Un nouveau système d’actionneur économe en énergie pour les micro haut-parleurs

Nous voulons que la technologie moderne devienne plus petite et plus économe en énergie sans perte de qualité. L’innovation technique est nécessaire pour y parvenir. Depuis plusieurs années, l’Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques IPMS recherche un nouveau système d’actionneur écoénergétique pour les micro haut-parleurs.

Le prototype maintenant présenté a dépassé les attentes : un volume élevé et une excellente qualité sonore rencontrent une efficacité énergétique élevée lors de tests pratiques. Les résultats sont maintenant présentés dans Microsystèmes & Nanoingénierie.

L’équipe de recherche dirigée par le Dr Bert Kaiser, Manager Business Unit Monolithically Integrated Actuator and Sensor Systems chez Fraunhofer IPMS, mène des recherches depuis des années sur un système d’actionneur unique pour les micro-haut-parleurs sans fil. Avec un agencement de trois électrodes dans une configuration mobile commune sur une poutre, l’Institut Fraunhofer a présenté pour la première fois un transducteur de flexion symétrique qui incarne le principe push-pull et fonctionne à basse tension.

Une première approche de modélisation a déjà été présentée dans la revue Microsystèmes et nanoingénierie l’année dernière. Le nouvel article montre maintenant les résultats des tests du premier prototype, qui ont confirmé les prédictions des approches théoriques.

Bert Kaiser rapporte : « En mettant en œuvre nos nouveaux actionneurs push-pull dans un micro haut-parleur MEMS, nous avons notamment démontré la faisabilité d’une application commercialement très attractive. Le premier micro haut-parleur symétrique présente une excellente reproduction audio sur une large gamme de fréquences de plus de neuf octaves (10 Hz à 6:3 kHz) avec un facteur de distorsion inférieur à 1,2 %.

« Nous nous attendons donc à ce que cette configuration d’électrodes stimule le développement d’actionneurs électrostatiques innovants pour un large éventail d’applications. Dans ce contexte, il est également important de mentionner que la technologie de fabrication du silicium est compatible avec la technologie complémentaire des semi-conducteurs à oxyde métallique », ajouté Bert Kaiser.

Les micro-haut-parleurs Fraunhofer IPMS promettent également de grandes réductions de la consommation d’énergie et de la consommation de courant de pointe. “Avec les minuscules batteries des appareils intra-auriculaires modernes (généralement 60 mAh), la majeure partie du budget de la batterie est réservée aux fonctionnalités intelligentes telles que la reconnaissance vocale et la connectivité sans fil”, explique Kaiser.

Cela limite la puissance disponible pour le système de lecture audio à un petit nombre de milliwatts à un chiffre. “Les micro-haut-parleurs doivent battre cet objectif pour être compétitifs avec les haut-parleurs électrodynamiques classiques ou à armature équilibrée”, explique le responsable de la business unit.

La combinaison d’une tension de signal relativement faible et d’une faible capacité d’actionneur présente dans les micro-haut-parleurs de Fraunhofer IPMS permet au micro-haut-parleur d’être piloté par de petits actionneurs très efficaces connectés à une petite batterie lithium-polymère ou zinc-air. Les puces de haut-parleur ont une capacité électrique totale bien inférieure à 1 nF. En comparaison, des valeurs de capacité supérieures à 20 nF voire 150 nF ont été publiées pour des systèmes piézoélectriques.

“Nos recherches ultérieures sur le système se concentreront également sur le développement technologique pour réduire les distances d’écart minimales possibles tout en augmentant l’utilisation de l’espace”, conclut Bert Kaiser.

Fourni par l’Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques (IPMS)