Brevet FR2665045A1 — publié le 19920124

TRANSDUCTEUR ELECTRO-ACOUSTIQUE A DISQUE PIEZO-ELECTRIQUE, COMBINE TELEPHONIQUE INCORPORANT UN TEL TRANSDUCTEUR ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL COMBINE La présente invention concerne les transducteurs électro-acoustiques à disque piézo-électrique. Elle trouve une application particulièrement importante dans la constitution de transducteurs de réception incorporable à un combiné d'appareil téléphonique monobloc ou traditionnel, bien qu'elle soit également applicable à la constitution de. microphones. I1 existe dans le commerce des capteurs piézoélectriques, constitués par une membrane sur laquelle est collé un disque en matière- céramique, de prix nettement plus faible que celui des capsules électrodynamiques et présentant une sensibilité satisfaisante dans le domaine requis pour les communications téléphoniques vocales. Mais ces disques ont une première résonance qui se traduit par un pic de réponse à une première fréquence et une seconde résonance, un peu plus amortie, à une seconde fréquence qui sont l'une et l'autre dans les parties du spectre où la réponse doit être plate, typiquement à environ 1,3 et 3 KHz. Il en résulte une courbe de réponse beaucoup trop irrégulière pour être acceptable. La présente invention vise à fournir un transducteur utilisant une membrane à disque piézo-électrique de prix faible comme capteur et ayant néanmoins une courbe de réponse compatible avec les gabarits imposés par les exploitants, tout en restant de constitution et donc de prix faible. Elle vise également à fournir un procédé de fabrication d'un tel transducteur ne mettant en oeuvre que des étapes simples et pouvant être aisément automatisées. Dans ce but, l'invention propose notamment un transducteur électro-acoustique comprenant un boîtier et une membrane métallique souple dont le bord est fixé au boîtier et qui porte un disque piézo-électrique, la membrane et le disque étant munis de moyens de raccordement électrique, caractérisé en ce que le boîtier comporte une pièce avant délimitant avec la membrane une cavité avant dont le fond est percé d'orifices de passages du son et une pièce arrière délimitant avec la membrane une cavité résonante arrière dont le fond est percé d'une ouverture couverte d'une toile choisie pour que la chambre arrière amortisse la première résonance dudit disque, le bord de la membrane étant pincé entre les pièces avant et arrière par l'intermédiaire de moyens de solidarisation élastiques et séparant les cavités de façon étanche. Dans un mode avantageux de réalisation, l'ouverture de la pièce arrière est constituée par un trou de quelQues millimètres de diamètre et la toile a un pourcentage d'ouverture d'environ 10 %. Elle peut notamment être constituée par un tissu en monofilament de polyamide ayant une épaisseur d'environ 100 zm, le diamètre des filaments étant d'environ 35 zm. L'invention propose également un procédé permettant de fabriquer un transducteur du type ci-dessus défini, suivant lequel, successivement : on met en place, dans une cheminée appartenant à une coque munie d'ouïes de communication avec l'extérieur, la pièce avant présentant une paroi tubulaire insérable dans la cheminée et ayant une tranche arrière de réception de la membrane ; on place sur ladite tranche une couche de colle choisie pour rester flexible après prise ; on pose la membrane métallique munie de sa capsule et des fils électriques sur ladite tranche et on presse la pièce arrière munie de la toile sur le bord de la membrane de façon que l'appui de la tranche d'une portion tubulaire de la pièce arrière sur la partie périphérique de la membrane fasse fluer la colle tout autour de la partie circonférentielle de la membrane et assure à la fois la solidarisation des deux pièces et de la membrane et l'étanchéité de la jonction. Une bonne étanchéité est importante, car toute fuite d'air entre les cavités résonantes est de nature à modifier la courbe de réponse. On connaît déjà des colles conservant une souplesse telle que le montage de la membrane et du disque est assimilable à un maintien par un joint souple. On peut notamment utiliser une colle au silicone pâteuse à deux composants. Le montage des éléments constitutifs du transducteur s'effectuant par simple empilage, l'automatisation de la fabrication est aisée. Le nombre de pièces est réduit et il n'y a pas de pièce mobile. La cheminée peut être directement incorporée à l'enveloppe externe d'un combiné téléphonique. En conséquence, le coût de fabrication keut être faible. Malgré cela, il est possible de fabriquer des transducteurs dont les caractéristiques acoustiques sont très reproductibles et qui répondent bien aux exigences des exploitants. L'invention propose également un combiné téléphonique ayant une enveloppe, généralement en plastique moulée, munie à l'emplacement de mise en place d'un transducteur, ou de chaque transducteur, d'une cheminée dans laquelle peut être placé ou assemblé un transducteur du type cidessus défini. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels -la figure 1 est un graphique montrant l'allure des courbes de réponse d'un transducteur selon un mode particulier de réalisation de l'invention, comparée au gabarit requis en France -la figure 2 est un schéma d'un transducteur électro-acoustique de réception pour combiné téléphonique, constitué selon l'invention, représenté en coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 3, -la figure 3 montre schématiquement un transducteur selon l'invention, vu depuis le dessus de la figure 2, la pièce arrière étant enlevée, - la figure 4 est une coupe à grande échelle suivant la ligne IV-IV de la figure 3. -les figures 5, 6 et 7 montrent des variantes de montage des fils de liaison électrique, permettant une automatisation encore accrue, - la figure 8, similaire à la figure 2, montre un transducteur micro-téléphonique. Le transducteur électro-acoustique représenté schématiquement en figures 2 et 3 est destiné à constituer l'élément récepteur d'un combiné téléphonique. ' En conséquence sa courbe de réponse doit s'inscrire dans un gabarit du genre délimité par les lignes 10 et 12 sur la figure 1 avec une décroissance rapide de la réponse au-delà de 4,5 KHz environ. L'élément sensible du transducteur est constitué par un capteur formé par une membrane circulaire mince 14 en matériau conducteur, généralement métallique, portant un disque 16 en matériau piézo-électrique, généralement en céramique. On utilisera avantageusement un capteur d'un type couramment disponible dans le commerce, présentant une première résonance à 1,3 KHz environ et une résonance moins nette vers 3 KHz. Cet élément sensible est contenu dans un boîtier en plusieurs pièces assemblées par collage, glissées dans une cheminée 18 appartenant à l'enveloppe 20 du combiné. Ce boîtier peut être regardé comme comprenant une pièce acoustique avant 22, ayant une paroi tubulaire et une cloison transversale 24 constituant le fond d'une première cavité résonante, percée de trous 26, et une pièce acoustique arrière 28, ayant également une paroi tubulaire et un fond percé d'une ouverture 30 (constituée par un trou central unique dans le cas de la figure 2) recouverte d'une toile 31. L'enveloppe 20 du combiné comporte une paroi d'écouteur 32 percée d'ouies 34 (en forme de fentes parallèles par exemple), d'une seule pièce avec la cheminée 18 et constituant avec elle la coque de réception du boitier. La paroi latérale de la partie avant 22 présente une saillie vers la paroi 32 de quelques mm, de façon que la distance entre le fond 24 et la coque soit suffisante pour éviter les décharges électrostatiques. La cavité résonante délimitée par la pièce arrière 28 et la membrane 14 a pour fonction d'amortir la courbe de réponse du transducteur pour la première fréquence de résonance du capteur, c'est-à-dire vers 1,3 KHz. Son épaisseur et les caractéristiques de la toile 31 fermant le trou de communication avec l'atmosphère sont choisies en conséquence. Dans la pratique, on obtient de bons résultats avec un cavité dont l'épaisseur (fixée par la saillie de la paroi tubulaire) est de l'ordre du mm, un trou de 2 à 4 mm de diamètre et une toile tissée de 100 zm environ d'épaisseur ayant un pourcentage d'ouverture de 10 W environ en monofilament synthétique. On peut notamment utiliser une pastille de toile polyamide soudée par ultrasons sur le fond de la pièce arrière 28. Pour obtenir un amortissement satisfaisant et localisé dans la zone appropriée du spectre sonore et/ou pour éviter l'apparition de fréquences favorisées qui décaleraient ou troubleraient la réponse globale du transducteur, la cavité résonante ne doit présenter aucune fuite autre que par le trou 30. On décrira plus loin un mode de fixation par collage qui tout à la fois permet d'atteindre ce résultat et de maintenir de façon souple le bord de la membrane 14. La cavité délimitée par la pièce avant 22 est destinée à amortir la seconde résonance, beaucoup moins marquée que la première, vers 3 KHz dans le cas d'un capteur représentatif du commerce, ayant une membrane et un disque piézoélectrique de respectivement 32 mm et 23 mm de diamètre. L'épaisseur de la cavité (de tordre du millimètre) et la dimension des trous 26 (par exemple six trous de 2 mm de diamètre) sont choisies en conséquence. Dans le mode de réalisation montré en figures 2 et 3, les liaisons électriques du capteur sont réalisées par deux fils isolés 36 et 38 respectivement soudés au disque 16 et à la membrane 14. Le transducteur représenté est prévu pour permettre un montage aisé, fiable et reproductible sur une ligne de fabrication automatisée. La cheminée 18 présente deux échancrures 40 de réception de pattes d'indexage 42 prolongeant le fond de la pièce arrière 28 et deux fentes 44 de passage des fils 36 et 38. La séquence de montage est alors la suivante. La pièce acoustique avant 24, de diamètre tel qu'elle s'insère à frottement doux dans la cheminée, est posée dans cette dernière, dans une orientation quelconque. Une couche de colle est appliquée sur la tranche de la pièce, destinée à recevoir la membrane 14. Celle-ci est posée dans l'orientation pour laquelle les fils 36 et 38 s'engagent dans les fentes 44, de longueur appropriée, puis appuyée contre la pièce avant. La colle placée sur la tranche de la pièce avant reflue le long de la cheminée et tout autour de la membrane, pour assurer l'étanchéité et une fixation souple de la membrane. Enfin la pièce acoustique arrière 28 munie de la toile 31 soudée par ultrasons (et éventuellement elle aussi encollée) est glissée dans la cheminée dans l'orientation pour laquelle les pattes 42 pénétrent dans les échancrures 40 et elle est pressée vers l'autre. Le joint de colle assure ainsi plusieurs fonctions. I1 maintient le disque en lui laissant une certaine souplesse, comme si un joint torique ou annulaire était interposé. I1 sépare de façon étanche les espaces placés en avant et en arrière du disque. I1 assure l'étanchéité du passage des fils. Enfin, il colle les deux pièces acoustiques à la cheminée. Cette disposition permet d'obtenir une courbe de réponse répondant aux gabarits imposés. On peut notamment obtenir une courbe de réponse du genre montré en 46 sur la figure 1. L'importance d'une bonne étanchéité apparaît immédiatement si on créée artificiellement une fuite entre les deux espaces : la courbe de réponse se modifie profondément et peut prendre par exemple la forme montrée en 48 sur la figure 1. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. En particulier, pour éviter l'opération de soudage des fils 36 et 38, on peut substituer un circuit souple aux conducteurs discrets. Par exemple, dans le mode de réalisation montré en figures 5 et 6, où les éléments déjà décrits portent le même numéro de référence, les fils 36 et 38 sont remplacés par des circuits souples 50. La liaison entre l'extrémité dénudée de chaque circuit souple et une piste conducttice correspondante ménagée sur la pastille 16 ou la membrane 14 est assurée par une lamelle métallique en accordéon 52. Pour permettre le montage de la pièce acoustique arrière, une piste 54 de raccordement est prévue. Elle est séparée de la membrane 14 par une zone isolante 56. Les zones conductrices isolantes peuvent être réalisées de façon classique par sérigraphie. Dans la variante montrée en figure 7, les fils 36 et 38 sont remplacés par un circuit souple à deux conducteurs 58 échancrés dans sa partie terminale. Les extrémités dénudées des pistes conductrices 60 du circuit souple sont fixées par colle conductrice, respectivement à la membrane et au disque. L'échancrure permet de limiter le développement circonférentiel des fentes nécessaires au passage des conducteurs. Les circuits souples peuvent même être remplacés par des pistes directement déposées sur l'enveloppe du combiné, constituées par exemple, à partir d'une encre à environ 38 %, d'extrait sec ; le liant peut être une résine thermoplastique chargée de pigment graphite. Ces pistes peuvent être disposées le long de la cheminée et de la partie de l'enveloppe qui en est munie. Le transducteur microphonique peut lui aussi être constitué conformément à l'invention, mais avec des caractéristiques d'amortissement différentes. La figure 8, similaire à la figure 2, montre l'emplacement d'un tel transducteur dans une seconde cheminée 62. Les circuis souples ou les fils de liaison peuvent être raccordés à un connecteur de liaison avec un cordon, traversant un passage 64 ménagé dans l'enveloppe. Dans une autre variante encore, les conducteurs des cordons sont fixés à demeure aux transducteurs. I1 doit être entendu que la portée du brevet s'étend à de telles variantes ainsi plus généralement qu'à toutes autres restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Transducteur électro-acoustique comprenant un boîtier et une membrane métallique souple dont le bord est fixé au boîtier et qui porte un disque piézo-électrique, la membrane et le disque étant munis de moyens de raccordement électrique, caractérisé en ce que le boîtier comporte une pièce avant (22) délimitant avec la membrane (14) une ca étanche"'.' 2.Transducteur selon la revendication 1 constitu- ant élément récepteur, caractérisé en ce que l'ouverture de la pièce arrière est constituée par un trou de quelques mm de diamètre et en ce que la toile a un pourcentage d'ouverture d'environ 10 %. 3. Transducteur selon la revendication 1 ou 2, ca ractérisé en ce que la toile est constituée en tissu en monofilament de polyamide ayant une épaisseur d'environ 100 Wm, le diamètre des filaments étant d'environ 35 zm. 4. Transducteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation sont constitués par une couche enveloppant le bord de la membrane. 5. Transducteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la colle est du type en silicone pâteuse à deux composants. 6. Transducteur selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de raccordement électrique sont constitués par des fils soudés au disque (16) et à la membrane (14), passant entre les pièces (22,28) et traversant une cheminée (18) recevant les pièces par des fentes ménagées dans ladite cheminée. 7. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de raccordement électrique sont constitués par un circuit souple (50,58) raccordé à la membrane (14) et au disque (16) par un contact en accordéon (52) ou par liaison par l'intermédiaire d'une colle conductrice. 8. Combiné téléphonique comprenant au moins un transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il a une enveloppe incorporant une cheminée, d'une seule pièce avec elle, de réception d'un transducteur ou de chaque transducteur, ladite cheminée (18) guidant latéralement le transducteur et.çré- sentant une paroi (32) de répartition avec l'air, percée d'ouies (34). 9. Procédé de fabrication d'un combiné selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en.que successivement : on met en place, dans une cheminée appartenant à une coque munie d'ouïes de communication avec l'extérieur, ladite pièce avant (22) présentant une paroi tubulaire emmanchable dans la cheminée (18) et ayant une tranche arrière de réception de la membrane ; on place sur ladite tranche une couche de colle choisie pour rester flexible après prise ; on pose la membrane (14) métallique munie de sa capsule et des fils électriques sur ladite tranche ; et on presse la pièce arrière (28) munie de la toile sur le bord de la membrane de façon que l'appui de la tranche d'une portion tubulaire de la pièce arrière sur la partie périphérique de la membrane fasse fluer la colle tout autour de la partie circonférentielle de la membrane et assure à la fois la solidarisation des deux pièces et de la membrane et l'étanchéité de la jonction.