[0001] La présente invention concerne un procédé de génération d'un son polyphonique au
moyen d'un transducteur acoustique de type piézoélectrique.
[0002] Il est connu, notamment dans le domaine des montres-bracelets, de produire un son
d'alarme en utilisant un vibreur piézoélectrique. Le circuit d'entraînement d'un tel
vibreur comprend classiquement un élément piézoélectrique et une bobine élévatrice
connectés en parallèle sur le côté collecteur d'un transistor d'amplification. Quand
un signal électrique de commande est appliqué à la base du transistor de façon à rendre
celui-ci passant, le courant circule à travers la bobine électrique en accord avec
l'enclenchement dudit transistor et l'élévation de tension est appliquée à l'élément
piézoélectrique. Le signal électrique appliqué à la base du transistor est typiquement
un signal ondulatoire de forme carrée. Ainsi, lorsque le signal électrique retombe
à zéro, l'élément piézoélectrique émet un signal sonore.
[0003] L'inconvénient d'un tel système est qu'il n'est capable de produire qu'un son monophonique
dont la musicalité est médiocre et qui ne permet guère de variations.
[0004] Pour remédier à cet inconvénient, le document de brevet CH 630 503 suggère d'appliquer
au transistor d'amplification un signal de fréquence fixe mais dont les durées d'impulsions
sont variables. Il est possible, en procédant de la sorte, de modifier le timbre du
signal acoustique produit par l'élément piézoélectrique et de créer ainsi l'impression
d'un carillon. Le son produit est de meilleure qualité mais demeure néanmoins toujours
un son monophonique.
[0005] On connaît également par le document de brevet CH 649 188 un procédé consistant à
appliquer au transistor d'amplification un train d'impulsions dont les rapports de
forme sont variables et décroissants, le but recherché étant de rendre la pression
acoustique indépendante des écarts entre les caractéristiques des composants utilisés
lors du montage. De ce fait, la méthode utilisée (variation des longueurs d'impulsions)
ne permet pas non plus de produire un son polyphonique, mais seulement un son à timbre
variable qui reste de nature monophonique.
[0006] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés ainsi
qu'à d'autres encore en procurant un procédé permettant de réaliser des économies
d'énergie et de générer un son polyphonique au moyen d'un transducteur acoustique
de type piézoélectrique.
[0007] A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'entraînement d'un transducteur
acoustique piézoélectrique, caractérisé en ce que l'on applique aux bornes du transducteur
un signal ondulatoire de type logique présentant des impulsions dont la durée est
fixe et dont le rapport de forme ou "duty cycle" est inférieur à 0,5.
[0008] Grâce à ces caractéristiques, la présente invention permet de réaliser des économies
d'énergie notables, ce qui s'avère particulièrement avantageux dans le cas où le transducteur
piézoélectrique équipe un instrument portable tel qu'une montre-bracelet ou un téléphone
mobile dont les capacités de stockage en énergie sont limitées. On a en effet constaté
qu'en réduisant le rapport de forme, mieux connu sous sa dénomination anglo-saxonne
"duty cycle", du signal logique de commande du transducteur piézoélectrique, autrement
dit en réduisant la phase active de ce signal et donc la consommation électrique,
on conserve néanmoins des propriétés acoustiques (niveau sonore, timbre) acceptables.
[0009] Surtout, la réduction du facteur de forme du signal logique de commande du transducteur
piézoélectrique permet d'envisager la génération d'un son polyphonique.
[0010] A cet effet, et conformément à une caractéristique complémentaire du procédé selon
l'invention, on applique simultanément aux bornes d'un système de commande du transducteur
piézoélectrique au moins deux signaux ondulatoires logiques de fréquences différentes.
[0011] On peut ainsi superposer plusieurs voies sonores indépendantes et générer un son
polyphonique. L'utilisation des deux fréquences se fait de manière simultanée, de
sorte que l'élément piézoélectrique produit deux sons de fréquences différentes en
même temps. Autrement dit, il est possible de multiplexer au moins deux voies dans
le domaine temporel grâce à la faible durée des impulsions, c'est-à-dire grâce à la
diminution du facteur de forme ou "duty cycle" qui est défini comme étant le rapport
entre la durée d'une impulsion et la durée de la période du signal logique ondulatoire,
et donc de générer un son polyphonique.
[0012] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus
clairement de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en oeuvre du
procédé selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et
non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est un schéma de circuit d'entraînement d'un vibreur piézoélectrique,
et
- la figure 2 montre schématiquement le multiplexage temporel de deux voies de fréquence
différentes.
[0013] La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à commander
un transducteur acoustique piézoélectrique au moyen d'un signal ondulatoire de type
logique dont la durée des impulsions est fixe et dont le rapport de forme ou "duty
cycle" est inférieur à 0,5. En réduisant la durée des impulsions, on réduit la phase
active du signal logique et donc la consommation électrique, tout en conservant des
propriétés acoustiques acceptables. En outre, en choisissant un rapport de forme inférieur
à 0,5, on peut superposer simultanément plusieurs voies de fréquences différentes
et produire ainsi un son polyphonique.
[0014] La figure 1 est une représentation schématique d'un circuit d'entraînement d'un transducteur
acoustique de type piézoélectrique. Désigné dans son ensemble par la référence numérique
générale 1, ce circuit d'entraînement comprend un élément piézoélectrique 2 et une
bobine élévatrice 4 connectés en parallèle sur le côté collecteur d'un transistor
d'amplification 6. Quand un signal électrique 8 est appliqué à la base du transistor
6, celui-ci devient passant et le courant circule à travers la bobine 4, provoquant
une élévation de tension aux bornes de l'élément piézoélectrique 2. Le signal électrique
8 appliqué à la base du transistor 6 est typiquement un signal ondulatoire de forme
rectangulaire dont le rapport de forme ou "duty cycle" est inférieur à 0,5. Ainsi,
lorsque le signal électrique 8 retombe à zéro, l'élément piézoélectrique 2 émet un
signal sonore. On a constaté qu'un tel signal dont la phase active est réduite permet
de réduire la consommation électrique tout en conservant des propriétés acoustiques
acceptables pour le signal acoustique produit par l'élément piézoélectrique 2.
[0015] Le signal électrique 8 appliqué à la base du transistor 6 est produit par un circuit
de commande ou synthétiseur 10 du type additionneur binaire comportant une porte logique
OU. Ce synthétiseur 10 a la faculté de multiplexer au moins deux voies de fréquences
différentes dans le domaine temporel, c'est-à-dire de réaliser la somme dans le temps
d'au moins deux signaux logiques ondulatoires 12a, 12b tels que représentés à la figure
2, le signal de commande 8 appliqué à la base du transistor 6 étant le résultat de
ce multiplexage temporel des deux signaux 12a, 12b. Les moyens nécessaires pour le
multiplexage de deux signaux de fréquences différentes sont connus de l'homme du métier
et ne seront donc pas décrits davantage ici.
[0016] Les signaux logiques 12a, 12b se caractérisent par une durée d'impulsion
t courte comprise entre 50 et 300 µs, par exemple de l'ordre de 100 µs, et par un rapport
de forme ou "duty cycle" inférieur à 0,5. On rappelle que le rapport de forme d'un
signal logique de type ondulatoire est déterminé par le rapport entre la durée
t d'une impulsion et la période
T d'une période du signal. Ainsi, un signal logique dont le rapport de forme est de
0,5 est un signal qui se trouve à son niveau logique "1" pendant 50% du temps, et
qui est à son niveau logique "0" pendant les 50% de temps restants.
[0017] Les signaux logiques destinés à être multiplexés peuvent être produits en conservant
une durée d'impulsion
t fixe et en diminuant la fréquence
f, ce qui revient à diminuer la valeur du rapport de forme ou "duty cycle"
DC. En effet, le "duty cycle"
DC peut s'exprimer comme le produit entre la durée
t d'une impulsion et la fréquence
f du signal logique. Or, plus on réduit le rapport de forme, plus on élargit le spectre
des fréquences émises par l'élément piézoélectrique. Cet élargissement du spectre
s'accompagne d'une redistribution de l'énergie pour chacune des fréquences dudit spectre,
l'énergie associée à la fréquence fondamentale diminuant au profit des fréquences
plus aiguës, ce qui s'avère avantageux car l'élément piézoélectrique réagit moins
bien aux basses fréquences. Finalement, on peut réduire la valeur
DC du rapport de forme jusqu'à ce que la majorité de l'énergie acoustique reste dans
une bande de fréquences audibles.
[0018] Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui
vient d'être décrit, et que diverses modifications et variantes simples peuvent être
envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini
par les revendications annexées.
1. Procédé d'entraînement d'un transducteur acoustique piézoélectrique (6), caractérisé en ce que l'on applique aux bornes du transducteur (6) un signal ondulatoire de type logique
(8) présentant des impulsions dont la durée est fixe et dont le rapport de forme ou
"duty cycle" est inférieur à 0,5.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal (8) résulte de la somme dans le temps d'au moins deux signaux logiques
ondulatoires (12a, 12b) de fréquences différentes et dont les rapports de forme respectifs
sont inférieurs à 0,5.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les signaux ondulatoires logiques (12a, 12b; 8) sont des signaux rectangulaires.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la durée des impulsions du signal logique (8) est comprise entre 50 et 300 µs.