En elektrodynamisk högtalare är en enhet som omvandlar en elektrisk signal till ljud genom att flytta en spole med ström i magnetfältet hos en permanentmagnet. Vi använder dessa enheter dagligen. Även om du inte är ett stort fan av musik och inte spenderar en halv dag i hörlurar. TV-apparater, radioapparater i bilar och även telefoner är utrustade med högtalare. Denna mekanism som vi känner till är faktiskt ett helt komplex av element, och dess enhet är ett verkligt ingenjörskonst.
I den här artikeln kommer vi att titta närmare på högtalarenheten. Låt oss diskutera vilka delar den här enheten består av och hur de fungerar.
Historia
Dag starta en liten utvikning in i historien bakom uppfinningen av elektrodynamiken. Högtalare av liknande typ användes redan i slutet av 1920-talet. Bells telefon fungerade på en liknande princip. Det involverade ett membran som rörde sig i magnetfältet hos en permanentmagnet. Dessa högtalare hade många allvarliga brister: frekvensförvrängning, ljudförlust. För att lösa problemen med klassiska högtalare föreslog Oliver Lorde att man skulle använda sitt verk. Hans spole rörde sig över kraftlinjerna. litesenare anpassade två av hans kollegor tekniken för konsumentmarknaden och patenterade en ny design av elektrodynamik som fortfarande används idag.
Högtalarenhet
Högtalaren har en ganska komplex design och består av många element. Högtalardiagrammet (nedan) visar nyckeldelarna som gör att högtalaren fungerar korrekt.
Den akustiska högtalarenheten innehåller följande delar:
- upphängning (eller kantkorrugering);
- diffusor (eller membran);
- cap;
- röstspole;
- core;
- magnetiskt system;
- diffuserhållare;
- flexibla potentiella kunder.
Olika högtalarmodeller kan använda olika unika designelement. Den klassiska högtalarenheten ser ut exakt så här.
Låt oss överväga varje enskilt designelement mer i detalj.
Kantkorrugering
Detta element kallas också en "krage". Detta är en plast- eller gummikant som beskriver den elektrodynamiska mekanismen över hela området. Ibland används naturliga tyger med en speciell vibrationsdämpande beläggning som huvudmaterial. Korrugeringar är uppdelade inte bara efter vilken typ av material de är gjorda av, utan också efter form. Den mest populära undertypen är halvtoroidformade profiler.
Det finns ett antal krav på "kragen", vars efterlevnad indikerar dess höga kvalitet. Det första kravet är hög flexibilitet. Korrugeringsresonansfrekvensbör vara låg. Det andra kravet är att korrugeringen måste vara väl fixerad och endast ge en typ av svängning - parallell. Det tredje kravet är tillförlitlighet. "Kragen" måste reagera adekvat på temperaturförändringar och "norm alt" slitage och behålla sin form under lång tid.
För att uppnå den bästa ljudbalansen används gummikorrugeringar i lågfrekventa högtalare och papperskorruger i högfrekventa.
Diffuser
Det huvudsakliga strålningsobjektet inom elektrodynamik är en diffusor. Högtalarkonen är en sorts kolv som rör sig i en rak linje upp och ner och upprätthåller amplitud-frekvenskarakteristiken (nedan kallad frekvensgången) i linjär form. När oscillationsfrekvensen ökar börjar diffusorn böjas. På grund av detta uppstår så kallade stående vågor, som i sin tur leder till fall och höjningar i frekvenssvarsgrafen. För att minimera denna effekt använder designers styvare diffusorer gjorda av material med lägre densitet. Om högtalarens storlek är 12 tum, kommer frekvensområdet i den att variera inom 1 kilohertz för låga frekvenser, 3 kilohertz för medium och 16 kilohertz för höga frekvenser.
- Diffusorer kan vara stela. De är gjorda av keramik eller aluminium. Sådana produkter ger den lägsta nivån av ljuddistorsion. Högtalare med styva koner är mycket dyrare än sina motsvarigheter.
- Mjuka diffusorer är gjorda av polypropen. Sådana sampel ger det mjukaste och varmaste ljudet på grund av absorptionen av vågor av ett mjukt material.
- Halvstyva diffusorer är en kompromiss. De är gjorda av kevlar eller glasfiber. Förvrängning som framkallas av en sådan kon är högre än hårda, men lägre än mjuka.
Cap
Kåpan är ett skal av syntet eller tyg vars huvudsakliga funktion är att skydda högtalarna från damm. Dessutom spelar locket en viktig roll i bildandet av ett visst ljud. Särskilt när du spelar medelhöga frekvenser. För den mest styva fixeringen är locken gjorda avrundade, vilket ger dem en liten böjning. Som du säkert redan förstått är variationen av material precis densamma för att uppnå ett visst ljud. Tyger med olika impregnering, filmer, cellulosakompositioner och till och med metallnät används. Den senare utför i sin tur också funktionen av en radiator. Aluminium eller metallnät leder bort överskottsvärme från spolen.
Puck
Ibland kallas den också för en "spindel". Detta är en tung del som ligger mellan högtalarkonen och dess kropp. Syftet med brickan är att upprätthålla en stabil resonans för bashögtalarna. Detta är särskilt viktigt om det finns plötsliga temperaturförändringar i rummet. Brickan fixerar positionen för spolen och hela det rörliga systemet, och stänger även det magnetiska gapet, vilket förhindrar att damm kommer in i det. Klassiska brickor är en rund korrugerad skiva. Mer moderna alternativ ser lite annorlunda ut. Vissa tillverkare ändrar medvetet formen på korrugeringarna för att öka linjäritetenfrekvenser och stabilisera puckens form. Denna design påverkar i hög grad priset på högtalaren. Brickor är gjorda av nylon, grov kaliko eller koppar. Det sista alternativet, som i fallet med locket, fungerar som en miniradiator.
Röstspole och magnetsystem
Så vi kom till elementet, som faktiskt är ansvarigt för ljudåtergivningen. Det magnetiska systemet är placerat i ett litet gap i magnetkretsen och omvandlar tillsammans med spolen elektrisk energi. Det magnetiska systemet i sig är ett system av en magnet i form av en ring och en kärna. Mellan dem, vid tidpunkten för ljudåtergivningen, rör sig talspolen. En viktig uppgift för designers är att skapa ett enhetligt magnetfält i ett magnetiskt system. För att göra detta riktar högtalartillverkare noggrant in polerna och utrustar kärnan med en kopparspets. Strömmen till talspolen tillförs genom högtalarens flexibla ledningar - en vanlig tråd lindad över en syntetisk tråd.
Arbetsprincip
Vi kom på högtalarenheten, låt oss gå vidare till principen för drift. Funktionsprincipen för högtalaren är som följer: strömmen som går till spolen får den att svänga vinkelrätt inom magnetfältet. Detta system drar diffusorn med sig, vilket får den att svänga med frekvensen av den applicerade strömmen och skapar urladdade vågor. Diffusorn börjar svänga och skapar ljudvågor som kan uppfattas av det mänskliga örat. De överförs som en elektrisk signal till förstärkaren. Det är här ljudet kommer ifrån.
Frekvensområde direktberor på tjockleken på de magnetiska kärnorna och storleken på högtalaren. Med en större magnetkrets ökar gapet i magnetsystemet, och med det ökar den effektiva delen av spolen. Det är därför som kompakta högtalare inte klarar låga frekvenser i intervallet 16-250 hertz. Deras lägsta frekvenströskel börjar vid 300 hertz och slutar vid 12 000 hertz. Det är därför högtalarna sprakar när du höjer volymen.
Nominellt elektriskt motstånd
Tråden som matar ström till spolen har aktivt och reaktivt motstånd. För att bestämma nivån på den senare mäter ingenjörer den med en frekvens på 1000 hertz och lägger till det aktiva motståndet hos röstspolen till det resulterande värdet. De flesta högtalare har en impedansnivå på 2, 4, 6 eller 8 ohm. Denna parameter måste beaktas när du köper en förstärkare. Det är viktigt att komma överens om nivån på arbetsbelastningen.
Frekvensintervall
Det har redan sagts ovan att det mesta av elektrodynamiken bara återger en del av de frekvenser som en person kan uppfatta. Det är omöjligt att göra en universell högtalare som kan återskapa hela området från 16 hertz till 20 kilohertz, så frekvenserna delades in i tre grupper: låg, medium och hög. Efter det började designers skapa högtalare separat för varje frekvens. Det gör att bashögtalarna är bäst på att hantera basen. De fungerar i intervallet 25 hertz - 5 kilohertz. Högfrekventa sådana är designade för att fungera med tjutande toppar (därav det vanliga namnet - "tweeter"). De arbetar ifrekvensområde 2 kilohertz - 20 kilohertz. Mellanregisterhögtalare fungerar i intervallet 200 hertz - 7 kilohertz. Ingenjörer försöker fortfarande skapa en högtalare av hög kvalitet. Tyvärr, priset på högtalaren går emot dess kvalitet och motiverar det inte alls.
Litt om mobilhögtalare
Högtalare för en telefon skiljer sig konstruktivt från "vuxna" modeller. Det är orealistiskt att placera en så komplex mekanism i ett mobilfodral, så ingenjörerna gick till tricket och bytte ut ett antal element. Till exempel har spolarna fixerats och ett membran används istället för en diffusor. Telefonhögtalare är alltför förenklade, så förvänta dig inte hög ljudkvalitet från dem.
Frekvensomfånget som ett sådant element kan täcka är betydligt smalare. När det gäller ljudet ligger den närmare högfrekventa enheter, eftersom det inte finns något extra utrymme i telefonfodralet för att installera tjocka magnetiska kärnor.
Högtalarenheten i en mobiltelefon skiljer sig inte bara i storlek, utan också i bristen på oberoende. Enhetens möjligheter begränsas av programvaran. Detta görs för att skydda designen på högtalarna. Många tar bort denna gräns manuellt och frågar sig sedan: "Varför väser högtalarna?"
I en genomsnittlig smartphone är två sådana element installerade. Den ena talas, den andra är musikalisk. Ibland kombineras de för att uppnå en stereoeffekt. På ett eller annat sätt kan du uppnå djup och rikedom i ljud endast med ett fullfjädrat stereosystem.
