Brevet FR2598016A1 — publié le 19871030

CHEVALET CAPTEUR DE SONS POUR INSTRUMENT A CORDES La présente invention a pour objet un chevalet pick-up ou chevalet capteur de sons pour instrument à cordes. Il s'agit en fait d'un capteur de sons ou pick-up servant à traduire les vibrations acoustiques en des tensions électriques correspondantes. Plus précisement, la présente invention se rapporte à des transducteurs permettant de convertir la vibration des cordes d'un instrument de musique en signaux électriques et, plus particulièrement, à des chevalets formant pick-up ou capteurs de sons comportant une selle venant directement en contact avec les cordes. On connalt dans l'art antérieur un certain nombre de dispositifs de pickup incorporés à un chevalet d'instrument de musique. Parmi ceux-ci, US-A4 189 969 décrit un assemblage de pick-up avec des éléments capteurs piézo-électriques raccordés individuellement et présentant des rainures en T pour recevoir des léments de crête interchangeables destines à venir en 15 contact avec les cordes. US-A-4 314 495 montre une structure blindée de cristal piézo-électrique de forme oblongue montée à l'intérieur d'un organe formant selle. US-A-3 712 951 décrit un pick-up pour un chevalet comportant pour chaque corde un élément séparé mobile en forme de selle. Différentes autres structures sont représentées dans les documents US-A-3 154 701, 20 4 252 990, 4 278 000, 4 290 331, 4 378 721, 4 380 357 et 4 160 401. En général, le problème central de conception de tous les pick-up ou capteurs de sons est d'obtenir, à la fois, un signal qui soit fidèle et un rapport signal/bruit favorable. Dans un pick-up piézo-électrique, ce problème atteint des dimensions particulières du fait que le capteur de 25 sons est un pick-up ou capteur de sons par "contact" et que le signal est engendré par l'action directe des ondes de compression transmises aux éléments de cristaux piézo-électriques via une structure de couplage telle qu'un 1lément en forme de selle d'un chevalet. Aussi, la géométrie physique et les propriétés mecano-acoustiques de la structure de couplage sont-elles par conséquent de grande importance. D'un point de vue idéal, le transfert d'énergie de la corde à la structure de couplage et jusqu'aux éléments capteurs ne doit pas affecter ou "colorer" le son et doit présenter un relativement bon rendement, indépendamment des variations de conception ou 5 de réglage des différentes cordes susceptibles d'être utilisées sur l'instrument. 15 20 30 L'un des buts de la présente invention est précisément de satisfaire ces exigences contradictoires. A cet effet, le chevalet pick-up ou capteur de sons d'un instrument à cordes selon l'invention comporte: - une pluralité d'éléments capteurs de sons dont chacun présente une face de contact à électrode supérieure et à électrode inférieure; - un chàssis de support des éléments capteurs selon une disposition spatiale fixe, de forme générale allongée; - un organe moulé de forme générale allongée entourant les éléments capteurs et le chassis, de façon e former un ensemble capteur unitaire présentant une partie supérieure de crête ou d'arête placée au-dessus des faces de contact supérieures et destinée à être en contact avec les cordes de l'instrument et à transmettre leurs vibrations aux éléments capteurs situés au-dessous, ledit organe moulé présentant en outre une rainure dans une partie située audessous des éléments capteurs, ladite rainure s'étendant jusqu'aux faces inférieures de contact des éléments capteurs; des moyens conducteurs formant une sortie pour les moyens capteurs; et une base définissant un canal pour y recevoir rigidement l'ensemble capteur et les moyens conducteurs. De préférence, l'organe moulé est formé d'un polymère polymérisable présentant, après polymérisation, une dureté Shore D (déterminée au duromètre Shore) de l'ordre de 75 à 90 et plus particulièrement de l'ordre de 80 à 85. Selon un mode de réalisation préféré, le chassis vient en contact avec la surface supérieure des éléments capteurs et définit un Intervalle d'air entre cette surface et la partie de crête. Selon un autre mode de réalisation préféré, les moyens conducteurs comportent une planche de circuit imprimé maintenue en correspondance avec les éléments capteurs entre l'organe moulé et la base et comportent également un milieu conducteur unidirectionnel compressible qui est disposé dans la rainure et relie les éléments capteurs à la planche de circuit imprimé. 2598 0 1 6 Selon une définition plus précise le chevalet lecteur de sons ou pick-up selon l'invention, comporte une pluralité d'éléments capteurs piézoélectriques dont chacun présente une face de contact à électrode supérieure et à électrode inférieure, un châssis de support des éléments 5 capteurs selon une série spatiale fixe de forme générale oblongue et des moyens conducteurs formant une sortie pour les éléments capteurs, est caractérisé selon l'invention en ce qu'un organe moulé de forme générale oblongue entoure les éléments capteurs et le châssis de façon à former un ensemble capteur monobloc présentant une partie de crête ou d'arête supé10 rieure placée au-dessus des faces de contact supérieures et destinée à venir en contact avec les cordes de l'instrument et à transmettre leurs vibrations aux éléments capteurs situes en-dessous, ledit organe moulé présentant, en outre, une rainure dans une partie située en-dessous des éléments capteurs, ladite rainure s'étendant jusqu'aux faces de contact 15 inférieures des éléments capteurs et un organe de base en forme de canal pour y recevoir rigidement l'ensemble capteur et les moyens conducteurs. Un intervalle d'air est formé entre les faces de contact supérieures et l'organe moulé. Les moyens conducteurs comportent une planche de circuit imprimé maintenue entre l'organe moulé et la base et comportent, en outre, 20 un conducteur compressible situé dans la rainure pour relier les faces inférieures des éléments capteurs à la planche de circuit imprimé. L'organe de base est formé d'un matériau conducteur et les faces de contact supérieures sont reliées par une liaison conductrice d l'organe de base de façon à former une cage de Faraday partielle autour des éléments 25 capteurs. La partie supérieure formant crête comporte une arête en gradins dont chaque gradin est sensiblement centré sous un groupe consistant d'au moins une corde. La partie supérieure de crête comporte une arête munie d'une pluralité de segments d'arête décalés le long de l'axe des cordes. Afin que la présente invention soit mieux comprise, on décrit ci-dessous, uniquement à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, un mode de réalisation particulier de l'invention. Bien entendu, d'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de ce mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en 35 regard du dessin annexé o: - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un mode de réalisation d'un pick-up ou capteur de sons selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale, selon la ligne II-II de la figure 1, du pick-up assemblé; - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle, également selon la ligne II-II de la figure 1, d'un mode de -5 réalisation préféré de l'assemblage des capteurs de sons selon l'invention; - la figure 4 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un capteur de sons selon l'invention; et - la figure 4a est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation du 10 pick-up ou capteur de sons selon de l'invention. La figure 1 montre l'agencement général du pick-up ou capteur de sons selon l'invention tandis que les figures 2 et 3 montrent une coupe transversale d'une structure de base et d'un mode préféré de réalisation relativement proche, la description qui va suivre se référant simultanément à ces 15 deux vues en coupe. Le capteur représenté sur les figures comporte une base 2 en matériau conducteur de l'électricité formant formant un canal en U, par exemple à partir d'un profilé extrudé en aluminium et qui assure la mise à la masse et le blindage partiel du pick-up ou lecteur de sons. A l'intérieur de la 20 base 2 sont disposés des moyens conducteurs 4 et un ensemble capteur 3 présentant une pluralité d'éléments capteurs piézo-électriques 9 dont chacun présente une surface supérieure 10 et une surface inférieure 11 (figure 3) qui sont, de préférence, métallises et maintenus dans une configuration longitudinale générale espacée par un châssis 12 comportant 25 deux rails qui peuvent, par exemple, être des organes en forme de L réalisés a partir d'un plastique ABS et scellés aux éléments capteurs. Les organes en forme de L orientent les capteurs le long d'une bande plane commune mais peuvent comporter, en variante, une structure moulée en forme d'échelle présentant des ouvertures d'espacement formées à l'intérieur pour 30 recevoir les éléments capteurs et les maintenir dans un espacement et à une hauteur prédéterminés correspondant aux positions des cordes de l'instrument sur lequel le pick-up doit être utilisé. Un conducteur commun ou de masse 13 est, de préférence, soudé à la surface supérieure 10 par une soudure 20 et relie la surface supérieure de 35 chaque capteur. Le nombre exact de capteurs et l'espacement de ceux- ci correspohd au nombre et à l'espacement des cordes de l'instrument auquel est destiné le pick-up ou capteur de sons. Le pick-up représenté à la figure 1 comporte six capteurs dans le cas d'une guitare à six cordes ou 2598 0 1 6 d'une guitare à douze cordes comportant six paires de cordes également espacées. Pour l'assemblage, la série de capteurs 9 et les rails 12 sont placés dans un moule comportant une surface de moulage présentant la forme de la partie supérieure d'un chevalet d'instrument. Un polymère de moulage 5 polymérisable est versé dans le moule de façon à former l'organe moulé 14 avec les séries de capteurs entourées ou "encapsulées" à l'intérieur. L'organe moulé 14 comporte une partie en arête 5 qui, en général, recouvre les éléments piézo-électriques et forme, vers le bas, une partie 16 en-dessous des éléments piézo-électriques. L'organe capteur comporte 10 des parois latérales opposées et est formé, de préférence, en inversant l'assemblage éléments capteurs/châssis dans un gabarit et en moulant, ensuite, l'organe 14 dans un moule sous forme d'un bloc entourant le châssis. Une bande amovible est placée sur les capteurs avant le moulage de l'organe, de facon à former, après enlèvement, une rainure 17 dans le bloc 15 moulé et à mettre à nu les surfaces de contact Il de l'électrode inférieure des éléments piézo-électriques. L'organe moulé 14 forme ainsi, avec la série de capteurs, un ensemble capteur monobloc ou unitaire 3. Après son traitement ou sa polymérisation, l'organe 14 est enlevé avec l'ensemble 3 de capteurs intégrés ou "encapsulés" hors du moule et sa 20 surface inférieure est égalisée ou fraisée à plat. Des moyens conducteurs sont insérés dans une rainure 17 qui comporte, de préférence, une bande conductrice 19 unidirectionnelle qui peut être du type formé d'un matrice élastomère compressible munie de minces fils conducteurs s'étendant transversalement à partir de sa surface supérieure jusqu'à sa surface inférieure 25 et comportant également une planche de circuit imprimé 18 en correspondance aux éléments capteurs. Comme représenté à la figure 1, la planche de circuit imprimé 18 est flexible et forme un monobloc avec un câble 41 en forme de ruban qui forme sortie. La planche 18 comporte des fils conducteurs 24 dont chacun se termine par une plaque conductrice séparée 25 placée en-dessous de chaque capteur. Une autre plaque 26 est prévue pour la liaison avec le conducteur supérieur 13. L'unité de pick-up est assemblée en plaçant la bande conductrice 19 dans la rainure 17 et en plaçant ensuite l'ensemble 3 des capteurs audessus de la planche de circuit imprimé dans le canal 2. De cette façon, 35 une série de capteurs alignés de façon précise est scellée dans un montage exempt de contraintes de façon à former le pick-up ou capteur de sons. De préférence, l'ensemble 3 de capteurs est scellé dans le canal. Un couvercle d'extrémité 27 est ensuite placé à chaque extrémité de l'ensemble et scellé sur cet ensemble. Ce procédé d'assemblage n'exige aucun moulage a injection ou autre étape de fabrication sous pression qui pourrait provoquer des contraintes irrégulières ou des déplacements non prévus des capteurs au cours de la fabrication. Il permet ainsi de fabriquer des pick-up massifs et exempts de défauts et présentant des caractéristiques de sortie et de $ réponse relativement uniformes. La partie supérieure du pick-up ou lecteur de sons obtenu comporte une arête 5 sur laquelle reposent les cordes de l'instrument de musique. En service, l'énergie de vibration de chaque corde est transmise depuis son point de contact sur l'arête 5 via la partie supérieure de l'ensemble de capteurs jusqu'aux éléments de capteurs qui sont situés au centre endessous des cordes. Cet agencement assure, A la fois, un degré raisonnable d'isolation acoustique par rapport au corps de l'instrument et un bon couplage pour les cordes qui sont situées au-dessus. On remarquera que le châssis 12 fait saillie vers l'extérieur A 15 partir des bords des éléments piézo-électriques 9 de telle façon que la partie d'arête ou de crête 5 soit tout A fait mince au niveau des faces latérales la reliant aux parois latérales de l'organe moulé. De plus, la partie d'arête ou de crête réalise presque un contact direct avec l'élément piézo-électrique uniquement dans la région centrale de la surface de contact de l'électrode supérieure. On a trouvé que cette structure produit de bonnes qualités toniques pour les capteurs de sons et est sensiblement exempte de 'coloration" tonique gênante à partir de l'acoustique interne de l'organe moulé 14. La figure 3 montre un intervalle d'air 22 prévu entre la partie de crête et l'élément piézo-électrique permettant l'amélioration de 25 la qualité tonique. Un matériau en feuilles ou une bande 21 est enroulé autour des éléments/capteurs châssis avant le moulage de l'organe moulé 14, de telle façon que lorsque le polymère de moulage est versé dans le moule, l'on crée un intervalle d'air 22 dans la partie centrale supérieure de la surface de 30 contact de l'électrode. L'organe moulé 14 comportant sa rainure 17 est ensuite formé et est traité ou polymérisé et la bande 21 du sommet de la rainure est enlevée par découpe pour mettre a nu les surfaces d'électrodes inférieures. On a trouvé qu'en formant l'intervalle 12 entre la partie de crête et 35 l'élément piézo-électrique était produit une qualité tonique meilleure et exempte du brouillage ou des parasites produits par les éléments piézoélectriques. Dans les pick-up prototypes construits selon le mode de réalisation de l'invention, l'intervalle d'air 22 présentait, entre la 2598 0 16 surface de l'électrode et la surface inférieure de la crête ou de l'arête, une profondeur de l'ordre de 0,25 à 1,25 mm et s'étendait sur une largeur de 1 à 2 mm entre les rails opposés du chassis 12. La bande produit d'autres intervalles d'air 23 de dimensions comparables au cours du moulage de l'organe 14? qui servent à isoler les parties latérales de l'élément capteur de l'organe moulé et qui peuvent également contribuer à cette qualité tonique améliorée. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, sont prévues des lignes conductrices 7, une ligne de masse positive pour chacun des fils conducteurs 6 requis pour un capteur à six 10 cordes comportant six éléments piézo-électriques. Dans la coupe de la figure 3, correspondant à la coupe II-II de la figure 1, on voit cinq de ces lignes 24, correspondant aux cordes 3 à 6 situées au-dessus des capteurs avec, en plus, le fil de masse. Dans ce mode de réalisation, la planche de circuit imprimé 18 est flexible et formée monobloc avec un câble 15 de ruban (41 à la figure 1) qui sort à une extrémité de l'assemblage de pick-up pour la liaison à une prise ou à un organe de contrôle monté sur la guitare. L'organe de base (non représenté) de ce mode de réalisation est similaire a celui de la figure 2 et ses autres détails ne seront, en conséquence, pas mentionnés. La figure 4 montre une vue en perspective d'un autre mode de réalisation de la présente invention. Comme représenté, l'arête 5, dans ce mode de réalisation, est à gradins de façon à réaliser un chevalet présentant différentes hauteurs pour les différentes cordes. Il est également possible de former la partie de crête ou d'arête pour chaque corde, légèrement 25 décalée le long de l'axe de la corde de façon à régler l'intonation de l'instrument d'une facon connue en musique. La figure 4A montre une vue de dessus d'un mode de réalisation de l'invention comportant une arête formée d'une pluralité de segments d'arête adjacents 5a, 5b... 5f, décalés chacun légèrement le long de l'axe de la corde. En ce qui concerne les matériaux utilisés pour la réalisation du chevalet pick-up ou chevalet capteur de sons selon l'invention, on notera que l'organe moulé 14 doit être suffisamment dur pour supporter les cordes de l'instrument sans risquer la formation de rainures par usure ou par enfoncement du chevalet, mais ne doit pas cependant présenter ce type de 35 dureté fragile qui proyoque des effets acoustiques internes d'aigreur du son et doit, jusqu'à un certain point, amortir les vibrations acoustiques internes émanant du corps de l'instrument. Une résine époxy de polymérisation qui convient, présente une dureté Shore D au duromotre de 75 à 90 2598 0 1 6 et, de préférence de l'ordre de 80 à 85. L'assemblage moulé doit être scellé à la base en utilisant une colle au cyanoacrylate ou similaire. Les capuchons d'extrémité peuvent être installés dans le canal et les imperfections de moulage peuvent être bouchées ou scellées avec une résine époxy, un scellement silicone polymérisable ou un autre composé. On notera également que l'utilisation d'un organe en matériau conduc- teur et en forme de canal pour une base mise à la masse à la surface de contact de l'électrode supérieure des éléments piézo-électriques constitue, avec les surfaces d'électrode supérieure, une cage de Faraday partielle, 10 protégeant par blindage les électrodes inférieures et leurs conducteurs à l'encontre des signaux électriques ou électromagnétiques parasites de rupture. Un tel blindage partiel est amélioré en disposant le conducteur 19 au centre, en-dessous des électrodes supérieures et, en outre, en disposant la planche de circuit imprimé 18 à la base même du canal adjacent au fond 8 15 de la base 2. De cette façon, le mode de réalisation préféré de la présente invention est sensiblement blindé ou protégé des bruits ambiants. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de 20 l'invention. 25980 16 REVENDICATIONS 1.- Chevalet pick-up ou capteur de sons pour instrument à cordes, comportant une pluralité d'éléments capteurs piézo-électriques dont chacun présente une face de contact A électrodes supérieure et inférieure et un châssis de support des éléments capteurs selon une disposition spatiale fixe de forme générale oblongue et des moyens conducteurs formant une sortie pour les éléments capteurs, caractérisé en ce qu'un organe moulé de forme générale oblongue (14) entoure les éléments capteurs (9) et le châssis (12) de façon A former un ensemble capteur monobloc, ledit organe moulé (14) présentant une partie de crête ou d'arête (5) au-dessus des faces de contact supérieures et destinée à venir en contact avec les cordes de l'instrument et à transmettre leurs vibrations aux éléments capteurs (9) situés en-dessous, ledit organe moulé (14) comportant, en outre, une rainure (17) dans une partie située en-dessous des éléments capteurs (9), ladite rainure s'étendant jusqu'aux faces de contact inférieures (11) des 15 éléments capteurs et un organe de base (2) en forme de canal pour y recevoir rigidement l'ensemble capteur et les moyens conducteurs. 2.- Pick-up selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un intervalle d'air (22) est formé entre les faces de contact supérieures (10) et l'organe moulé (14). 3.- Pick-up selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens conducteurs comportent une planche de circuit imprimé (18, 41) maintenue entre l'organe moulé (14) et la base (2) et comportent, en outre, un conducteur compressible (19) situé dans la rainure (17) pour relier les faces inférieures (11) des éléments capteurs (9) à la planche de 25 circuit imprimé. 4.- Pick-up selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe moulé (14) est formé d'un polymère de moulage apte au traitement ou à la polymérisation et présentant une dureté Shore D, (déterminée au durométre Shore), de l'ordre de 75 à 90. 5.- Pick-up selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère de moulage présente une dureté Shore D de l'ordre d'environ 80 à 85. 6.- Pick-up selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de base (2) est formé d'un matériau conducteur et en ce que les faces de contact supérieures (10) sont reliées de façon conductrice 35 (en 13) à l'organe de base (2) de façon à former une cage de Faraday partielle autour des éléments capteurs (9). :: 1: 0: :: 7.- Pick-up selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de crête supérieure (5) comporte une arête en forme de gradins dont chaque gradin ou étage est sensiblement disposé sous un groupe consistant en au moins une corde. 8.- Pick-up selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de crête supérieure (5) comporte une arête présentant une pluralité de segments d'arête (5a à 5f) décalés le long de l'axe des cordes.