Elektrodynamický reproduktor je zariadenie, ktoré premieňa elektrický signál na zvuk pohybom cievky s prúdom v magnetickom poli permanentného magnetu. Tieto zariadenia používame na dennej báze. Aj keď nie ste veľkým fanúšikom hudby a nestrávite pol dňa v slúchadlách. Televízory, rádiá v autách a dokonca aj telefóny sú vybavené reproduktormi. Tento nám známy mechanizmus je vlastne celý komplex prvkov a jeho zariadenie je skutočným dielom inžinierskeho umenia.
V tomto článku sa bližšie pozrieme na reproduktorové zariadenie. Poďme diskutovať o tom, z akých častí sa toto zariadenie skladá a ako fungujú.
História
Začiatok dňa malá odbočka do histórie vynálezu elektrodynamiky. Reproduktory podobného typu sa používali už koncom 20. rokov 20. storočia. Na podobnom princípe fungoval aj Bellov telefón. Išlo o membránu, ktorá sa pohybovala v magnetickom poli permanentného magnetu. Tieto reproduktory mali veľa vážnych nedostatkov: frekvenčné skreslenie, strata zvuku. Na vyriešenie problémov spojených s klasickými reproduktormi Oliver Lorde navrhol použiť svoju prácu. Jeho cievka sa pohybovala cez siločiary. máloneskôr dvaja z jeho kolegov prispôsobili technológiu pre spotrebiteľský trh a patentovali nový dizajn elektrodynamiky, ktorý sa používa dodnes.
Reproduktor
Reproduktor má pomerne zložitý dizajn a skladá sa z mnohých prvkov. Schéma reproduktorov (nižšie) zobrazuje kľúčové časti, vďaka ktorým reproduktor správne funguje.
Akustické reproduktorové zariadenie obsahuje nasledujúce časti:
- záves (alebo okrajové zvlnenie);
- difúzor (alebo membrána);
- cap;
- hlasová cievka;
- core;
- magnetický systém;
- držiak difúzora;
- flexibilní potenciálni zákazníci.
Rôzne modely reproduktorov môžu používať rôzne jedinečné dizajnové prvky. Klasické reproduktorové zariadenie vyzerá presne takto.
Pozrime sa na každý jednotlivý dizajnový prvok podrobnejšie.
Zvlnenie okraja
Tento prvok sa tiež nazýva „golier“. Ide o plastovú alebo gumenú obrubu, ktorá opisuje elektrodynamický mechanizmus po celej ploche. Niekedy sa ako hlavný materiál používajú prírodné tkaniny so špeciálnym povlakom tlmiacim vibrácie. Vlny sa delia nielen podľa druhu materiálu, z ktorého sú vyrobené, ale aj podľa tvaru. Najpopulárnejším podtypom sú polotoroidné profily.
Na „golier“existuje množstvo požiadaviek, ktorých dodržanie svedčí o jeho vysokej kvalite. Prvou požiadavkou je vysoká flexibilita. Rezonančná frekvencia zvlneniaby mala byť nízka. Druhou požiadavkou je, že zvlnenie musí byť dobre upevnené a poskytovať iba jeden typ oscilácie - paralelné. Treťou požiadavkou je spoľahlivosť. "Golier" musí adekvátne reagovať na zmeny teploty a "bežné" opotrebovanie, pričom si dlho zachováva svoj tvar.
Na dosiahnutie najlepšieho vyváženia zvuku sa v nízkofrekvenčných reproduktoroch používajú gumené zvlnenia a vo vysokofrekvenčných reproduktoroch papierové.
Difúzor
Hlavným vyžarujúcim objektom v elektrodynamike je difúzor. Kužeľ reproduktora je druh piestu, ktorý sa pohybuje v priamom smere hore a dole a udržiava amplitúdovo-frekvenčnú charakteristiku (ďalej len frekvenčná charakteristika) v lineárnej forme. Keď sa frekvencia kmitov zvyšuje, difúzor sa začne ohýbať. Z tohto dôvodu sa objavujú takzvané stojaté vlny, ktoré zase vedú k poklesu a vzostupu v grafe frekvenčnej odozvy. Aby sa tento efekt minimalizoval, dizajnéri používajú tuhšie difúzory vyrobené z materiálov s nižšou hustotou. Ak je veľkosť reproduktora 12 palcov, potom sa jeho frekvenčný rozsah bude líšiť v rozsahu 1 kilohertz pre nízke frekvencie, 3 kilohertz pre stredné a 16 kilohertz pre vysoké frekvencie.
- Difúzory môžu byť pevné. Sú vyrobené z keramiky alebo hliníka. Takéto produkty poskytujú najnižšiu úroveň skreslenia zvuku. Pevné kužeľové reproduktory sú oveľa drahšie ako ich náprotivky.
- Mäkké difúzory sú vyrobené z polypropylénu. Takéto vzorky poskytujú najjemnejší a najteplejší zvuk vďaka absorpcii vĺn mäkkým materiálom.
- Polotuhé difúzory sú kompromisom. Sú vyrobené z kevlaru alebo sklolaminátu. Skreslenie spôsobené takýmto kužeľom je vyššie ako tvrdé, ale nižšie ako mäkké.
Cap
Vrchol je syntetický alebo látkový plášť, ktorého hlavnou funkciou je chrániť reproduktory pred prachom. Okrem toho hrá čiapka dôležitú úlohu pri tvorbe určitého zvuku. Najmä pri hraní stredných frekvencií. Na účely čo najpevnejšieho upevnenia sú uzávery zaoblené, čo im dáva mierny ohyb. Ako ste už pravdepodobne pochopili, rozmanitosť materiálov je rovnaká, aby sa dosiahol určitý zvuk. Používajú sa tkaniny s rôznymi impregnáciami, filmy, celulózové kompozície a dokonca aj kovové siete. Tie zas plnia aj funkciu radiátora. Hliníkové alebo kovové pletivo odvádza prebytočné teplo preč z cievky.
Puck
Niekedy sa mu hovorí aj „pavúk“. Ide o vážnu časť umiestnenú medzi kužeľom reproduktora a jeho telom. Účelom podložky je udržiavať stabilnú rezonanciu pre basové reproduktory. Toto je obzvlášť dôležité, ak dôjde k náhlym zmenám teploty v miestnosti. Podložka zafixuje polohu cievky a celého pohyblivého systému a tiež uzavrie magnetickú medzeru, čím zabráni vniknutiu prachu. Klasické podložky sú okrúhly vlnitý kotúč. Modernejšie možnosti vyzerajú trochu inak. Niektorí výrobcovia zámerne menia tvar zvlnenia, aby zvýšili lineárnosťfrekvencie a stabilizujú tvar puku. Tento dizajn výrazne ovplyvňuje cenu reproduktora. Podložky sú vyrobené z nylonu, hrubého kalika alebo medi. Posledná možnosť, rovnako ako v prípade uzáveru, funguje ako mini radiátor.
Hlasová cievka a magnetický systém
Takže sme sa dostali k prvku, ktorý je v skutočnosti zodpovedný za reprodukciu zvuku. Magnetický systém je umiestnený v malej medzere magnetického obvodu a spolu s cievkou premieňa elektrickú energiu. Samotný magnetický systém je systém magnetu vo forme prstenca a jadra. Medzi nimi sa v čase reprodukcie zvuku pohybuje kmitacia cievka. Dôležitou úlohou pre dizajnérov je vytvorenie rovnomerného magnetického poľa v magnetickom systéme. Za týmto účelom výrobcovia reproduktorov starostlivo zarovnajú póly a jadro vybavia medeným hrotom. Prúd do kmitacej cievky je privádzaný cez flexibilné vodiče reproduktora - obyčajný drôt navinutý cez syntetické vlákno.
Princíp činnosti
Prišli sme na reproduktorové zariadenie, prejdime k princípu fungovania. Princíp činnosti reproduktora je nasledovný: prúd idúci do cievky spôsobuje jej kolmé kmitanie v rámci magnetického poľa. Tento systém ťahá difúzor spolu so sebou, čo spôsobuje, že osciluje pri frekvencii aplikovaného prúdu a vytvára vybíjané vlny. Difuzér začne oscilovať a vytvára zvukové vlny, ktoré dokáže vnímať ľudské ucho. Sú prenášané ako elektrický signál do zosilňovača. Odtiaľto pochádza zvuk.
Priame frekvenčný rozsahzávisí od hrúbky magnetických jadier a veľkosti reproduktora. Pri väčšom magnetickom obvode sa medzera v magnetickom systéme zväčšuje a tým sa zvyšuje aj efektívna časť cievky. Preto si kompaktné reproduktory nevedia poradiť s nízkymi frekvenciami v rozsahu 16-250 hertzov. Ich minimálny frekvenčný prah začína na 300 hertzoch a končí na 12 000 hertzoch. To je dôvod, prečo reproduktory praskajú, keď zvyšujete hlasitosť.
Menovitý elektrický odpor
Drôt, ktorý dodáva prúd do cievky, má aktívny a jalový odpor. Aby inžinieri určili úroveň toho druhého, zmerajú ho pri frekvencii 1000 hertzov a k výslednej hodnote pripočítajú aktívny odpor kmitacej cievky. Väčšina reproduktorov má úroveň impedancie 2, 4, 6 alebo 8 ohmov. Tento parameter je potrebné zvážiť pri kúpe zosilňovača. Je dôležité dohodnúť sa na úrovni pracovnej záťaže.
Frekvenčný rozsah
Už bolo povedané, že väčšina elektrodynamiky reprodukuje len časť frekvencií, ktoré človek dokáže vnímať. Nie je možné vyrobiť univerzálny reproduktor schopný reprodukovať celý rozsah od 16 hertzov do 20 kilohertzov, preto boli frekvencie rozdelené do troch skupín: nízke, stredné a vysoké. Potom dizajnéri začali vytvárať reproduktory samostatne pre každú frekvenciu. To znamená, že basové reproduktory najlepšie zvládajú basy. Pracujú v rozsahu 25 hertzov - 5 kilohertzov. Vysokofrekvenčné sú určené na prácu s piskľavými vrcholmi (odtiaľ všeobecný názov - "tweeter"). Pracujú vfrekvenčný rozsah 2 kilohertz - 20 kilohertz. Stredotónové reproduktory pracujú v rozsahu 200 hertzov - 7 kilohertzov. Inžinieri sa stále snažia vytvoriť kvalitný reproduktor s plným rozsahom. Bohužiaľ, cena reproduktora ide proti jeho kvalite a vôbec ju neospravedlňuje.
Niečo o mobilných reproduktoroch
Reproduktory pre telefón sa od „dospelých“modelov konštruktívne líšia. Umiestniť takýto zložitý mechanizmus do mobilného puzdra je nereálne, inžinieri preto išli na trik a vymenili množstvo prvkov. Napríklad cievky sa upevnili a namiesto difúzora sa používa membrána. Reproduktory telefónu sú príliš zjednodušené, takže od nich nečakajte vysokú kvalitu zvuku.
Frekvenčný rozsah, ktorý môže takýto prvok pokryť, je výrazne zúžený. Zvukovo sa približuje vysokofrekvenčným zariadeniam, keďže v puzdre telefónu nie je priestor na inštaláciu hrubých magnetických jadier.
Reproduktor v mobilnom telefóne sa líši nielen veľkosťou, ale aj nedostatkom nezávislosti. Možnosti zariadenia sú obmedzené softvérom. Deje sa tak na ochranu konštrukcie reproduktorov. Mnoho ľudí odstraňuje tento limit manuálne a potom sa sami seba pýtajú: „Prečo reproduktory pískajú?“
V priemernom smartfóne sú nainštalované dva takéto prvky. Jedna je hovorená, druhá je hudobná. Niekedy sa kombinujú, aby sa dosiahol stereo efekt. Tak či onak, hĺbku a bohatosť zvuku dosiahnete iba s plnohodnotným stereo systémom.
