Brevet FR2423945A1 — publié le 19791116

La présente invention a pour objet de présenter un nouveau haut-parleur d'aigus à fonctionnement électrostatique, ayant pour caractéristiques un rendement élevé, un encombrement réduit, une qualité de reproduction sonore excellente, tout ceci obtenu par un procédé de fabrication simple et peu coûteux. Les haut-parleurs électrostatiques actuels (voir Fig .1) utilisent une membrane 1 de quelques microns en polyester ou polycarbonate métallisé sur une face, maintenue entre deux grilles ou plaques métalliques perforées 2 à l'aide d'intercalaires 3 en matière isolante de quelques millimètres d'épaisseur. La membrane en polyester ou polycarbonate est maintenue à une tension de polarisation de quelques kilovolts et la tension alternative de modulation est appliquée aux deux électrodes perforées. La membrane est à la fois tirée par la plaque de signe opposé et repoussée par l'autre plaque de même signe. La membrane se rapprochant de l'électrode de signe opposé, donc de tension maximum, a tendance à amorcer très facilement et risque de se détruire à chaque impulsion sonore. I1 est impossible de moduler profondément. Une membrane de grande dimension a tendance à onduler sous les chocs de modulations importantes et peut être génératrice de bruit de papier froissé. La solution est de tendre très fortement cette membrane mais au risque de la déchirer au montage ou à l'utilisation. I1 est également difficile d'obtenir avec une grande surface une pression acoustique suffisante au-dessus de 15 kHz environ. Avec ces principes, des ondes stationnaires naissent entre cette membrane et les plaques perforées. Les molécules de l'air percutent en partie les plaques ou grilles, gênant le passage des autres molécules d'air, qui se trouvent en face des trous de sortie du son. De même, les plaques métalliques perforées ayant une grande surface peuvent vibrer en sens opposé à la membrane, provoquant-des sons secondaires indésirables. L'emploi d'une membrane isolée sur une face a deux inconvénients majeurs : d'abord une dissymétrie inévitable, du fait que la face métallisée est plus attirée vers son électrode que la face comportant un film isolant en polyester ou polycarbonate qui sont d'excellents diélectriques; ensuite, le contact direct de la fine couche de métal avec l'humidité de l'air ambiant, qui se désagrège avec le temps par effet d'électrolyse. L'invention consiste, premièrement, à utiliser comme transducteurs d'aigus, non pas une seule surface transductrice, mais une multitude de petites surfaces iso- lées entre elles et se comportant chacune comme un seul haut-parleur, de tels haut-parleurs étant indépendants les uns des autres (voir Fig.2 et 2bis). L'invention consiste, deuxièmement, à utiliser deux membranes identiques, l'une corrigeant les défauts de l'autre (Fig.3). L'utilisation de trous indépendants 4 permet de supprimer les ondes stationnaires et les phénomènes vibratoires typiques aux haut-parleurs électrostatiques. Le fait de séparer mécaniquement chaque unité transductrice de son, a pour résultat de rendre le système auto-cicatrisant, dans les cas d'effets de flash intempestifs, dus aux surtensions accidentelles très fréquentes en sonorisation. Détruit à 50%, un haut-parleur ainsi construit ne perd que 3 décibels en niveau maximum. L'utilisation de deux membranes permet de résoudre le problème de symétrie électrique, ce qui donne la possibilité d'élever la modulation en diminuant les distorsions. Ensuite, le fait de placer ces deux membranes en regard du côté métallisé 5 a pour conséquence que les isolants 6 se trouvent en contact avec l'air et que les risques d'électrolyse sont supprimés, la durée de vie de la membrane n'étant plus tributaire de ce facteur; également la souplesse de deux membranes de 2,5 microns chacune est plus grande que celle d'une seule membrane ayant une épaisseur de 5 microns. Les avantages obtenus par cette invention sont les suivants I) Rendement élevé. Avec une surface totale de 2 cm2, il a été obtenu un niveau maximum de 90 db à 1 mètre. Avec 75 cm2, il a été obtenu 105 db à 1 mètre. Avec 1 m2, il a été obtenu 126 db à i mètre. 2) Très haute sécurité d'utilisation. Pas de vieillissement constaté et fonctionnement auto-cicatrisant en cas d'effets de flash. 3) Bande passante étendue dans l'aigu. Fréquence minimum 6.000 Hz - Fréquence maximum, plus de 30.000 Hz. 4) Utilisation en ultra-son. Avec modulation directe sur les anodes d'une lampe convenablement choisie, la fréquence maximum est illimitée et ne dépendra que des capacités parasites du circuit d'excitation. Ce nouveau transducteur a'aigus doit être construit de la façon suivante : maintenir légèrement tendues sur un cadre, de dimensions un peu supérieures à celles des transducteurs à construire, deux membranes en polyester ou polycarbonate métallisé, les deux faces métallisées en regard. Prendre ces deux membranes en sandwich entre deux plaques en circuit imprimé 7 (verre époxy HF) préalablement perforées d'un maximum de trous de 3 mm de diamètre environ 4 disposés en quinconce, les conducteurs cuivrés ou électrodes 8 étant à-l'extérieur-du montage et les parties isolantes 9 pinçant à l'intérieur les deux feuilles de polyester 10 ou polycarbonate métallisé;Pour obtenir une meilleure souplesse de ia double membrane et un meilleur rendement, il est nécessaire de pratiquer un léger fraisage a à l'intérieur de chaque trou (Fig.3) de sorte que le dia- mètre du trou soit plus grand du côté appliqué sur la membrane que du côté de la surface conductrice, en prenant garde de ne pas faire déborder ces fraisages les uns sur les autres, car le principe d'isolement de chaque trou entre eux serait supprimé et ce serait néfaste au bon fonctionnement du système. Plusieurs points de serrage seront répartis sur la surface du transducteur, convenablement choisis pour tenir la membrane et pour éviter les vibrations des électrodes. Ces points de fixation peuvent être constitués par un ensemble de vis, rondelles et écrous, ou par un système de rivetage avec rondelles et oeillets. De cette façon, les deux plaques pincent la ou les membranes, isolant mécaniquement celles-ci par parcelles circulaires, correspondant aux diamètres des fraisages. Le serrage doit être énergique, mais ne doit pas déformer les électrodes en circuit imprimé. Cette invention vise surtout a' améliorer les équi pements d'aigus sur les enceintes acoustiques haute-fidélité, mais peut également être utilisée pour tous les systèmes fonctionnant par liaisons ultra-sonores, tels que télécommandes d'appareils à distance, détection anti-vol, mesures de vitesse par effet Doppler, liaisons phoniques par ultra-sons, aériennes ou sous-marines. En médecine : recherche du niveau d'acuité auditive etc... REVENDICATIONS T) Tre1nsducteur électrostatique étant constitué de deux plaques n circuit imprimé (verre époxy HF ) perforées de trous identiques traversant ces deux plaques et assemblée l'une contre l'autre, les faces isolantes à l'intérieur et les faces cuivrées à ltextérieur, une ou plusieurs membranes étant fixées et serrées entre ces deux plaques. 2) Transducteur électrostatique suivant la revendication I, caractérisé en ce que les deux plaques sont perforées de trous disposés en quinconce. 3) Transducteur électrostatique, suivant les revendications I et 2, caractérisé en ce que chaque trou présente un léger fraisage à l'intérieur, de sorte que le diamètre du trou soit plus grand du côté appliqué sur la membrane que du côté de la surface conductrice. 4) Transducteur électrostatique, suivant les revendications t à 3, caractérisé en ce que les deux' plaques pincent la ou les membranes, isolant mécaniquement celles-ci par parcelles circulaires, correspondant aux diamètres des fraisages. 5) Transducteur électrostatique selon la revendication I et 4, caractérisé en ce que deux membranes sont utilisées. 6) Transducteur électrostatique, selon les revendications I-4-5, caractérisé en ce que ces deux membranes sont fixées et serrées directement entre deux plaques de circuit imprimé. 7) Transducteur électrostatique, selon les revendications I-4-5-6, caractérisé cn ce que ces deux membranes sont constituées en feuilles de polyester ou polycarbonate métallisées ( ou tout autre matières équivalentes ) et disposées " tête bèche " métallisations en regard et isolants à 11 extérieur.