Brevet FR2860384A1 — publié le 20050401

MODULE POUR LA REALISATION DE PANNEAUX EMETTEURS ET RECEPTEURS DE SONS, PANNEAU AINSI REALISE La présente invention concerne la réalisation d'un module susceptible d'être associé à d'autres modules pour réaliser des panneaux émetteurs et/ou récepteurs de sons. On sait que dans les bâtiments publics, les centres commerciaux, les galeries, il peut être utile, souhaitable voire nécessaire de diffuser soit une ambiance musicale, soit des messages, dans un but de bien-être, de suppression de stress ou tout simplement pour donner des informations. Dans d'autres applications, sur les mêmes lieux éventuellement, il peut être utile de capter des ambiances, d'écouter des bruits, ceci à des périodes hors fréquentation, dans un but de surveillance contre les intrusions, vols, dégradations. Dans ce cas, il serait de plus souhaitable de déterminer d'où provient la naissance des bruits relevés. La localisation est donc un critère important, ce qui peut se comprendre quand on connaît les dimensions de certains édifices. Une autre application où l'on peut envisager des besoins d'écoute et/ou de diffusion de messages, les structures médicales: maisons de retraite ou hôpitaux. De façon utile aussi, les garderies, homes d'enfants, nurseries. On peut trouver un intérêt également dans les cas particulier pour des maisons 20 de grandes dimensions. En effet, dans ce cas, il peut être utile de diffuser l'ambiance de la chambre de bébé dans toutes les autres pièces. 2860384 2 Dans ce dernier cas, par exemple, il existe déjà des microphones aptes être positionnés dans la chambre et captant les bruits, même les plus légers mais la transmission de ces bruits est effectuée vers un seul lieu de vie dans lequel généralement, il est disposé un haut- parleur. Ceci contraint la personne à rester à proximité de ce haut-parleur sauf à le déplacer, à en disposer plusieurs, ou à n'effectuer qu'une surveillance partielle. Par ailleurs, dans un lieu domestique ou à usage spécifique, on peut envisager la diffusion d'ambiance sonore pour l'amélioration du cadre de vie, y compris à des fins thérapeutiques. Il existe aussi un cas particulier, celui des bureaux dits ouverts, qui sont disposés sur un même plateau et dont les différentes zones sont délimitées par des cloisons basses. Dans ce cas, le volume du plateau n'est pas divisé mais il peut être souhaitable de prévoir des zones distinctes alimentées différemment les unes des autres, en sons notamment des bruits masquants, en informations, en fonction des activités. Comme de tels aménagements sont modulaires et ont pour vocation d'être modifiés en fonction des besoins et des évolutions, il faut aussi pouvoir adapter la zone de diffusion à la disposition nouvelle. Dans les installations connues à ce jour, il faut alors tirer des câbles, modifier 20 les connexions, re-fixer de nouveaux hauts-parleurs, sans compter les problèmes d'esthétique. Un autre aspect intéressant des modules selon la présente invention est le positionnement vertical le long d'une cloison verticale. En effet, ceci peut permettre de compléter aisément l'isolation et l'absorption acoustiques de la zone concernée avec la zone située derrière la cloison et autoriser la diffusion ou la capture de sons de cette zone concernée, sans subir les perturbations des bruits de la zone située derrière la cloison. Ceci permet aussi l'agencement 2860384 3 acoustique de grandes salles par le positionnement de ces modules comme des cloisons amovibles de faible hauteur. On peut citer des agencements de l'art antérieur, notamment celui connu à travers la demande international de brevet W089 / 03919 qui prévoit une zone de danse dont le plafond est équipé de hauts parleurs et une zone de restauration qui est distincte et non équipée pour différencier les applications. On constate là tous les inconvénients de l'art antérieur. Si des modifications de l'emplacement sont entreprises, il faut tout refaire, les hauts parleurs sont de type classique à cône, l'amortissement du bruit ambiant n'est pas prévu et le mode de fonctionnement en réception est inexistant. La présente invention est maintenant décrite en détail suivant un mode de réalisation particulier non limitatif, assorti de variantes de réalisation. Cette description est établie en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures montrent - figure 1, une vue schématique, en coupe, d'un module selon la présente invention dans son premier mode de réalisation, figure 2, une vue en coupe de ce premier mode de réalisation modifié, et figure 3, une vue schématique, en coupe, d'un module selon la présente invention dans son second mode de réalisation. Sur la figure 1, on a représenté un caisson 10 qui est composé d'un bac 12 inférieur et d'un bac 14 supérieur. Le matériau dans lequel est constitué le bac 12 inférieur doit être du type mince, léger et de forte raideur, de façon que la face de ce bac soit susceptible de constituer une membrane apte à vibrer. La nature du matériau importe mais la définition doit être donnée plutôt en terme de fonctionnalité pour ne pas être réductrice, la détermination restant à la portée de l'homme de l'art. On peut citer comme exemple une feuille de métal, une feuille de matériau composite à base de résine polyester de faible épaisseur, autour d'un millimètre 2860384 4 pour donner un ordre de grandeur ou encore une feuille à base de fibres de carbone noyées dans une résine époxy. Ce bac inférieur est perforé avec un taux de porosité inférieur à 25%, audelà il est connu qu'il ne se produit plus aucune sélection, et le diamètre des perforations est également déterminé en fonction de l'application, en sorte de pouvoir filtrer les fréquences à traiter. Le module 10 comprend un élément 16 piézoélectrique prévu pour vibrer sous l'effet des signaux électriques. Un tel élément travaille de préférence dans la plage de 150 à 15 000 Hz. Cet élément piézoélectrique est rapporté et maintenu en contact intime avec la face interne du bac inférieur, par exemple au moyen de colle ou d'adhésif en sorte de pouvoir transmettre les vibrations de cet élément piézoélectrique à cette face interne du bac 12 qui agit alors comme une membrane. Superposé à cet élément piézoélectrique, il est prévu un résonateur 18 de Heltmoltz avec des cellules en matériau très mince et raide. Un tel résonateur comprend généralement des cellules 20 indépendantes disposées en nid d'abeille par exemple, interposées entre un fond 22 non perforé orienté en vis-à-vis du bac supérieur et une face 24 active, éventuellement munie de perforations. Dans le cas où la face active ne présente pas de perforations, le résonateur assure la fonction de résonateur pour les vibrations émises à partir de l'élément piézoélectrique mais ne procure aucune absorption des bruits reçus. Dans le cas où la face active est perforée, l'air au passage des perforations dont le diamètre là aussi est choisi, est rendu plus visqueux assurant une atténuation et les vibrations transportées sont piégées dans ces cellules, permettant un amortissement des bruits. Au-dessus de ce résonateur, de façon optionnelle, il est possible de disposer une couche 26 de matériau absorbant ou non, à la rigidité adaptée afin d'éliminer É 2860384 certaines vibrations parasites qui se propageraient vers le fond supérieur et d'accorder ainsi le système. Un tel matériau peut être choisi parmi les laines minérales, les fibres synthétiques ou naturelles, les mousses synthétiques ou encore des combinaisons 5 de ces matériaux. Sur la figure 1, on a aussi représenté un volume 28 périphérique qui est disposé sensiblement, entre les deux bacs, dans le plan du résonateur et dont le rôle est d'absorber les bruits venus de l'extérieur et se propageant vers le module. Ce volume est de préférence comblé avec un matériau absorbant choisi parmi les laines minérales, les fibres ou les mousses synthétiques ou encore une combinaison de ceux-ci. Sur la figure 2, le volume 28 périphérique est supprimé mais le résonateur s'étend dans ce cas sur toute la surface du bac inférieur. Dans tous les cas, le résonateur est plaqué contre le bac supérieur. Le fonctionnement d'un tel module est triple. Le premier mode de fonctionnement est le mode absorption acoustique. Ainsi, dans une pièce, si le plafond et/ou les surfaces murales sont recouverts de modules selon la présente invention, les matériaux absorbants et les cellules de Heltmoltz permettent de piéger les bruits ambiants et de diminuer le niveau sonore. Ce mode de fonctionnement est totalement passif et permanent. Le deuxième mode de fonctionnement est acoustiquement actif permettant de générer des émissions sonores. Dans ce cas, il faut prévoir d'alimenter l'élément piézoélectrique de chaque module avec un signal adapté issu d'un amplificateur. Un ordre de grandeur de sortie d'un signal de lecteur de compact disque est de 100 mV que l'on peut augmenter jusqu'à près de 40 V pour permettre une diffusion par le module. Deux situations peuvent se présenter; 2860384 6 soit les moyens électroniques sont embarqués dans le module et il faut prévoir une alimentation électrique accompagnant le signal afin d'alimenter un amplificateur intégré du type "opérationnel". Dans ce cas, la transmission du signal peut être obtenue par tout moyen y compris un faisceau laser qui sert de porteuse. soit les moyens électroniques sont indépendants et il faut prévoir une alimentation directement de l'élément piézoélectrique avec le signal et la tension nécessaire. Deux modes de transport du signal peuvent se présenter: soit analogique les moyens électroniques nécessaires ont été décrits ci-avant, soit numérique et il est nécessaire d'ad joindre à chaque module un convertisseur D/A Ainsi, selon ce mode de fonctionnement d'émission acoustique, il est possible 15 d'émettre des bruits de masquage, du bruit ambiant ou de créer une atmosphère musicale ou de diffuser des informations. C'est la face avant du module qui sert de membrane émettrice. Le troisième mode de fonctionnement est celui de récepteur acoustiquement actif. En effet, les bruits ambiants mettent en vibration la chaîne dans le sens inverse. La face du bac inférieur est mise en vibration par les bruits ambiants, les vibrations se transmettent au résonateur et il est possible de capter un signal par l'élément piézoélectrique. Ce signal est très faible mais peut être à son tour amplifié par un amplificateur intégré ou déporté. Dans ce cas, il est possible d'assurer la surveillance d'un lieu inoccupé, la 25 détection d'intrusions dans des lieux fermés par exemple. On note d'ores et déjà que le parement est en métal pour le mode de réalisation retenu mais il est possible de le recouvrir de tout revêtement acoustiquement 2860384 7 adapté comme un tissu acoustiquement neutre, une peinture adaptée ou une feuille de décoration, une très mince feuille de bois par exemple. Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 3, le caisson 10-1 comprend un bac 12-1 inférieur réalisé en matériau épais non susceptible de vibrer comme du bois ou une feuille épaisse de matériau composite par exemple. La face de ce bac est perforée de façon adaptée avec un taux inférieur à 25% pour avoir un effet de screening sur les fréquences traversantes. Le diamètre des trous est également adapté à l'application. Le caisson comprend aussi un bac 14-1 supérieur qui porte un élément 16-1 piézoélectrique et en dessous de cet élément piézoélectrique, plaqué contre lui, on dispose un résonateur 18-1, sans contact avec la face du bac inférieur. Le résonateur peut être en nid d'abeille comme précédemment, pourvu de perforations sur sa face de couverture pour absorber les bruits ou sans perforation. Par ailleurs, un volume 28-1 périphérique réalisé en matériau absorbant ou résiliant permet comme précédemment d'absorber les bruits reçus et d'accorder l'ensemble du système. La différence entre les deux modes de réalisation consiste dans un cas à utiliser la face du bac inférieur comme membrane et l'autre au contraire à s'en passer puisqu'elle ne peut pas jouer ce rôle et à l'affecter au seul résonateur. L'élément 16-4 peut être indifféremment rapporté sur le bac inférieur ou supérieur mais dans cette variante, les bacs n'agissent que comme support mécanique sans entrer en vibrations. Le fonctionnement selon trois modes: absorption passive, acoustiquement actif 25 en émission et acoustiquement actif en réception, reste inchangé. A partir de tels modules, on peut alors concevoir des surfaces importantes recouvertes de modules, formant un seul et même panneau. 2860384 8 Dans ce cas, il faut prévoir des modules supportés par une structure mécanique reliée à l'ossature du bâtiment au même titre qu'une cloison ou qu'un faux plafond. Comme indiqué précédemment, l'alimentation électrique peut être prévue en 5 intégration dans le panneau, sans tirer de ligne électrique spécifique, par exemple à partir d'accumulateurs. Par contre, il faut prévoir la propagation d'un module à l'autre du signal à diffuser ou du signal capté. Pour cela, il est possible de réaliser un réseau matriciel en X et Y. Ainsi, lorsque l'on souhaite alimenter un module, il est possible de choisir celui que l'on souhaite alimenter en l'identifiant par ses coordonnées. On peut déterminer des zones limitées de diffusion avec un signal fort, axe de circulation par exemple et des zones de diffusion avec un signal faible, aire déportée de chalandise. On constate que si l'agencement des zones varie, il n'est aucunement nécessaire de modifier les câblages ou autres branchements puisque le réseau matriciel autorise les modifications d'affectation de chaque module. En cas de problème sur un module, il suffit de le changer. be façon avantageuse, on prévoit des contacts lumineux entre les modules ou des 20 contacts mécaniques à poussoirs afin de permettre une connexion et une mise en service dès la mise en place, sans intervention spéciale. 9 REVENDICATIONS 1. Module susceptible d'être associé à d'autres modules pour réaliser des panneaux émetteurs et/ou récepteurs de sons, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson (10, 10-1) avec un bac (12, 12-1) inférieur perforé, un bac (14, 14-1) supérieur, un élément (16, 16-1) piézoélectrique prévu pour vibrer sous l'effet d'impulsions et un résonateur (18, 18-1). 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac (12) inférieur est réalisé en matériau mince, léger et de forte raideur, de façon à constituer une membrane apte à vibrer et en ce que l'élément (16) piézoélectrique est rapporté sur ce bac. 3. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac (12-1) inférieur est réalisé en matériau épais non susceptible de vibrer. 4. Module selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un volume (28, 28-1) périphérique en matériau absorbant. 5. Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau absorbant du volume (28, 28-1) périphérique est choisi parmi les laines minérales, les fibres ou les mousses synthétiques ou encore une combinaison de ceux-ci. 6. Module selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le résonateur (18, 18-1) est un résonateur de Heltmoltz avec des cellules (20) indépendantes, en matériau très mince et raide, interposées entre un fond (22,22-1) non perforé orienté en vis-àvis du bac supérieur et une face (24, 24-1) active. 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face (24, 241) active présente des perforations. 8. Panneau comprenant au moins deux modules (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modules (10) sont alimentés suivant un réseau matriciel