Ang electrodynamic loudspeaker ay isang device na nagko-convert ng electrical signal sa tunog sa pamamagitan ng paggalaw ng coil na may current sa magnetic field ng permanent magnet. Ginagamit namin ang mga device na ito araw-araw. Kahit na hindi ka isang malaking tagahanga ng musika at hindi gumugol ng kalahating araw sa mga headphone. Ang mga TV, radyo sa mga kotse, at maging ang mga telepono ay nilagyan ng mga speaker. Ang mekanismong ito na pamilyar sa amin ay talagang isang buong complex ng mga elemento, at ang device nito ay isang tunay na gawa ng engineering art.
Sa artikulong ito, susuriin nating mabuti ang speaker device. Talakayin natin kung anong mga bahagi ang binubuo ng device na ito at kung paano gumagana ang mga ito.
Kasaysayan
Araw magsimula ng isang maliit na paglihis sa kasaysayan ng pag-imbento ng electrodynamics. Ang mga loudspeaker na may katulad na uri ay ginamit noong huling bahagi ng 1920s. Gumana ang telepono ni Bell sa isang katulad na prinsipyo. Kasama dito ang isang lamad na gumagalaw sa magnetic field ng isang permanenteng magnet. Ang mga speaker na ito ay may maraming malubhang depekto: pagbaluktot ng dalas, pagkawala ng tunog. Upang malutas ang mga problemang nauugnay sa mga klasikong loudspeaker, iminungkahi ni Oliver Lorde na gamitin ang kanyang trabaho. Ang kanyang likaw ay gumagalaw sa mga linya ng puwersa. kauntinang maglaon, inangkop ng dalawa sa kanyang mga kasamahan ang teknolohiya para sa consumer market at nag-patent ng bagong disenyo ng electrodynamics na ginagamit pa rin hanggang ngayon.
Speaker device
Ang speaker ay may medyo kumplikadong disenyo at binubuo ng maraming elemento. Ang speaker diagram (sa ibaba) ay nagpapakita ng mga pangunahing bahagi na gumagawa ng speaker nang maayos.
Kabilang sa acoustic speaker device ang mga sumusunod na bahagi:
- suspension (o edge corrugation);
- diffuser (o lamad);
- cap;
- voice coil;
- core;
- magnetic system;
- diffuser holder;
- mga flexible na lead.
Maaaring gumamit ang iba't ibang modelo ng speaker ng iba't ibang natatanging elemento ng disenyo. Ganito ang hitsura ng classic na speaker device.
Isaalang-alang natin ang bawat indibidwal na elemento ng disenyo nang mas detalyado.
Edge corrugation
Tinatawag ding "collar" ang elementong ito. Ito ay isang plastic o rubber edging na naglalarawan sa electrodynamic na mekanismo sa buong lugar. Minsan ang mga natural na tela na may espesyal na vibration-damping coating ay ginagamit bilang pangunahing materyal. Ang mga corrugations ay nahahati hindi lamang sa uri ng materyal na kung saan sila ginawa, kundi pati na rin sa hugis. Ang pinakasikat na subtype ay ang mga semi-toroidal na profile.
Mayroong ilang mga kinakailangan para sa "kwelyo", kung saan ang pagsunod ay nagpapahiwatig ng mataas na kalidad nito. Ang unang kinakailangan ay mataas na flexibility. Ang dalas ng corrugation resonantdapat mababa. Ang pangalawang kinakailangan ay ang corrugation ay dapat na maayos na maayos at magbigay lamang ng isang uri ng oscillation - parallel. Ang ikatlong kinakailangan ay pagiging maaasahan. Ang "kwelyo" ay dapat na sapat na tumugon sa mga pagbabago sa temperatura at "normal" na pagsusuot, na nagpapanatili ng hugis nito sa mahabang panahon.
Upang makamit ang pinakamahusay na balanse ng tunog, ginagamit ang mga rubber corrugation sa mga low-frequency na speaker, at mga papel sa mga high-frequency.
Diffuser
Ang pangunahing nag-iilaw na bagay sa electrodynamics ay isang diffuser. Ang speaker cone ay isang uri ng piston na gumagalaw sa isang tuwid na linya pataas at pababa at pinapanatili ang katangian ng amplitude-frequency (mula dito ay tinutukoy bilang frequency response) sa isang linear na anyo. Habang tumataas ang dalas ng oscillation, nagsisimulang yumuko ang diffuser. Dahil dito, lumilitaw ang tinatawag na standing waves, na humahantong sa mga dips at pagtaas sa frequency response graph. Upang mabawasan ang epektong ito, ang mga taga-disenyo ay gumagamit ng mga stiffer diffuser na gawa sa mga materyales na may mababang density. Kung 12 pulgada ang laki ng speaker, mag-iiba-iba ang frequency range nito sa loob ng 1 kilohertz para sa mababang frequency, 3 kilohertz para sa medium at 16 kilohertz para sa matataas na frequency.
- Ang mga diffuser ay maaaring maging matibay. Ang mga ito ay gawa sa ceramic o aluminyo. Ang mga naturang produkto ay nagbibigay ng pinakamababang antas ng pagbaluktot ng tunog. Ang mga rigid cone speaker ay mas mahal kaysa sa kanilang mga katapat.
- Soft diffusers ay ginawa mula sa polypropylene. Ang mga naturang sample ay nagbibigay ng pinakamalambot at pinakamainit na tunog dahil sa pagsipsip ng mga alon ng malambot na materyal.
- Ang mga semi-rigid na diffuser ay isang kompromiso. Ang mga ito ay gawa sa Kevlar o fiberglass. Ang pagbaluktot na dulot ng naturang kono ay mas mataas kaysa sa matigas, ngunit mas mababa kaysa sa malambot.
Cap
Ang takip ay isang synthetic o fabric shell na ang pangunahing function ay upang protektahan ang mga speaker mula sa alikabok. Bilang karagdagan, ang takip ay may mahalagang papel sa pagbuo ng isang tiyak na tunog. Sa partikular, kapag naglalaro ng mga medium frequency. Para sa layunin ng pinaka-matibay na pag-aayos, ang mga takip ay ginawang bilugan, na nagbibigay sa kanila ng isang bahagyang liko. Tulad ng malamang na naunawaan mo na, ang iba't ibang mga materyales ay pareho lamang upang makamit ang isang tiyak na tunog. Ang mga tela na may iba't ibang mga impregnasyon, mga pelikula, mga komposisyon ng selulusa at kahit na mga metal meshes ay ginagamit. Ang huli, sa turn, ay gumaganap din ng pag-andar ng isang radiator. Ang aluminyo o metal mesh ay nagdadala ng sobrang init palayo sa coil.
Puck
Minsan tinatawag din itong "gagamba". Ito ay isang mabigat na bahagi na matatagpuan sa pagitan ng speaker cone at ng katawan nito. Ang layunin ng washer ay mapanatili ang isang matatag na resonance para sa mga woofer. Ito ay lalong mahalaga kung may mga biglaang pagbabago sa temperatura sa silid. Inaayos ng washer ang posisyon ng coil at ang buong gumagalaw na sistema, at isinasara din ang magnetic gap, na pumipigil sa pagpasok ng alikabok dito. Ang mga klasikong washer ay isang bilog na corrugated disc. Ang mas modernong mga pagpipilian ay mukhang medyo naiiba. Ang ilang mga tagagawa ay sadyang baguhin ang hugis ng mga corrugations upang madagdagan ang linearitymga frequency at patatagin ang hugis ng pak. Malaki ang epekto ng disenyong ito sa presyo ng speaker. Ang mga washer ay gawa sa naylon, coarse calico o tanso. Ang huling opsyon, tulad ng sa kaso ng cap, ay gumaganap bilang isang mini-radiator.
Voice coil at magnet system
Kaya napunta tayo sa elemento, na, sa katunayan, ay responsable para sa sound reproduction. Ang magnetic system ay matatagpuan sa isang maliit na puwang ng magnetic circuit at, kasama ng coil, nagko-convert ng elektrikal na enerhiya. Ang magnetic system mismo ay isang sistema ng isang magnet sa anyo ng isang singsing at isang core. Sa pagitan nila, sa oras ng pagpaparami ng tunog, gumagalaw ang voice coil. Ang isang mahalagang gawain para sa mga taga-disenyo ay lumikha ng isang pare-parehong magnetic field sa isang magnetic system. Upang gawin ito, maingat na inihanay ng mga tagagawa ng speaker ang mga pole at nilagyan ang core ng dulo ng tanso. Ang kasalukuyang papunta sa voice coil ay ibinibigay sa pamamagitan ng nababaluktot na mga lead ng speaker - isang ordinaryong wire na sugat sa isang synthetic na sinulid.
Prinsipyo sa paggawa
Nalaman namin ang speaker device, lumipat tayo sa prinsipyo ng pagpapatakbo. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng speaker ay ang mga sumusunod: ang kasalukuyang pagpunta sa coil ay nagiging sanhi ng pag-oscillate nito nang patayo sa loob ng magnetic field. Kinaladkad ng system na ito ang diffuser kasama nito, na nagiging sanhi ng pag-oscillate nito sa dalas ng inilapat na kasalukuyang, at lumilikha ng mga discharged na alon. Ang diffuser ay nagsisimulang mag-oscillate at lumilikha ng mga sound wave na maaaring makita ng tainga ng tao. Ang mga ito ay ipinadala bilang isang de-koryenteng signal sa amplifier. Dito nanggagaling ang tunog.
Direktang hanay ng dalasdepende sa kapal ng mga magnetic core at sa laki ng speaker. Sa isang mas malaking magnetic circuit, ang puwang sa magnetic system ay tumataas, at kasama nito ang epektibong bahagi ng coil ay tumataas. Iyon ang dahilan kung bakit hindi makayanan ng mga compact speaker ang mababang frequency sa hanay na 16-250 hertz. Ang kanilang pinakamababang frequency threshold ay nagsisimula sa 300 hertz at nagtatapos sa 12,000 hertz. Kaya naman kumakalas ang mga speaker kapag nilakasan mo ang volume.
Na-rate na electrical resistance
Ang wire na nagsu-supply ng current sa coil ay may active at reactive resistance. Upang matukoy ang antas ng huli, sinusukat ito ng mga inhinyero sa dalas na 1000 hertz at idinaragdag ang aktibong pagtutol ng voice coil sa resultang halaga. Karamihan sa mga speaker ay may antas ng impedance na 2, 4, 6, o 8 ohms. Dapat isaalang-alang ang parameter na ito kapag bumibili ng amplifier. Mahalagang magkasundo sa antas ng workload.
Hanay ng dalas
Nasabi na sa itaas na karamihan sa mga electrodynamics ay nagpaparami lamang ng isang bahagi ng mga frequency na nakikita ng isang tao. Imposibleng gumawa ng isang unibersal na tagapagsalita na may kakayahang muling gawin ang buong saklaw mula 16 hertz hanggang 20 kilohertz, kaya ang mga frequency ay nahahati sa tatlong grupo: mababa, katamtaman at mataas. Pagkatapos nito, nagsimulang lumikha ang mga taga-disenyo ng mga speaker nang hiwalay para sa bawat dalas. Nangangahulugan ito na ang mga woofer ay pinakamahusay sa paghawak ng bass. Gumagana ang mga ito sa hanay na 25 hertz - 5 kilohertz. Ang mga high-frequency ay idinisenyo upang gumana sa mga squealing tops (kaya ang karaniwang pangalan - "tweeter"). Nagtatrabaho sila sasaklaw ng dalas 2 kilohertz - 20 kilohertz. Ang mga midrange na speaker ay gumagana sa hanay na 200 hertz - 7 kilohertz. Sinusubukan pa rin ng mga inhinyero na lumikha ng isang dekalidad na full range na speaker. Naku, ang presyo ng speaker ay sumasalungat sa kalidad nito at hindi ito binibigyang-katwiran.
Kaunti tungkol sa mga mobile speaker
Ang mga speaker para sa isang telepono ay naiiba sa mga modelong "pang-adulto." Ito ay hindi makatotohanang maglagay ng ganitong kumplikadong mekanismo sa isang mobile case, kaya ang mga inhinyero ay pumunta sa lansihin at pinalitan ang isang bilang ng mga elemento. Halimbawa, ang mga coils ay naging maayos, at isang lamad ang ginagamit sa halip na isang diffuser. Masyadong pinasimple ang mga speaker ng telepono, kaya huwag asahan ang mataas na kalidad ng tunog mula sa kanila.
Ang saklaw ng dalas na maaaring saklawin ng naturang elemento ay makabuluhang pinaliit. Sa mga tuntunin ng tunog nito, mas malapit ito sa mga high-frequency na device, dahil walang karagdagang espasyo sa case ng telepono para sa pag-install ng makapal na magnetic core.
Ang speaker device sa isang mobile phone ay nagkakaiba hindi lamang sa laki, kundi pati na rin sa kawalan ng kalayaan. Ang mga kakayahan ng device ay limitado ng software. Ginagawa ito upang maprotektahan ang disenyo ng mga speaker. Maraming tao ang manu-manong inaalis ang limitasyong ito, at pagkatapos ay tanungin ang kanilang sarili: "Bakit humihinga ang mga speaker?"
Sa isang karaniwang smartphone, dalawang ganoong elemento ang naka-install. Ang isa ay sinasalita, ang isa ay musikal. Minsan sila ay pinagsama upang makamit ang isang stereo effect. Sa isang paraan o iba pa, makakamit mo ang lalim at husay sa tunog gamit ang isang ganap na stereo system.
