Електродинамичен високоговорител е устройство, което преобразува електрически сигнал в звук чрез преместване на намотка с ток в магнитното поле на постоянен магнит. Ние използваме тези устройства ежедневно. Дори и да не сте голям фен на музиката и да не прекарвате половин ден в слушалки. Телевизори, радиоприемници в колите и дори телефони са оборудвани с високоговорители. Този познат за нас механизъм всъщност представлява цял комплекс от елементи, а устройството му е истинско произведение на инженерното изкуство.
В тази статия ще разгледаме по-отблизо устройството за високоговорители. Нека обсъдим от какви части се състои това устройство и как работят.
История
Ден започва малко отклонение в историята на изобретяването на електродинамиката. Високоговорители от подобен тип са използвани още в края на 20-те години на миналия век. Телефонът на Бел работеше на подобен принцип. Той включваше мембрана, която се движеше в магнитното поле на постоянен магнит. Тези високоговорители имаха много сериозни недостатъци: честотно изкривяване, загуба на звук. За решаване на проблемите, свързани с класическите високоговорители, Оливър Лорд предложи да се използва неговата работа. Намотката му се движеше по силовите линии. малкопо-късно двама негови колеги адаптираха технологията за потребителския пазар и патентоваха нов дизайн на електродинамиката, който все още се използва днес.
Говорител
Говорителят има доста сложен дизайн и се състои от много елементи. Диаграмата на високоговорителя (по-долу) показва ключовите части, които карат високоговорителя да функционира правилно.
Устройството за акустичен високоговорител включва следните части:
- окачване (или гофриране на ръба);
- дифузор (или мембрана);
- cap;
- гласова намотка;
- core;
- магнитна система;
- държач за дифузьор;
- гъвкави потенциални клиенти.
Различните модели високоговорители могат да използват различни уникални дизайнерски елементи. Класическият високоговорител изглежда точно така.
Нека разгледаме всеки отделен елемент от дизайна по-подробно.
Ръбиране на ръба
Този елемент се нарича още "яка". Това е пластмасов или гумен кант, който описва електродинамичния механизъм по цялата площ. Понякога като основен материал се използват естествени тъкани със специално покритие за гасене на вибрации. Гофрите се разделят не само по вида на материала, от който са направени, но и по форма. Най-популярният подтип са полутороидалните профили.
Има редица изисквания към "яката", чието спазване показва нейното високо качество. Първото изискване е висока гъвкавост. Резонансна честота на гофриранетрябва да е ниска. Второто изискване е гофрирането да е добре фиксирано и да осигурява само един вид трептене - успоредно. Третото изискване е надеждност. "Яката" трябва адекватно да реагира на температурни промени и "нормално" износване, като запазва формата си за дълго време.
За да се постигне най-добрият баланс на звука, гумените гофрове се използват в нискочестотните високоговорители и хартиените във високочестотните.
Дифузьор
Основният излъчващ обект в електродинамиката е дифузорът. Конусът на високоговорителя е вид бутало, което се движи по права линия нагоре и надолу и поддържа амплитудно-честотната характеристика (наричана по-долу честотната характеристика) в линейна форма. С увеличаване на честотата на трептене дифузорът започва да се огъва. Поради това се появяват така наречените стоящи вълни, които от своя страна водят до спадове и покачвания в графиката на честотната характеристика. За да сведат до минимум този ефект, дизайнерите използват по-твърди дифузори, изработени от материали с по-ниска плътност. Ако размерът на високоговорителя е 12 инча, тогава честотният диапазон в него ще варира в рамките на 1 килохерца за ниски честоти, 3 килохерца за средни и 16 килохерца за високи честоти.
- Дифузьорите могат да бъдат твърди. Изработени са от керамика или алуминий. Такива продукти осигуряват най-ниско ниво на изкривяване на звука. Твърдите конусни високоговорители са много по-скъпи от своите колеги.
- Меките дифузори са изработени от полипропилен. Такива проби осигуряват най-мекия и топъл звук поради поглъщането на вълните от мек материал.
- Полутвърдите дифузори са компромис. Изработени са от кевлар или фибростъкло. Изкривяването, провокирано от такъв конус, е по-високо от твърдите, но по-ниско от меките.
Cap
Капачката е синтетичен или плат, чиято основна функция е да предпазва високоговорителите от прах. Освен това капачката играе важна роля при формирането на определен звук. По-специално при възпроизвеждане на средни честоти. За целите на най-твърдото фиксиране, капачките се правят заоблени, като им придава лек огъване. Както вероятно вече разбрахте, разнообразието от материали е едно и също, за да се постигне определен звук. Използват се тъкани с различни импрегнации, филми, целулозни композиции и дори метални мрежи. Последните от своя страна също изпълняват функцията на радиатор. Алуминиева или метална мрежа отвежда излишната топлина от бобината.
Puck
Понякога се нарича още "паяк". Това е тежка част, разположена между конуса на високоговорителя и тялото му. Целта на шайбата е да поддържа стабилен резонанс за басите. Това е особено важно, ако има внезапни промени в температурата в стаята. Шайбата фиксира позицията на бобината и цялата движеща се система, а също така затваря магнитната междина, предотвратявайки навлизането на прах в нея. Класическите шайби са кръгъл гофриран диск. По-модерните опции изглеждат малко по-различно. Някои производители умишлено променят формата на гофрите, за да увеличат линейносттачестоти и стабилизират формата на шайбата. Този дизайн силно влияе върху цената на високоговорителя. Шайби са изработени от найлон, калико или мед. Последният вариант, както в случая с капачката, действа като мини радиатор.
Гласова намотка и магнитна система
И така стигнахме до елемента, който всъщност е отговорен за възпроизвеждането на звук. Магнитната система е разположена в малка междина на магнитната верига и заедно с намотката преобразува електрическата енергия. Самата магнитна система е система от магнит под формата на пръстен и ядро. Между тях в момента на възпроизвеждане на звука се движи гласовата намотка. Важна задача за дизайнерите е да създадат еднородно магнитно поле в магнитна система. За да направите това, производителите на високоговорители внимателно подравняват стълбовете и оборудват ядрото с меден накрайник. Токът към звуковата намотка се подава през гъвкавите проводници на високоговорителя - обикновен проводник, навит върху синтетична нишка.
Принцип на работа
Разбрахме устройството на високоговорителя, нека да преминем към принципа на работа. Принципът на работа на високоговорителя е следният: токът, преминаващ към бобината, я кара да трепти перпендикулярно в магнитното поле. Тази система влачи дифузора заедно с него, карайки го да осцилира с честотата на приложения ток и създава разредени вълни. Дифузорът започва да трепти и създава звукови вълни, които могат да бъдат възприети от човешкото ухо. Те се предават като електрически сигнал към усилвателя. От тук идва звукът.
Честотен диапазон директнозависи от дебелината на магнитните ядра и размера на високоговорителя. При по-голяма магнитна верига пролуката в магнитната система се увеличава, а с нея и ефективната част на бобината. Ето защо компактните високоговорители не могат да се справят с ниски честоти в диапазона от 16-250 херца. Минималният им честотен праг започва от 300 херца и завършва на 12 000 херца. Ето защо високоговорителите пукат, когато увеличите силата на звука.
Номинално електрическо съпротивление
Проводникът, който доставя ток към бобината, има активно и реактивно съпротивление. За да определят нивото на последното, инженерите го измерват с честота от 1000 херца и добавят активното съпротивление на звуковата намотка към получената стойност. Повечето високоговорители имат ниво на импеданс от 2, 4, 6 или 8 ома. Този параметър трябва да се има предвид при закупуване на усилвател. Важно е да се споразумеете за нивото на натоварване.
Честотен диапазон
Вече беше казано по-горе, че повечето от електродинамиката възпроизвежда само част от честотите, които човек може да възприеме. Невъзможно е да се направи универсален високоговорител, способен да възпроизвежда целия диапазон от 16 херца до 20 килохерца, така че честотите бяха разделени на три групи: ниски, средни и високи. След това дизайнерите започнаха да създават високоговорители отделно за всяка честота. Това означава, че басите се справят най-добре с баса. Те работят в диапазона от 25 херца - 5 килохерца. Високочестотните са предназначени за работа с пищящи върхове (оттук и общото наименование - "високочестотен говорител"). Те работят вчестотен диапазон 2 килохерца - 20 килохерца. Средночестотните високоговорители работят в диапазона от 200 херца - 7 килохерца. Инженерите все още се опитват да създадат качествен високоговорител с пълен диапазон. Уви, цената на високоговорителя противоречи на качеството му и изобщо не го оправдава.
Малко за мобилните високоговорители
Високоговорителите за телефон се различават конструктивно от моделите за възрастни. Поставянето на такъв сложен механизъм в мобилен калъф е нереалистично, така че инженерите отидоха на трика и замениха редица елементи. Например, намотките са станали фиксирани и вместо дифузьор се използва мембрана. Високоговорителите на телефона са твърде опростени, така че не очаквайте високо качество на звука от тях.
Честотният диапазон, който такъв елемент може да покрие, е значително стеснен. По отношение на звука си е по-близо до високочестотните устройства, тъй като в кутията на телефона няма допълнително място за инсталиране на дебели магнитни ядра.
Говорителят в мобилния телефон се различава не само по размер, но и по липсата на независимост. Възможностите на устройството са ограничени от софтуера. Това се прави, за да се защити дизайна на високоговорителите. Много хора премахват това ограничение ръчно и след това се питат: „Защо високоговорителите хриптят?“
В обикновен смартфон са инсталирани два такива елемента. Едното се говори, другото е музикално. Понякога те се комбинират за постигане на стерео ефект. По един или друг начин можете да постигнете дълбочина и богатство на звука само с пълноценна стерео система.
