Elektrodinamički zvučnik je uređaj koji pretvara električni signal u zvuk pomeranjem zavojnice sa strujom u magnetnom polju trajnog magneta. Ove uređaje koristimo svakodnevno. Čak i ako niste veliki ljubitelj muzike i ne provodite pola dana u slušalicama. Televizori, radio u automobilima, pa čak i telefoni su opremljeni zvučnicima. Ovaj nama poznati mehanizam je zapravo čitav kompleks elemenata, a njegov uređaj je pravo inženjersko djelo.
U ovom članku ćemo detaljnije pogledati uređaj zvučnika. Hajde da razgovaramo od kojih delova se ovaj uređaj sastoji i kako oni rade.
Historija
Dan započnite malu digresiju u istoriju pronalaska elektrodinamike. Zvučnici sličnog tipa korišteni su još kasnih 1920-ih. Bellov telefon je radio na sličnom principu. Uključuje membranu koja se kretala u magnetnom polju trajnog magneta. Ovi zvučnici su imali mnogo ozbiljnih nedostataka: izobličenje frekvencije, gubitak zvuka. Za rješavanje problema povezanih s klasičnim zvučnicima, Oliver Lorde je predložio korištenje njegovog rada. Njegov kalem se kretao preko linija sile. malokasnije, dvojica njegovih kolega su prilagodili tehnologiju za potrošačko tržište i patentirali novi dizajn elektrodinamike koji je i danas u upotrebi.
Uređaj zvučnika
Zvučnik ima prilično složen dizajn i sastoji se od mnogo elemenata. Dijagram zvučnika (ispod) prikazuje ključne dijelove koji čine da zvučnik pravilno funkcionira.
Akustični zvučnik uključuje sljedeće dijelove:
- ovjes (ili ivica nabora);
- difuzor (ili membrana);
- cap;
- glasna zavojnica;
- core;
- magnetski sistem;
- držač difuzora;
- fleksibilni kontakti.
Različiti modeli zvučnika mogu koristiti različite jedinstvene elemente dizajna. Klasični zvučnik izgleda upravo ovako.
Razmotrimo svaki pojedinačni element dizajna detaljnije.
Rebrast ivica
Ovaj element se takođe naziva "ovratnik". Ovo je plastični ili gumeni rub koji opisuje elektrodinamički mehanizam na cijelom području. Ponekad se kao glavni materijal koriste prirodne tkanine sa posebnim premazom za prigušivanje vibracija. Valovi se dijele ne samo po vrsti materijala od kojeg su izrađeni, već i po obliku. Najpopularniji podtip su polutoroidni profili.
Postoji niz zahtjeva za "ogrlicu", čije poštovanje ukazuje na njen visok kvalitet. Prvi uslov je visoka fleksibilnost. Rezonantna frekvencija naboratrebao bi biti nizak. Drugi uslov je da rebra mora biti dobro fiksirana i da obezbeđuje samo jednu vrstu oscilovanja - paralelnu. Treći uslov je pouzdanost. "Ogrlica" mora adekvatno reagirati na promjene temperature i "normalno" habanje, zadržavajući svoj oblik dugo vremena.
Da bi se postigao najbolji balans zvuka, gumeni nabori se koriste u niskofrekventnim zvučnicima, a papirni u visokofrekventnim.
Difuzor
Glavni objekt zračenja u elektrodinamici je difuzor. Konus zvučnika je vrsta klipa koji se kreće pravolinijski gore-dolje i održava amplitudno-frekvencijsku karakteristiku (u daljem tekstu frekvencijski odziv) u linearnom obliku. Kako se frekvencija oscilacija povećava, difuzor se počinje savijati. Zbog toga se pojavljuju takozvani stojeći valovi, koji zauzvrat dovode do padova i porasta u grafu frekvencijskog odziva. Da bi minimizirali ovaj efekat, dizajneri koriste čvršće difuzore napravljene od materijala manje gustine. Ako je veličina zvučnika 12 inča, tada će frekvencijski raspon u njemu varirati unutar 1 kiloherca za niske frekvencije, 3 kiloherca za srednje i 16 kiloherca za visoke frekvencije.
- Difuzori mogu biti kruti. Izrađuju se od keramike ili aluminijuma. Takvi proizvodi pružaju najniži nivo izobličenja zvuka. Zvučnici sa čvrstim konusom su mnogo skuplji od svojih kolega.
- Mekani difuzori su napravljeni od polipropilena. Takvi uzorci daju najmekši i najtopliji zvuk zahvaljujući apsorpciji talasa od strane mekog materijala.
- Polukruti difuzori su kompromis. Izrađuju se od kevlara ili stakloplastike. Distorzija izazvana takvim konusom veća je od tvrdih, ali niža od mekih.
Cap
Poklopac je školjka od sintetike ili tkanine čija je glavna funkcija zaštita zvučnika od prašine. Osim toga, kapa igra važnu ulogu u formiranju određenog zvuka. Naročito kada svirate na srednjim frekvencijama. U svrhu najčvršćeg fiksiranja, kapice su zaobljene, dajući im blagi zavoj. Kao što ste vjerovatno već shvatili, raznolikost materijala je ista kako bi se postigao određeni zvuk. Koriste se tkanine s raznim impregnacijama, filmovima, celuloznim sastavima, pa čak i metalnim mrežama. Potonji, zauzvrat, također obavljaju funkciju radijatora. Aluminijumska ili metalna mreža odvodi višak toplote od zavojnice.
Pak
Ponekad se naziva i "pauk". Ovo je težak dio koji se nalazi između konusa zvučnika i njegovog tijela. Svrha mašine za pranje je održavanje stabilne rezonancije za woofere. Ovo je posebno važno ako dođe do naglih promjena temperature u prostoriji. Podloška fiksira položaj zavojnice i čitavog pokretnog sistema, a takođe zatvara magnetni zazor, sprečavajući da u njega uđe prašina. Klasične podloške su okrugli valoviti disk. Modernije opcije izgledaju malo drugačije. Neki proizvođači namjerno mijenjaju oblik nabora kako bi povećali linearnostfrekvencije i stabiliziraju oblik paka. Ovaj dizajn uvelike utječe na cijenu zvučnika. Podloške se izrađuju od najlona, kaliko ili bakra. Posljednja opcija, kao iu slučaju poklopca, djeluje kao mini radijator.
Glasna zavojnica i sistem magneta
Tako smo došli do elementa koji je, u stvari, odgovoran za reprodukciju zvuka. Magnetni sistem se nalazi u malom zazoru magnetnog kola i zajedno sa zavojnicom pretvara električnu energiju. Sam magnetni sistem je sistem magneta u obliku prstena i jezgra. Između njih, u vrijeme reprodukcije zvuka, pomiče se glasovna zavojnica. Važan zadatak za dizajnere je stvaranje uniformnog magnetnog polja u magnetnom sistemu. Da bi to učinili, proizvođači zvučnika pažljivo poravnavaju stupove i opremaju jezgru bakrenim vrhom. Struja do zvučne zavojnice se dovodi preko fleksibilnih vodova zvučnika - obične žice namotane preko sintetičkog konca.
Princip rada
Shvatili smo uređaj zvučnika, idemo na princip rada. Princip rada zvučnika je sljedeći: struja koja ide do zavojnice uzrokuje da on oscilira okomito unutar magnetnog polja. Ovaj sistem vuče difuzor zajedno sa sobom, uzrokujući da on osciluje na frekvenciji primijenjene struje i stvara ispražnjene valove. Difuzor počinje oscilirati i stvara zvučne valove koje ljudsko uho može percipirati. Oni se prenose kao električni signal do pojačala. Odatle dolazi zvuk.
Raspon frekvencije direktnozavisi od debljine magnetnih jezgara i veličine zvučnika. Kod većeg magnetnog kola povećava se zazor u magnetskom sistemu, a time se povećava i efektivni dio zavojnice. Zbog toga se kompaktni zvučnici ne mogu nositi s niskim frekvencijama u rasponu od 16-250 herca. Njihov minimalni prag frekvencije počinje na 300 herca i završava na 12.000 herca. Zato zvučnici pucketaju kada pojačate glasnoću.
Nazivni električni otpor
Žica koja dovodi struju u zavojnicu ima aktivni i reaktivni otpor. Da bi odredili nivo potonjeg, inženjeri ga mjere na frekvenciji od 1000 herca i na rezultirajuću vrijednost dodaju aktivni otpor zvučne zavojnice. Većina zvučnika ima nivo impedancije od 2, 4, 6 ili 8 oma. Ovaj parametar se mora uzeti u obzir prilikom kupovine pojačala. Važno je da se dogovorite o nivou obima posla.
Raspon frekvencije
Već je gore rečeno da većina elektrodinamike reprodukuje samo dio frekvencija koje osoba može percipirati. Nemoguće je napraviti univerzalni zvučnik koji može reproducirati cijeli raspon od 16 herca do 20 kiloherca, pa su frekvencije podijeljene u tri grupe: niske, srednje i visoke. Nakon toga, dizajneri su počeli stvarati zvučnike zasebno za svaku frekvenciju. To znači da wooferi najbolje upravljaju basom. Rade u rasponu od 25 herca - 5 kiloherca. Visokofrekventni su dizajnirani da rade sa vrhovima koji škripe (otuda uobičajeno ime - "visokotonac"). Oni rade ufrekvencijski opseg 2 kiloherca - 20 kiloherca. Zvučnici srednjeg tona rade u opsegu od 200 herca - 7 kiloherca. Inženjeri još uvijek pokušavaju stvoriti kvalitetan zvučnik punog opsega. Jao, cijena zvučnika je u suprotnosti sa njegovim kvalitetom i nikako ga ne opravdava.
Malo o mobilnim zvučnicima
Zvučnici za telefon se konstruktivno razlikuju od modela za odrasle. Nerealno je tako složen mehanizam smjestiti u mobilno kućište, pa su inženjeri krenuli na trik i zamijenili niz elemenata. Na primjer, zavojnice su postale fiksne, a umjesto difuzora koristi se membrana. Zvučnici telefona su previše pojednostavljeni, tako da ne očekujte visok kvalitet zvuka od njih.
Frekvencijski opseg koji takav element može pokriti je značajno sužen. Po zvuku je bliži visokofrekventnim uređajima, jer u kućištu telefona nema dodatnog prostora za ugradnju debelih magnetnih jezgara.
Uređaj zvučnika u mobilnom telefonu razlikuje se ne samo po veličini, već i po nedostatku nezavisnosti. Mogućnosti uređaja su ograničene softverom. Ovo se radi kako bi se zaštitio dizajn zvučnika. Mnogi ljudi ručno uklanjaju ovo ograničenje, a zatim se zapitaju: "Zašto zvučnici zvižde?"
U prosječnom pametnom telefonu ugrađena su dva takva elementa. Jedno je govorno, drugo je muzičko. Ponekad se kombinuju da bi se postigao stereo efekat. Na ovaj ili onaj način, možete postići dubinu i bogatstvo zvuka samo sa punopravnim stereo sistemom.
