of the generator according to the invention are shown by way of example in the appended drawing, in which:
fig. 1 is a diametral section of this embodiment
fig. 2 is a plan view, some parts removed and others partially broken away
fig. 3 is a section of the variant, along a diametral plane perpendicular to the section plane of FIG. 1, and
fig. 4 is the diagram of the electronic control device of the generator.
The generator shown in FIGS. 1 and 2 is mounted in a support 1. This support 1 has a first cylindrical housing 2 and a second elongated housing 3, in the bottom of the housing 2. FIG. 2 shows that the housing 3 is arranged along a diameter of the housing 2.
The generator itself first of all has a fixed frame, which comprises: a plate 4 (FIG. 1) made of ferromagnetic material, placed at the very bottom of the elongated housing 3; a core 5, also made of ferromagnetic material and fixed to the plate 4, and two permanent magnets 6, in the form of a parallelepiped, placed on the plate 4, at the ends thereof, in the elongated housing 3. The height of the magnets 6 is equal to that of the part of the core 5 which protrudes above the plate 4. The generator further comprises a body 7 of synthetic material, which is placed in a housing 8 extending parallel to the housing 3 , so that this body 7 takes place next to the plate 4. In addition, the body 7 comes flush with the bottom of the cylindrical housing 2.
This body 7 carries the electrical components which ensure the operation of the generator. These members are constituted by a transistor 9 and a resistor 10 both embedded in the body 7. They also include two coils 11, 12, which are rigidly fixed to the body 7 (for example by gluing) and which take place around the core. 5, between the magnets 6. As seen in FIG. 4 the coils 11 and 12 are mounted respectively in the input and output circuits of transistor 9, which starts to oscillate as soon as its input line 13 and its output line 14 are energized.
Tests carried out with a transistor 9 of the AC 129 type, a resistor 10 of 400 ohms, a coil 11 of 420 and a coil 12 of 840 turns have been conclusive.
Alternatively, the transistor and the resistor of the amplifier could be integrated into a single solid body. The coils 11 and 12 are wound simultaneously; their turns are glued so as to form a rigid block which is itself glued to the body 7 in which the other circuit elements are embedded. The extremely fine wires (the diameter of which is in the order of 51100mu), which exit from the coils 11 and 12 and which are connected to the transistor 9 and to the resistor 10, are also coated in the body 7 and, therefore, protected .
The input 13 and output 14 lines of this oscillator can lead to terminals 15, 16 (fig. 3) of the generator support by passing through this support. If the latter is, for example, in synthetic material, the lines 13, 14 can simply be embedded in the mass constituting the walls of the support.
In order to retain the magnets 6 as well as the body 7 in place in the housing 2, a frame 17 of non-magnetic material, which extends above the magnets 6 and the coils 11, 12, is fixed by its ends to the support. 1 by means of two screws 18. These serve, moreover, to fix the ends of an elongated elastic strip 19 over the frame 17, so that the strip 19 is embedded at both ends and s 'extends above the magnets 6, the coils 11, 12 and the core 5. An armature 20 of ferromagnetic material is fixed to the blade 19 and extends inside a central opening 17a of the frame 17, however without ever coming into contact with either the magnets 6 or the core 5.
As soon as the lines 13 and 14 are under tension, the current oscillations produced by the transistor 9 in the coils 11, 12 have the effect of periodically attracting the armature 20 and causing the blade 19 to vibrate at its natural frequency, which can be between 600 and 900 Hz.
At its center, blade 19 carries a protrusion 21 striking a conical membrane 22 made of synthetic material, which produces an audible sound when the transistor oscillator is energized. This membrane 22 has a flat peripheral rim 23 which is fixed (for example by gluing) to a threaded ring 24 engaged in a threaded opening 25 of the support 1. The outer face of the ring 24 has holes 26 in which can be engaged. tips of a suitable tool, intended to allow the ring 24 to be screwed into the opening 25. A perforated cover 27, having a threaded rim, is screwed into the opening 25 over the ring 24. The cover 27 protects the membrane 22 while preventing foreign bodies from coming into contact with it and tearing it. The perforations of the cover 27 allow the sounds produced by the membrane 22 to pass freely.
So that this membrane 22 is excited under the best possible conditions, it is advantageous for the protuberance 21 of the blade 19 to strike it at a point located as close as possible to its top, that is to say in the vicinity of its center. . Thanks to the fact that the blade 19 is embedded at its two ends, it is also its central point which has the maximum amplitude when the transistor oscillator is energized and which is called upon to strike the membrame 22. The use of A blade 19 recessed at both ends has the advantage of allowing a compact construction of the generator. In particular, it is possible to place the blade 19 inside the limits of the membrane 22, since this blade is arranged along a diameter of the membrane.
The space available under the membrane is also used more rationally than in known generators, the blade of which is placed along a radius of the membrane, thus leaving a large sector of the space located under the membrane unoccupied.
Given that the blade 19 is embedded at both ends, it will be noted that its rest position is extremely stable and that the amplitude of its oscillations is relatively low. In addition, in order for its protuberance 21 to strike the membrane 22 suitably, the top of the latter must occupy a very precise position relative to the blade 19. If the membrane 22 is too far from the blade 19, the latter does not l 'reaches more when it vibrates. On the other hand, if the membrane 22 is too close to the blade 19, it prevents the latter from vibrating. By making tests, it is easy to realize that the distance between the membrane 22 and the blade 19 must be adjusted with a precision of the order of a few hundredths of a mm.
This adjustment is ensured, in the example described, by the fact that the membrane 22 is not rigidly fixed to the support 1, in a well determined position. By screwing the ring 24 carrying the membrane 22 more or less, the latter is moved relative to the blade 19. The distance between the blade 19 and the membrane 22 clearly does not need to be measured. It suffices to make the blade 19 vibrate by putting the transistor oscillator which energizes it. The worker responsible for the adjustment can then easily move the membrane 22 by screwing the ring 24 more or less, since the latter is accessible as soon as the cover 27 has been removed. To place the membrane 22 in the appropriate position, this worker will simply let himself be guided by the quality of the sounds produced by this membrane.
When the sound is optimum, it will replace the cover 27, which acts as a locknut.
To prevent perspiration from clogging the generator over time by passing through the threads of the opening 25 and of the ring 24, a seal 28 is placed under this ring 24 which, depending on the position in which the membrane 22 is finally adjusted, more or less compresses the gasket 28 on a shoulder 29 of the support 1. So that this gasket 28 ensures the seal, whatever the position in which the membrane 22 is adjusted, it is chosen with a profile which lends itself to relatively large deformations.
Tests have shown that by subjecting the generator described to overpressures of the order of one atmosphere, the membrane 22 was not stressed beyond its elastic limit. As for the gasket 28, it continued to ensure the tightness of the seal between the ring 24 and the support 1.
While the lines 13, 14 remain under tension, the membrane 22 produces a continuous sound.
To supply the circuit shown in fig. 4, just connect lines 13, 14 to a battery. The miniature batteries found on the market are ideal.
A switch will be connected in the circuit in order to be able to excite the generator at will. An electronic switch, consisting of a transistor whose base is biased by a bistable multivibrator, can also be used at this location. By an appropriate choice of the time constants of the multivibrator, it is possible to adjust, on the one hand, the frequency of the current interruptions produced in the generator circuit, and, on the other hand, the relative length of these interruptions compared to the duration of the current flow.
Such a switch therefore produces an intermittent sound. Thanks to it, the manufacturer can thus at his discretion cause brief interruptions in the sound, succeeding each other at very short or more distant intervals, or else only vibrate the membrane 22 in very short bursts, at intervals of time. more or less close together.
The dimensions of the generator described can be reduced to the point of allowing the various elements of this generator to be mounted inside a cylindrical space with a diameter not exceeding 8 mm and a height approximately equal to 4 mm.
With a view to enabling the generator to be manufactured entirely independently, it is finally possible to mount the elements thereof in a capsule 30, as shown by the variant shown in FIG. 3, this capsule then being housed in a cell 31 of a support 1a similar to the support 1. To establish the necessary electrical contacts between the lines 13, 14 and the other circuit elements (battery, switch), the support 1a is provided of cards 32, 33 on which the terminals 15, 16 of the capsule 30 will be planted respectively, when the latter is introduced into the cell 31 of the support 1a.
In this variant, the support 1a and the capsule 30 will preferably be molded from synthetic material.