Appareil de reproduction de sons. . La présente invention se rapporte à un appareil .de reproduction de sons au moyen d'un diaphragme vibrant disposé pour se mouvoir en concordance avec des oscillations électriques de réception, tel que par exemple un haut-parleur, et elle présente la. particu larité que, dans toute l'étendue ,des fréquences de voit pour lesquelles l'appareil est établi. la rïgidité du diaphragme en comparaison de sa grandeur et de son poids est telle que lorsque la.
force de commande y est appliquée, le dia phragme soit amené à se mouvoir comme un tout solide, -des moyens étant prévus pour sus pendre ledit diaphragme de telle manière que s < < . fréquence de vibration naturelle soit au- dessous de ces fréquences -de voix envisagées.
Au dessin annexé, donné à titre d'exemple: La. fib. 1 est un diagramme montrant la relation entre l'amplitude de vibration et la fréquence de vibration -de diaphragmes vi brants ayant des caractéristiques mécaniques différentes; La. fi-. \? est, un diagramme montrant le rapport. entre la force et le -déplacement de diaphragmes oscillants du type ordinairement employé dans des, téléphones et' haut-parleurs;
La. fi-. 3 est une vue, partie en >coupe, d'une forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention; La fig. 4 est une coupe d'une autre forme d'exécution; La fig. 5 est une vue en bout de l'-appa- reil représenté en fig. 4 et montre des moyens de: suspension du diaphragme vibrant; La fig. 6 est une vue de l'appareil repré senté en fig. 4 et 5, pourvu d'un cornet a.cous- tique.
Les qualités non naturelles de pareils haut-parleurs employés jusqu'à présent sont en général dues à des points de forte résoi- nance dans. l'étendue de voix et au défaut des haut-parleurs de rayonner des sons bas en juste proportion.
Lesi microphones ou récep teurs .de meilleure qualité actuellement en usage pour la transformation d'ondes sonores en ondes électriques travaillent sur pratique ment toute l'étendue des fréquences de ira vail avec sensiblement la même efficacité. Afin de pouvoir effectuer une bonne repro duction des ondes sonores originales, le haut- parleur devrait donc présenter une efficacité uniforme pour toutes les fréquences ::
ans l'é tendue de travail. Pour,cela., il faut que l'a.ni- plitude de vibration du diaphragme ou mem- lrra ne vibrante suive une certaine loi par rap port à la fréquence, lorsque l'instrument est alimenté par un courant d'intensité constante ei de fréquence variable. Pour des membranes qui sent petites en comparaison des plus pe tites longueurs d'ondes, il faut que l'ampli tude varie en proportion inverse du carré de 1 & fréquence afin (IL,
rayonner des énergies sonores égales à. des fréquences différentes.
La courbe _4 de la, fi-. 1 indique l'ampli- iude requise par une radiation sonora égale pour des fréquences différentes, les ordonnées d(= cette courbe représentant. le logarithme -de l'amplitude de vibration de la membrane en unités a.rbita.ires, et les abscisses représen tant les logarithmes des fréquences de vibra: tïon.
La courbe B montre l'amplitude de vibra tion d'une membrane du genre ordinairement employé dans les haut-parleurs, le point de résonance fondamentale de la, membrane étant à environ 500 périodes, ce qui se. rapproche du milieu de l'étendue de fréquence de voix tltlclle, Il est supposé en calculant les or- doniiées de la courbe B que la, force vibra tOire appliquée à la membrane soit la, même pour toutes les fréquences représentées.
La courbe C représente l'amplitude de vi bration de la membrane dont le point de ré sonance fondamentale est en-dessous de la. plus basse fréquence de voit importante. S'il ii' y avait pas d'amortissement ni de force .c1,# rappel, c'est-à-dire avec une simple comm < ind(@ par inertie, la courbe indiquant l'amplitude Aie vibration de la membrane eoincidera.it exactement avec la- courbe .1. L'amortisse- nient tendant à faire baisser la courbe au voi <B>s:</B> na;
e du point de résonance et la, farce de rappel tendant à- élever la courbe au-dessus r1(- .4, on peut réussir à faire suivre la, courb(@ d'ampliturle de la membrane de très près la r-ci#@rbe 4. dans l'étendtu# de travail en récolant la. force de rappel et l'amortissement.
Il. res sort d'une comparaison des courbes _t et B que toute membrane, dont le point dr- r(,o- nancr:
fondamentale tombe en dedans de l'é- tendue de travail, rayonnera, à des fréquene(rs au-dessous de c(-lle à laquelle se produit la résonance, un son très faible en comparaison de la quantité d'énergie sonore rayonnée au point de ré,onancc et à des points au-,dessus du point de résonance.
Pour construire un haut-parleur à. petite membrane qui puisse rayonner les sens bas cü due proportion, il faut donc que le mouve ment de la membrane soit ou bien commandé purement par effet d'inertie, ou bien, s'il @- a, une force de rappel élastique, il faut qu'elle soit tellement petite par rapport à la. masse de la membrane.
qu'une résonance se produise à une fréquence inférieure à l'une quelconque des fréquences de voix importantes, par exem ple au-dessous de 200 périod(-s. Cette condi tion peut être obtenue en faisant la membrane lourde ou la force de rappel petite. Si la membrane est lourde, la sensibilité de l'ins trument est considérablunient réduite. Il est donc nécessaire -de travailler avec un(, petite force de rappel.
Il est impossible (l'employer unie petite farce rie, rappel si le type ordinaire de commande élrctro-nlagilétique est utilisé. dans lequel une armature clé fer oscille près des pôles d'un ou de plusieurs électro-aimants polarisés, attendu qu'une grande forte .de . rappel élastique est requïse pour empêcher l'armature d'adllé.rer aux têtes polaires.
La courbe A en fil-. 2montre, pour le cas d'une armature de fer entre deux têtes po laires, la. tra,-tion magnétique tendant à. dé placer l'armature de sa position narma.le dans l'une et l'autre .direction.
Les axes de coor données sont les<B>,</B> deux droites perpendiculaires passant par le point- O; en abscisses on porte les élongation, de l'armature, et en ordonnér, leforées appliquée. à cell(-ci. La courb(@ ii lil(lltl'(' la.
forge élastique' ti111171na (111r elll- pêchera. l'a.rnlatun# de coller aux pôles. Lai courli(# C montre la résultante de la force nette maintenant l'armofur(# rl:(lis sa llo,ïtion médïane. Le llaircour#:
cl(- la. courln> (" 1aii.. 1(# voisinage -du point 0 et la masse de l'arma ture et de la membrane déterminent la. fré quence de résonance fondamentale. En exa minant ces courbes, on verra. que la courbe C est. presqu'aussi, raide que la courbe B. Autre ment dit, bien que la. traction magnétique tende à -abaisser la. fréquence de résonance, il n'est pratiquement pas possible d'obtenir une fréquence de résonance très basse en com pensant la traction magnétique parla force dé rappel élastique.
Un type de commande électromagnétique qui permet -de travailler avec des petites forces de rappel est le type clans lequel une bobine se meut clans un champ mabopétique consta,nt. Il semble que ce type soit le plus indiqué pour la construction de haut-parleurs. Avec. ce genre de commande il n'y a pas. de force tendant à déplacer la membrane de sa posi tion médiane, sauf la force alternante qui cause les vibrations, et on n'a pas besoin de force d'amcrtissement ou .de. rappel élastique à l'exception de celles qui sont nécessaires pour porter le poids de la membrane.
Pour ces raisons un point de résonance fondamentale peut être obtenu à une- fréquence aussi basse que l'on désire, par exemple de 20 à, 40 pé- riocles et à travers toute l'tendue de travail utile le mouvement :de la membrane peut, être déterminé simplement par l'effet d'inertie -de 1 < < membrane et la force vibratoire appliquée qui est proportionnelle au. courant -de voix.
L a fi.. 3 indique une construction dans laquelle les principes :ci-dessus énoncés sont mis en pratique. Les parties principales de cet appareil sont la- membrane vibrante 1, la bobine mobile @, suspendue dans l'entrefer fermé par les deux pièces polaires coaxiales 3 et 4, constituées par les pièces polaires d'un électro-aimant à plusieurs jambes dont .celle du milieu porte la, bobine d'excitation 5. La bobine 2 est fixée à. une douille 6 qui est à son tour attachée à la. membrane 1.
Une ba gue de support rigide 7 est montée sur la pièce polaire extérieure 4. Un anneau 8 en caoutchouc ou une autre matière élastique est fixé à la, bague 7 et à la périphérie @de la membrane l.. Les courants de commande peu- vent-être amenés à la. bobine 2, soit pair con- duction ou par induction.
Il ne suffit pas de construire la membrane de façon que le point de résonance ou la. fré quence naturelle fondamentale soit en-dessous de l'étendue des fréquences de travail, mais il faut, que le premier ton supérieur ou mode ,de vibration supérieur soit à une fréquence au-dessus de l'étendue .de travail, par exem ple ,au-dessus de 2000 périodes, si un rayon nement sonore uniforme dans toute l'étendue de travail doit être atteint. Une plaque cir culaire plate a une série de tons supérieurs avec des nombres correspondants de lignes nodales circulaires.
D'autres formes de mem branes peuvent vibrer de manière différente dépendant de leur forme et de la place o-iz la force de -commande est appliquée. Quand la fréquence devient assez élevée pour obliger la membrane à produire des vibrations -du genre décrit., la, membrane n'agit plus comme sim ple plongeur au en .d'autre termes ne se meut plus comme un tout solide, mais des parties clw celle-:
ci se meuvent dans une direction op posée à celle cYautres parties et le mouvement résultant de la surface de travail peut être beaucoup plus grand ou plus petit que ce ne serait le cas si la membrane continuait à. agir :comme plongeur rigide.
Si la force :de commande est distribuée autour d'un cercle, comme cela est le cas avec la commande par bobine mobile indiquée en fig. 3, le premier point de résonance qui ap paraîtra, ou le point auquel la membrane cesse d'agir comme plongeur rigide, sera à une fréquence plus élevée ou alors la réso nance sera moins prononcée que si la fonce de commande était concentrée près -du centre ou :dans celui-ci. \Afin d'éviter de pareils points de résonance, il est évident que la, mem brane devrait être faite aussi rigide que:
pos sible et en même temps, en considération d'autres points de vue, elle devrait être faite aussi légère que possible. La membrane re présentée en fi-. 3, qui présente une forme générale de deux surfaces coniques intersec- tautes, a. été trouvée comme étant particulière ment appropriée, parce qu'il est possible de la faire très légère et en même temps très ri de. Ce genre de membrane est beaucoup plus rigide qu'une simple membrane conique de même diamètre et de même poids.
La douille 6 est assujettie à cette membrane le long<B>de</B> la ligne d'intersection des -deux sur faces coniques qui constituent celle-ci.
'Un autre fait important pour le bon fone.- tionnement id'un haut-parleur est d'éviter la présence de chambres d'air résonantes à proximité de la membrane.
Si l'espace der rière la membrane est complètement clos, il<B>y</B> aura. une certaine fréquence à laquelle l'air enfermé fournira à, la membrane une force de rappel élastique provoquant un fort effet de résonance, et d'autres fréquences auxquelles l'air résistera de telle façon .au mouvement -de la membrane que son amplitude de vibration se trouve fortement réduite. Des effets simi laires peuvent se produire avec des espaces partiellement clos derrière la membrane. Afin d'éviter (les difficultés de ce genre, les espaces d'air peuvent "être garnis .de matière absor bant (le l'énergie.
Ils devraient toutefois pré- férablement être proportionnés de façon que leurs fréquences de résonance fondamentales soient assez élevées pour être pratiquement lion; de l'étendue des fréquences de travail.
Une ventilation adéquate des espaces d'air derrzèr(= la membrane semble présenter la so- lutiori la. plus satisfaisante, parce qu'elle élève la fréquence ide résonance et réduit en même temps l'amplitude à la fréquence de ré- sonali < e. Dans la forme d'exécution repré sentée en fib. 3, on remarquera.
que, comme l'entrefer entre les pôles 3 et 4 doit être petit afin (l'assurer la. meilleure efficacité, l'espace entre la membrane 1 et le pôle intérieur 3 sera presqu'entièrement clos. Vue ventilation appropriée de cet espace est obtenue. à l'aide de trous 9 pratiqués dans la douille 6.
La ba- bue de centrage 10 qui est prévue pour main tenir la distance exacte entre les pôles 3 et -1 est également découpée comme indiqué en 11, afin<B>de</B> permettre une circulation libre de l'air entre la douille 6 et la. pièce polaire f).
L'appareil montré en fi,)-. 3 compoilc en core un disque déflecteur 12 diinensiolini@ et
EMI0004.0051
établi <SEP> de <SEP> telle <SEP> manière <SEP> que <SEP> le- <SEP> chemin <SEP> par <SEP> le quel <SEP> @de <SEP> l'air <SEP> peut <SEP> passer <SEP> du <SEP> devant <SEP> à. <SEP> l'arrière
<tb> de <SEP> la <SEP> meiribr < lne <SEP> soit <SEP> d'une <SEP> longueur <SEP> au <SEP> moins
<tb> égale <SEP> à <SEP> uiir- <SEP> loiibuf-ur <SEP> d'onde <SEP> dit <SEP> son <SEP> qui <SEP> doit
<tb> être <SEP> rayunn@.
<SEP> <B>Ce</B> <SEP> déflecteur <SEP> sera <SEP> fait <SEP> en <SEP> une
<tb> matière <SEP> très <SEP> rigide <SEP> on\ <SEP> lourde <SEP> non-résonante.
<tb> Il <SEP> pourrait <SEP> être <SEP> remplace <SEP> par <SEP> un <SEP> cornet <SEP> acous tique.
<tb>
Les <SEP> fi-, <SEP> d-, <SEP> 5 <SEP> et <SEP> C <SEP> montrent <SEP> une <SEP> forme
<tb> d'exécution <SEP> spécialement <SEP> adaptée <SEP> à <SEP> l'emploi
<tb> d'un <SEP> cornet <SEP> acoustique. <SEP> Dans <SEP> ce <SEP> ras, <SEP> la <SEP> pièce
<tb> polaire <SEP> intérieure <SEP> 3 <SEP> a <SEP> une <SEP> ouverture <SEP> lorigitudi na.le <SEP> 13 <SEP> par <SEP> laquelle <SEP> le <SEP> son <SEP> peut <SEP> s'échapper.
<tb> Le <SEP> cornet. <SEP> 14 <SEP> est <SEP> engagé <SEP> dans <SEP> cette <SEP> ouverture
<tb> 13. <SEP> Dans <SEP> cet. <SEP> exemple, <SEP> on <SEP> a <SEP> représenté <SEP> une
<tb> membrane <SEP> 1.5 <SEP> qui <SEP> a <SEP> une <SEP> forme <SEP> irpliroximativ(- ment <SEP> parabolique. <SEP> Cette <SEP> forme <SEP> donne <SEP> la <SEP> rigi dité <SEP> voulue <SEP> avec <SEP> une <SEP> petite <SEP> masse.
<SEP> La <SEP> bal>ine
<tb> de <SEP> commande <SEP> ? <SEP> est <SEP> reliée <SEP> au <SEP> bord <SEP> de <SEP> la <SEP> mem brane <SEP> 15 <SEP> < Ï, <SEP> l'aide <SEP> d'une <SEP> douille <SEP> 6 <SEP> de <SEP> sensible ment <SEP> la <SEP> même <SEP> manière <SEP> que <SEP> dans <SEP> la. <SEP> forme
<tb> d'exécution <SEP> représentée <SEP> en <SEP> fib. <SEP> 3. <SEP> La <SEP> mem brane <SEP> 15 <SEP> est <SEP> maintenue <SEP> en <SEP> .position <SEP> par <SEP> quatre
<tb> fils <SEP> 16 <SEP> fixés <SEP> ii <SEP> <B>s( <SEP> s</B> <SEP> bords <SEP> et <SEP> exerçant <SEP> un <SEP> effort
<tb> de <SEP> tension <SEP> dan: <SEP> quatre <SEP> directions <SEP> perpe <SEP> ndion laircrnerrt <SEP> < < <SEP> l'ax(l <SEP> de <SEP> mouveinunt:
<SEP> de <SEP> la <SEP> nwm brane. <SEP> L'!,ffort <SEP> de <SEP> tension <SEP> sur <SEP> ces <SEP> fils <SEP> peut
<tb> être <SEP> réblc# <SEP> en <SEP> de-vrrant <SEP> les <SEP> vis <SEP> <B>1,7</B> <SEP> et <SEP> en <SEP> t](1 plaçant <SEP> le#4 <SEP> brides <SEP> 17a <SEP> pert(int <SEP> 1(:sdit.;
<SEP> file <SEP> N.
<tb> Le <SEP> courant <SEP> peut <SEP> être <SEP> amené <SEP> à <SEP> la <SEP> bobiw# <SEP> <B>du</B>
<tb> commande <SEP> ? <SEP> par <SEP> les <SEP> bornes <SEP> 18 <SEP> nionlécsur <SEP> un
<tb> anneau <SEP> en <SEP> matière <SEP> isolante <SEP> fixé <SEP> à <SEP> la <SEP> pièce <SEP> po laire <SEP> extérieure <SEP> .1. <SEP> L'interstice <SEP> entre <SEP> les <SEP> piNCe.:
<tb> polaires <SEP> 3 <SEP> et <SEP> -1 <SEP> est <SEP> aussi <SEP> petit <SEP> qui= <SEP> pos,ilil@.
<tb> tout <SEP> en <SEP> perinettailt <SEP> un <SEP> libre <SEP> mouvement <SEP> .,Je <SEP> l:
i
<tb> bobine <SEP> de <SEP> commande <SEP> ?, <SEP> afin <SEP> de <SEP> réduirc- <SEP> lus
<tb> pertes <SEP> d'air <SEP> au <SEP> Nord <SEP> <B>de</B> <SEP> la <SEP> membrane <SEP> à. <SEP> un
<tb> minimum. <SEP> Un <SEP> eliapeau <SEP> 111 <SEP> en <SEP> matière <SEP> lion
<tb> nia;(rnétique <SEP> fixé <SEP> -i. <SEP> l'extrémité <SEP> de <SEP> la <SEP> piéc(# <SEP> po laire <SEP> 3 <SEP> réduit <SEP> le <SEP> volume <SEP> (le <SEP> la <SEP> cap@icité <SEP> (l'air
<tb> à <SEP> l'entrée <SEP> du <SEP> cornet, <SEP> pour <SEP> améliorer <SEP> les <SEP> quali tés <SEP> acoustiques <SEP> de <SEP> l'appareil.
<SEP> Vil <SEP> chapeau <SEP> si -é <SEP> , <SEP> si <SEP> on <SEP> le <SEP> désire,
<tb> milaire <SEP> lieue <SEP> être <SEP> cnrplo dans <SEP> la <SEP> forme <SEP> (l'exécution <SEP> représentée <SEP> en <SEP> fi,<U>g</U>.
<tb> afin <SEP> de <SEP> réduire <SEP> le <SEP> volume <SEP> de <SEP> la <SEP> capacité
<tb> d'air <SEP> derrière <SEP> la <SEP> membrane, <SEP> et <SEP> élever <SEP> ainsi <SEP> la
<tb> fréquence <SEP> d <SEP> s <SEP> résonance <SEP> de <SEP> l'air <SEP> clans <SEP> Ic <SEP> creux. Dans le type de haut-parleur qui vient d'être décrit, un champ magnétique très fort est requis et ceci exige l'alimentation de la bobine d'excitation de l'électro-aimant par un courant d'intensité considérable.
Dans quel ques .cas il peut être .désirable de produire le champ à l'aide de -courant alternatif redressé. Le courant redressé sera normalement un cou rant pulsatoire, mais il faut que le champ magnétique dans l'entrefer soit pratiquement constant. afin d'éviter une modulation des tons produits par le haut-parleur et la pro duction de tons qui sont des harmoniques de la fréquence imprimée par le redresseur. Cette difficulté peut être éliminée en établissant la bobine de l'électro-aimant de façon que:
l'ex trémité de l'enroulement constitue une spire -court-circuitée de très basse résistance, par exemple en forme de bague épaisse en cuivre. Celle-ci agit comme une spire court-circuitée pour le courant variable amené à la. bobine et réduit considérablement les pulsations du flux magnétique. Cette spire court-circuitée ,devrait être située aussi près que possible de l'entrefer et. ne doit pas nécessairement cons tituer la tête de l'enroulement.
En effet, un espace entre la bobine et la, spire court cir- cuitée réduirait encore davantage les, pulsa tions .de flux en augmentant l'inductance de l'enroulement et en rendant ainsi le courant plus constant.
Une pareille construction augmenterait toutefois sans nécessité la gran deur de l'instrument, ce qui n'est pas dési rable, d'autant moins que la construction re présentée s'est montrée comme étant. très sa tisfaisante. D'autre part, la tête d'enroule ment qui se trouve à l'extrémité éloignée de l'entrefer actif devrait être construite (le sorte qu'elle n'agit pas de façon appréciable comme spire court-circuitée.
Elle devrait de préfé rence être établie en fer ou bien alors en ma tière non-conductrice afin de créer un cou plage de flux avec l'enroulement aussi grand que possible et par conséquent une inductance élevée.