Brevet FR3006847A1 — publié le 20141212

CHAINE DE CONVERSION ELECTROACOUSTIQUE A BOBINE ALIMENTEE SELECTIVEMENT La présente invention concerne une chaîne de conversion électroacoustique, du type comprenant au moins un haut-parleur, ce haut-parleur comportant des moyens pour générer un champ magnétique dans un circuit magnétique présentant un entrefer et une membrane solidarisée à des spires de matériau conducteur susceptibles de se déplacer dans cet entrefer. Une telle chaîne de conversion électroacoustique permet de convertir un signal électrique à diffuser en un signal acoustique. De façon classique, la chaîne de conversion électroacoustique comprend un haut- parleur. Celui-ci comporte un aimant torique polarisé axialement inséré dans un circuit magnétique. Ce circuit magnétique délimite un entrefer annulaire où règne un champ magnétique. Le haut-parleur comprend également une bobine de matériau conducteur enroulée et solidarisée autour d'un tube prolongé par une membrane propre à engendrer une onde acoustique. La bobine est destinée à recevoir un courant dépendant du signal à diffuser et s'étend pour partie dans l'entrefer dans lequel elle est mobile axialement. La bobine a une longueur axiale telle que, lors du fonctionnement du haut-parleur, toute ou partie de la bobine se trouve dans l'entrefer. Durant le fonctionnement de la chaîne de conversion électroacoustique, l'ensemble de la bobine est alimenté. Les spires de la bobine présentes dans l'entrefer subissent des forces de Laplace qui les font se déplacer le long de l'axe du tube. Le déplacement de ces spires entraîne le déplacement de la membrane par l'intermédiaire du tube, provoquant la création de son. Cette réalisation possède un faible rendement électroacoustique du fait des pertes par effet Joule dans la bobine. Le but de l'invention est donc de proposer une chaîne de conversion électroacoustique présentant un meilleur rendement. A cet effet, l'invention a pour objet une chaîne de conversion électroacoustique du type précité, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module de commande comportant au moins une entrée pour acheminer un signal à diffuser et au moins une sortie reliée à une spire, le module de commande étant propre à appliquer à la ou chaque un signal d'excitation dépendant de la position d'au moins une spire par rapport à l'entrefer. En faisant varier la valeur du courant traversant une spire en fonction de sa position par rapport à l'entrefer, de sorte que ce courant soit réduit ou nul lorsque ladite spire se trouve en dehors de l'entrefer, le rendement de la chaîne de conversion électroacoustique est amélioré en réduisant ou annulant les pertes par effet Joule des spires qui ne sont pas à même de contribuer au mouvement de la membrane puisqu'en dehors de l'entrefer. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'invention présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le module de commande est propre à appliquer un signal nul à toute ou partie des spires en dehors de l'entrefer ; - le module de commande comporte au moins une entrée pour acheminer un signal de position par rapport à l'entrefer d'au moins une spire ; - la chaîne comprend des spires disposées successivement le long de leur axe et reliées électriquement pour former au moins deux bobines disjointes disposées successivement ; - chaque sortie du module de commande est reliée à une seule bobine ; - la chaîne comporte des moyens de mesure sur le haut-parleur de la position par rapport à l'entrefer d'au moins une spire ; - le module de commande est propre à appliquer sur chaque spire un signal d'excitation d'autant plus faible que cette spire est éloignée de l'entrefer ; - le module de commande est propre à commander le potentiel à au moins une de ses sorties ; - le module de commande est propre à appliquer à au moins une de ses sorties un potentiel tel que la tension aux bornes de la bobine correspondante est nulle ; - le circuit magnétique comporte au moins deux aimants disjoints, les aimants délimitant entre eux des espaces passe-fil dans lesquels des fils d'alimentation des bobines passent ; et - le circuit magnétique comporte un noyau central comprenant des rainures longitudinales recevant partiellement chacune un fil d'alimentation des bobines. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un dispositif de restitution sonore comprenant une chaîne de conversion électroacoustique selon l'invention dont un haut-parleur est représenté en section ; - la figure 2 est un détail d'une vue en section d'un mode de réalisation d'un haut- parleur selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un mode de réalisation d'une chaîne de conversion électroacoustique selon l'invention ; - la figure 4 est un ensemble de courbes représentant les gains des amplificateurs reliés à trois groupes de spires durant leur déplacement à travers l'entrefer dans un mode de réalisation d'un haut-parleur selon l'invention ; - la figure 5 est un détail d'une vue en section selon un plan orthogonal à l'axe X-X d'un autre mode de réalisation d'un haut-parleur selon l'invention ; - la figure 6 est un détail d'une vue en section selon le plan VI-VI du haut-parleur de la figure 5 ; et - la figure 7 est un détail d'une vue de dessus du circuit magnétique d'un autre mode de réalisation d'un haut-parleur selon l'invention. Le dispositif de restitution sonore 1 illustré à la figure 1 comporte la chaîne de conversion électroacoustique 2 dont l'entrée est reliée en sortie d'une source 3 de signal à diffuser. La chaîne de conversion électroacoustique 2 comprend un module de commande 4 propre à traiter le signal à diffuser et un haut-parleur 5. Le module de commande 4 est connecté au haut-parleur pour son excitation. Le haut-parleur 5 comporte un circuit magnétique 10 dans lequel est disposé un aimant torique 15. Le circuit magnétique 10 comporte une culasse 16, comprenant un noyau central 17, et une plaque supérieure 18. L'aimant est enserré entre la culasse 16 et la plaque supérieure 18. Le volume d'air entre le noyau central 17 et la plaque supérieure 18 définit un entrefer 20, généralement torique disposé suivant un axe X-X du haut-parleur. Un équipage mobile 25 comportant un tube de guidage 30 prolongé par une membrane 35 est monté coulissant suivant l'axe X-X du haut-parleur par rapport au circuit magnétique. La membrane 35 est maintenue par son bord externe à un châssis 40 du haut-parleur au moyen d'une suspension périphérique 45. L'équipage mobile 25 comprend également un ensemble de spires 46 de matériau conducteur, enroulées autour du tube 30 dont elles sont solidaires. Les spires sont destinées à être parcourues par un courant dépendant du signal à diffuser, ce courant étant issu du module de commande 4. Comme cela apparaît sur la figure 2, les spires sont électriquement reliées entre elles pour former des bobines 60A, 60B, 60C, ces bobines étant électriquement indépendantes. Chaque bobine 60A, 60B et 60C est électriquement reliée par l'une de ses extrémités à un point M, N, P respectivement. Les points M, N, P ont, par exemple, des potentiels électriques fixes différents. Les bobines sont disposées successivement suivant la longueur de l'équipage mobile s'étendant suivant l'axe X-X. Chaque bobine présente une longueur axiale sensiblement égale à la hauteur de l'entrefer. Dans un mode de réalisation d'une chaîne de conversion électroacoustique selon l'invention, la chaîne comporte des moyens 65 de mesure sur le haut-parleur de la position axiale par rapport à l'entrefer d'au moins une spire, visibles sur les figures 1 et 3. Ces moyens 65 de mesure disposent d'une sortie 66, reliée à une entrée 67 du module de commande 4, représentées sur la figure 3. Une entrée 71 de ce module de commande est destinée à recevoir le signal à diffuser. Le module de commande 4 comprend une unité de routage 72 pour déterminer un signal d'alimentation propre à chaque bobine 60A, 60B, 60C. L'unité de routage comprend une entrée 73 reliée à l'entrée 71 du module de commande 4, et une entrée 74 reliée à l'entrée 67 de ce même module de commande. L'unité de routage 72 comporte également trois sorties 75A, 75B et 75C. Chacune de ces sorties 75A, 75B et 75C est suivie d'un amplificateur, respectivement 80A, 80B et 80C. La sortie de chacun de ces amplificateurs 80A, 80B et 80C est respectivement reliée à l'une des trois sorties 81A, 81B et 81C du module de commande 4. L'unité de routage 72 est propre à déterminer, en fonction du déplacement des spires à travers l'entrefer, la valeur du courant électrique à chacune des sorties du module de commande 4 pour que seules les bobines au moins partiellement présentes dans l'entrefer soient alimentées. A cet effet, l'unité de routage 72 est propre à commander le gain K de l'amplificateur associé au signal d'excitation issue de chacune des sorties 81A, 81B et 81C du module de commande 4. Pour chacune de ces sorties 81A, 81B et 81C du module de commande 4, ce gain K est maximal quand la bobine reliée à cette sortie, respectivement 60A, 60B, 60C, se trouve centrée dans l'entrefer suivant X-X. Ce gain K est d'autant plus petit que la bobine considérée est éloignée de cette position centrée. Sur la figure 4, les courbes 85A, 85B et 85C représentent respectivement l'évolution du gain K pour chacune des bobines 60A, 60B et 60C durant leur parcours à travers l'entrefer. « x » désigne la distance suivant l'axe X-X entre la culasse 16 et l'extrémité du tube 30 la plus proche de cette culasse. Pour chacune des sorties 81A, 81B et 81C du module de commande 4, le gain K ln (2)* (x - x0)2 A2 xo est un réel propre à chaque bobine. En l'occurrence, il s'agit de la distance x pour laquelle le gain K pour la bobine considérée est maximal. P est une constante déterminant le gain maximal que chacun des amplificateurs 80A, 80B et 80C est susceptible d'appliquer entre son entrée et sa sortie. A2 est le carré de la moitié de la distance entre deux bobines successives. Par exemple, le gain de l'amplificateur 80B, représenté par la courbe 85B, est maximal quand la bobine 60B, à laquelle cet amplificateur est relié, est centrée dans l'entrefer à la position x0B. Au fur est à mesure que le tube s'éloigne de la culasse, et que la bobine 60B sort de l'entrefer tandis que la bobine 60C y progresse, le gain de l'amplificateur 80B décroît tandis que le gain de l'amplificateur 80C augmente, comme cela apparaît sur la courbe 85C. Selon un autre mode de réalisation du haut-parleur, illustré partiellement pas les figures 5 et 6, le noyau central 17 comporte des rainures longitudinales 86 recevant partiellement chacune fil d'alimentation 87 des bobines 60A, 60B, 60C. Les fils d'alimentation 87 sont disposés à l'intérieur du tube de guidage 30, comme cela apparaît sur la figure 6, et traversant le tube de guidage 30 pour alimenter les bobines 60A, 60B, 60C. Un canal 88 traversant le noyau central 17 et la culasse 16 permet l'acheminement des fils d'alimentation 87 vers le module de commande 4. Selon un autre mode de réalisation du haut-parleur selon l'invention, illustré partiellement par la figure 7, un circuit magnétique 90 du haut-parleur 5 comporte au moins deux aimants, par exemple quatre aimants disjoints 95. Un axe magnétique Z-Z de chaque aimant 95 est sensiblement parallèle à l'axe X-X du haut-parleur 5. Les aimants 95 sont disposés dans le circuit magnétique 90 en définissant entre eux des espaces passe-fil 100. Les espaces passe-fil 100 sont propres à permettre le passage de fils électriques, par exemple les fils électriques d'alimentation de bobines 105 du haut-parleur 5. Les bobines 105 ont avantageusement une section polygonale dans un plan orthogonal à l'axe X-X, par exemple une section carrée. Un noyau central 110 du circuit magnétique 90 présente avantageusement la même section polygonale que les bobines 105. suit, par exemple, la loi : K = P * exp , où P, A2 et xo sont trois réels. Selon un autre mode de réalisation non représenté d'une chaîne de conversion selon l'invention, l'unité de routage 72 est propre à imposer un potentiel électrique spécifique à la sortie 81A, 81B, 81C de l'amplificateur correspondant, 80A, 80B, 80C respectivement, lorsque la bobine qui y est reliée, 60A, 60B, 60C respectivement, n'est pas alimentée. Le potentiel électrique imposé à chaque sortie 81A, 81B, 81C est tel que la tension électrique entre la sortie 81A, 81B, 81C, et le point M, N, P respectivement, est sensiblement opposée à la tension électrique induite aux bornes de la bobine correspondante, 60A, 60B, 60C respectivement, par le déplacement de cette bobine dans le champ magnétique engendré par le ou les aimants du haut-parleur. En effet, la tension électrique induite par le déplacement des bobines dans le champ magnétique régnant dans le haut-parleur engendre un courant électrique induit. Ce courant électrique induit crée une force contre-motrice s'opposant au déplacement de l'équipage mobile, ce qui réduit le rendement électroacoustique de la chaîne de conversion électroacoustique. En annulant la tension électrique induite par une tension électrique sensiblement opposée imposée par l'unité de routage 72, la force contre-motrice est annulée et le rendement électroacoustique de la chaîne de conversion électroacoustique est accru. REVENDICATIONS1.- Chaîne de conversion électroacoustique (1) comprenant au moins un haut-parleur (5), ce haut-parleur comportant des moyens (15) pour générer un champ magnétique dans un circuit magnétique (10 ; 90) présentant un entrefer (20) et une membrane (35) solidarisée à des spires (46) de matériau conducteur susceptibles de se déplacer dans cet entrefer, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un module de commande (4) comportant au moins une entrée (71) pour acheminer un signal à diffuser et au moins une sortie (81A, 81B, 81C) reliée à une spire, le module de commande (4) étant propre à appliquer à la ou chaque sortie (81A, 81B, 81C) un signal d'excitation dépendant de la position d'au moins une spire par rapport à l'entrefer (20). 2.- Chaîne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module de commande (4) est propre à appliquer un signal nul à toute ou partie des spires (46) en dehors de l'entrefer. 3.- Chaîne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le module de commande (4) comporte au moins une entrée (67) pour acheminer un signal de position par rapport à l'entrefer d'au moins une spire (46). 4.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des spires (46) disposées successivement le long de leur axe (X- X) et reliées électriquement pour former au moins deux bobines (60A, 60B, 60C ; 105) disjointes disposées successivement. 5.- Chaîne selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque sortie (81A, 81B, 81C) du module de commande (4) est reliée à une seule bobine (60A, 60B, 60C ; 105). 6.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (65) de mesure sur le haut-parleur de la position par rapport à l'entrefer (20) d'au moins une spire (46). 7.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de commande (4) est propre à appliquer sur chaque spire (46) un signal d'excitation d'autant plus faible que cette spire est éloignée de l'entrefer. 8.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module de commande (4) est propre à commander le potentiel à au moins une de ses sorties (81A, 81B, 81C). 9.- Chaîne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le module de commande (4) est propre à appliquer à au moins une de ses sorties (81A, 81B, 81C) unpotentiel tel que la tension aux bornes de la bobine correspondante (60A, 60B, 60C ; 105) est nulle. 10.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit magnétique (90) comporte au moins deux aimants (95) disjoints, les aimants (95) délimitant entre eux des espaces passe-fil (100) dans lesquels des fils d'alimentation des bobines (105) passent. 11.- Chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le circuit magnétique (10) comporte un noyau central (17) comprenant des rainures (86) longitudinales recevant partiellement chacune un fil d'alimentation (87) des bobines (60A, 60B, 60C).