FR2774796A1 - Dispositif anti-bruit a detection de seuil - Google Patents

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Abstract

Dispositif anti-bruit comportant au moins une oreillette ayant une cavité délimitée par des moyens d'atténuation passive, un circuit d'atténuation active ayant un domaine spatial d'efficacité et comportant au moins une unité de traitement électronique reliée à des organes d'atténuation active comprenant au moins un microphone captant des ondes sonores dans la cavité et un haut-parleur disposé dans les cavités pour émettre des ondes sonores d'atténuation active élaborées par l'unité de traitement, au moins un organe interrupteur sélectivement actionnable entre un état de service du circuit d'atténuation active et un état de repos du circuit d'atténuation active, un microphone de détection de seuil captant des bruits extérieurs au domaine spatial d'efficacité du circuit d'atténuation active, des moyens de filtrage associés au microphone de détection de seuil pour éliminer des bruits correspondant aux bruits absorbés par les moyens d'atténuation passive, et un détecteur de dépassement d'un seuil de bruit pour commande l'organe interrupteur dans l'état de service ou de repos du circuit d'atténuation active en fonction d'un niveau de puissance des bruits détectés en aval des moyens de filtrage.

Description

L'invention concerne un dispositif anti-bruit destiné à limiter la gêne
qu'occasionnent les bruits à un utilisateur évoluant dans un milieu bruyant, que cet utilisateur soit ou non en communication avec une tierce personne. On connaît des dispositifs anti-bruits réalisés sous la forme de casques comportant deux oreillettes reliées l'une à l'autre par un organe support permettant de
maintenir chaque oreillette sur une oreille de l'utilisa-
teur. Chaque oreillette comporte une paroi définissant une cavité. La paroi est tapissée, du côté interne de la cavité, d'un matériau d'isolation phonique. La paroi ainsi pourvue réalise une atténuation passive en absorbant les ondes sonores de moyennes et hautes fréquences mais demeure perméable aux ondes sonores de basses fréquences. Pour cette raison, le casque est de préférence équipé d'un circuit d'atténuation active de bruit éliminant les ondes sonores de basses fréquences. Le circuit d'atténuation active engendre, à partir d'une onde sonore incidente captée dans chaque cavité, une onde sonore d'atténuation, d'amplitude identique mais en opposition de phase avec l'onde sonore incidente. L'onde se propageant dans le conduit auditif de l'utilisateur est l'onde résultant de la somme de l'onde incidente et de l'onde engendrée par le
circuit d'atténuation active.
Le circuit d'atténuation active comporte une unité de traitement électronique reliée dans chaque cavité à des organes d'atténuation active comprenant un microphone captant une onde sonore dans la cavité et un haut-parleur émettant l'onde sonore d'atténuation élaborée par l'unité de traitement. Un tel circuit doit être relié à une source
d'alimentation électrique. De nombreux circuits d'atténua-
tion active sont alimentés de façon continue de sorte qu'il
en résulte une consommation électrique importante particu-
lièrement préjudiciable à la durée d'utilisation des casques autonomes dans lesquels la source d'alimentation est constituée par des accumulateurs ne fournissant qu'une
quantité limitée d'électricité.
Pour remédier à cet inconvénient, on a pensé à pourvoir le circuit d'atténuation active d'un organe
interrupteur à commande manuelle, à charge pour l'utilisa-
teur d'actionner cet organe afin de mettre en fonctionne-
ment le circuit d'atténuation active lorsqu'il évolue dans un environnement bruyant et d'en arrêter le fonctionnement lorsque le bruit environnant diminue. Toutefois, un utilisateur soumis de façon régulière au bruit subit une
accoutumance. Malgré la présence de ce bruit, l'utilisateur retarde alors la mise en fonctionnement du circuit d'atté- nuation active de sorte qu'il tolère le bruit de manière15 croissante même si la puissance de celui-ci est suffisante pour entraîner une fatigue importante.
Un but de l'invention est d'obvier aux inconvé-
nients précités.
On propose selon l'invention, un dispositif anti-
bruit comportant au moins une oreillette ayant une cavité délimitée par des moyens d'atténuation passive, un circuit d'atténuation active ayant un domaine spatial d'efficacité et comportant au moins une unité de traitement électronique reliée à des organes d'atténuation active comprenant au moins un microphone captant des ondes sonores dans la cavité et un haut-parleur disposé dans la cavité pour émettre des ondes sonores d'atténuation active élaborées par l'unité de traitement, au moins un organe interrupteur sélectivement actionnable entre un état de service du circuit d'atténuation active et un état de repos du circuit d'atténuation active, un microphone de détection de seuil
captant des bruits extérieurs au domaine spatial d'effica-
cité du circuit d'atténuation active, des moyens de filtrage associés au microphone de détection de seuil pour éliminer des bruits correspondant aux bruits absorbés par les moyens d'atténuation passive, et un détecteur de dépassement d'un seuil de bruit pour commander l'organe interrupteur dans l'état de service ou de repos du circuit d'atténuation active en fonction d'un niveau de puissance des bruits détectés en aval des moyens de filtrage. Ainsi, le déclenchement du circuit d'atténuation active est fonction du niveau de puissance des bruits
filtrés, c'est-à-dire des bruits qui correspondent exacte-
ment à ceux que doit éliminer le circuit d'atténuation active. Une protection optimale est ainsi assurée pour une
consommation réduite.
Selon un mode de réalisation préféré, le micro- phone de détection de seuil est porté par une paroi de la cavité de l'oreillette pour capter des bruits extérieurs à15 la cavité, les moyens de filtrage comprenant un organe de filtrage monté entre le microphone de détection de seuil et
le détecteur de dépassement de seuil.
Par ailleurs, dans les dispositifs anti-bruit comportant deux oreillettes pour former un casque, les moyens d'atténuation passive sont couramment constitués d'un matériau d'isolation phonique fixé à l'intérieur des oreillettes. A moins de retirer son casque, l'utilisateur ne peut donc entendre les paroles des personnes qui
l'entourent même lorsque le bruit environnant est faible.
Il en résulte un isolement permanent de l'utilisateur, même
lorsque cela n'est pas nécessaire.
Selon une variante du mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif comprend un microphone d'écoute porté par une paroi de la cavité de la seconde oreillette pour capter les bruits extérieurs à la cavité, des moyens de commutation reliés au microphone de détection de seuil et au microphone d'écoute et sélectivement actionnables par un détecteur supplémentaire de dépassement de seuil en fonction d'un niveau de puissance des bruits captés par le microphone de détection de seuil entre un premier état dans lequel le microphone de détection de seuil et le microphone d'écoute sont connectés à des haut- parleurs respectifs et un second état dans lequel le microphone de détection de seuil est connecté à l'organe de5 filtrage et le microphone d'écoute est coupé. Ainsi, l'utilisateur peut écouter les bruits extérieurs lorsque ces bruits ont un niveau de puissance inférieur au seuil de
bruit du détecteur supplémentaire de dépassement de seuil.
Selon un autre aspect de l'invention en liaison avec un dispositif antibruit selon la variante précitée et
comportant un circuit de communication, lesdits haut-
parleurs respectifs sont associés au circuit de communica-
tion et le dispositif comporte des moyens pour interrompre
toute liaison entre les microphones et lesdits haut-
parleurs respectifs lors de la réception d'une communica-
tion. Ainsi, lors de la réception d'un signal de communi-
cation, l'utilisateur n'est pas gêné par les bruits
extérieurs quel que soit le niveau de puissance de ceux-ci.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in-
vention ressortiront à la lecture de la description qui
suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention en relation avec les figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif anti-bruit selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique, en coupe par un plan vertical II de la figure 1, d'une oreillette du dispositif anti-bruit selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation; - la figure 4 est une vue schématique d'une
variante du deuxième mode de réalisation.
En référence aux figures, le dispositif anti-
bruit selon l'invention est ici réalisé sous forme d'un casque et comporte deux oreillettes 13 reliées l'une à l'autre par un arceau 14 constituant un organe support des oreillettes 13. Une oreillette 13 comprend une paroi 1, ici représentée sous la forme d'une calotte sphérique, définis- sant une cavité 2. Un matériau d'isolation phonique 3 constituant un moyen d'atténuation passive de bruits ayant une fréquence comprise dans une plage déterminée de fréquences est disposé, de façon connue en soi, dans la
cavité 2. Un bourrelet 11 est fixé le long du bord de la paroi 1.
Le casque anti-bruit comprend, également de facon connue en soi, un circuit d'atténuation active de bruit
généralement désigné en 4 et relié à une source d'alimenta-
tion en énergie électrique non représentée.
Le circuit d'atténuation active 4 comprend, pour
chaque oreillette 13, une unité de traitement 6 électroni-
que reliée à un microphone 5 et à un haut-parleur 7.
L'unité de traitement 6 est en outre reliée à la source
d'alimentation par une ligne d'alimentation 15.
En fonctionnement classique, le microphone 5 capte une onde sonore dans la cavité et transmet un signal électrique incident représentatif de l'onde sonore à l'unité de traitement 6. L'unité de traitement 6 élabore alors un signal électrique d'atténuation représentatif d'une onde sonore d'amplitude identique mais en opposition de phase avec l'onde sonore captée par le microphone 5. Le
signal électrique d'atténuation est transmis au haut-
parleur 7 qui émet l'onde sonore d'atténuation correspon-
dante dans une portion de la cavité constituant le domaine
d'efficacité du circuit d'atténuation active.
Selon l'invention, un organe interrupteur 8 est
disposé dans chaque oreillette 13 sur la ligne d'alimenta-
tion 15 entre la source d'alimentation et l'unité de traitement 6. L'organe interrupteur 8 est soit dans un état
passant dans lequel l'organe interrupteur permet l'alimen-
tation de l'unité de traitement 6, soit dans un état bloquant (représenté aux figures 2, 3 et 4) dans lequel l'organe interrupteur 8 interrompt l'alimentation de5 l'unité de traitement 6.
Selon le premier mode de réalisation de l'inven-
tion et en référence à la figure 2, un détecteur de
dépassement de seuil 9, disposé dans une des deux oreillet-
tes 13, est relié aux organes interrupteurs 8 pour les commander. Le détecteur de dépassement de seuil 9 est relié à un microphone de détection de seuil 10 logé dans la cavité de cette oreillette pour capter les bruits dans la portion de cette cavité extérieure au domaine spatial d'efficacité du circuit d'atténuation active. Ces bruits ont été filtrés par le matériau d'isolation phonique et ont des fréquences comprises dans la plage de fréquences des bruits traités par le circuit d'atténuation active de sorte que le détecteur de dépassement de seuil 9 analyse des bruits qui sont en majeure partie susceptibles d'être
traités par le circuit d'atténuation active.
En fonctionnement, le bruit capté dans la cavité 2 par le microphone de détection de seuil 10 est transmis
au détecteur de dépassement de seuil 9.
Lorsque ce bruit est d'un niveau de puissance
supérieure à un seuil prédéterminé du détecteur de dépasse-
ment de seuil 9, celui-ci commande la mise à l'état passant des organes interrupteur 8, mettant ainsi en service le
circuit d'atténuation active.
Lorsque le bruit filtré est d'un niveau de puis-
sance inférieure au seuil prédéterminé, le détecteur de dépassement de seuil 9 commande la mise à l'état bloquant de chaque organe interrupteur 8. L'unité de traitement 6
n'étant plus alimentée, n'émet alors aucun signal électri-
que d'atténuation. Le circuit d'atténuation active est alors dans un état de repos et l'unité de traitement ne
consomme aucune énergie.
Pour éviter des interférences entre le microphone de détection de seuil et le circuit d'atténuation active il est essentiel que le microphone de détection de seuil soit5 en dehors du domaine spatial d'efficacité du circuit d'atténuation active. En pratique ce mode de réalisation pourra être utilisé dans le cas o le circuit d'atténuation active est monté dans un bouchon d'oreille. Afin d'augmenter la capacité du microphone 5 à capter des ondes sonores de forte puissance, une résistance acoustique 12, constituée par exemple d'un tissu à mailles
serrées, est de préférence disposée sur le microphone 5.
Par exemple, pour un microphone 5 sensible à des bruits d'un niveau de puissance allant de 20dB à 120dB, la disposition d'une résistance acoustique de 20dB permet de porter la plage de fonctionnement de 40dB à 140dB. Le seuil de mise en service du circuit d'atténuation active étant par exemple de l'ordre de 60dB, on obtient ainsi une plage d'atténuation efficace de 60dB à 140dB soit 80dB, au lieu d'une plage de 60dB à 120dB soit 60dB seulement avec le même microphone sans résistance acoustique. La protection apportée par le casque est ainsi étendue vers des bruits de plus forte puissance sans saturation des microphones du
circuit d'atténuation active.
Les éléments identiques ou analogues a ceux
précédemment décrits porteront dans la suite de la descrip-
tion la même référence numérique.
Selon le deuxième mode de réalisation, représenté
à la figure 3, le casque anti-bruit comprend comme précé-
demment un détecteur de dépassement de seuil 9 relié aux organes interrupteurs 8 pour les commander. Le microphone de détection de seuil 10 est cette fois porté par la paroi
d'une oreillette pour capter l'ensemble des bruits exté-
rieurs à celle-ci et le détecteur de dépassement de seuil 9 est relié à un organe de filtrage 19 adapté à assurer une élimination des bruits dans la gamme de fréquences des
moyens d'atténuation passive.
En outre l'organe de filtrage 19 et le haut- parleur 7 de l'oreillette supportant le détecteur de dépassement de seuil 9 sont reliés au microphone de détec- tion de seuil 10 par l'intermédiaire d'un organe de
commutation 20.
Un microphone d'écoute 22 est fixé à la paroi de l'autre oreillette pour capter les bruits extérieurs à
cette oreillette et est relié au haut-parleur 7 correspon-
dant par l'intermédiaire de l'organe de commutation 20.
Un détecteur supplémentaire de dépassement de seuil 21 est relié au microphone de détection de seuil 10 et à l'organe de commutation 20 pour commander l'organe de commutation entre un premier état (représenté à la figure 2) dans lequel le microphone de détection de seuil 10 et le microphone d'écoute 22 sont connectés aux haut-parleurs 7 et un second état dans lequel le microphone de détection de seuil 10 est connecté à l'organe de filtrage 19 et le
microphone d'écoute 22 est coupé.
En fonctionnement, le bruit capté à l'extérieur des cavités par le microphone de détection de seuil 10 est transmis au détecteur supplémentaire de dépassement de
seuil 21.
Lorsque le bruit capté par le microphone de
détection de seuil 10 est d'un niveau de puissance infé-
rieur à un seuil prédéterminé du détecteur supplémentaire de dépassement de seuil 21, par exemple 80 dB, le détecteur supplémentaire de dépassement de seuil 21 commande la mise de l'organe de commutation 20 dans le premier état. Les bruits extérieurs captés par les microphones 10 et 22 sont
alors transmis à l'utilisateur par les haut-parleurs 7.
Lorsque ce bruit est d'un niveau de puissance supérieur au seuil prédéterminé du détecteur supplémentaire de dépassement de seuil 21, ce dernier commande la mise de
l'organe de commutation 20 dans le second état. Les haut-
parleurs 7 sont donc coupés de l'extérieur. Simultanément, le bruit capté par le microphone de détection de seuil 10 filtré par l'organe de filtrage 19, est transmis au détecteur de dépassement de seuil 9. Lorsque le bruit filtré a un niveau de puissance supérieur à un seuil prédéterminé du détecteur de dépassement de seuil 9, par exemple 120 dB, le détecteur de dépassement de seuil 9 commande la mise à l'état passant des organes interrupteurs 8, mettant ainsi en service le circuit d'atténuation active. Lorsque le bruit filtré a un niveau de puissance inférieur au seuil prédéterminé du détecteur de dépassement de seuil 9, le détecteur de dépassement de seuil 9 commande la mise à l'état bloquant des organes interrupteurs 8 de sorte que seule l'atténuation passive des bruits est assurée. En référence à la figure 4, et selon une variante du deuxième mode de réalisation, le casque comporte un circuit de communication extérieure comprenant une antenne de réception associée à un élément de traitement 30 du signal de communication, et des haut-parleurs 31 disposés dans chaque cavité et reliés à l'élément de traitement 30
par des organes de basculement 32. Les organes de bascule-
ment 32 sont également reliés à l'organe de commutation 20.
Dans cette variante, on prévoit, lorsque cela est
possible, de transmettre les bruits extérieurs aux haut-
parleurs de communication 31. A cet effet, l'organe de commutation 20 est sélectivement actionnable entre un premier état dans lequel le microphone de détection de seuil 10 et le microphone d'écoute 22 sont connectés aux organes de basculement 32 et un second état dans lequel le microphone de détection de seuil 10 est relié à l'organe de
filtrage 19 et le microphone d'écoute 22 est coupé.
Les organes de basculement 32 sont sélectivement actionnables entre un premier état dans lequel le signal de communication provenant de l'élément de traitement 30 est transmis aux haut-parleurs 31 et un second état dans lequel l'organe de commutation 20 est connecté aux haut- parleurs 31. Les organes de basculement 32 sont amenés dans leur premier état lorsqu'un signal de communication envoyé par l'élément de traitement 30 leur parvient et basculent dans le second état en l'absence d'un tel signal. Ainsi, en présence d'un signal de communication, les organes de
basculement 32 passent dans le premier état pour transmet-
tre prioritairement ce signal aux haut-parleurs 31, et ce, quel que soit le niveau de puissance des bruits extérieurs ou des bruits filtrés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des
variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven-
tion tel que défini par les revendications.
Bien que le support des oreillettes ait été illustré sous forme d'un arceau auquel celles-ci sont reliées, le support pourrait être constitué par un casque ou une coiffe auquel sont associées des oreillettes formées par des moyens d'atténuation passive délimitant les cavités. Bien que la mise en service ou l'arrêt des organes d'atténuation active ait été décrite en relation avec un interrupteur 8 disposé entre l'unité de traitement 6 et la source d'alimentation, on peut disposer cet
interrupteur entre l'unité de traitement 6 et le haut-
parleur 7 ou même entre l'unité de traitement 6 et le microphone 5. Dans ce dernier cas, l'unité de traitement ne reçoit aucun signal du microphone 5 lorsque l'organe interrupteur est dans son état bloquant. L'unité de traitement élabore alors un signal électrique d'atténuation correspondant à une onde sonore d'atténuation d'amplitude nulle. La disposition décrite concernant les différents organes peut être modifiée. En particulier, on peut prévoir une unité de traitement commune aux deux oreillettes ou encore associer le microphone 10 et le détecteur 9 sur le support des oreillettes.5 Dans le deuxième mode de réalisation, on pourrait prévoir que lorsque l'organe de commutation est dans le premier état, les microphones de détection de seuil et d'écoute soient reliés à des haut-parleurs distincts des haut-parleurs du circuit d'atténuation active.10 Bien que la mise en oeuvre du second mode de
réalisation ait été décrite avec un détecteur de dépasse-
ment de seuil 21 réglé à un seuil inférieur au détecteur de dépassement de seuil 9, on peut régler ces détecteurs à des niveaux quelconques l'un par rapport à l'autre en fonction de la régulation souhaitée. En effet lorsque les bruits sont essentiellement dans la gamme des fréquences de l'atténuation passive il peut être utile de couper la liaison entre le micro extérieur et les haut-parleurs sans qu'il soit nécessaire de mettre le circuit d'atténuation
active en service.
Bien que dans les modes de réalisation décrits, le dispositif anti-bruit selon l'invention soit réalisé sous la forme d'un casque, le dispositif anti-bruit pourrait par exemple être intégré à l'écouteur d'un téléphone portable. Dans ce cas, le microphone de détection de seuil sera de préférence le microphone de communication
du téléphone associé à un organe de filtrage.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1. Dispositif anti-bruit comportant au moins une oreillette (13) ayant une cavité (2) délimitée par des moyens d'atténuation passive (3), un circuit d'atténuation5 active (4) ayant un domaine spatial d'efficacité et
comportant au moins une unité de traitement (6) électroni-
que reliée à des organes d'atténuation active (5, 7) comprenant au moins un microphone (5) captant des ondes sonores dans la cavité et un hautparleur (7) disposé dans la cavité pour émettre des ondes sonores d'atténuation active élaborées par l'unité de traitement (6), et au moins un organe interrupteur (8) sélectivement actionnable entre un état de service du circuit d'atténuation active et un état de repos du circuit d'atténuation active, caractérisé en ce que le dispositif comporte un microphone de détection de seuil (10) captant des bruits extérieurs au domaine spatial d'efficacité du circuit d'atténuation active, des moyens de filtrage (3, 19) associés au microphone de détection de seuil pour éliminer des bruits correspondant aux bruits absorbés par les moyens d'atténuation passive, et un détecteur (9) de dépassement d'un seuil de bruit pour commander l'organe interrupteur (8) dans l'état de service ou de repos du circuit d'atténuation active en fonction d'un niveau de puissance des bruits détectés en aval des
moyens de filtrage.
2. Dispositif anti-bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microphone de détection de seuil (10) est disposé à l'intérieur de la cavité (2) de
l'oreillette (13).
3. Dispositif anti-bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microphone de détection de seuil (10) est porté par une paroi (1) de la cavité (2) de l'oreillette (13) pour capter des bruits extérieurs à la cavité, les moyens de filtrage comprenant un organe de filtrage (19) monté entre le microphone de détection de seuil (10) et le détecteur de dépassement de seuil (9)
4. Dispositif anti-bruit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux oreillettes, un microphone d'écoute (22) porté par une paroi (1) de la cavité (2) de la seconde oreillette (13) pour capter les bruits extérieurs à la cavité, des moyens de commutation (20) reliés au microphone de détection de seuil (10) et au microphone d'écoute (22) et sélectivement actionnables par un détecteur supplémentaire (21) de dépassement de seuil en10 fonction d'un niveau de puissance des bruits captés par le microphone de détection de seuil (10) entre un premier état dans lequel le microphone de détection de seuil (10) et le microphone d'écoute (22) sont connectés à des haut-parleurs respectifs (7) et un second état dans lequel le microphone15 de détection de seuil est connecté à l'organe de filtrage
(19) et le microphone d'écoute est coupé.
5. Dispositif anti-bruit selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits haut-parleurs respectifs sont les haut-parleurs (7) du circuit d'atténuation active (4).
6. Dispositif anti-bruit selon la revendication
4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de communi-
cation, en ce que lesdits haut-parleurs respectifs sont associés au circuit de communication et en ce que le dispositif comporte des moyens (32) pour interrompre toute liaison entre les microphones et lesdits haut-parleurs
respectifs lors de la réception d'une communication.
7. Dispositif anti-bruit selon l'une des revendi-
cations précédentes, caractérisé en ce qu'une résistance acoustique (12) est disposée sur les microphones (5) du
circuit d'atténuation active.
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