Urządzenie Dynamics: obwód, wymiary, cel

Głośnikiem elektrodynamicznym jest urządzenie, które przekształca sygnał elektryczny w sygnał audio przez ruch cewki z prądem w polu magnetycznym magnesu trwałego. Z tymi urządzeniami codziennie wychodzimy naprzeciw. Nawet jeśli nie jesteś wielkim fanem muzyki i nie spędzaj pół dnia w słuchawkach. Głośniki są wyposażone w telewizory, radia samochodowe, a nawet telefony. Ten zwykły mechanizm dla nas jest w istocie całym zespołem elementów, a jego urządzeniem jest prawdziwe dzieło sztuki inżynieryjnej.

W tym artykule przyjrzymy się bliżej dynamiki urządzenia. Omówimy, jakie składniki tworzą to urządzenie i jak one działają.

Historia

Dzień rozpoczął się niewielki dygresja w historii wynalezienia elektrodynamiki. Głośniki podobnego typu były używane pod koniec lat 20. XX wieku. Telefon Bella pracował w podobny sposób. Obejmowała ona membranę, która przemieszczała się w polu magnetycznym magnesu trwałego. Głośniki te miały wiele poważnych wad: zniekształceń częstotliwości, utraty dźwięku. Aby rozwiązać problemy związane z klasycznymi głośnikami, Oliver Lorgge zasugerował, korzystając z jego doświadczenia. Jego cewka przeszła przez linie. Nieco później dwaj jego koledzy przystosowali technologię do rynku konsumenckiego i opatentowali nowy projekt elektrodynamiki, który zajmuje się dziś.

Głośnik

Głośnik ma dość złożony wygląd i składa się z wielu elementów. Schemat zespołu głośnikowego (patrz poniżej) przedstawia kluczowe szczegóły, dzięki któremu głośnik działa prawidłowo.

Urządzenie dynamiki akustycznej obejmuje następujące elementy:

• Zawieszenie (lub falowanie krawędzi);
• Dyfuzor (lub membrana);
• Czapka;
• Cewka głosowa;
• Rdzeń;
• System magnetyczny;
• Uchwyt dyfuzora;
• Elastyczne wnioski.

W różnych modelach głośników można używać różnych unikalnych elementów konstrukcyjnych. Klasyczne urządzenie głośnika wygląda dokładnie tak samo.

Rozważmy każdy osobny element struktury bardziej szczegółowo.

Skręcanie krawędzi

Ten element nazywany jest również "kołnierzem". To plastyczne lub gumowe krawędzie, opisujące mechanizm elektrodynamiczny w całym obszarze. Czasami jako główny materiał stosuje się naturalne tkaniny o specjalnej, wibrującej odprężającej powłoce. Koraliki dzielone są nie tylko w zależności od rodzaju materiału, z którego są wykonane, ale także w kształcie. Najbardziej popularnym podtypem są profile półtoroidalne.

Obrońca ma wiele wymagań, których przestrzeganie wskazuje na wysoką jakość. Pierwszym wymogiem jest duża elastyczność. Częstość rezonansu falistego powinna być niska. Drugim wymogiem jest to, że falowanie powinno być dobrze utrwalone i zapewnia tylko jeden rodzaj drgań – równolegle. Trzecim wymaganiem jest niezawodność. "Kołnierz" powinien odpowiednio reagować na zmiany temperatury i "normalne" zużycie, zachowując swój kształt przez długi czas.

Aby osiągnąć najlepszą równowagę dźwięku w kolumnach o małej częstotliwości zastosowano fałdy gumowe, a także w kolumnach o wysokiej częstotliwości – falistości papieru.

Dyfuzor

Głównym obiektem promieniującym w elektrodynamice jest dyfuzor. Dynamika dyfuzora jest rodzajem tłoka, który porusza się prosto w górę iw dół i utrzymuje odpowiedź amplitudy i częstotliwości (kolejna odpowiedź częstotliwościowa) w postaci liniowej. Gdy częstotliwość drgań wzrasta, dyfuzor zaczyna się zgiąć. Z tego powodu są tak zwane fale stojące, co z kolei prowadzi do awarii i narastania krzywej częstotliwości odpowiedzi. Aby zminimalizować ten efekt, projektanci stosują sztywniejsze dyfuzory wykonane z materiałów o niższej gęstości. Jeśli rozmiar głośnika wynosi 12 cali, zakres częstotliwości w nim zmienia się w zakresie 1 kHz dla niskich częstotliwości, 3 kHz dla średnich i 16 kHz dla wysokich.

• Dyfuzory mogą być sztywne. Są wykonane z ceramiki lub aluminium. Takie produkty zapewniają najniższy poziom zakłóceń dźwięku. Dynamika z sztywnymi dyfuzorami jest dużo droższa niż analogi.
• Miękkie dyfuzory wykonane są z polipropylenu. Takie próbki zapewniają najlżejszy i najcieplejszy dźwięk dzięki absorpcji fal miękkim materiałem.
• Sztywne dyfuzory są kompromisową opcją. Są wykonane z Kevlaru lub z włókna szklanego. Zniekształcenia wywołane przez taki dyfuzor są większe niż dyski twarde, ale niższe niż miękkie.

Czapka

Czapka jest osłoną syntetyczną lub tkaniną, której głównym zadaniem jest ochrona głośników przed kurzem. Ponadto, waga odgrywa ważną rolę w tworzeniu pewnego dźwięku. W szczególności podczas odtwarzania średnich częstotliwości. W celu najbardziej sztywnego mocowania, czapki są zaokrąglone, co daje im niewielki zgin. Jak zapewne już zrozumiałeś, różnorodność materiałów jest po prostu związana z osiągnięciem pewnego dźwięku. W trakcie jest tkanina z różnymi impregnacjami, foliami, kompozycjami celulozowymi, a nawet metalowymi siatkami. Ten ostatni z kolei pełni również funkcję grzejnika. Siatka aluminiowa lub metalowa usuwa nadmiar ciepła z cewki.

Myjnia

Czasami nazywany jest również "pająk". Jest to ciężka część, usytuowana pomiędzy stożkiem głośnika a obudową. Zadaniem pralki jest utrzymanie stabilnego rezonansu dla głośników o małej częstotliwości. Jest to szczególnie ważne, jeśli w pomieszczeniu występują nagłe zmiany temperatury. Podkładka ustala położenie cewki i całego systemu ruchomego, a także zamyka magnetyczną szczelinę, zapobiegając przedostawaniu się kurzu. Podkładki klasyczne to okrągła tafla falista. Bardziej nowoczesne opcje wyglądają trochę inaczej. Niektórzy producenci celowo zmieniają kształt falistości tak, aby zwiększyć liniowość częstotliwości i ustabilizować kształt podkładki. Ten projekt znacząco wpływa na cenę głośnika. Podkładki wykonane są z nylonu, kalcytu lub miedzi. Ta ostatnia opcja, podobnie jak w przypadku czapki, pełni funkcję mini radiatora.

Cewka głosu i system magnetyczny

Więc dotarliśmy do elementu, który w rzeczywistości jest odpowiedzialny za odtwarzanie dźwięku. System magnetyczny znajduje się w małej szczelinie obwodu magnetycznego, a wraz z cewką konwertuje energię elektryczną. Bardzo magnetyczny system jest systemem magnesu w postaci pierścienia i rdzenia. Między nimi w czasie odtwarzania dźwięku cewka głosu się porusza. Ważnym zadaniem projektantów jest stworzenie jednolitego pola magnetycznego w układzie magnetycznym. W tym celu producenci głośników dokładnie sprawdzają słupki i wyposażyć rdzeń miedzianą końcówką. Prąd w cewce głosowej przechodzi przez elastyczne zaciski głośnika – zwykły drut nawinięty na syntetyczny gwint.

Zasada działania

Wraz z urządzeniem głośnik jest rozłożony, idziemy do zasady pracy. Zasada dynamiki jest następująca: prąd przechodzący do cewki powoduje, że wykonuje oscylacje prostopadłe w polu magnetycznym. Ten system pochłania dyfuzor, powodując jego oscylację z częstotliwością dostarczanego prądu i tworzy wyładowane fale. Dyfuzor zaczyna oscylować i tworzy fale dźwiękowe, które mogą być postrzegane przez ludzkie ucho. Są przekazywane jako sygnał elektryczny do wzmacniacza. W związku z tym pojawia się dźwięk.

Zakres częstotliwości odtwarzanych bezpośrednio zależy od grubości obwodów magnetycznych i wielkości głośnika. Przy większej amplitudzie obwodu magnetycznego zwiększa się luka w układzie magnetycznym, a wraz z nią zwiększa się również skuteczna część cewki. Dlatego głośniki kompaktowe nie radzą sobie z niskimi częstotliwościami w zakresie 16-250 Hz. Ich minimalny próg częstotliwości zaczyna się od 300 Hz i kończy się na poziomie 12 000 hertz. Dlatego głośniki wyskakują, kiedy skręcasz dźwięk maksymalnie.

Znamionowa rezystancja elektryczna

Przewód zasilający cewkę ma reaktywność aktywną i reaktywną. Aby określić poziom tego ostatniego, inżynierowie mierzą go z częstotliwością 1000 hertz i dodają do otrzymanej wartości aktywną oporę cewki głosowej. W większości głośników poziom oporu wynosi 2, 4, 6 lub 8 omów. Ten parametr należy wziąć pod uwagę przy zakupie wzmacniacza. Ważne jest pogodzenie poziomu obciążenia.

Zakres częstotliwości

Już wcześniej powiedziano, że większość elektrodynamiki odtwarza tylko część częstotliwości, którą człowiek może dostrzec. Nie można utworzyć uniwersalnego głośnika, zdolnego do odtwarzania całego zakresu od 16 Hz do 20 kilohertów, więc częstotliwości są podzielone na trzy grupy: niska, średnia i wysoka. Następnie projektanci zaczęli tworzyć głośniki osobno dla każdej częstotliwości. Oznacza to, że głośniki niskiej częstotliwości są w stanie najlepiej radzić sobie z basem. Działają w zakresie 25 hertz – 5 kilohertów. Urządzenia o wysokiej częstotliwości zaprojektowane są do pracy z szarpiącymi szczytami (stąd nazwa zwyczajowa – "pyshalka"). Działają w zakresie częstotliwości od 2 kHz do 20 kilohertów. Głośniki o średniej częstotliwości działają w zakresie 200 hertz – 7 kilohertów. Inżynierowie wciąż starają się tworzyć wysokiej jakości głośnik szerokopasmowy. Niestety, cena dynamiki jest sprzeczna z jego jakością i nie usprawiedliwia jej wcale.

Trochę o mobilnych głośnikach

Głośniki do telefonu różnią się w sposób konstrukcyjny od "dorosłych". Aby zorganizować tak złożony mechanizm w obudowie mobilnej jest nierealne, inżynierowie podchodzili do sztuczki i zastąpili szereg elementów. Na przykład, cewki stają się nieruchome, a zamiast dyfuzora stosuje się membranę. Głośniki do telefonu są znacznie uproszczone, więc oczekują od nich wysokiej jakości dźwięku nie warto tego.

Zakres częstotliwości, które mogą obejmować taki element, jest znacznie zawęziony. Dźwięk jest bardziej zbliżony do urządzeń o wysokiej częstotliwości, ponieważ w obudowie telefonu nie ma dodatkowej przestrzeni do instalowania grubych obwodów magnetycznych.

Urządzenie głośnikowe w telefonie komórkowym różni się nie tylko wielkością, ale także brakiem niezależności. Możliwości urządzenia są ograniczone do oprogramowania. Ma to na celu ochronę konstrukcji głośników. Wielu ludzi bierze ten limit ręcznie, a potem zadają sobie pytanie: "Dlaczego drżą głośniki?"

W przeciętnym smartfonie zainstalowano dwa takie elementy. Jeden mówił, drugi musical. Czasami są one łączone w celu uzyskania stereofonicznego efektu. W każdym razie, aby uzyskać głębię i nasycenie dźwięku może być tylko pełny system stereo.