FR2544950A1 - Dispositif piezoelectrique de production de sons - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PIEZOELECTRIQUE DE PRODUCTION DE SONS. IL COMPORTE UN DIAPHRAGME 15 FORME D'UNE PLAQUE EN CRISTAL PIEZOELECTRIQUE QUI PRODUIT DES ONDES SONORES LORSQU'UNE TENSION LUI EST APPLIQUEE PAR UN CIRCUIT 14 ALIMENTE PAR UNE SOURCE 13 SOUS LA COMMANDE D'UN INTERRUPTEUR 12. LES ONDES SONORES PRODUITES PAR LE DIAPHRAGME 15 SORTENT PAR UNE FENTE 17 QUI CONSTITUE UNE SOURCE SONORE LINEAIRE FORMANT DES FRONTS D'ONDES SEMI-CYLINDRIQUES. DOMAINE D'APPLICATION: ARTICLES PORTATIFS TELS QUE DES EMBLEMES, DES BADGES, DES BRIQUETS, DES PENDENTIFS, DES PORTE-CLES, DES JEUX DE CARTES OU DES PRODUITS COSMETIQUES.
Description
L'invention concerne un dispositif perfectionné de production de sons
utilisant un diaphragme à cristal piézoélectrique, ainsi que des articles renfermant un tel dispositif. Un diaphragme à cristal piézoélectrique, c'est-à-dire une mince plaque de cristal piézoélectrique, par exemple de quartz ou de titanate de baryum, portant des électrodes sur ses deux faces, subit des variations d'épaisseur lorsqu'il est soumis à des différences de
potentiel appliquées entre les électrodes, ce qui cons-
titue l'effet piézoélectrique De tels diaphragmes piézo-
électriques ont généralement des fréquences de résonance élevées et ont été utilisés, en tant que dispositifs convertissant l'énergie de signaux électriques en sons,
uniquement dans des "tweeters"', c'est-à-dire des hauts-
parleurs destinés uniquement aux audiofréquences élevées, ou bien dans des dispositifs simples de production de sons. Le diaphragme à cristal piézoélectrique est souvent logé dans un boîtier plat et mince dont le
centre d'une paroi présente une petite ouverture circu-
laire disposée de façon que les ondes sonores émises par
le diaphragme rayonnent en passant à travers cette ouver-
ture circulaire Dans ce cas, l'ouverture circulaire du dispositif sert de source sonore ponctuelle par laquelle les ondes sonores provenant du diaphragme sortent du
boîtier en formant des fronts d'ondes sensiblement sphé-
riques Ces ondes sonores à fronts sensiblement sphériques, de même que celles propres à un haut-parleur à source sonore ponctuelle, par exemple un haut-parleur dynamique du type à membrane conique, accompagnent des pressions sonores se propageant à des vitesses différentes de celles des particules en vibration dans l'air, de sorte que leur son ne semble pas tout-à-fait naturel à l'oreille humaine Par ailleurs, les ondes sonores provenant de la source sonore ponctuelle tendent à diffuser rapidement et à s'amortir dans l'air et, par conséquent, la bande
de fréquence obtenue est étroite.
Dans les dispositifs de l'art antérieur,
les différentes parties du diaphragme à cristal piézo-
électrique tendent à vibrer dans des phases différentes (vibrations fractionnées) et les fréquences de résonance provoquant ces vibrations fractionnées sont élevées, de sorte que la fidélité de la reproduction n'est bonne
qu'aux audiofréquences élevées.
L'invention a pour objet un dispositif de pro-
duction de sons utilisant un diaphragme à cristal piézo-
1 o électrique capable d'émettre des sons semblant naturels à l'oreille humaine, à des niveaux de pression sonore suffisants. L'invention a également pour objet un article portatif dans lequel est incorporé un tel dispositif
piézo-électrique perfectionné de production de sons.
Pour réaliser ces objets, l'invention propose un dispositif piézoélectrique de production de sons comportant des moyens destinés à former une ou plusieurs sources sonores linéaires grâce auxquelles les ondes sonores émises par le diaphragme rerayonnent sensiblement en fronts d'ondes semi-cylindriques, le diaphragme étant commandé par un signal provenant d'une source, par exemple des circuits de mémorisation de-sons, des microphones,
des récepteurs radiophoniques, des lecteurs d'enregis-
trement et des enregistreurs/lecteurs de bandes magnétiques.
Dans une forme préférée de réalisation du dispositif de production de sons selon l'invention, les sources sonores comprennent des fentes formées dans la partie centrale d'une feuille de transformation d'ondes
placée en face du diaphragme.
Dans une autre forme préférée de réalisaton, les sources sonores comprennent des fentes formées dans la partie centrale d'une feuille de transformation d'ondes fixée sur la face avant du diaphragme, la feuille
de transformation étant réalisée en une résine synthé-
tique dure, cellulaire ou pleine.
Dans une autre forme de réalisation, une pellicule de transformation d'ondes, réalisée en une résine synthétique dure et présentant des nervures parallèles faisant saillie sur l'une de ses faces, est
fixée sur la face avant du diaphragme.
Dans ue aut-r:orm-ee d réalisaâzon, une feui 2 le de transformation d'ondes,réalisée en une résine synthé- tique dure, cellulaire, est fixée à la face avant du
diaphragme La feuille présente plusieurs nervures paral-
lèles voisines et plusieurs gorges parallèles formées entre les nervures, sur une face, et elle présente en outre une fente formée de façon à traverser une partie
de cette feuille o passe la gorge centrale.
Dans une autre forme de réalisation, le dia-
phragme et une pellicule de transformation d'onde sont fixés sur un support, côte à côte, à l'aide des bords du diaphragme La pellicule est formée d'une résine synthétique dure et l'une de ses faces présente plusieurs nervures parallèles en saillie ainsi qu'une nervure
périphérique annulaire entourant les nervures parallèles.
Un élément de liaison est interposé entre le'diaphragme et la pellicule de transformation d'ondes, au niveau de leurs parties centrales, afin de transmettre entre
eux les vibrations mécaniques.
Dans une autre forme de réalisation, le dia-
phragme à cristal piézoélectrique comprend plusieurs plaques élémentaires en cristal piézoélectrique, reliées
en série, et il est fixé, par une première de ses extré-
mités, à une paroi arrière intérieure d'un boîtier ouvert sur le devant Les moyens formant une ou plusieurs sources
sonores linéaires comprennent une plaque de transforma-
tion d'ondes disposée dans le boîtier et présentant une section transversale de forme sensiblement en V dont les branches sont bombées globalement vers l'extérieur
du bottier Un premier bord de la plaque de transforma-
tion d'ondes, correspondant au fond du V, est fixé au diaphragme, tandis que les deux bords latéraux de cette plaque, parallèles au premier bord, sont fixés aux
parois latérales respectives du boîtier, à proximité -
du devant ouvert de ce boîtier.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement
limitatifs et sur lesquels: -
la figure 1 est une vue schématique en pers-
pective d'un coffret pour cartes comportant une forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention; la figure 2 est une vue partielle en plan à échelle agrandie du coffret de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan d'un badge renfermant une autre forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention; la 'Figure 5 est une coupe suivant la ligne B-B de de la figure 4,
la figure 6 est un schéma du circuit du dis-
positif de production de sons de la figure 4; la figure 7 est une vue en plan-d'une autre forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de
production de sons selon l'invention; -
la figure 8 est une coupe suivant la ligne C-C de la figure 7; la figure 9 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention; la figure 10 est une coupe suivant la ligne D-D de la figure 9; la figure 11 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention; la figure 12 est une coupe suivant la ligne E-E de la figure 11; la figure 13 est une vue en plan, avec coupe partielle,d'une autre forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention; la figure 14 est une coupe suivant la ligne F-F de la figure 13; la figure 15 est une vue en perspective
d'une autre forme de réalisation du dispositif piézo-
électrique de production de sons selon l'invention; la figure 16 est une coupe suivant la ligne G-G de la figure 15; et la figure 17 est un schéma d'un circuit équivalant à un diaphragme à cristal piézoélectrique
comprenant deux plaques élémentaires en cristal piézo-
électrique. Les figures 1 à 3 représentent une première forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention, illustré dans une application à un coffret pour cartes Le coffret comprend un corps plat 10 analogue à une botter réalisé en une matière convenable, par exemple en carton, en
bois ou en résine synthétique cellulaire dure Un cou-
vercle 11, réalisé en papier ou en résine synthétique dure, est articulé sur le corps 10 de façon à permettre l'ouverture et la fermeture de ce dernier Lé dispositif de production de sons est placé à l'intérieur du corps
et il comprend un diaphragme 15 à cristal piézo-
électrique, une alimentation 13 en énergie, un circuit électrique comprenant un circuit 14 de mémorisation de
sons alimenté par la source 13 afin d'appliquer une ten-
sion à travers le diaphragme, et un interrupteur 12
monté entre l'alimentation et le circuit 14 Cet inter-.
rupteur 12 comporte un levier portant par une extrémité contre le couvercle 11 de façon à-être actionné par le mouvement de ce dernier afin que, lorsque le couvercle 11 est dans sa position de fermeture, l'interrupteur 12 soit ouvert et empêche le passage de l'énergie de la source 13 vers le circuit 14 et que, lorsque le couvercle 11 est dans sa position d'ouverture comme montré sur la figure 1, l'interrupteur 12 soit fermé et permette l'alimentation en énergie du circuit 14 Lorsque le coffret est ouvert, le circuit 14 est alimenté par la source 13 et, par conséquent, le diaphragme 15 en forme de disque est commandé par la tension provenant de ce circuit, laquelle tension change en fonction des données
ou de l'information sonore mémorisée dans le circuit 14.
Le diaphragme 15 comprend une plaque 15 a constituéed'un cristal piézoélectrique connu, par exemple du titanate de baryum, et portant une électrode 15 b sur chaque face Le diaphragme 15 change d'épaisseur sous l'effet du signal audiofréquence provenant du circuit 14
et il émet donc des ondes sonores à audiofréquences.
Comme montré sur la figure 3, le diaphragme 15 est maintenu à sa périphérie par un élément 15 c de
montage disposé à l'intérieur du boîtier ou corps 10.
Une paroi 16, parallèle au diaphragme 15, du bottier 10 présente une fente 17 d'une largeur de 0,5 à 3 mm et
d'une longueur égale à ou légèrement inférieure au dia-
mètre du diaphragme 15 La forme 17 s'étend directement
au-dessus du centre du diaphragme 15 en forme de disque.
Les ondes sonores émises par le diaphragme sont des ondes sphériques propres à une source sonore ponctuelle Elles sont resserrées en passant par la fente 17 de manière à émerger du bottier sous la forme de fronts d'ondes semi-cylindriques qui peuvent être considérés comme étant proches d'ondes planes Ainsi, le diaphragme 15, qui peut, en fait, être considéré comme une source sonore ponctuelle, peut servir de source
sonore linéaire en raison de la présence de la fente 17.
Les ondes sonores émises par le dispositif 19 de produc-
tion de sons comprenant le diaphragme 15 et la fente 17, accompagnent des pressions sonores se propageant aux mêmes vitesses, avec des particules en vibration dans l'air, de sorte que le dispositif 19 de production de sons peut produire des sons naturels De plus, les diagrammes
directionnels de rayonnement du dispositif 19 de produc-
tion des sons présentent vers l'avant des pointes plus élevées que celles obtenues en l'absence de la fente 17,
et les ondes semi-cylindriques s'amortissent en se pro-
pageant dans l'air, à un taux d'amortissement égal à
la moitié de celui des ondes sonores sphériques.
Comme décrit ci-dessus, le dispositif piézo-
électrique 19 de production de sons est capable de
produire des sons naturels, dans une large plage de fré-
quences,avec des niveaux de pression sonore élevés Un liquider, ar exemple une huile siliconée peut être appliquée sur l'électrode 15 b en face de la fente 17 afin d'améliorer encore la qualité des sons Elle supprime les vibrations fractionnées précitées du diaphragme 15 et réduit leurs fréquences de résonance En d'autres termes, l'application du liquide compense le manque de puissance de reproduction dans les audiofréquences
moyennes et basses et elle sert donc à éliminer les compo-
santes sonores métalliques des sons reproduits A la place du liquide, une pièce ondulée formée d'un film de Mylar (polyester) peut être liée à l'électrode 15
au-dessous de la fente 17.
Sur les figures 4, 5 et 6, il est représenté
une deuxième forme de réalisation du dispositif piézo-
électrique de production de sons incorporée dans un article portatif, à savoir, dans cet exemple, un badge
sensiblement en forme de disque Le dispositif de produc-
tion de sons comprend un circuit électrique comprenant un circuit 21 de mémorisation de sons et un diaphragme 22 en cristal piézoélectrique, ces deux éléments étant
montés sur la face arrière d'une plaque avant 20 du badge.
Les éléments 21 et 22 sont analogues au circuit 14 et
au diaphragme 15 de la première forme de réalisation.
Le circuit 21 est alimenté en énergie à partir d'une pile solaire 23 disposée le long de la partie périphérique de la face avant de la plaque 20, et d'une pile 24 reliée
en parallèle à la pile solaire 23 La pile 24 d'emmaga-
sinage est montée à l'intérieur du badge.
Le panneau avant 20 porte un motif représen-
tant une mascotte populaire, sur sa face avant, comme montré sur la figure 4, et la partie correspondant à la
bouche de la mascotte présente une fente 25 Cette der-
nière a une longueur de 0,5 à 3 mm et elle est légèrement plus courte que le diamètre du diaphragme 22 Des piles
254495 O
accumulatrices Ni-Cd (nickel-cadmium) peuvent être
utilisées pour la batterie 24 Le circuit 21 peut compren-
dre un circuit intégré disponible sur le marché, par exemple du type SVM 7955 disponible auprès de la firme Sanyo Electric Co, Ltd, Osaka, Japon Ainsi qu'il ressort de la figure 6, le circuit 21 est mis en marche par actionnement d'un interrupteur 26 à bouton-poussoir
et il applique au diaphragme 22 une tension se présen-
tant sous la forme d'un signal audiofréquence correspon-
dant à la voix ou à la musique enregistrée dans le cir-
cuit 21.
Le diaphragme 22, de même que le diaphragme de la première forme de réalisation, comprennent une plaque 22 a en cristal piézoélectrique, par exemple en titanate de baryum, dont chaque face porte une électrode 22 b Le centre du diaphragme 22 est aligné sur le centre de la fente 25 et les ondes sonores émises par le diaphragme 22 rayonnent à travers la fente 25 vers l'avant du panneau avant 20 Ainsi, les ondes sonores sortent de la fente 25 sous la forme d'ondes sensiblement semi-cylindriques, de sorte que les pointes dans la plage d'audiofréquence la plus élevée, proches
des pointes de résonance propresau diaphragme piézo-
électrique, sont efficacement éliminées et que, en
même temps, l'atténuation entre ondes de la plage d'audio-
fréquences inférieure disparaît, ce qui permet d'obtenir des niveaux de pression sonore uniformes Ainsi, le dispositif de production de sons peut émettre des sons doux suivant le son ou la musique enregistré dans
le circuit 21.
Dans cette forme de réalisation, le panneau avant 20 comprend une feuille de 2 à 5 mm d'épaisseur, réalisée en une résine synthétique cellulaire dure, par exemple en polystyrène, en "Nylon", en polycarbonate ou en polyester En variante, le panneau avant peut comprendre une feuille pleine de 0,5 à 2 mm d'épaisseur, constituée de l'une de ces résines synthétiques, ou bien il peut comprendre une feuille de papier dure de
0,5 à 2 mm d'épaisseur.
L'ensemble formé par la pile solaire 23 et la pile 24 d'accumulation peut être remplacé par des
piles d'accumulation à jeter après-usage.
Cette forme de réalisation du dispositif de production de sons peut être incorporée dans divers articles autres qu'un badge, par exemple dans des emblèmes, dans des pendentifs, dans des briquets, dans
des porte-clés, dans des cartes et des produits cosmé-
tiques Le dispositif peut donner à ces articles une
aptitude à la "parole".
La fente 25 peut également se présenter sous d'autres îormes que celles d'une ouverture sensiblement rectangulaire Elle peut être courbe, sinueuse ou en
forme de V, par exemple Le panneau avant 25 peut pré-
senter deux fentes 25 ou plus.
Les figures 7 et 8 représentent une troisième forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention Cette forme de réalisation comporte un élément 33 de montage de forme sensiblement en cuvette en résine synthétique dure Un diaphragme piézoélectrique 32 est logé dans l'élément
de montage ou support 33 Une pellicule 31 de transfor-
mation d'ondes, réalisée en une résine synthétique dure,
est fixée à la face avant du diaphragme 32 Cette pelli-
cule 31 porte, sur sa surface éloignée du diaphragme 32, plusieurs nervures parallèles Les nervures 30 forment entre elles des gorges parallèles 34 équidistantes Les fonds de ces gorges 34 servent de sources sonores
linéaires.
Le diaphragme 32 comprend une plaque 32 a en cristal piézoélectrique connu, par exemple en titanate de baryum, dont chaque face porte une électrode 32 b Le
diaphragme 32 change d'épaisseur sous l'effet de l'appli-
cation d'une tension d'un signal audiofréquence et il reproduit une voix ou une musique Une pellicule 31
de transformation d'ondes est généralement des dimen-
sions du diaphragme 32, mais son épaisseur est de 10 à 200 micromètres Elle est constituée d'une résine synthétique dure, par exemple de polystyrène, de "Nylon", de polycarbonate ou de polyester La section des nervures creuses 30 peut être semi-circulaire, comme montré sur la figure 8, ou triangulaire, polygonale ou semi- elliptique La pellicule 31 est fi=_e au diaphragme 32 par liaison et elle vibre avec lui Le bord annulaire extérieur 35 de la pellicule 31 est fixé par sa périphérie à la surface de la paroi intérieure de l'élément 33 de montage, comm Le représenté Les divers motifs 30 et 35
de la pellicule 31 sont formés par pressage.
Le diaphragme 32 est fixé par son bord à un support annulaire 36 qui, luimême, est fixé à une plaque arrière 37 Cette dernière est fixée par son bord à un épaulement annulaire présenté par la paroi intérieure du support ou élément de montage 33, et elle présente
des évents 38.
Lorsque le dispositif piézoélectrique de pro-
duction de sons des figures 7 et 8 est utilise comme émetteur sonore dans un écouteur, les deux connexions
électriques partant des bornes de l'écouteur sont con-
nectées, à une distance aussi grande que possible l'une de l'autre, de façon à permettre à la plaque 32 a du
diaphragme d'être capacitive jusqu'à la plage d'audio-
fréquence la plus élevée.
L'effet de réduction de raideur et l'effet de suppression de vibrations fractionnées de la pellicule 31 de transformation d'ondes réduisent la fréquence de résonance du diaphragme 32 et améliorent de façon
correspondante la reproduction dans la plage des audio-
fréquences inférieure: Les nervures 30 offrent une grande surface utile d'émission des sons, ce qui permet l'obtention de pressions sonores suffisantes avec un signal audio relativement faible De plus, le cristal
piézoélectrique présente une faible impédance électrique.
Par conséquent, cette forme de réalisation peut être utilisée de préférence dans des écouteurs à faible
consommation d'énergie.
Les gorges équidistantes 34 servent chacune
de source sonore linéaire qui rayonne des ondes semi-
cylindriques Ces ondes provenant des sources sonores
linéaires 34 se regroupent en ondes planes qui se propa-
gent avec des rapports d'amortissement plus faibles. Les figures 9 et 10 représentent une quatrième forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention Une feuille 43 de transformation d'ondes, réalisée en résine synthétique
dure et cellulaire, est fixée à la face avant d'un dia-
phragme 44 en cristal piézoélectrique La feuille 43
présente plusieurs nervures parallèles voisines et plu-
sieurs gorges parallèles 41 situées entre ces nervures, sur une face de la feuille Cette dernière présente une fente 42 située dans une partie présentant la nervure centrale 41 Ces nervures 41 et la fente 42 servent de sources sonores linéaires Un renfort annulaire 45
est fixé à la face arrière de la feuille 43, à son bord.
Le diaphragme 44 est de réalisation identique à celle du diaphragme 32 de la forme de réalisation des figures 7 et 8 et comprend une plaque 44 a en cristal
piézoélectrique dont chaque face porte une électrode 44 b.
La feuille 43 de transformation d'ondes comprend une feuille qui présente une épaisseur de 2 à 5 mm et qui est réalisée en une résine synthétique dure, cellulaire, par exemple en polystyrène, en "Nylon", en
polycarbonate ou en polyester.
La section des nervures 40 peut être trian-
gulaire, comme montré sur la figure 10, ou polygonale, semi-circulaire ou semi-elliptique La feuille 43 est fixée à la surface avant du diaphragme 44 à l'aide d'un agent de liaison La partie centrale de la feuille 43 de transformation d'ondes, o les nervures 40 sont formées,
et le diaphragme 44 peuvent vibrer d'une seule pièce.
La feuille 43 de transformation d'ondes pré-
sentant la fente 42 peut être formée par pressage.
Cette forme de réalisation possède des avan-
tages analogues à ceux de la forme précédente de
réalisation montrée sur les figures 7 et 8.
Les figures 11 et 12 représentent une cinquième forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention Dans cette forme de réalisation, un diaphragme 54 en cristal piézo- électrique et une pellicule 51 de transformation d'ondes sont fixés par leurs bords à une paroi latérale annulaire
d'un élément 53 de montage sensiblement en forme de cou-
pelle, en résine synthétique dure, de façon à être placés côte à côte La pellicule 51 présente plusieurs nervures parallèles 50 et des nervures périphériques annulaires 52 dépassant d'une surface de la pellicule et s'éloignant du diaphragme 54 Un élément 55 de liaison est interposé entre le diaphragme 54 et la pellicule 51 de transformation d'ondes, dans leurs parties centrales, de manière que les vibrations de la partie centrale du
diaphragme 54 soient transmises en totalité à la pelli-
cule 51 Ainsi, les gorges allongées, parallèles et équidistantes 56, définies entre les nervures 50 en
saillie servent chacune de source sonore linéaire.
La pellicule 51 de transformation d'ondes présente une épaisseur de 10 à 200 micromètres et elle est réalisée en une résine synthétique dure, par exemple en polystyrène, en "Nylon", en polycarbonate ou en
polyester La section des nervures 50 peut être trian-
gulaire, polygonale, semi-circulaire ou semi-elliptique.
La largeur du fond des gorges 56 comprises entre les nervures 50 est de 0, 5 à 2,0 mm La section de la nervure
périphérique annulaire peut être semi-circulaire, semi-
elliptique ou en dents de scie Les nervures parallèles et les nervures annulaires périphériques 52 sont
formées par pressage.
Le diaphragme 54 comprend une plaque 54 a en cristal piézoélectrique dont chaque face porte une
électrode 54 b.
L'élément 55 de liaison comprend une plaque
plane sensiblement rectangulaire 55 a s'étendant trans-
versalement au-dessus des nervures parallèles 50 et fixée à la pellicule 51 de transformation d'ondes à l'aide d'un agent de liaison, et un bossage 55 b fait saillie de la partie centrale de la plaque 55 a et est fixé à la partie centrale du diaphragme 54 La plaque 55 a présente une épaisseur de 10 à 100 micromètres et elle est réalisée en un métal léger et dur, par exemple en titane En variante, la plaqué plane 55 a peut avoir une épaisseur de 20 à 50 micromètres et elle est réalisée en une résine synthétique légère et dure, par exemple
en "Nylon" ou en polyester.
L'élément 55 de liaison placé entre le dia-
phragme piézoélectrique 54 et la pellicule 51 de trans-
formation d'ondes transmet les vibrations du diaphragme 54 dues à un signal vocal, provenant d'un circuit de mémorisation de la voix, d'un microphone, d'un récepteur, d'un lecteur d'enregistrementd'unenregistreur de bandes, etc, à la pellicule 51 de transformation d'ondes et elle focalise les vibrations sur le bossage 55 b pour
faire vibrer uniformément la pellicule 51 dans son ensem-
ble Cet agencement empêche la pellicule 51 d'être soumise aux phénomènes dits de "vibrations fractionnées" sous l'effet du diaphragme La fréquence de résonance de la pellicule 51 est relativement basse, de sorte que cet agencement apporte une amélioration à la qualité de la reproduction dans les plages d'audiofréquence moyenne et basse Par ailleurs, la pellicule 51 vibre avec la partie centrale du diaphragme 54 en forme de disque, c'eât-à-dire avec le ventre des vibrations, ce qui donne de grandes amplitudes aux mouvements de la pellicule 51 et produit donc des pressions sonores suffisantes. Les gorges parallèles et équidistantes 56 formées entre les nervures parallèles 50 produisent,
parmi diverses parties de la pellicule 51 de transfor-
3 mation d'ondes, des ondes sonores qui accompagnent les plus grandes variations de pression,de sorte que les gorges 56 peuvent être considérées chacune comme étant
une source sonore linéaire qui rayonne des ondes semi-
cylindriques Ainsi, les ondes semi-cylindriques de même phase provenant de la rangée formée par les sources sonores linéaires parallèles 56 s'assemblent ou se combinent pour former des ondes planes idéales C'est la raison pour laquelle le dispositif piézoélectrique de production de sons peut donner des sons naturels, à la différence des sources sonores ponctuelles telles que les hauts-parleurs du type à membrane conique qui
émettent des ondes sphériques.
Dans la forme de réalisation des figures 11 et 12, le bossage 55 b de l'élément 55 de liaison est
fixé à la partie centrale de l'électrode 45 b du dia-
phragme 54 Cependant, le bossage 55 b peut être légère-
ment décalé du centre Par ailleurs, diverses formes autres que la forme sensiblement rectangulaire, telle que montrée, peuvent être données à la plaque plane 55 a de l'élément 55 de liaison, par exemple des formes
polygonales, circulaires ou elliptiques.
Les figures 13 et 14 représentent une sixième forme de réalisation du dispositif piézoélectrique de production de sons selon l'invention Cette forme de réalisation est de même construction que la dernière forme de réalisation décrite en regard des figures 11
et 12, sauf qu'elle comporte une plaque protectrice 58. Cet élément 58 de protection est fixé au support 53, à proximité immédiate
de la face avant de la pellicule 51 de tranformation d'ondes Cette plaque 58 peut être réalisée en un métal tel que de l'aluminium, en une résine synthétique dure, et son épaisseur est comprise entre 0,2 et 1, 0 mm L'élément 58 de protection présente plusieurs fentes parallèles et équidistantes 57 ayant une largeur de 0,5 à 2,0 mm et une longueur sensiblement égale à celle des gorges 56 Ces fentes 57 peuvent être parallèles ou obliques par rapport aux gorges 56
de la pellicule 51 de transformation d'ondes.
Des ondes sonores planes provenant de la pellicule 51 deviennent semicylindriques en passant par les fentes parallèles et équidistantes 57, et ces ondes semi-cylindriques se combinent ou se superposent les unes aux autres en se propageant pour former de
nouveau des ondes planes.
La plaque protectrice 58 est destinée à proté-
ger des détériorations la pellicule 51 de transforma- tion d'ondes Cette plaque 58 sert également à permettre une déformation possible de la pellicule 51, qui peut apparattre avec le temps, en raison des contraintes internes engendrées lors du pressage; si les ondes planes provenant de la pellicule 51 de transformation d'ondes
étaient déformées par des vibrations fractionnées de la pel-
licule 51 en raison de cette déformation, les fentes parallèles 57 de la plaque protectrice 58 serviraient
de nouveau à former des ondes planes.
Tous les éléments de cette forme de réalisa-
tion, à l'exception de la plaque protectrice 58, sont
identiques aux éléments portant les références numéri-
ques correspondantes de la forme de réalisation précédente montrée sur les figures 11 et 12 Ces éléments ne seront
donc pas décrits plus en détail.
Les figures 15, 16 et 17 représentent une
septième forme de réalisation du dispositif piézo-
électrique de production de sons selon l'invention Cette forme de réalisation comporte un boîtier sensiblement rectangulaire 63 dont le devant est ouvert Ce bottier loge une plaque 64 de transformation d'ondes comprenant
deux segments plats flexibles rectangulaires et iden-
tiques 60 et 61 Ces segments de plaques sont reliés entre eux par leurs bords rectilignes arrière 62 afin de former une plaque 64 d'une seule pièce La plaque 64 présente une section transversale sensiblement en
V dont les branchés sont bombées sensiblement vers l'ex-
térieur du bottier 63 Les bords opposés des segments et 61 sont espacés l'un de l'autre et sont fixés aux parois latérales intérieures du boîtier 63, à proximité du devant ouvert de ce boîtier Le fond du V, c'est-à-dire les bords reliés 62, peut être commandé vers l'avant et vers l'arrière par un diaphragme 68 à cristal piézoélectrique monté sur la surface intérieure de la paroi d'un panneau arrière 69 du boîtier 63,de façon à pouvoir rayonner des ondes sonores sensiblement
vers l'avant.
Les bords supérieur et inférieur de la plaque 64 sont reliés élastiquement aux parois intérieures du boîtier 63 par des éléments 65 de bords réalisés en
matière élastique, par exemple en coutchouc.
Dans cette forme de réalisation,le diaphragme 68 constitué d'une plaque en cristal piézoélectrique
comprend plusieurs éléments plats 66 a en cristal piézo-
* électrique Ces éléments 66 a portent chacun, sur leurs deux faces, des électrodes 66 b, et ils sont reliés en série les uns aux autres par un conducteur 67 Un signal audiofréquence est appliqué entre les électrodes 66 b
situées le plus à l'extérieur du diaphragme 68.
Le bord 62 de la plaque 64 de transformation d'ondes est fixé à l'électrode opposée 66 b du diaphragme
68 et sert de source sonore linéaire,.
La paroi arrière 69 du boîtier 63 présente
des évents 70 par lesquels passent les connexions élec-
triques vers le diaphragme 68.
Comme montré sur la figure 17, l'impédance C O du diaphragme 68 en cristal piézoélectrique est
exprimée par une capacité résultante en série des impé-
dances capacitives C 1 et C 2 des éléments 66 a de la plaque en cristal piézoélectrique
C 1 C 2
C+
C 1 C 2
La capacité résultante C O est inférieure à la capacité C 1 ou C 2 d'un élément unique 66 a Ceci signifie que le diaphragme composé 68 est capable de convertir une quantité donnée d'énergie en une quantité d'énergie vibratoire supérieure à celle qui serait obtenue avec un diaphragme constitué d'une seule plaque en cristal piézoélectrique De plus, une tension appliquée à travers un diaphragme composé est répartie entre les plaques en cristal constitutives, de sorte qu'il est possible d'appliquer une tension plus élevée à un
diaphragme composé qu'àun diaphragme à é_emenz_ - n:qusa.
Ainsi, la tension maximale admissible du diaphragme composé 68 est plus élevée, ce qui permet au diaphragme 68 de vibrer plus fortement sous l'effet d'un signal
d'entrée plus important.
Les deux plaques piézoélectriques 66 a changent toutes deux d'épaisseur sous l'effet de l'application d'un signal électrique audiofréquence Les vibrations des plaques 66 a ainsi provoquées sont transmises à la plaque 64 de transformation d 'énergie, par son bord 62, de sorte que les segments flexibles 60 et 61 vibrent
en phase l'un avec l'autre.
Les rapports des déplacements des parties cen-
trales des segments 60 et 61 au déplacement du bord 62 de la plaque sont élevés, de sorte que les tensions de
crête d'entrée produisent une pression sonore suffisante.
Les ondes sonores résultant des vibrations de la plaque 64 sont des ondes semi-cylindriques centrées
sur le bord 62 de la plaque.
L'espace ménagé à l'intérieur du bottier 63 communique avec l'air par les évents 70 et une ouverture
71 formée dans le panneau arrière 69, en arrière du dia-
phragme 68 en cristal piézoélectrique, de sorte que l'apparition de pressions réduites, pouvant affecter les vibrations du diaphragme 68, peut être évitée et que,
dans le même temps, on peut éviter tout contact du dia-
phragme 68 avec la paroi arrière 69 Les éléments élas-
tiques 65 supportant les bords supérieur et inférieur de la plaque 64 de transformation d'ondes empêchent la fuite des sons aux bords de la plaque 64, de sorte que le rendement de la conversion électro-acoustique
est élevé.
Le diaphragme 68 en métal piézoélectrique peut etre lin et de construction simple De plus, une plaque efficace 64 de transformation d'ondes est commandée pour produire des ondes sonores Par conséquent, il est possible de reproduire aussi bien les plages des audiofréquences
moyennes et basses que la plage des audiofréquences supé-
rieures. La plaque 66 a en cristal piézoélectrique du diaphragme 68 peut être constituée de divers cristaux piézoélectriques autres que le titanate de baryum Par
exemple, une substance qui présente "un effet piézo-
électrique longitudinal" par exemple du quartz, peut être
utilisée Une substance qui présente un "effet piézo-
électrique transversal", phénomène dans lequel la plus grande déformation de la substance se produit dans une direction perpendiculaire à celle à laquelle la tension est appliquée, par exemple un sel de Seignette, peut
également être utilisée.
Le nombre de plaques piézoélectriques 66 a peut être supérieur à 2 Un accroissement du nombre des plaques 66 a entraîne une diminution de l'impédance du
diaphragme 68.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (16)
1 Dispositif piézoélectrique de production de sons, caractérisé en ce qu'il comporte un diaphgrame constitué d'une plaque ( 15) en cristal piézoélectrique, un élément ( 14) destiné à appliquer un signal de tension audiofréquence à travers le diaphragme, et des moyens
destinés à former une ou plusieurs sources sonores linéai-
res par lesquelles les ondes sonores provenant du dia-
phragme rayonnent sensiblement sous forme de fronts
d'ondes semi-cylindriques.
2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les sources sonores comprennent des fentes ( 17) formées dans la partie centrale d'une feuille de
transformation d'ondes placée en avant du diaphragme.
3 Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que les sources sonores comprennent des fentes formées dans la partie centrale d'une feuille ( 43) de
transformation d'ondes fixée sur la face avant du dia-
phragme, et constituée d'une résine synthétique dure
cellulaire ou pleine.
4 Dispositif selon la revendication 3, caracté-
risé en ce que la feuille de transformation d'ondes est constituée de polystyrène cellulaire, de Nylon cellulaire, de polycarbonate cellulaire ou de polystyrène cellulaire
et présente une épaisseur de 2 à 5 mm.
Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la feuille de transformation d'ondes est constituée de polystyrène, de "Nylon", de polycarbonate
ou de polyester et présente une épaisseur de 1-à 2 mm.
6 Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce qu'une pellicule ( 31) de transformation d'ondes en résine synthétique dure est fixée sur la face avant du diaphragme ( 32) et présente des nervures parallèles ( 30)
s'élevant d'une face de cette pellicule de façon à -s'éloi-
gner du diaphragme et de façon également que les fonds des gorges ( 34) définies entre les nervures servent
de sources sonores linéaires.
7 Dispositif selon la revendication 6, caracté-
risé en ce que la pellicule de transformation d'ondes est constituée de polystyrène, de "Nylon", de polycarbonate ou de polyester ou autre et présente une épaisseur de 10 à 200 micromètres, les nervures ayant une section semi-
circulaire, semi-elliptique, triangulaire ou polygonale.
8 Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce qu'une feuille ( 43) de transformation d'ondes constituée d'une résine synthétique dure cellulaire, est
fixée à la face avant du diaphragme et présente plusieurs ner-
vures parallèles voisines ( 40) et plusieurs gorges paral-
lèles ( 41) formées entre les nervures, sur une face de cette feuille éloignée du diaphragme, la feuille étant en outre traversée par une fente ( 42) située en une partie de la feuille o passe la gorge centrale de manière que
les gorges et la fente servent de sources sonores linéai-
res.
9 Dispositif selon la revendication 8, caracté-
risé en ce que la feuille de transformation d'ondes est constituée de polystyrène cellulaire, de "Nylon" cellulaire, de polycarbonate cellulaire ou de polyester cellulaire ou autre et présente une épaisseur de 2 à 5 mm, et en ce que les nervures, de section triangulaire, polygonale, semi-circulaire ou semi-elliptique, sont formées par
pressage.
Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que le diaphragme ( 54) et une pellicule ( 51) de transformation d'ondes sont fixés par leurs bords à un élément ( 53) dé montage de façon à être côte à côte, la pellicule étant constituée d'une résine synthétique dure et l'une de ses faces présentant des nervures parallèles ( 50) en saillie et des nervures périphériques semi-annulaires ( 52), également en saillie et entourant les nervures parallèles, un élément ( 55) de liaison étant interposé entre le diaphragme et la pellicule de transformation d'ondes, à leurs parties centrales afin de transmettre entre eux les vibrations mécaniques pour que les gorges allongées définies entre les nervures
parallèles servent de sources sonores linéaires.
11.-Dispositif selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que la feuille de transformation d'ondes est constituée de polystyrène, de "Nylon", de polycarbonate ou de polyester ou autre et présente une épaisseur de à 200 micromètres, en ce que les nervures parallèles en saillie et les nervures périphériques semi-annulaires
en saillie ont des sections semi-circulaires, semi-
elliptiques, triangulaires ou polygonales et sont formées
par pressage.
12 Dispositif selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que l'élément de liaison comprend une plaque plane ( 55 a) s'étendant transversalement au-dessus des nervures parallèles en saillie et fixée à la pellicule de transformation d'ondes, et un bossage ( 55 b) dépassant de la partie centrale de la plaque plane et fixé à la
partie centrale du diaphragme.
13 Dispositif selon la revendication 10, carac-
térisé en ce qu'une plaque protectrice ( 58), présentant plusieurs fentes parallèles et équidistantes ( 57), est fixée à l'élément de montage, à proximité immédiate de
la face avant de la pellicule de transformation d'ondes.
14 Dispositif selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que la plaque ( 68) en cristal piézo-
électrique comprend plusieurs éléments de plaques ( 69 a) en cristal piézoélectrique, reliés en série, et est fixée par l'une de ses extrémités à une paroi intérieure arrière ( 69) d'un bottier ( 63) qui est ouvert sur le
devant et dans lequel lesdits moyens formant une ou plu-
sieurs sources sonores linéaires comprennent une plaque ( 64) de transformation d'ondes logée dans le boîtier et présentant une section transversale sensiblement en V, dont les branches ( 60, 61) sont bombées sensiblement vers l'extérieur du boîtier, un premier bord ( 62) de 2 r la plaque, qui correspond au fond du V, étant fixé à la plaque en cristal piézoélectrique, les deux bords latéraux de la plaque, parallèles au premier bord, étant fixés aux parois latérales respectives du boîtier, à proximité du devant ouvert de ce dernier, afin que le premier bord de la plaque de transformation d'ondes serve
de source sonore linéaire.
Coffret pour petits objets tels que des cartes, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 10) dont une paroi ( 16) présente au moins une fente ( 17), un couvercle ( 11) relié au corps et mobile par rapport
à lui entre une première position et une seconde posi-
tion dans lesquelles le couvercle ouvre et ferme le
corps, respectivement, une plaque ( 15) en cristal piézo-
électrique montée sur le corps, au-dessous de la fente, une alimentation ( 13) en énergie située à l'intérieur du corps,l un circuit électrique ( 14) logé dans le corps et comprenant une mémoire audio, ce circuit étant alimenté par la source d'alimentation en énergie afin d'appliquer
une tension à travers la plaque en cristal piézo-
électrique, suivant les données mémorisées dans ladite mémoire, et un interruptuer ( 12) disposé entre la source d'alimentation et le circuit et actionné par'le mouvement du couvercle afin de permettre et empocher l'application
de l'énergie au circuit lorsque le couvercle est res-
pectivement dans sa première position et dans sa seconde position, les ondes sonores provenant de la plaque en cristal piézoélectrique sortant ainsi par la fente en
formant des fronts d'ondes sensiblement semi-cylindriques.
16 Article portatif comportant un dispositif piézoélectrique de production de sons monté sur une surface d'une paroi intérieure ( 20) de cet article, ce dernier étant caractérisé en ce que le dispositif de production de sons comprend une plaque ( 22) en cristal piézoélectrique fixée à ladite surface, au-dessous d'au moins une fente ( 25) formée dans la paroi, une source ( 24) d'alimentation en énergie, un circuit électrique ( 21) comprenant une mémoire audio, monté sur ladite
surface et alimenté-par la source d'alimentation en éner-
gie afin d'appliquer une tension à travers la plaque
en cristal piézoélectrique, suivant les données enregis-
trées dans ladite mémoire, de façon que les ondes sonores émises par la plaque piézoélectrique sortent de l'article en passant par ladite fente, sous la forme de fronts
d'ondes sensiblement cylindriques.
17 Article portatif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la paroi de cet article, sur laquelle le dispositif de production de sons est monté, comprend une feuille d'une épaisseur de 2 à 5 mm et réalisée en une résine cellulaire dure, par exemple en
polystyrène, en "Nylon", en polycarbonate ou en polyester.
18 Article portatif selon la revendication
16, caractérisé en ce que la paroi dudit article sur la-
quelle le dispositif de production de sons est monté comprend une feuille d'une épaisseur de 0,5 à 2 mm et réalisée en une résine dure, par exemple en polystyrène,
en "Nylon", en polycarbonate ou en polyester.
19 Article portatif selon la revendication
16, caractérisé en ce que la paroi de l'article sur la-
quelle le dispositif de production de sons est monté comprend une feuille de papier d'une épaisseur de 0,5 à 2 m, Article portatif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la source d'alimentation en énergie comprend une première pile ( 24) constituée d'une ou plusieurspiles accumulatrices, et une seconde
pile ( 23) qui est une pile solaire.
21 Article portatif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend des emblèmes,
des badges, des pendentifs, des briquets, des porte-
clés, des cartes ou de produits cosmétiques.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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