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EMI1.1
APP1#EILS REPBODUCTBOEB DE SONS.
La présente invention se rapporte à des appareils reproducteurs de sons et plus particulièrement à des haut-parleurs électro-dynamiques utilisés avec pavillons.
On sait que, pour la reproductions des basses fréquences, on peut utiliser avantageusement des diaphragmes relativement grands pour rayonner l'énergie acoustique sans distorsion. Par contre, pour la reproduction des fré- quences élevées, on a trouvé préférable d'utiliser des diaphragmes relativement petits pour éviter des déformations de ces derniers et la production d'harmoni- ques indésirables.
On sait également que le pavillon a un effet directif favorable sur l'énergie acoustique rayonnée, mais qu'il est lui-même la source de distor- sions.
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La présente invention a pour objet un haut-parleur d'un type per- fectionné, utilisé avec pavillons, capable de fournir avec un minimum de dis- torsion une puissance sonore relativement considérable.
Elle a encore pour objet une réduction notable des distorsions dues aux déphasages de sons' dans les pavillons et permet une répartition judicieuse des fréquences acoustiques graves et algies.
Elle a pour objet, en outre, un haut-parleur à papillons d'un ren- dement sonore optimum pour les différentes fréquences, de construction relati- vexent simple et d'un usage économique.
Conformément à l'invention, on fait usage de deux systèmes vi- brants ; l'un est prévu pour les fréquences élevées, l'autre pour les fréquences basses. Plus particulièrement, on se sert de deux bobines de parole séparées et de deux diaphragmes de forme tronconique, par exemple, séparés ; un grand diaphragme avec une grande bobine de parole actionnant un pavillon à basses fréquences et un petit diaphragme avec une petite bobine destinés à actionner un pavillon à haute fréquence à axe rectiligne qui peut être placé, si on le désire, à l'intérieur du pavillon à basse fréquence.
De cette manière il est possible sans devoir chercher un compromis entre une bonne reproduction des B.F. et une bonne reproduction des H.F., de choisir séparément un diaphragme et une bobine propres à donner le meilleur fonctionnement pour les basses fré- quences et un autre diaphragme avec une autre bobine propres à donner un meil- leur fonctionnement aux fréquences élevées. Pour la production du flux magnéti- que, on se sert d'un dispositif commun pour les deux bobines de parole et la disposition est telle que l'induction dans l'entrefer de la bobine à haute fréquence est plus importante que celle qui existe dans l'entrefer de la bobine basse fréquence; on a trouvé que ceci est une condition à remplir si l'on veut obtenir le meilleur fonctionnement aux hautes fréquences.
Un autre détail de la présente invention est que l'on peut alimenter le haut-parleur à haute fré- quence au moyen des tensions à hautes fréquences et le haut-parleur basse fré- quence au moyen des tensions basses fréquences, en partageant l'énergie entre les deux haut-parleurs, soit par un procédé électrique, soit par un procédé acoustique, soit par les deux en même temps, Une telle répartition de l'éner- gie rend possible un réglage précis de la "région de recouvrement".
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels : @
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La Fig.l est un graphique montrant un certain nombre de courbes relatives aux haut-parleurs à pavillon du type décrit.
La Fig.2 est une coupe d'un type de haut-parleur construit suivant les données de l'invention.
La Fig.3 est une coue représentant une variante.
La Fig.4 représente une autre variante.
La Fig.S est un schéma électrique donnant une méthode pour la répartition de l'énergie électrique entre les bobines de parole.
En analysant mathématiquement les facteurs qui interviennent dans la limitation du fonctionnement des haut-parleurs électrodynamiques à pavillon, on peut établir que le rendement d'un haut-parleur électrodynamique à,pavillon dépend du produit-de la résistivité par la densité du matériau dont est consti- tué la bobine de parole. En outre, tandis que, pour les basses fréquences, le rendement est relativement bon, pour les hautes fréquences le rendement dépend d'une façon assez critique, du rapport entre la masse de la bobine et la masse du reste du système vibrant.
En se rapportant aux dessins et en particulier à la Fig.l, la courbe A représente le rendement maximum que l'on peut obtenir au moyen d'un haut-parleur à pavillon pour des fréquences s'étendant approximativement de 30 à 10. 000 périodes/seconde; cette courbe A a été établie pour des conditions idéales, l'induction dans l'entrefer restant constante, dans l'hypothèse où l'impédance du pavillon est adaptée à l'impédance du diaphragme pour chaque point de l'étendue des fréquences considérées. On constatera que le rendement, pour les basses fréquences, est très élevé et qu'il diminue graduellement au fur et à mesure que l'on passe aux fréquences plus élevées.
En pratique, ces conditions sont évidemment irréalisables au moyen d'un papillon unique; aussi, pour s'en rapprocher, il faudrait employer un cer- tain nombre de pavillons.
La courbe B représente la caractéristique de rendement du haut- parleur lorsque la section de gorge du pavillon est telle que l'impédance du pavillon est adaptée à l'impédance du diaphragme pour une fréquence d'environ 100 périodes/seconde. Dans ce cas, on constatera que le rendement pour les basses fréquences reste à peu près constant jusqu'à environ 200 périodes/secon- de ; ensuite il tombe plus vite que dans le cas de la courbe A.
La courbe 0 représente le rendement d'un haut-parleur à pavillon ayant une section de gorge faible, dans l'hypothèse où l'impédance .....
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du pavillon est adaptée à celle du diaphragme pour une fréquence d'environ 7.000 périodes/seconde. Dans ce cas, on constatera que le rendement est assez faible jusqu'aux environs de 700 périodes/seconde; ensuite, il tombe également, mais moins vite due dans le cas de la courbe B et plus près de la courbe A. Il est donc visible qu'en combinant deux diaphragmes séparés et deux pavillons séparés, l'un suivant la courbe B, l'autre suivant la courbe C, on obtiendra un haut-parleur à pavillon qui suivra la courbe B jusqu'au point P (intersec- tion des courbes B et C) de manire à donner un rendement optimum pour les basses fréquences, en ensuite, suivra la courbe C de manière à donner un rende- ment optimum pour les fréquences élevées.
De cette façon, on se rapprochera de la courbe idéale A. C'est sur ce principe que sont basées les différéntes réa- lisations que l'on va décrire.
A la Fi.2 on a montré un haut-parleur à pavillons muni d'un pavillon relativement long 1 constitué par un certain nombre de parties concen- triques dirigées en sens inverses et limitées par les sections la,1b,1c; ces sections croissent de préférence d'une façon exponentielle. Ce pavillon est adapté de manière à favoriser particulièrement les basses fréquences acousti- ques. Un pavillon relativement court 3 est placé concentriquement à l'intérieur de la section la et est prévu de manière à favoriser les fréquences élevées ; le crolt pavillon 3 est à axe rectiligne et sa section ercit, de préférence,/également d'une manière exponentielle.
Le pavillon 3 est maintenu en place dans la sec- tion la au moyen d'un certain nombre de ploisons 5 et 7 fixées au pavillon 3 et à une pièce 9 qui, à son tour, est fixée à la section la du pavillon 1.
Un certain nombre dtouvertures 11 et 13 sont prévues dans les cloisons 5 et 7, respectivement, et disposées suivant une circonférence.
A l'extrémité intérieure de la pièce 9 est fixé un cadre à jour 15 qui supporte d'une manière élastique un diaphragme tronconique relativement ;rand ou tout autre élément vibrant 17 muni d'un support cylindrique de bobine 19 sur lequel est enroulée une bobine de parole 21. Au cadre 15 est fixée une plaque annulaire 23 en un matériau magnétique, réunie à une pièce en forme de U 25, par exemple par soudure. La pièce 25 est munie d'une pièce polaire cen- trale 27, qui est fixée de n'importe quelle manière convenable, et d'une bobi- ne 29 destinée à magnétiser la pièce polaire 27 lorsqu'on l'excite. Un anneau 31 dont la section est en forme de U et construit en un matériau tel que le laiton ou le cuivre par exemple, sert à réunir la plaque 23 à une seconde plaque annulaire 33 en un matériau magnétique.
Les plaques 23 et 33 se trouvent
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dans le même plan et sont séparées radialement de manière à créer un entrefer annulaire 35 pour la bobine de parolel, La plaque annulaire 33 est également séparée de l'extrémité à section réduite de la pièce polaire centrale 27 de manière à créer un second entrefer 37 concentrique à l'entrefer 35; cet entre- fer 37 reçoit une bobine de parole 39 enroulée sur un support de bobine 41 d'un diaphragme 43 relativement petit maintenu élastiquement contre la partie arriè- te du pavillon 3 au moyen d'un anneau 45 interposé entre la plaque 33 et le pavillon 3.
D'après ce qui précède, on constatera que les entrefers 35 et 37 sont disposés en série ; le flux provenant de la pièce polaire 27 passe par les deux entrefers. Toutefois, l'induction dans l'entrefer 35 est plus faible que dans l'entrefer 37 parce que la section moyenne de l'entrefer 37 considérée normalement à la direction du flux est inférieure à l'aire correspondante de l'entrefer 35. La bobine de parole 21 est grande et construite de préférence en cuivre, tandis que la bobine 39 est petite et de préférence construite en aluminium (les deux peuvent évidemment être construites en d'autres matériaux remplissant certaines conditions).
La bobine de parole relativement grande 21 est prévue pour donner une réponse meilleure aux basses fréquences et actionne le grand diaphragme 17 ; celui-ci ,à son tour, fournit l'énergie au grand pavillon 1 dont la section de gorge est relativement grande et dont l'impédance peut être adaptée à l'impé- dance du diaphragme 17 pour une fréquence d'environ 100 à 150 périodes/seconde.
D'autre part, la bobine relativement petite 39 est prévue pour donner une ré- ponse meilleure aux fréquences élevées et actionne le petit diaphragme 43 ; celui-ci fournit l'énergie au petit pavillon 3 à haute fréquence dont la sec- tion de gorge est faible et dont l'impédance peut être adaptée à l'impédance du diaphragme 43 de préférence pour une fréquence comprise entre 2.000 et 7.000 périodes /sec. De cette manière le rendement de l'ensemble du système suivra des courbes telles que B et 0 à la Fig.l.
Afin d'assurer une bonne répartition de l'énergie électrique entre les bobines de parole 21 et 39, lorsqu'on les alimente au moyen d'une source commune à fréquence acoustique, le courant peut être énvoyé à la bobine 21 à travers un filtre passe-bas 47, et à la bobine 39 à travers le filtre passe- haut 49 (voir Fig.5). L'étendue des fréquences reproduites par le pavillon 1 peut encore être contrôlée au moyen des ouvertures 11 et 13 ménagées dans les cloisons 5 et 7. Ces ouvertures servent non seulement à établir une communica-
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-tion entre le diaphraqme 17 et le pavillon 1, mais elles peuvent également servir à constituer un filtre acoustique passe-bas de manière que le pavillon à basse fréquence 1 possède une coupure pour une fréquence déterminée.
En même temps, la fréquence de coupure du pavillon à hautes fréquences, due à sa côni- cité, peut être choisie de manière à tomber près de la fréquence pour laquelle on a fait la séparation, ainsi qu'il est montré à la Fig.5. De cette façon, il est possible de contrôler d'une manière assez précise la région de recouvrement des pavillons 1 et 3; ceci est encore favorisé par le fait que les anneaux 31 et 45 empêchent les déplacements d'air dûs à l'un des diaphragmes 17 ou 43 d'atteindre l'autre.
En même temps, en fermant la chambre située en arrière du ?rand diaphragme 17, par exemple au moyen d'une cloison 51, cette chambre peut être prévue de manière à résonnes avec le diaphrae 17 pour une fréquence in- férieure à la fréquence la plus basse à laquelle le diaphragme est sensible, (ou à une fréquence qui ne la dépasse pas trop). De cette manière, le système à hasse fréquence aura une courbe de réponse sensiblement horizontale dans toute son étendue de fonctionnement.
A la Fig.3, on a montré un système très semblable à celui de la Fig. 2.
Dans le système de la Fig.3, le pavillon 1 est muni d'une section intérieure supplémentaire la à laquelle le petit pavillon 3 est directement fixé à l'extrémité antérieure; l'extrémité étroite du pavillon 3 est maintenue contre la gore 3a, laquelle est maintenue à l'intérieur de la section ld et y est fixée au moyen d'un certain nombre de pièces 53. Le petit diaphragme 43 est supporté élastiquement contre la gorge 3a au moyen de l'anneau 45, de même que dans le système de la Fi.2. Le grand diaphragme 17 est supporté élasti- quement entre l'anneau 55 et le cadre 15.
Le système magnétique de la variante de la Fig.3 comprend une pièce 57 en forme de tambour en un matériau magnétique; à la pièce 57 sont fixées les plaques 59 et 61, également en matériau magnétique; celles-ci cor- respondent respectivement aux plaques 23 et 33 de la Fig.2. Chacune des pla- ques 59 et 61 possède un certain nombre d'ouvertures 63 placées suivant une circonférence. Grâce à ces ouvertures on établit une communication entre la surface arrière du diaphragme 17 et la chambre 65 située entre le petit pavil- lon 3 et la section ld du grand pavillon.
On peut faire en sorte que cette chambre entre en résonance avec le diaphragme 17 d'une manière analogue à celle décrite à propos du système de la Fig.2 de façon à obtenir une caractéristique
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de réponse sensiblement horizontale pour le système à basses fréquences.
La pièce polaire centrale 27 est maintenue en place au moyen d'une série de pièces annulaires 67 et 69 en matériau non magnétique; chacune des pièces 67 et 69 maintient la pièce polaire centrale 27 et est convenablement fixée aux plaques correspondantes 59 et 61. De même que les anneaux 31 et 45 de la fig.2, ces anneaux 67 et 69 empêchent les déplacements d'air dûs à chacun des diaphragmes 17 et 43 d'atteindre l'autre.
La plaque 59 est plus épaisse que la plaque 61, et la pièce polai- re centrale 27 est d'un diamètre sensiblement plus petit à son extrémité adja- cente au pavillon 3 qu'à l'autre extrémité. Les entrefers 35 et 37 sont ici en- core en série; il est donc visible que l'induction dans l'entrefer 37 est sen- siblement plus grande que celle de l'entrefer 35. Cette condition doit être remplie pour avoir un rendement plus élevé aux hautes fréquences et peut aisé- ment être réalisée dans une construction du type décrit grâce au fait que la pièce polaire centrale 27 est commune aux deux entrefers.
A la fig.4, on a montré une autre variante de l'invention dans laquelle on se sert d'un certain nombre de pavillons à haute fréquence 3 de manière à avoir une meilleure propagation des fréquences élevées. Les pavillons 3 ont des sections qui augmentent de préférence d'une façon exponentielle et leurs axes sont rectilignes, sauf une légère courbure destinée à permettre une meilleure distribution des vibrations sure une large surface. Les extrémités étroites des pavillons 3 sont supportées par une pièce.en forme de coupe 71 dans laquelle sont adaptées les gorges 3a des pavillons 3. Un cadre 73 sert à maintenir d'une manière élastique le petit diaphrae 43 contre la gorge 3a.
La disposition du système producteur de flux magnétique pour les entrefers 35 et 37 peut être semblable à celle décrite à propos de la fig.3.
Diaprés ce qui précède on constatera que la présente invention per met de.construire un haut-parleur à pavillons perfectionné dans lequel il n'est pas nécessaire de chercher un compromis entre un bon fonctionnement à basses fréquences et un bon fonctionnement à hautes fréquences. Le grand diaphragme 17 avec sa bobine de parole en cuivre fournit l'énergie à basse fréquence au pa- villon à large gorge 1, tandis que le petit diaphragme 43 avec sa bobine de parole en aluminium fournit l'énergie à haute fréquence au pavillon à gorge étroite et à axe rectiligne. Grâce à l'emploi du grand diaphragme 17, de la manière décrite, on peut obtenir non seulement un meilleur rendement aux basses' fréquences, mais également une puissance plus grande et une distorsion plus
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faible.
L'emploi du petit diaphragme 43 pour les fréquences élevées permet d'obtenir non seulement des rendements meilleurs aux fréquences élevées mais encore une étendue de hautes fréquences plus grande et une réduction de la distorsion de phase dans la gorge du ou des pavillons à hautes fréquences 3.
Grâce à l'emploi de deux bobines de parole séparées pour les systèmes à fré- quences basse et élevée, il est possible de répartir l'énergie acoustique d'une façon électrique entre les deux parties du haut-parleur, ainsi qu'il a été dé- crit ci-dessus. Ceci permet de choisir à volonté la fréquence séparant les deux systèmes. L'emploi d'un filtre acoustique permet en outre de contrôler d'une façon plus précise la fréquence limite des deux parties du système. On peut d'ailleurs se servir dans les fig.3 et 4, d'un filtre acoustique du type décrit à la fig.2.
On remarquera également que l'emploi de deux haut-parleurs séparés empêche les courants à basses fréquences d'agir sur la bobine à haute fréquence 39, ce qui évite la distorsion toujours possible dans un système à diaphragme unique où les hautes et les basses fréquences sont émises ensemble, .
Bien qu'on ait décrit et représenté plus formes de réalisation de l'invention , il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes par- ticulières données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restric tif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.