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" Appareil éleetrodynamiquen,
La présente invention est relative à un appareil électro- dynamique plus particulièrement utilisable comme écouteur, mi- orophone ou appareils similaires. L'invention a pour but la ré- alisation d'un appreil, notamment un écouteur, destiné aux com- munications téléphoniques. Ce dispositif comporte, à la manière connue en soi, une menbrane serrée par son bord et actionnée par une bobine oscillatrice.
Jusqu'ici les écouteurs utilisés en téléphonie fonction-
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nent par effet magnétique, 0 'est-à..dire qu'une mesbrane en ma- tière magnétique, fer par exemple ou autres, est disposée aussi près que possible d'un pôle d'aimant pourvu des enroulements parcourus par le courant. En raison de la tendance à la pro-
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duotion de déformations non-linéaires dues notamment à la distance variable entre la membrane et les surfaces polaires, en particulier pour les grandes amplitudes, on a été amené depuis quelque temps à fabriquer des écouteurs qui comportent une armature spéciale en fer et en a étudié des systèmes à oscilletions symétriques et à oscillations libres tels que ceux qui ont trouvé une application dans la construction des haut- parleurs.
Mais les avantages ainsi obtenus dans une certaine me- sure ne sont pas suffisante pour justifier les frais relative- ment élevés de ces réalisations spéciales. Dtailleurs, la bande de fréquences à reproduite est relativement étroite et ne dépas- se guère celle des réalisations précitées de sorte que, prati- quement, ce n'est que la bande de fréquences de quelques cen- taines à 3.500 Hertz environ qui est reproduite,
La résistance des écouteurs serre-tite magnétiques em- ployés dans les réseaux téléphoniques est en général de 60 Ohms environ. Meis, dans le cas du service téléphonique des postes, il est inévitable que des écouteurs en nombre plus élevé soient montés en parallèle, ce qui donne lieu à une consommation d'é- nergie exagérée chargeant le service total d'un poste télépho- nique.
On a déjà proposé d'utiliser des écouteurs éleotrodyna- miques établis d'après les expériences et les découvertes faites à propos des haut-parleurs, Depuis quelques années une série im@ portante d'écouteurs électrodynamiques différents a été propo- sée pour éviter les inconvénients précités et ouvrir une ère nouvelle dans la construction des écouteurs serre-tête.
A cet effet, on a introduit par exemple des dispositions à membrane très compliquées, pour obtenir la force de rappel nécessaire et particulièrement pour éviter des oscillations partielles et les sons combinés tels que ceux plus ou moins inhérents à la plupart des dispositions connues et qui peuvent se manifes- ter, les dimentions des moyens ordinaires employés pour la
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construction des haut-parleurs étant simplement et géométrique- ment réduites, sous forme de perturbations assez sensibles. On connaît notamment des membranes combinées constituées pas exem- ple par la réunion de deux surfaces coniques ou d'une surface de ce genre et d'une surface en forme d'une calotte sphérique.
On connaît également des membranes constituées de telle façon qu'entre la membrane proprement dite et une contre face un dash- pot ou amortisseur à air est formé pour supprimer les oscilla- tions partielles, c'est-à-dire les déformations non-linéaires.
Mais ces dispositions n'ont pas permis son plus d'attein- dre le résultat désiré en dépit de leur construction relative- ment compliquée et coûteuse et sans parler de l'énergie relati- vement importante nécessaire à leur fonctionnement. En consé- quence, on a essayé de disposer comme dans les haut-parleurs à lamelles une lamelle très mince d'aluminium parcourue par le courant de conversation entre les pôles d'aimant. Mais, dans ce cas, on se heurte à la difficulté sinon à l'impossibilité de loger ce dispositifdans l'espace relativement réduit d'un boîtier d'écouteur, sans parler du fait que marne cette réalisa- tion nécessite une consommation de courant relativement élevée.
L'invention remédie aux inconvénients précités. Pour obtenir un effet optimum de reproduction avec une consommation minimum d'énergie, plusieurs caractéristiques, en partie déjà connues en elles-mêmes, sont réunies dans l'appareil éleotrody- namique suivant l'invention.
On a pu prouver, par des expériences, que la combinaison indiquée plus loin de telles caractéristiques permet de créer un écouteur qui reproduit des fréquences s'étendant de 80 à 8.000 Hertz, à grande intensité et absolument exemptes de déformations.
De plus, la consommation de courant électrique ne représente qu'une fraction de la consommation dënergie nécessaire aux écouteurs employés jusqu'ici en téléphonie. Les expériences
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ont démontré que l'effet total réalisé dépasse largement la somme calculée des effets distincts peuvent être produits par les diverses caractéristiques aéparées.
Le résultat obtenu à l'aide de l'appareil électrodyna- mique suivant l'invention est tellement supérieur qu'il ne pouvait être prévu ni par des raisonnements théoriques ni par les expériences pratiques réalisées jusqu'ici.
Les caractéristiques auxquelles est dû cet effet surpre- nant, sint les suivantes:
1) La membrane est soutenue d'une façon tellement molle qu'elle oscille comme un piston, c'est-à-dire avec un amortie- sement dû surtout à l'inertie.
2) La menbrane comporte une bobine oscillatrice dont la résistance dépasse largement velle d'un écouteur normal de pos- te téléphonique.
3) On fait agir sur cette bobine un champs magnétique per- manent dont la densité la plus basse des lignes de force est de 1.500 Gauss.
4) Le bottier ou la capsule de l'écouteur est pourvu d'ou- vertures ou analogues,de sorte que le son peut être librement diffusé de tous cotés.
On a déjà proposé de soutenir une membrane le plus molle- ment possible pour qu'elle oscille comme un piston. Mais on n'a pas tenu compte des conditions à remplir pour que la membrane puisse réellement diffuser librement le son de tous côtés. Tout au contraire,,les avantages réalisés par la suspension molle de la menbrane sont détruits par le boîtier qui l'enveloppe et empêche une libre diffusion du son, Lorsqu'on tentait de remé- dier partiellement à cet inconvénient, on était contraint d'aug- monter l'énergie d'aotionnement de la membrane, o'est-à-dire de réduite la résistance ohmique de la bobine osoillatrice. Dn faisait donc apparaître un autre inconvénient sans pouvoir re-
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médier complètement au premier .
On ignorait jusqu'ici que, dans le cas où une membrane mollement soutenue et comportant une bobine dont la résistance est supérieure à la résistance d'un écouteur de poste normal, est logée dans un boîtier per- mettant la diffusion libre des ondes acoustiques de tous côtés. il est nécessaire de prévoir un champs magnétique permanent et intense dont la densité la plus basse des lignes deforce soit de 1.500 Gauss. En pratique, on utilise une densité des lignes de force de 2.000- 2.500 Gauss ou plus pour obtenir une bande de fréquences acoustiques de 80-8.000 Hertz et une repro- duction du son à grande intensité. Ainsi la réception de l'éner- gie n'a besoin que d'une fraction seulement du courant ou énergie électrique nécessaire même à un écouteur magnétique de qualité particulière.
Il en résulte ce fait surprenant que, marne à consomma- tion de courant plus réduite, l'appa reil suivant l'invention trans -met, par rapport aux appareils connus et notamment par rapport aux écouteurs, le son.avec une intensité beaucoup plus grande tout en présentant simultanément une bande de fréquence beau- coup plus large. Cet effet est favorisé par les dimensions spé- ciales de la bobine oscillatrice et de l'enroulement appliqué sur la bobine oscillatrice.
On enroule plusieurs couches, par exemple sept environ, d'un fil très mince d'un diamètre de 0,035- 0,04 m/m sur la bobine oscillatrioe. Le diamètre de la bobine est choisi convenablement par rapport au nombre d'ampère-tours. les expériences ont démontré que la résistance de la bo- bine oscillatrice peut être de 230 Ohms ou même plus grande.
Mais, pour obtenir l'effet suivant l'invention, il est absolument indispensable d'assurer la plus libre diffusion et de référence non amortie des ondes acoustiques à partir de la membrane. A cet effet, il est préférable que la membrane travaille exactement comme un piston,de sorte que toute osoil-
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lation partielle et toute formation de sons de combinaison soient évitées.
Toute compression de l'air, amortissement à air ou analogue, pouvant modifier d'une façon fâcheuse la repro- duotion naturelle et exacte du son, présente un inconvénient et doit par conséquent être évitée. pour cette raison, on peut établir le boîtier ou la cap- sule, dans lequel l'écouteur serre-tête suivant l'invention doit être enfermé pour être protégé contre les influences mécaniques, de telle manière que les ondes acoustiques puissent être diffu- sées en avant et en arrière.
A cet effet, il faut ménager sur les couvercles ou fonds avant et arrière ainsi qu'éventuellement sur les deux parois latérales des ouvertures suffisamment gran- des recouvertes de grille ou moyens équivalents. pour éviter d'autre part,que des particules étrangères, notamment les poussières, puissent pénétrer dans l'intérieur de l'écouteur serre-tête à travers les ouvertures relativement grandes, et que ces poussières puissent en particulier se dé- poser sur la membrane et affecter par suite le fonctionnement de cette dernière, on prévoit en outre une autre obturation au moyen d'une gaze légère de soie artificielle iu analogue qui, en pratique .n'empêche pas sensiblement la diffusion des ondes acoustiques.
On a constaté qu'il est préférable d'établir l'aimant permanent dont la masse influence la densité du champs magné- tique -et dont les dimensions ne peuvent pas être très grandes eu égard au petit enoombrment requis pour l'ensemble du dis- positif, de telle manière qu'il ne rompisse pas tout l'espace intérieur du boîtier et qu'il soit pourvu d'évidements. C'est à ces évidements qu'in doit également la suppression des com- pressions de l'air et notamment le fait que les ondes acousti- ques peuvent sortir plus ou moins librement en arrière.
Pour conserver les hautes qualités magnétiques nécessaires, il suffit
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par exemple, de ménager des évidements circulaires ou analogues dans le corps de l'aimant, comme on le voit sur les figures 1 et 2 des dessins annexes, qui représentent, respectivement en éléva- tion et en planton exemple de réalisation d'un écouteur suivant l'invention.
L'appareil électrodynamique suivant l'invention n'est pas seulement utilisable comme écouteur téléphonique, de T.S.F. ou analogues dans le cas ou il est important d'obtenir une repro- duotipn parfaite des syllabes et de préférence une reproduction fidèle de la nature; il est également utilisable pour les be- soins de la médicine. En raison de ses qualités précitées, il convient notamment aux gens ayant les oreilles dures et qui par- viennent à une bonne compréhension des mots à l'aide d'une gran- de amplitude de la "pression du son".
L'appareil est également applicable à l'auscultation des organes tels que le coeur et les poumons où il est important d'obtenir une reproduction qui permet de discerner les moindres finesses que les systèmes élec- tromagnétiques connus jusqu'ici ne reproduisent pas du tout ou reproduisent d'une façon tout à fait insuffisante.
Ce n'est pas seulement comme appareil de reproduction que l'appareil dynamique suivant l'invention peut être utilisé, mais aussi comme appareil de réception, c'est-à-dire comme mi- crophone, étant donné que logiquement les mêmes principes sont valables aussi bien pour la réception que pour la reproduc- tion. Les amplitudes de la "pression acoustique" agissant sur la membrane sont transformées sous une forme très ressemblainla à celles des courants alternatifs modulés suivant la langue au la musique. Ces courants alternatifs modulés peuvent être utilisés d'une façon ordinaire. par conséquent,l'invention ap- e pliquée comme microphone a égalent une importance particu- lière pour les besoins médicaux.
Enfin, il est à remarquer que l'appareil électrodyna-
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mique suivant l'invention est également applicable à d'autres techniques telles que l'enregistrement ou la reproduction au moyen de sillons sonores ou phonogrammes traces sur un support quelconques; l'invention est alors avantageuse en ce qu'elle per- met d'obtenir des effets particulièrement naturels.
Sur le dessin annexé:
La figure 1 représente l'appareil en coupe axiale.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne I-I de la figure 1.
L'appareil comporte un aimant permanent 1 pourvu d'une ouverture 2 de passage d'air et d'un voyau 3. Cet aimant est établi en forme de toit, le sommet de l'angle formé entre les deux faces obliques étant opposé 4 la membrane.
Comme on le voit sur la figure 2, l'aimant permanent ne remplit qu'une partie du boîtier ou de la capsule 4 qui l'enve- loppe et il présente des évidements ayec étranglements 5 qui permettent d'obtenir les avantages précités. L'aimant est en- cerclé ou frotté par un anneau support 6 qui peut être moulé mécaniquement sous pression ou autrement. L'aimant 1 prend ap- pui par l'intermédiaire de l'anneau 6 contre la capsule 4 au moyen de nervures 7. On voit que l'aimant est ainsi suspendu liè brament dans le bottier 4 et ménage des évidements de forme telle qu'on empêche toute compression d'air pouvant produire un effet déferorable.
8 est la merane dont la concavité est orientée symé- triquement à la partie en forme de toit de l'aimant. La. menbra- ne 8 est fixée à l'anneau 6 par l'intermédiaire d'un jonc de retenue 9 et elle porte en son centre le cylindre ou noyeu creux 10 de la bobine oscillatrice 11. L'ensemble bobine 11, cylindre 10 et membrane 8 s'appuie sur la surface plane de l'aimant permanent 1 au moyen d'un élément 12 ou araignée et par l'intermédiaire d'un tampon 13..
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A l-a partie supérieure, l'ensemble est recouvert en partie ou en totalité par une grille 14. Les fils d'amenée de courant à la bottine osoillatrioe traversent les guidages tubulaires 15 et sortent par les lumières 16 ménagées dans la paroi du bottier.
On peut remarquer nettement sur la figure l, que la sus- pension libre du système magnétique à l'intérieur du boîtier ainsi que la présence de plusieurs ouvertures 16 et l'utilisa- tion d'un couvercle en forme de grille 14 permettent une dif- fusion libre et non amortie des ondes acoustiques.
REVENDICATIONS
1. Appareil éleotrodynamique utilisable notamment comme écouteur, microphone ou analogue comportant une menbrane ac- tionnée par une bobine osoillatrioe et fixée bu tendue par ses bords, caractérisé en ce que la membrane est soutenue ou supportée, pour permettre une reproduction optimum avec une consommation d'énergie minimum, d'une manière assez molle ou assez douée/que ces oscillations ressemblent a celles d'un piston, c'est-à-dire amorties surtout par inertie et carac- térisé en ce que cette membrane comporte une bcbine oscilla- tries dont la résistance est supérieure à celle d'un écouteur postal normal;
un champs magnétique permanent et agis- tant sur cette bobine, dont la densité des lignes de force est de 1500 Gauss, est utilisé et le carter ou la capsule de l'écouteur serre-tête est pourvu dtouvertures ou d'évidements tels que la réflexion des ondes acoustiques puisse avoir lieu librement, si possible de tous cotés.