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Perfectionnements aux appareils traducteurs de son.
La présente invention est relative à des appareils traducteurs de son et concerne plus particulièrement des perfectionnements dans l'assameblage du diaphragme pour récepteurs téléphoniques.
Dans le récepteur téléphonique habituel, un diaphragme est prévu et fait partie du circuit magnétique des éléments associés créant le champ, et vibre en réponse aux variations du flux traversant les éléments du champ par suite des courants de signalisation circulant dans les bobines pour courants à fréquence vocale enroulées sur les pièces polaires des éléments.créant le champ. Généralement le diaphragme est monté'pour
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vibrer dans des conditions où il est considéré comme étant sensiblement libre et à cet effet il est serré par son bord extérieur entre deux pièces formant boitier pour les éléments créant le champ.
Lorsqu'il est monté de cette façon le diaphragme a une caractéristique de réponse à la fréquence s'étendant dans la gamme de réponse aux fonctionnement et dont les pointes de/fréquences se trouvent dans le voisinage de la fréquence naturelle de vibration du diaphragme, la courbe retombant pour des fréquences supérieures à celles de la gamme de fonction- nement du fait de l'inertie mécanique du diaphragme. Dans le but d'aplatir les pointes de résonance dans la carac- téristique de réponse du diaphragme, diverses formes d'organes d'affaiblissement par frottement ou de chambres d'assourdissement ont été utilisées. Dans certains cas on a également utilisé des chambres de résonance dans le but de rehausser la caractéristique de réponse du diaphragme pour les fréquences élevées à la limite de la gamme de fonctionnement.
L'objet de la présente invention est de fournir un type d'assemblage perfectionné du système mobile d'un appareil traducteur de son qui est combiné de telle sorte qu'une caractéristique de réponse améliorée est relativement plate et obtenue pour toute la gamme de fréquence de fonctionnement.
Suivant l'invention ce but est atteint en pré- voyant un appareil traducteur de son comprenant une pièce vibrante dans lequel des chambres sont prévues de chaque c8té de la pièce vibrante avec un passage communiquant.avec chaque chambre, la chambre et les passages étant propationnés de telle manière que la fréquence de vibration naturelle de la pièce vibrante @
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soit modifiée dans la gamme de fréquence de fonctionne- une partie de ment dans un sens pour/la bande de fréquence de cette gamme par la chambre et le passage prévus d'un c8té de la pièce vibrante et soit modifiée dans-le sens opposé pour une autre bande de fréquence appartenant à la gamme de fréquence de fonctionnement par la chambre et le passage prévus de l'autre côté de la pièce vi- brante.
L'invention sera mieux comprise d'après la des- cription suivante d'une réalisation de l'invention re- présentée aux plans par les figs, 1 à 9. La fig, 1 est une vue en élévation de c8té représentée en coupe d'un appareil traducteur de son, la fig. 2 est une vue en élévation de l'avant de l'appareil représenté à la fig. 1 le diaphragme et son assemblage étant enlevés, la fig. 3 est une vue développée représentant la méthode d'assemblage de l'appareil représenté à la fig. l, les fig. 4 et 5 sont des vues détaillées'de certains des éléments représentés aux figs, 1 et 3, les fige. 6 et 7 sont des vues détaillées des modifications de certains des éléments de l'appareil et les fige. 8 et 9 sont des graphiques.
Un appareil traducteur de son est représenté à la fig. 1 sous la forme d'un récepteur téléphonique du type à capsule monté dans une cuvette 7 faisant partie de la poignée de l'appareil. La capsule est supportée entre le rebord de l'ouverture de la cuvette et la paroi interne du pavillon 8 qui est combiné pour être vissé sur une partie filetée de la pièce 7 de la manière représentée. Le pavillon est prévu avec huit trous 9 de transmission du son pratiqués dans le fond et également avec une partie creuse qui forme une charnue
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avec le couvercle de la capsule. La capsule réceptrice comprend un boitier 10 sous forme de cuvette construit en un matériau conducteur mais non-magnétique, tel que par exemple un alliage d'aluminium, sur lequel est monté un élément créant le champ magnétique dans l'appareil.
Le rebord du boitier 10 est prévu avec une partie recourbée 11 faisant corps avec la pièce annulaire 12, dont la surface extérieure est plane pour servir de surface portante au diaphragme 13 du récepteur qui a une épaisseur de 0,020 cm. approximativement et qui est construit en un matériau magnétique tel que par exemple l'acier au silicium qui possède une grande perméabilité aux courants alternatifs.
Les éléments créant le champ magnétique comprennent une paire de pièces polaires 14 et 15, sur lesquelles sont enroulées les bobines 16 et 17 qui reçoivent le courant à fréquence vocale, et un aimant permanent 18 sous forme de barre, qui avec le diaphragme 13 et les pièces polaires 14 et 15, forme un circuit magnétique sensiblement fermé interrompu seulement par les entrefers étroits à air existants entre les faces polaires des pièces 14 et 15 et le diaphragme 13. Les pièces polaires 14 et 15 sont prévues avec des prolongements 14a et 15a respectivement qui s'adaptent parfaitement dans des ouvertures 19 et 20 pratiquées dans le fond du boitier 10 et qui dépassent le boitier 10 pour recevoir entre eux l'aimant.
Dans le but de retenir l'aimant 18 entre les prolongements 14a et 15a des pièces polaires, les coins supérieurs, et plus particulièrement les bords de l'aimant sont biaisés comme indiqué en 18a et 18b, et les parties supérieures des coins des prolongements 14a et 15a des pièces polaires sont recourbées pour s'appliquer sur les bords biaisés de l'aimant de la manière représentée
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à la fig. 5. De préférence, la longueur de la barre est légèrement plus grande que l'écart entre les pro- longements 14a et 15a des pièces polaires de telle sorte que les faces opposées des prolongements 14a et 15a des pièces poalires s'engagent fermement sur les faces de l'aimant afin d'établir un joint de faible reluctance entre les pièces polaires et l'aimant.
Il est à re- marquer que la disposition de montage qui vient d'être décrite sert à maintenir l'aimant 18 en place et à l'em- pêcher d'avoir un mouvement'dans une direction quelconque, de telle sorte que cet,aimant sous forme de barre soit rigidement maintenu en place lorsque l'assemblage de l'appareil est terminé,;
L'aimant 18 est de préférence formé d'un alliage constitué par du nickel, de l'aluminium et du fer tel que par exemple l'alliage connu sous le nom de "Alnic", tandis que les pièces polaires 14 et 15 sont formées d'un alliage constitué approximativement par 45% de nickel et 55% de fer, tel que par exemple l'alliage connu sous le nom de "Allegheny Electric Metal".
L'enroulement magnétisant 16 est enroulé sur la pièce polaire 14 entre deux joues 21 et 22 construites en matériau isolant et est isolé de la pièce polaire 14 par une couche isolante 23 qui peut par exemple être constituée par de la toile vernie. Les extrémités nt de l'enroulement 16 passe/à travers des trous pratiqués dans la paroi interne des joues 21 et 22 et viennent s'attacher à des pièces de connexion 21a et 22a faisant corps respectivement avec les joues 21 et 22 et débordant par rapport à celles-ci, D'une manière analogue, l'en- roulement 17 est enroulé sur la pièce polaire 15 entre les deux joues 24 et 25 et est isolé de'la pièce polaire .15
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par une couche de matériau isolant 26.
Les extrémités de cet enroulement passent à travers des trous pratiqués dans la paroi interne des joues 24 et 25 pour venir s'at- tacher aux pièces de connexion 24a et 25a faisant corps respectivement avec les joues 24 et 25, et débordant par rapport à elles. Les deux enroulements 16 et 17 sont connectés en série en soudant ensemble les extré- mités des enroulements aboutissant aux pièces de con- extrémités de nexions 22a et 24a. Les deux autres/connexions des enroulements sont amenées à l'extérieur et connectées aux bornes de l'appareil qui, dans la disposition re- présentée, comprennent le boitier conducteur 10 et une pièce de contact 27 en forme de U dont les branches se placent à califourchon sur l'aimant 18 et sont fixées au boitier 10.
Les extrémités des branches de la pièce 27 sont recourbées et munies de trous 28a et 28b qui correspondent aux trous 29a et 29b pratiqués dans le boitier 10. La pièce de contact 27 est fixée au boitier 10 par des rivets 30a et 30b passant à travers les ouvertures respectives 28a, 29a, et 28b, 29b et est isolée du boitier 10 par des rondelles isolantes 31a, 31b, 32a et 32b de la manière représentée.
Comme indiqué ci-dessus, le boîtier 10 au travers
14a et 15a duquel les prolongements/des pièces polaires passent est couplé d'une manière serrée avec le circuit magnétique des éléments du champ et constitue effectivement un conducteur court-circuité entourant chacune des pièces polaires 14 et 15.
Le couplage inductif serré entre le boitier et le circuit magnétique des éléments du champ résulte du fait que les parois latérales des ouvertures 19 et 20 s'adaptent parfaitement aux prolongements 14a et 15a des pièces polaires pour servir de support aux éléments
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du champ et pour empêcher l'entrée de la poussière et de l'humidité dans le boitier 10. Avec cette disposition, le flux alternatif ou ondulé traversant les pièces polaires
14 et 15 et l'aimant 18 a nécessairement 'pour effet de développer des tensions induites dans le boitier 10, de telle sorte qu'une partie de l'énergie du courant alternatif produisant le flux alternatif est dissipée par hystéresis et courants de Foucault dans le boitier.
Afin d'empêcher le flux alternatif développé pendant le fonctionnement de l'appareil d'être dérivé par le boitier 10, on a prévu à l'intérieur du boitier un chemin auxiliaire pour le flux entre les deux pièces polaires. Ce chemin auxiliaire comprend les saillies 14b et 15b faisant partie des pièces polaires respectives 14 et 15 et sont dirigées l'une vers l'autre, Des extrémités voisines des saillies 14b et 15b sont séparées par un entrefer à air 33 qui est proportionné de telle sorte que l'aimant 18 ne soit pas effectivement court-circuité et qu'une partie importante du flux fixe produit par l'aimant permanent 18 traverse le diaphragme 13.
De préférence cet entrefer à air est de l'ordre de 0,159cms.
Ces pièces polaires 14 et 15 sont estampées à partir d'une pièce plate et au cours de llestampage on pratique dans les parties en saillises 14b et 15b plusieurs ouvertures 34 et 35, qui sont utilisées pour fixer les pièces polaires au boitier
10, au moyen de rivets'ou boulons 36 et 37 passant à travers les ouvertures respectives 34 et 35, et à travers les ouvertures 38 et 39 pratiquées dans le fond du boitier 10 et espacées pour corresppndre aux ouvertures 34 et 35.
L'assemblage du diaphragma comprend, en plus du diaphra gme 13, une plaque intérieure 40 , un couvercle 41, une bague de support et d'espacement 42 et une bague d'assemblage 43.
La plaque intérieure 40, avec le diaphragme 13 et la bague 12
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déterminent une chambre d'assourdissement voisine de la surface interne du diaphragme 13, tandis que le couvercle 41 et le diaphragme 13 avec le pavillon 8 déterminent une chambre de résonance voisine de la face extérieure du diaphragme. Les dimensions de la chambre d'assourdissement et des passages rétrécis qui y communiquent sont proportionnées de telle sorte que la crête de la caractéristique de réponse de l'appareil produite par la fréquence de vibration naturelle du diaphragme 13 est sensiblement aplatie et rend ainsi plus plate la caractéristique de réponse à la fréquence,de l'appareil.
Plus particulièrement, la plaque intérieure 40, qui est construite en un matériau non magnétique tel que l'aluminium par exemple, est munie de six ouvertures 44 et porte un anneau plat 45 placé à,une certaine distance qui définit un passage annulaire 46 relativement long, étroit, et rétréci communiquant de l'intérieur du boitier 10 à la chambre formée entre la plaque 40 et le diaphragme 13.
En proportionnant convenablement les dimensions des trous 44, et la longueur et la largeur du passage rétréci 46, on réalise l'effet d'assourdissement désiré pour la bande de fréquence dans laquelle se trouve la fréquence de vibration naturelle du diaphragme 13 qui est la partie qui provoque effectivement la distorsion dans la caractéristique de réponse. La couche d'air dans cette chambre sert également à rehausser artificiellement la rigidité du diaphragme 13, et améliore ainsi la fidélité de reproduction de l'appareil. Les dimensions suivantes de la chambre d'assourdissement et des passages qui y communiquent ont été trouvées entièrement satisfaisantes en pratique;
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Diamètre de la chambre 4,275 cms.
Profondeur de la chambre 0,076 cms.
Diamètre des trous 44 0,193 cms.
Profondeur du passage 46 0,0076 à 0,0102 Cms.
Largeur de l'anneau 45 0,810 cms.
Diamètre extérieur de l'anneau 45 5,667 cms.
Comme on le voit le mieux à la fig. 4 l'anneau ou plaque 45 est séparé de la plaque intérieure 40 au moyen de rondelles minces 47 et est monté sur la plaque 40 au moyen de rivets passant à travers les rondelles et correspondant respectivement aux ouvertures 49 et 50 pratiquées dans la plaque 40 et l'anneau 45.
Comme on le voit le mieux à la fig. 3, les ouvertures 49 et 50 au travers desquelles les rivets 48 de fixation passent sont réparties de telle sorte que l'assemblage comprenant la plaque 40 et l'anneau 45 sont empêchés de se courber. La plaque 40 est munie d'une paire passent de rainures 40a et 40b au travers desquelles/les ex- trémités des faces poutres des pièces polaires 14 et 15.
Une rainure transversale 40c reliant les deux rainures 40a et 40b est également prévue poùr empêcher la cir- culation de courants de Foucault dans la plaque 40. Les dimensions des rainures 40a et 40b sont sensiblement plus grandes que les dimensions de la section des ex- trémités polaires des pièces polaires 14 et 15 de telle sorte que des entrefers à air relativement grands sont prévus entre les surfaces voisines des pièces polaires et de la plaque 40 afin que le couplage entre le circuit magnétique des éléments du champ magnétique et la plaque 40 soit extrêmement lâche et que la production de courants de Foucault dans la plaque soit sensiblement empêchée. Une autre disposition pour prévoir le passage
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rétréci communiquant avec la chambre d'assourdissement est représentée à la fig. 6.
Dans cette disposition plusieurs plaques annulaires ou bagues 45a, 45b et 45c sont prévues et sont montées à une certaine distance l'une de l'autre et superposées sur la plaque intérieure 40 pour déterminer plusieurs passages annulaires étroits communiquant par des ouvertures 54 réparties et pra- tiquées sur les plaques. Les passages annulaires sont fermés sur les cotés par des bagues supports 55 et 56 qui servent à tenir écartées les plaques 45a, 45b et 45c. Les rivets 57 sont utilisés pour assurer l'assemblage de la plaque intérieure 40.
Les trous 44 pratiqués dans la plaque 40 correspondent aux pas- sages rétrécis déterminés par les plaques 45a, 45b et 45c et l'espace entre ces plaques est proportionné de telle sorte que la réponse du diaphragme 13 est sensiblement réduite pour les fréquences voisines de la fréquence de vibration naturelle du diaphragme.
Une autre disposition pour prévoir des passages rétrécis communiquant avec la chambre d'assourdissement est représentée à la fig. 7. Dans cette disposition plusieurs plaques annulaires 58 et 58a sont prévues, sont montées à une certaine distance l'une de l'autre et fixées sur la plaque intérieure 40 pour déterminer un passage sinueux relativement long et étroit. L'an- neau intérieur 58 est monté sur la plaque 40 au moyen d'une bague d'espacement 59 et de rivets 60, et la bague extérieure 58a est montée sur la plaque 40 au moyen d'une bague d'espacement 61 et de rivets 62.
Des ouvertures 44 sont prévues dans la plaque 40 et correspondent au passage sinueux ainsi formé, et l'es- @ pace entre les bagues est proportionné de telle sorte
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que la réponse du diaphragme 13 est sensiblement réduite pour des fréquences voisines de la fréquence de vibra- tion naturelle du diaphragme.
Il est à remarquer que, dans chacune des trois dispositions représentées aux figures 1, 6 et 7 pour déterminer le passage communiquant avec la chambre d'assour- dissement, les passages sont parallèles au diaphragme 13, Du fait de cette disposition, peu d'espace est nécessaire pour former un passage de la longueur désirée. En outre la profondeur du passage est facilement contrôlable en utilisant des rondelles ou bagues d'espacement d'épaisseur appropriée.
Le couvercle 41 est prévu avec une ouverture centrale 51 à travers laquelle les ondes sonores sont transmises de la chambre de résonance vers l'extérieur de l'appareil et est également prévu avec une partie annulaire en saillie 52 ayant une surface supérieure plane qui est combinée pour qu'avec la surface inférieure opposée de la partie annulaire 12 du boitier 10, elles puissent serrer entre elles le bord périphérique du diaphragme 13, de telle sorte que ce bord du diaphragme 13 soit serré avec une pression uniforme en tous points de sa circonfé- rence extérieure. L'effet de la chambre de résonance sur la courbe de réponse du diaphragme 13 est déterminé jusqu'à une certaine limite par la chambre étroite formée entre la paroi intérieure du fond du pavillon 8 et la surface extérieure du couvercle 41.
Dans le cas présent cette seconde chambre peut être considérée comme une partie de la chambre de résonance. De préférence les dimensions de la chambre de résonance et,du passage 51 sont proportionnées de telle sorte que la fréquence de vibration de la chambre soit approximativement de 2700 cycles @
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par seconde., la réponse du système mobile étant de ce fait rehaussée à cause de sa constitution jusqu'à des fréquences supérieures comprises dans la bande s'étendant de 2400 à 2800 cycles par seconde.
Pour réaliser une réponse à une fréquence plus élevée dans la bande de fréquence indiquée, on a trouvé que les dimensions suivantes pour la chambre de résonance et les passages 51 et 9 sont satisfaisantes:
Diamètre extérieur de la chambre voisine du diaphragme................. 4, 287 cms.
Profondeur maximum de la chambre...... 0, 083 cms.
Diamètre du passage 51 ...............0, 635 cms.
Profondeur du passage 51..............0, 129 cms.
Diamètre du passage 9 ...............0, 258 cms.
Diamètre de la chambre voisine du pavillon .........................1, 905 cms.
Profondeur de la chambre voisine du pavillon ..........................0, 158 cms.
Dans la construction de l'appareil décrit ci-dessus, la pièce de connexion 27 est d'abord montée sur le boitier 10 de la manière expliquée précédemment, et les prolonge- ments 14a et 15a despièces polaires 14 et 15 sont passées respectivement à travers les ouvertures 19 et 20. Cette dernière opération est exécutée avec les enroulements 16 et 17 complètement assemblés sur les pièces polaires 14 et 15.
Après que les prolongements 14a et 15a des pièces polaires ont été introduits à travers les ouvertures 19 et 20, l'aimant 18, qui à ce moment n'est pas magnétisé, est introduit de force entre les surfaces des prolongements des pièces polaires, et ceux-ci sont amenés par pression l'un vers l'autre pour que leur face interne viennent s'appliquer fermement sur les faces polaires de l'aimant 18. Simul- tanément, les saillies 14b et 15b des pièces polaires 14 et 15 sont appliquées par pression contre le fond du boitier 10 et les rivets 36 et 37 sont introduits à travers les ouvertures prévues dans le boitier 10 et les pièces polaires, puis leurs extrémités sont aplaties de la manière habituelle
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afin de fixer rigidement l'élément créant le champ sur le boitier 10.
Pendant que les forces indiquées ci- dessus sont exercées sur les pièces polaires 14 et 15, les parties supérieures des coins des prolongements 14a et 15a des pièces polaires sont recourbée pour s'ap- pliquer contre les coins biaisés 18a et 18b de l'aimant 18. La plaque intérieure 40 est introduite de force entre les parois de l'anneau 18 où elle s'adapte parfaite- ment pour s'arcbouter contre le rebord formé par la face inférieure du bord 11 du boitier. Cette opération est exécutée avec l'anneau plat 45 monté sur la plaque 40.
La plaque intérieure 40 est maintenue rigidement dans la partie annulaire 12 du boitier 10 au moyen de coups de pointeau donnés sur la face intérieure de la partie annulaire 12 et en des points espacés le long de la circonférence d'une manière bien connue. Un joint scellé est également prévu entre la plaque 40 et les faces polaires des pièces polaires 14 et 15 en versant un compound isolant tel que du ciment de bakélite par exemple, dans les trous existant entre les paroi a latérales des rainures 40a et 40b et les faces latérales des.pièces polaires 14 et 15 pour être assuré que la chambre d'assourdissement soit seulement reliée avec l'intérieur du boitier 10 par le passage rétréci 46 décrit ci-dessus.
Le diaphragme 13 est alors serré entre les deux faces de serrage des deux parties annulaires 12 et 52 et la bague d'assemblage 43 ainsi que la bague 42 qui se place à l'intérieur sont montées télesoopiquement sur le couvercle 41 jusqu'à ce que le rebord 43a s'engage sur la partie filetée du couvercle 41, après quoi le rebord de la bague de maintien 43 est recourbé comme indiqué en 43b pour s'appliquer sur la face inférieure du rebord 11 du boitier 10. L'étape
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finale dans la construction de l'appareil est la magné- tisation de l'aimant 18 en plçant cet élément dans un champ magnétique continu puissant. Après que l'appareil est entièrement construit il peut être placé dans le creux de la cuvette 7.
Pendant le fonctionnement de l'appareil construit et combiné de la manière indiquée ci-dessus, une force d'attraction est normalement exercée sur le diaphragme 13 du fait du flux produit par le champ magnétique de l'aimant 18. A cause de la longueur de l'entrefer à air 33, l'ai- mant 18 n'est pas court-circuité et une¯partie importante du flux traverse le diaphragme 13. Lorsque les courants de signalisation entrants traversent les enroulements 16 et 17 des bobines pour le courant à fréquence vocale, le flux permanent est augmenté et diminué de la manière habi- tuelle suivant les variations des courants de signalisation.
Les variations du flux traversant les pièces polaires 14 et 15 provoquent des tensions induites dans le boîtier conducteur 10 qui est couplé d'une façon serrée. Les courants qui enrésultent provoquent la naissance de forces contre-électromotrices qui s'opposent aux variations du flux de la manière habituelle. Par conséquent, la reluc- tance de la partie du circuit magnétique comprenant l'aimant permanent 18 et les prolongements 14a et 15a des pièces polaires est effectivement augmentée de telle sorte que la plus grande partie des composantes alternatives du flux par traverse/le chemin auxiliaire décrit ci-dessus comprenant les saillies 14b et 15b des pièces polaires et n'est par conséquent pas dérivée par le boitier 10.
Comme résultat, une petite partie seulement de l'énergie des courants de signalisation est dissipée par hystérisis et courantsde Foucault dans le boitier 10. Les variations
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du flux traversant le diaphragme 13 provoquent la vibra- tion de ce diaphragme de la manière habituelle de telle sorte que les ondes sonores sont transmises par l'ouverture 51 vers l'extérieur du pavillon 41. L'existence d'une chambre d'assourdissement intérieure déterminée, par la plaque 40 empêche une réponse excessive du diaphragme 13 aux fréquences voisines de la fréquence naturelle de vibration du diaphragme. L'existence de la chambre de résonance déterminée également par le pavillon 8 a pour effet de déplacer la fréquence de réponse du système mobile vers des fréquences supérieures de la gamme de fonctionnement.
Par conséquent une caractéristique de réponse sensiblement plate et spécifique d'une bonne fidélité de reproduction est obtenue.
L'effet dû à l'existence des deux chambres prévues de part et d'autre du diaphragme 13 et à la variation des dimensions des passages qui y conmmuniquent est bien re- présenté par les graphiques donnés aux figs. 8 et 9 dans lesquels la réponse d'un récepteur type, mesurée en décibels par rapport à la pression d'une barye est re- portée comme fonction de lq fréquence. Dans la fig. 8 la courbe A représente la caractéristique de réponse d'un récepteur prévu avec une chambre d'assourdissement voisine de la face interne et une chambre de résonance de la forme qui vient d' être décrite,voisine de la face extérieure ; un passage 51 ayant un diamètre de 0,879 cm. étant prévu dans le couvercle 41.
Il est à remarquer par l'examen de cette courbe que la réponse du diaphragme tombe d'une façon appréciable pour les fréquences supérieures à 2.200 cycles par seconde. Cette diminution de la ré- ponse à des fréquences élevées de la gamme est due à la rigidité ou inertie mécanique du diaphragme et devient
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même plus prononcée lorsque le passage 51 est d'un diamètre plus grand afin de diminuer l'effet de la chambre de résonance sur la vibration du diaphragme. La courbe B est la caractéristique de réponse du même récepteur prévu avec un passage 51 ayant un diamètre de 0,648 cm.. Dans ce dernier cas l'effet de résonance sur le diaphragme est augmenté, de telle sorte que la réponse du diaphragme dans la gamme de fréquence allant de 2.200 à 2.800 cycles est sensiblement augmentée.
L'augmentation de la réponse aux fréquences élevées et de la gamme est accompagnée d'une légère diminution de la réponse de fréquences dans la région moyenne de la gamme de fréquence de fonctionnement, mais les pertes de la réponse dans la région moyenne des fréquences est sans importance pratique. L'augmentation de pression à la sortie pour les fréquences élevées de la gamme de fréquence a pour effet cependant d'améliorer d'une façon marquée la fidélité de reproduction du récepteur.
Nous référant maintenant à la fig. 9, les courbes qui y sont reproduites représentent, l'effet dû à l'existence de la chambre d'assourdissement voisine de la face interne du diaphragme et de la variation des dimensions du passage rétréci communiquant avec cette chambre. La courbe C représente la caractéristique de réponse du diaphragme lorsqu'il est prévu avec une chambre de résonance voisine de sa face extérieure mais sans chambre d'assourdissement voisine de sa face intérieure. Du fait de lq réponse de résonance du diaphragme aux fréquences voisines de la fréquence de vibration naturelle du diaphragme, cette crête dans la courbe de réponse présente son maximum pour 1175 cycles par seconde approximativement. Cette crête prononcée indique une distorsion dans la reproduction par le ré-
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cepteur.
Les courbes D, E et F représentent la caractéristique de réponse du même récepteur lorsqu'il est prévu avec une chambre d'assourdissement voisine de sa face interne et construite de la manière indiquée à la fig. 1. Les différences dans les trois dernières courbes mentionnées représentent les variations dans la réponse du diaphragme lorsque l'on change les dimensions du passage communiquant avec la chambre d'assourdissement déterminée par les plaques 40 et 45.
Par conséquent, la courbe D décrit la caractéristique de réponse du récepteur lorsque l'on utilise un passage 46 ayant une profondeur de 0,012 cm.; la courbe E représente la caractéristique de réponse du récepteur lorsqu'un passage 46 ayant une profondeur de 0,0076 cm. est utilisée; et la courbe F représente la réponse du récepteur lorsqu'un passage 46 ayant une profondeur de 0,'0089 cm. est utilisé.
On remarquera que l'existence d'une chambre d'assourdissement ayant un passage 46 qui y communique, réduit effectivement la réponse du diaphragme aux fréquences de la partie inférieure de la gamme et dans le voisinage de la fréquence de vibration naturelle du diaphragme.
En outre en proportionnant convenablement les dimensions du passage 46 la caractéristique de réponse est rendue sensiblement plate pour la plus grande partie de la gamme de fréquence de fonctionnement. L'aplatissement de la caractéristique de réponse représente une amélioration marquée de la fidélité de reproduction de l'appareil.
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Improvements to sound translators.
The present invention relates to sound translator devices and relates more particularly to improvements in the assembly of the diaphragm for telephone receivers.
In the usual telephone receiver, a diaphragm is provided and is part of the magnetic circuit of the associated elements creating the field, and vibrates in response to variations in the flux passing through the field elements as a result of signaling currents flowing in the coils for frequency currents. voice coiled on the pole pieces of the elements. creating the field. Usually the diaphragm is fitted to
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vibrate under conditions where it is considered to be substantially free and for this purpose it is clamped by its outer edge between two parts forming a box for the elements creating the field.
When mounted in this way the diaphragm has a frequency response characteristic extending into the operating response range and whose frequency peaks lie in the vicinity of the natural frequency of vibration of the diaphragm, the curve falling for frequencies higher than those of the operating range due to the mechanical inertia of the diaphragm. In order to flatten the resonance peaks in the response characteristic of the diaphragm, various forms of frictional attenuation members or sound chambers have been used. In some cases, resonance chambers have also been used in order to enhance the response characteristic of the diaphragm for high frequencies at the limit of the operating range.
The object of the present invention is to provide an improved type of assembly of the mobile system of a sound translator device which is combined such that an improved response characteristic is relatively flat and obtained for the entire frequency range. Operating.
According to the invention, this object is achieved by providing a sound translator apparatus comprising a vibrating part in which chambers are provided on each side of the vibrating part with a passage communicating with each chamber, the chamber and the passages being propagated. such that the natural vibration frequency of the vibrating part @
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is modified in the operating frequency range - part of the way in one direction for / the frequency band of this range by the chamber and the passage provided on one side of the vibrating part and is modified in the opposite direction for another frequency band belonging to the operating frequency range by the chamber and the passage provided on the other side of the living room.
The invention will be better understood from the following description of an embodiment of the invention shown in the plans by FIGS. 1 to 9. FIG. 1 is a side elevational view shown in section through 'a sound translator device, FIG. 2 is a front elevational view of the apparatus shown in FIG. 1 with the diaphragm and its assembly removed, FIG. 3 is a developed view showing the assembly method of the apparatus shown in FIG. 1, fig. 4 and 5 are detailed views of some of the elements shown in Figs, 1 and 3, freezes them. 6 and 7 are detailed views of modifications of some of the elements of the apparatus and freezes them. 8 and 9 are graphics.
A sound translator device is shown in FIG. 1 in the form of a capsule-type telephone receiver mounted in a cuvette 7 forming part of the handle of the apparatus. The capsule is supported between the rim of the bowl opening and the inner wall of the bell 8 which is combined to be screwed onto a threaded portion of the part 7 as shown. The horn is provided with eight sound transmission holes 9 made in the bottom and also with a hollow part that forms a fleshy
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with the capsule cover. The receiving capsule comprises a housing 10 in the form of a cup constructed of a conductive but non-magnetic material, such as for example an aluminum alloy, on which is mounted an element creating the magnetic field in the apparatus.
The rim of the housing 10 is provided with a curved part 11 integral with the annular part 12, the outer surface of which is flat to serve as a bearing surface for the diaphragm 13 of the receiver which has a thickness of 0.020 cm. approximately and which is constructed of a magnetic material such as for example silicon steel which has a high permeability to alternating currents.
The elements creating the magnetic field include a pair of pole pieces 14 and 15, on which are wound the coils 16 and 17 which receive the voice frequency current, and a permanent magnet 18 in the form of a bar, which together with the diaphragm 13 and the pole pieces 14 and 15, form a substantially closed magnetic circuit interrupted only by the narrow air gaps existing between the pole faces of the pieces 14 and 15 and the diaphragm 13. The pole pieces 14 and 15 are provided with extensions 14a and 15a respectively which fit perfectly into openings 19 and 20 made in the bottom of the box 10 and which go beyond the box 10 to receive the magnet between them.
In order to retain the magnet 18 between the extensions 14a and 15a of the pole pieces, the upper corners, and more particularly the edges of the magnet are biased as indicated at 18a and 18b, and the upper parts of the corners of the extensions 14a and 15a of the pole pieces are bent to rest on the biased edges of the magnet as shown.
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in fig. 5. Preferably, the length of the bar is slightly greater than the distance between the pole piece extensions 14a and 15a so that the opposite faces of the pole piece extensions 14a and 15a firmly engage the pole pieces. sides of the magnet to establish a low reluctance seal between the pole pieces and the magnet.
It should be noted that the mounting arrangement which has just been described serves to hold the magnet 18 in place and to prevent it from having movement in any direction, such that this, magnet in the form of a bar is rigidly held in place when assembly of the apparatus is completed;
The magnet 18 is preferably formed from an alloy consisting of nickel, aluminum and iron such as for example the alloy known under the name of "Alnic", while the pole pieces 14 and 15 are formed. of an alloy consisting approximately of 45% nickel and 55% iron, such as for example the alloy known under the name of "Allegheny Electric Metal".
The magnetizing winding 16 is wound on the pole piece 14 between two cheeks 21 and 22 made of insulating material and is isolated from the pole piece 14 by an insulating layer 23 which may for example consist of varnished canvas. The ends nt of the winding 16 pass / through holes made in the internal wall of the cheeks 21 and 22 and come to be attached to the connection pieces 21a and 22a forming a body respectively with the cheeks 21 and 22 and projecting relative to Likewise, the coil 17 is wound on the pole piece 15 between the two cheeks 24 and 25 and is isolated from the pole piece.
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by a layer of insulating material 26.
The ends of this winding pass through holes made in the internal wall of the cheeks 24 and 25 to come to be attached to the connection pieces 24a and 25a forming a body respectively with the cheeks 24 and 25, and projecting relative to them. . The two windings 16 and 17 are connected in series by welding together the ends of the windings leading to the connector end pieces 22a and 24a. The other two / connections of the windings are brought to the outside and connected to the terminals of the apparatus which, in the arrangement shown, comprise the conductive housing 10 and a U-shaped contact piece 27 the branches of which are placed. astride the magnet 18 and are fixed to the housing 10.
The ends of the branches of the part 27 are curved and provided with holes 28a and 28b which correspond to the holes 29a and 29b made in the housing 10. The contact piece 27 is fixed to the housing 10 by rivets 30a and 30b passing through the respective openings 28a, 29a, and 28b, 29b and is isolated from the housing 10 by insulating washers 31a, 31b, 32a and 32b as shown.
As indicated above, the housing 10 through
14a and 15a through which the extensions / pole pieces pass is tightly coupled with the magnetic circuit of the field elements and effectively constitutes a shorted conductor surrounding each of the pole pieces 14 and 15.
The tight inductive coupling between the housing and the magnetic circuit of the field elements results from the fact that the side walls of the openings 19 and 20 adapt perfectly to the extensions 14a and 15a of the pole pieces to serve as a support for the elements.
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of the field and to prevent the entry of dust and moisture into the housing 10. With this arrangement, the alternating or wavy flow passing through the pole pieces
14 and 15 and the magnet 18 necessarily has the effect of developing induced voltages in the housing 10, so that part of the energy of the alternating current producing the alternating flux is dissipated by hysteresis and eddy currents in The box.
In order to prevent the alternating flux developed during the operation of the apparatus from being bypassed by the housing 10, an auxiliary path for the flux between the two pole pieces is provided inside the housing. This auxiliary path comprises the projections 14b and 15b forming part of the respective pole pieces 14 and 15 and are directed towards each other. Neighboring ends of the projections 14b and 15b are separated by an air gap 33 which is proportionately so so that the magnet 18 is not effectively short-circuited and that a significant part of the fixed flux produced by the permanent magnet 18 passes through the diaphragm 13.
Preferably this air gap is of the order of 0.159 cms.
These pole pieces 14 and 15 are stamped from a flat piece and during stamping several openings 34 and 35 are made in the protruding parts 14b and 15b, which are used to secure the pole pieces to the housing.
10, by means of rivets or bolts 36 and 37 passing through the respective openings 34 and 35, and through the openings 38 and 39 made in the bottom of the housing 10 and spaced to correspond to the openings 34 and 35.
The diaphragm assembly includes, in addition to the diaphragm 13, an inner plate 40, a cover 41, a support and spacer ring 42, and an assembly ring 43.
The inner plate 40, with the diaphragm 13 and the ring 12
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determine a sound chamber close to the internal surface of the diaphragm 13, while the cover 41 and the diaphragm 13 with the horn 8 determine a resonance chamber close to the external face of the diaphragm. The dimensions of the sound chamber and the narrowed passages communicating with it are proportioned so that the peak of the response characteristic of the apparatus produced by the natural vibrating frequency of the diaphragm 13 is substantially flattened and thus makes it flatter. the frequency response characteristic of the device.
More particularly, the inner plate 40, which is constructed of a non-magnetic material such as aluminum for example, is provided with six openings 44 and carries a flat ring 45 placed at a distance which defines a relatively long annular passage 46. , narrow, and narrowed communicating from the inside of the housing 10 to the chamber formed between the plate 40 and the diaphragm 13.
By suitably proportioning the dimensions of the holes 44, and the length and width of the narrowed passage 46, the desired muffling effect is achieved for the frequency band in which the natural vibrating frequency of the diaphragm 13 which is the part. which actually causes the distortion in the response characteristic. The air layer in this chamber also serves to artificially enhance the rigidity of the diaphragm 13, and thus improves the reproduction fidelity of the apparatus. The following dimensions of the deafening chamber and of the passages communicating therewith have been found entirely satisfactory in practice;
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Diameter of the chamber 4.275 cms.
Depth of the chamber 0.076 cms.
Diameter of the holes 44 0.193 cms.
Passage depth 46 0.0076 to 0.0102 Cms.
Ring width 45 0.810 cms.
External diameter of the ring 45 5.667 cms.
As best seen in fig. 4 the ring or plate 45 is separated from the inner plate 40 by means of thin washers 47 and is mounted on the plate 40 by means of rivets passing through the washers and corresponding respectively to the openings 49 and 50 made in the plate 40 and the ring 45.
As best seen in fig. 3, the openings 49 and 50 through which the fixing rivets 48 pass are distributed such that the assembly comprising the plate 40 and the ring 45 are prevented from bending. The plate 40 is provided with a pair of grooves 40a and 40b through which the ends of the beam faces of the pole pieces 14 and 15 pass.
A transverse groove 40c connecting the two grooves 40a and 40b is also provided to prevent the circulation of eddy currents in the plate 40. The dimensions of the grooves 40a and 40b are substantially larger than the dimensions of the section of the ends. poles of the pole pieces 14 and 15 such that relatively large air gaps are provided between the neighboring surfaces of the pole pieces and the plate 40 so that the coupling between the magnetic circuit of the magnetic field elements and the plate 40 is extremely loose and the production of eddy currents in the plate is substantially prevented. Another arrangement to provide for the passage
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narrowed communicating with the deafening chamber is shown in fig. 6.
In this arrangement several annular plates or rings 45a, 45b and 45c are provided and are mounted at a certain distance from each other and superimposed on the inner plate 40 to determine several narrow annular passages communicating through openings 54 distributed and pra - ticked on the plates. The annular passages are closed on the sides by support rings 55 and 56 which serve to keep the plates 45a, 45b and 45c apart. The rivets 57 are used to assemble the inner plate 40.
The holes 44 made in the plate 40 correspond to the narrow passages determined by the plates 45a, 45b and 45c and the space between these plates is proportioned so that the response of the diaphragm 13 is appreciably reduced for the frequencies close to the natural vibration frequency of the diaphragm.
Another arrangement for providing narrow passages communicating with the deafening chamber is shown in FIG. 7. In this arrangement several annular plates 58 and 58a are provided, are mounted at a distance from each other and fixed to the inner plate 40 to provide a relatively long and narrow sinuous passage. The inner ring 58 is mounted on the plate 40 by means of a spacer ring 59 and rivets 60, and the outer ring 58a is mounted on the plate 40 by means of a spacer ring 61 and rivets 62.
Apertures 44 are provided in the plate 40 and correspond to the sinuous passage thus formed, and the space between the rings is proportioned so.
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that the response of diaphragm 13 is appreciably reduced for frequencies close to the frequency of natural vibration of the diaphragm.
It should be noted that, in each of the three arrangements shown in Figures 1, 6 and 7 to determine the passage communicating with the muffling chamber, the passages are parallel to the diaphragm 13. Due to this arrangement, little space is needed to form a passage of the desired length. In addition, the depth of the passage is easily controlled by using washers or spacers of appropriate thickness.
The cover 41 is provided with a central opening 51 through which sound waves are transmitted from the resonance chamber to the exterior of the apparatus and is also provided with a protruding annular portion 52 having a planar top surface which is combined. so that with the opposite lower surface of the annular part 12 of the housing 10, they can clamp the peripheral edge of the diaphragm 13 together, so that this edge of the diaphragm 13 is clamped with uniform pressure at all points of its circumference - external reference. The effect of the resonance chamber on the response curve of diaphragm 13 is determined up to a certain limit by the narrow chamber formed between the inner wall of the bottom of the bell 8 and the outer surface of the cover 41.
In the present case, this second chamber can be considered as part of the resonance chamber. Preferably the dimensions of the resonance chamber and of the passage 51 are proportioned such that the frequency of vibration of the chamber is approximately 2700 cycles.
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per second., the response of the mobile system being thereby enhanced because of its constitution up to higher frequencies included in the band extending from 2400 to 2800 cycles per second.
To achieve a higher frequency response in the indicated frequency band, the following dimensions for the resonance chamber and passages 51 and 9 have been found to be satisfactory:
External diameter of the chamber adjacent to the diaphragm ................. 4, 287 cms.
Maximum depth of the chamber ...... 0, 083 cms.
Diameter of the passage 51 ............... 0, 635 cms.
Passage depth 51 .............. 0, 129 cms.
Diameter of the passage 9 ............... 0, 258 cms.
Diameter of the chamber next to the pavilion ......................... 1, 905 cms.
Depth of the room next to the pavilion .......................... 0, 158 cms.
In the construction of the apparatus described above, the connection piece 27 is first mounted on the housing 10 in the manner previously explained, and the extensions 14a and 15a of the pole pieces 14 and 15 are passed through respectively. openings 19 and 20. This last operation is performed with windings 16 and 17 completely assembled on pole pieces 14 and 15.
After the pole piece extensions 14a and 15a have been introduced through the openings 19 and 20, the magnet 18, which at this time is not magnetized, is forcibly inserted between the surfaces of the pole piece extensions, and these are brought by pressure towards one another so that their internal face comes to rest firmly on the pole faces of the magnet 18. Simultaneously, the projections 14b and 15b of the pole pieces 14 and 15 are applied by pressure against the bottom of the housing 10 and the rivets 36 and 37 are introduced through the openings provided in the housing 10 and the pole pieces, then their ends are flattened in the usual way
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in order to rigidly fix the element creating the field on the box 10.
While the above forces are exerted on the pole pieces 14 and 15, the upper portions of the corners of the extensions 14a and 15a of the pole pieces are bent to engage against the biased corners 18a and 18b of the magnet. 18. The inner plate 40 is forcibly introduced between the walls of the ring 18 where it fits perfectly to butt against the rim formed by the underside of the edge 11 of the case. This operation is performed with the flat ring 45 mounted on the plate 40.
The inner plate 40 is held rigidly in the annular portion 12 of the housing 10 by means of punch strokes given on the inner face of the annular portion 12 and at points spaced apart along the circumference in a well known manner. A sealed joint is also provided between the plate 40 and the pole faces of the pole pieces 14 and 15 by pouring an insulating compound such as bakelite cement for example, in the holes existing between the side walls of the grooves 40a and 40b and the lateral faces of the pole pieces 14 and 15 to ensure that the deafening chamber is only connected with the interior of the housing 10 by the narrow passage 46 described above.
The diaphragm 13 is then clamped between the two clamping faces of the two annular parts 12 and 52 and the assembly ring 43 as well as the ring 42 which is placed inside are mounted telesoopically on the cover 41 until the rim 43a engages the threaded part of the cover 41, after which the rim of the retaining ring 43 is bent as indicated at 43b to rest on the underside of the rim 11 of the housing 10. The step
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final in the construction of the apparatus is the magnetization of the magnet 18 by placing this element in a strong continuous magnetic field. After the device is completely built it can be placed in the hollow of the bowl 7.
During the operation of the apparatus constructed and combined as indicated above, an attractive force is normally exerted on the diaphragm 13 due to the flux produced by the magnetic field of the magnet 18. Due to the length of the air gap 33, the magnet 18 is not short-circuited and a significant part of the flux passes through the diaphragm 13. When the incoming signal currents pass through the windings 16 and 17 of the coils for the current at voice frequency, the permanent flow is increased and decreased in the usual way according to the variations of the signaling currents.
Variations in the flux passing through the pole pieces 14 and 15 cause induced voltages in the conductive housing 10 which is tightly coupled. The resulting currents cause the birth of counter-electromotive forces which oppose the variations of the flux in the usual way. Consequently, the reluctance of the part of the magnetic circuit comprising the permanent magnet 18 and the extensions 14a and 15a of the pole pieces is effectively increased so that the greater part of the ac components of the flux through the auxiliary path described above including the projections 14b and 15b of the pole pieces and is therefore not derived by the housing 10.
As a result, only a small part of the energy of the signal currents is dissipated by hysteresis and eddy currents in case 10. The variations
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of the flow passing through the diaphragm 13 cause this diaphragm to vibrate in the usual manner so that the sound waves are transmitted through the opening 51 to the outside of the horn 41. The existence of a deafening chamber interior determined by the plate 40 prevents an excessive response of the diaphragm 13 at frequencies close to the natural frequency of vibration of the diaphragm. The existence of the resonance chamber also determined by the horn 8 has the effect of shifting the response frequency of the mobile system to frequencies above the operating range.
Therefore a substantially flat and specific response characteristic of good reproduction fidelity is obtained.
The effect due to the existence of two chambers provided on either side of the diaphragm 13 and to the variation in the dimensions of the passages which communicate therein is well represented by the graphics given in FIGS. 8 and 9 in which the response of a typical receiver, measured in decibels with respect to the pressure of a barya, is plotted as a function of the frequency. In fig. 8 curve A represents the response characteristic of a receiver provided with a deafening chamber close to the internal face and a resonance chamber of the shape which has just been described, close to the exterior face; a passage 51 having a diameter of 0.879 cm. being provided in the cover 41.
It should be noted by examining this curve that the response of the diaphragm falls appreciably for frequencies above 2,200 cycles per second. This decrease in response at high frequencies of the range is due to the rigidity or mechanical inertia of the diaphragm and becomes
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even more pronounced when the passage 51 is of a larger diameter in order to decrease the effect of the resonance chamber on the vibration of the diaphragm. Curve B is the response characteristic of the same receiver provided with a passage 51 having a diameter of 0.648 cm. In the latter case the resonance effect on the diaphragm is increased, so that the response of the diaphragm in the range frequency ranging from 2,200 to 2,800 cycles is significantly increased.
The increase in high frequency response and range is accompanied by a slight decrease in frequency response in the mid region of the operating frequency range, but the response losses in the mid frequency region are of no practical importance. However, increasing the output pressure at high frequencies in the frequency range has the effect of markedly improving the reproducibility of the receiver.
Referring now to fig. 9, the curves which are reproduced there represent the effect due to the existence of the deafening chamber close to the internal face of the diaphragm and to the variation in the dimensions of the narrow passage communicating with this chamber. Curve C represents the response characteristic of the diaphragm when it is provided with a resonance chamber close to its outer face but without a sound chamber adjacent to its inner face. Due to the resonant response of the diaphragm at frequencies close to the natural vibrating frequency of the diaphragm, this peak in the response curve exhibits its maximum at approximately 1175 cycles per second. This pronounced peak indicates a distortion in the reproduction by the re-
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cepteur.
Curves D, E and F represent the response characteristic of the same receiver when provided with a sound chamber adjacent to its internal face and constructed as shown in fig. 1. The differences in the last three curves mentioned represent the variations in the response of the diaphragm when changing the dimensions of the passage communicating with the deafening chamber determined by plates 40 and 45.
Therefore, curve D describes the response characteristic of the receiver when using a passage 46 having a depth of 0.012 cm .; curve E represents the response characteristic of the receiver when a passage 46 having a depth of 0.0076 cm. is used; and curve F represents the response of the receiver when a passage 46 having a depth of 0.0089 cm. is used.
Note that the existence of a sound chamber having a passage 46 communicating thereto effectively reduces the response of the diaphragm at frequencies in the lower part of the range and in the vicinity of the natural vibrating frequency of the diaphragm.
Further by properly proportioning the dimensions of passage 46 the response characteristic is made substantially flat for most of the operating frequency range. The flattening of the response characteristic represents a marked improvement in the reproduction fidelity of the device.