Ключ к знанию

Динамик как устроен


Устройство динамика (громкоговорителя).

Устройство, обозначение и основные параметры электродинамического громкоговорителя

Для начала расставим все точки над "i" и разберёмся в терминологии.

Электродинамический громкоговоритель, динамический громкоговоритель, динамик, динамическая головка прямого излучения – это разнообразные названия одного и того же прибора служащего для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в колебания воздуха, которые и воспринимаются нами как звук.

Звуковые динамики или по-другому динамические головки прямого излучения вы не раз видели. Они активно применяются в бытовой электронике. Именно громкоговоритель преобразует электрический сигнал на выходе усилителя звуковой частоты в слышимый звук.

Стоит отметить, что КПД (коэффициент полезного действия) звукового динамика очень низкий и составляет около 2 – 3%. Это, конечно, огромный минус, но до сих пор ничего лучше не придумали. Хотя стоит отметить, что кроме электродинамического громкоговорителя существуют и другие приборы для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в акустические колебания. Это, например, громкоговорители электростатического, пьезоэлектрического, электромагнитного типа, но широкое распространение и применение в электронике получили громкоговорители электродинамического типа.

Как устроен динамик?

Чтобы понять, как работает электродинамический громкоговоритель, обратимся к рисунку.

Динамик состоит из магнитной системы – она расположена с тыльной стороны. В её состав входит кольцевой магнит. Он изготавливается из специальных магнитных сплавов или же магнитной керамики. Магнитная керамика – это особым образом спрессованные и «спечённые» порошки, в составе которых присутствуют ферромагнитные вещества – ферриты. Также в магнитную систему входят стальные фланцы и стальной цилиндр, который называют керном. Фланцы, керн и кольцевой магнит формируют магнитную цепь.

Между керном и стальным фланцем имеется зазор, в котором образуется магнитное поле. В зазор, который очень мал, помещается катушка. Катушка представляет собой жёсткий цилиндрический каркас, на который намотан тонкий медный провод. Эту катушку ещё называют звуковой катушкой. Каркас звуковой катушки соединяется с диффузором – он то и «толкает» воздух, создавая сжатия и разряжения окружающего воздуха – акустические волны.

Диффузор может выполняться из разных материалов, но чаще его делают из спрессованной или отлитой бумажной массы. Технологии не стоят на месте и в ходу можно встретить диффузоры из пластмассы, бумаги с металлизированным покрытием и других материалов.

Чтобы звуковая катушка не задевала за стенки керна и фланец постоянного магнита её устанавливают точно в середине магнитного зазора с помощью центрирующей шайбы. Центрирующая шайба гофрирована. Именно благодаря этому звуковая катушка может свободно двигаться в зазоре и при этом не касаться стенок керна.

Диффузор укреплён на металлическом корпусе – корзине. Края диффузора гофрированы, что позволяет ему свободно колебаться. Гофрированные края диффузора формируют так называемый верхний подвес, а нижний подвес – это центрирующая шайба.

Тонкие провода от звуковой катушки выводятся на внешнюю сторону диффузора и крепятся заклёпками. А с внутренней стороны диффузора к заклёпкам крепится многожильный медный провод. Далее эти многожильные проводники припаиваются к лепесткам, которые закреплены на изолированной от металлического корпуса пластинке. За счёт контактных лепестков, к которым припаяны многожильные выводы звуковой катушки, динамик подключается к схеме.

Как работает динамик?

Если пропустить через звуковую катушку динамика переменный электрический ток, то магнитное поле катушки будет взаимодействовать с постоянным магнитным полем магнитной системы динамика. Это заставит звуковую катушку либо втягиваться внутрь зазора при одном направлении тока в катушке, либо выталкиваться из него при другом. Механические колебания звуковой катушки передаются диффузору, который начинает колебаться в такт с частотой переменного тока, создавая при этом акустические волны.

Обозначение динамика на схеме.

Условное графическое обозначение динамика имеет следующий вид.

Рядом с обозначением пишутся буквы B или BA, а далее порядковый номер динамика в принципиальной схеме (1, 2, 3 и т.д.). Условное изображение динамика на схеме очень точно передаёт реальную конструкцию электродинамического громкоговорителя.

Основные параметры звукового динамика.

Основные параметры звукового динамика, на которые следует обращать внимание:

  • Номинальное электрическое сопротивление (Ом). Медный провод звуковой катушки обладает активным сопротивлением. Активное сопротивление – это сопротивление провода при постоянном токе. Его можно легко измерить с помощью цифрового мультиметра в режиме омметра. Читайте измерение сопротивления цифровым мультиметром.

    Но кроме активного сопротивления звуковая катушка обладает ещё и реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление образуется потому, что звуковая катушка, это, по сути, обычная катушка индуктивности и её индуктивность оказывает сопротивление переменному току. Реактивное сопротивление зависит от частоты переменного тока.

    Активное и реактивное сопротивление звуковой катушки образует полное сопротивление звуковой катушки. Оно обозначается буквой Z (так называемый, импеданс). Получается, что активное сопротивление катушки не меняется, а реактивное сопротивление меняется в зависимости от частоты тока. Чтобы внести порядок реактивное сопротивление звуковой катушки динамика измеряют на фиксированной частоте 1000 Гц и прибавляют к этой величине активное сопротивление катушки.

    В итоге получается параметр, который и называется номинальное (или полное) электрическое сопротивление звуковой катушки. Для большинства динамических головок эта величина составляет 2, 4, 6, 8 Ом. Также встречаются динамики с полным сопротивлением 16 Ом. На корпусе импортных динамиков, как правило, указывается эта величина, например, вот так – или 8 Ohm.

    Стоит отметить тот факт, что полное сопротивление катушки где-то на 10 – 20% больше активного. Поэтому определить его можно достаточно просто. Нужно всего лишь измерить активное сопротивление звуковой катушки омметром и увеличить полученную величину на 10 – 20%. В большинстве случаев можно вообще учитывать только чисто активное сопротивление.

    Номинальное электрическое сопротивление звуковой катушки является одним из важных параметров, так как его необходимо учитывать при согласовании усилителя и нагрузки (динамика).

  • Диапазон частот – это полоса звуковых частот, которые способен воспроизвести динамик. Измеряется в герцах (Гц). Напомним, что человеческое ухо воспринимает частоты в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. И, это только очень хорошее ухо :).

    Никакой динамик не способен точно воспроизвести весь слышимый частотный диапазон. Качество звуковоспроизведения будет всё-равно отличаться от того, что требуется.

    Поэтому слышимый диапазон звуковых частот условно разделили на 3 части: низкочастотную (НЧ), среднечастотную (СЧ) и высокочастотную (ВЧ). Так, например, НЧ-динамики лучше всего воспроизводят низкие частоты – басы, а высокочастотные – «писк» и «звон» – их поэтому и называют пищалками. Также, есть и широкополосные динамики. Они воспроизводят практически весь звуковой диапазон, но качество воспроизведения у них среднее. Выигрываем в одном – перекрываем весь диапазон частот, проигрываем в другом – в качестве. Поэтому широкополосные динамики встраивают в радиоприёмники, телевизоры и прочие устройства, где порой не требуется получить высококачественный звук, а нужна лишь чёткая передача голоса и речи.

    Для качественного воспроизведения звука НЧ, СЧ и ВЧ-динамики объединяются в едином корпусе, снабжаются частотными фильтрами. Это акустические системы. Так как каждый из динамиков воспроизводит только свою часть звукового диапазона, то суммарная работа всех динамиков значительно увеличивает качество звука.

    Как правило, низкочастотные динамики рассчитаны на воспроизведение частот от 25 Гц до 5000 Гц. НЧ-динамики обычно имеют диффузор большого диаметра и массивную магнитную систему.

    Динамики СЧ рассчитаны на воспроизведение полосы частот от 200 Гц до 7000 Гц. Габариты их чуть меньше НЧ-динамиков (зависит от мощности).

    Высокочастотные динамики прекрасно воспроизводят частоты от 2000 Гц до 20000 Гц и выше, вплоть до 25 кГц. Диаметр диффузора у таких динамиков, как правило, небольшой, хотя магнитная система может быть достаточно габаритная.

  • Номинальная мощность (Вт) – это электрическая мощность тока звуковой частоты, которую можно подвести к динамику без угрозы его порчи или повреждения. Измеряется в ваттах (Вт) и милливаттах (мВт). Напомним, что 1 Вт = 1000 мВт. Подробнее о сокращённой записи числовых величин можно прочесть здесь.

    Величина мощности, на которую рассчитан конкретный динамик, может быть указана на его корпусе. Например, вот так – 1W (1 Вт).

    Это значит, что такой динамик можно легко использовать совместно с усилителем, выходная мощность которого не превышает 0,5 – 1 Вт. Конечно, лучше выбирать динамик с некоторым запасом по мощности. На фото также видно, что указано номинальное электрическое сопротивление – (4 Ом).

    Если подать на динамик мощность большую той, на которую он рассчитан, то он будет работать с перегрузкой, начнёт «хрипеть», искажать звук и вскоре выйдет из строя.

    Вспомним, что КПД динамика составляет около 2 – 3%. А это значит, что если к динамику подвести электрическую мощность в 10 Вт, то в звуковые волны он преобразует лишь 0,2 – 0,3 Вт. Довольно немного, правда? Но, человеческое ухо устроено весьма изощрённо, и способно услышать звук, если излучатель воспроизводит акустическую мощность около 1 – 3 мВт на расстоянии от него в несколько метров. При этом к излучателю – в данном случае динамику – нужно подвести электрическую мощность в 50 – 100 мВт. Поэтому, не всё так плохо и для комфортного озвучивания небольшой комнаты вполне достаточно подвести к динамику 1 – 3 Вт электрической мощности.

Это всего лишь три основных параметра динамика. Кроме них ещё есть такие, как уровень чувствительности, частота резонанса, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), добротность и др.

Порой на практике приходится соединять несколько динамиков или акустических систем. А что нужно знать при этом? Подробности в статье – Как соединять динамики?

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

строение динамика (часть 2) / Stereo.ru

Появление динамика

С началом активного использования электричества появилась возможность передавать звуковой сигнал, преобразуя его в электрический и обратно. В разное время изобрели много способов этого преобразования. Среди них — электродинамический, электростатический, изодинамический, ленточный, излучатель Хейла, пьезо и даже плазменный излучатель.

Они работают на разных физических принципах, различаются спецификой применения. Но самым первым все-таки было устройство, реализующее электродинамический принцип. Оно и остается самым распространенным. Динамик, электродинамическая головка, динамический драйвер — все эти термины являются синонимами к одному и тому же изобретению.

Слева — Ханс Эрстед. Справа — первая коммерческая версия электродинамического излучателя (6-дюймовый динамик, стоимость — около $3000 в современном эквиваленте)

Физические принципы, на которых работает динамик, основаны на электромагнетизме, открытом Хансом Эрстедом и описанном впоследствии целой плеядой физиков 19-го века. Тот факт, что проводник с током выталкивается магнитным полем, а в проводнике, движущемся в этом поле, наоборот, возникает ток, собственно, и привел к изобретению динамика.

Первое устройство, в котором применены все основные конструктивные принципы современного динамика, было запатентовано в 1898 году Оливером Лоджем после приблизительно тридцати лет самых разных попыток нащупать эффективный способ реализации. А сам динамик, в том виде, к которому мы все привыкли, появился спустя еще приблизительно тридцать лет.

С тех пор принципы его работы и основные элементы конструкции остаются неизменными. При этом, — вот что особенно удивительно, — не проходит и года без информации об очередном революционном усовершенствовании динамика, позволяющего ему работать еще лучше.

Устройство динамика

Любой современный динамик включает в себя каркас [1], который еще называют корзиной или даже пауком. На нем держатся все остальные части конструкции.

В тыльной части корзины крепится магнитная система, которая состоит из кольцевого магнита [2] и магнитного керна [3] — вместе они образуют кольцевой зазор. Этот магнитный зазор, кольцевая щель между двумя магнитами, должна быть минимальной для создания максимально мощного магнитного поля.

В зазоре расположена так называемая голосовая (звуковая) катушка [4], которая может совершать возвратно-поступательные движения под воздействием магнитного поля, поскольку по ней протекает переменный ток, соответствующий по форме воспроизводимым звуковым колебаниям. Она, как правило, состоит из проволоки, покрытой изолирующим лаком и намотанной на тонкостенный цилиндр, который называют каркасом [5] звуковой катушки.

Он крепится к диффузору [6] — тонкостенному элементу конструкции, который, колеблясь, собственно, и воспроизводит звук. Для этой цели диффузор должен иметь возможность двигаться. Для этого установлены так называемые подвесы [7, 8]: верхний (наружный) и нижний. Это шайбы из тонкого и гибкого материала с концентрическими выпуклостями. Благодаря такой форме, подвесы позволяют диффузору двигаться вдоль оси симметрии всей конструкции вперед-назад.

Он делает это потому, что его толкает голосовая катушка, на которую действует электромагнитная сила, пропорциональная силе переменного тока, который подается на катушку по гибким безмоментным проводникам [9]. С другой стороны эти провода заканчиваются клеммами [10], к которым подсоединяется акустический кабель, идущий от усилителя.

Завершает картину пылезащитный колпачок [11], который крепится к диффузору спереди и, что понятно из названия, защищает магнитный зазор от проникновения в него частичек пыли.

Разнообразие динамиков огромно. Они различаются по мощности, рабочему диапазону воспроизводимых частот, сфере применения и по множеству других параметров. Естественно, от этого зависят технологии и материалы, применяемые в производстве каждой из частей. Их мы и рассмотрим по отдельности.

Диффузор

Изначально диффузор делался из целлюлозы — бумаги или картона. Из того же материала выполнялся и пылезащитный колпачок (если он был предусмотрен). Целлюлозные диффузоры очень часто применяются до сих пор. Бумага хороша своим сочетанием легкости и жесткости. Влагоустойчивости, прочности и долговечности ей добавляют с помощью пропитки синтетическими материалами.

В этом смысле хорош пластик, но чисто пластиковый некомпозитный диффузор имеет ряд недостатков. Для их исправления применяются композитные материалы с разнообразными компонентами: от древесных или стеклянных волокон до кевлара или даже графена. Повышенную жесткость имеют металлические диффузоры. Чаще всего они делаются из алюминиевых сплавов.

Одними из лучших параметров обладает бериллий, но, ввиду повышенной стоимости материала и технологий его обработки, такой вариант достаточно дорог. В так называемых купольных высокочастотных динамиках чаще всего применяется ткань с пропиткой, иногда армирующая слой максимально жесткого композита, с жестким наполнителем, вплоть до алмазного порошка.

Важнейшие требования к диффузору — минимум собственных резонансов и максимальная жесткость, при которой становится возможным «поршневой» режим движения диффузора по всей его площади. Эти параметры должны сочетаться с важнейшими требованиями к весу подвижной системы динамика — он должен быть минимальным. Таким образом, качественный диффузор всегда является компромиссом взаимоконфликтующих условий.

Подвес динамика

Внутренний (ближний к магниту) подвес динамика еще называют центрирующей шайбой. Чаще всего эту деталь формуют на прессе с нагреванием из легкой, крепкой на разрыв ткани с эластичной синтетической пропиткой — прочно и подвижно. В некоторых мощных низкочастотных динамиках применяются две центрирующие шайбы, расположенные одна за другой.

С внешним подвесом все немного сложнее. Изначально он делался в виде концентрических волн (гофров) по внешнему краю бумажного диффузора. Так в некоторых случаях поступают и сейчас, добавляя синтетическую пропитку зоны гофров. Для больших амплитуд колебаний внешний подвес делают из резины, чаще всего это — искусственный бутадиеновый каучук. Резиновый подвес в сечении, в большинстве случаев, представляет собой выпуклую дугу. Есть варианты и «многоволновых» резиновых подвесов, либо применения других профилей, в том числе и переменных по углу.

Оба подвеса должны обеспечить строго плоско-параллельное возвратно-поступательное движение всей подвижной системы динамика с минимальными отклонениями в сторону от его оси.

Звуковая (голосовая) катушка

Эта катушка, работающая в магнитном зазоре динамика, намотана на каркас — цилиндр, который часто делается из плотной бумаги. Для каркаса также применяется устойчивый к нагреву пластик: каптон, текстолит, либо другие композитные материалы. Для большей плотности и температурной устойчивости (при серьезной нагрузке, т. е. громкости, катушка нагревается) используют сплавы на основе алюминия и даже титан.

Проволока, которой наматывается голосовая катушка, чаще всего, медная. Алюминиевая проволока легче, и это в данном случае — плюс, но она имеет свои недостатки (большее электрическое сопротивление при меньшей температурной устойчивости) и применяется реже. Есть вариант с биметаллической алюминиевой проволокой с медным покрытием, что улучшает проводимость.

Для более плотного расположения витков проволоку иногда делают в сечении прямоугольной либо шестиугольной. Для получения нескольких вариантов сопротивления катушки при параллельном или последовательном соединении ее частей или использования раздельных усилителей, звуковая катушка, чаще всего в низкочастотных динамиках, может разделяться на отдельные секции, намотанные на общем каркасе.

Для лучшего охлаждения голосовой катушки магнитный зазор в некоторых высокочастотных динамиках заполняется специальной жидкостью с наполнителем из мелкодисперсного магнитного порошка. Это повышает эффективность системы и улучшает отвод тепла.

Магнитная система

Эффективность магнитной системы динамика определяется, в первую очередь, материалом магнита. Самый распространенный — феррит. В середине прошлого века были распространены магниты из сплава AlNiCo (железо-алюминий-никель-кобальт), в отдельных случаях этот вариант до сих пор применяется. В новейший исторический период все большее распространение получают неодимовые магниты, создающие гораздо более сильное магнитное поле. Проблемой здесь стало получение неодимовой заготовки нужных размеров: неодим — материал труднообрабатываемый. Кроме того, стоимость неодимовых магнитов в последнее время растет.

Корзина динамика

Самый распространенный и максимально технологичный вариант корзины, или каркаса динамика — штампованная деталь из мягкой стали. Каркасы небольшого размера могут быть выполнены из пластика. Более совершенное, прочное и, что самое главное, точное в своей геометрии изделие получают методом литья, чаще всего из алюминия, с последующей обработкой на металлорежущих станках.

Важно понимать: чтобы добиться минимального магнитного зазора, звуковую катушку, расположенную в этом зазоре, нужно заставить двигаться, не задевая его краев. Для этого ее движение должно быть идеально соосным магнитному зазору вдоль всей возможной амплитуды колебаний. Расположение катушки в магнитном зазоре должно быть идеально симметричным. Это накладывает высокие требования на точность изготовления и сборки всех частей.

Все компоненты динамика соединяются с помощью клея на специальном оборудовании.

Каждый динамик, согласно примененным в нем материалам и технологиям, размерам, весу, электрическим и механическим параметрам, имеет свое в точности определенное назначение. О этом предназначении и обо всем, что с ним связано — в следующей части.

Продолжение следует...

Другие материалы цикла «Акустические системы»:

Акустические системы: поговорим о звуке (часть 1)

stereo.ru

Громкоговоритель — Википедия

Громкоговоритель — устройство для преобразования электрических сигналов в акустические (звук) и излучения их в окружающее пространство (обычно — воздушную среду). Состоит из одной или нескольких излучающих головок, которые собственно и являются источниками звука, а также акустического оформления, необходимого для более эффективного излучения звука в заданной полосе частот.

Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако, в отличие от громкоговорителей, они не предназначены для излучения звука в открытое пространство.

Виды громкоговорителей в зависимости от способа излучения звука[править | править код]

Функциональные виды громкоговорителей[править | править код]

  • Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой и профессиональной[К 1] радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения.
  • Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания.
  • Концертный громкоговоритель — имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи
  • Линейный массив — акустическая система, состоящая из большого количества громкоговорителей, расположенных вертикально.
  • Громкоговорители для систем оповещения и управления эвакуацией(СОУЭ) (громкоговорители этих систем похожи по назначению, могут отличаться громкостью и качеством звуковоспроизведения) - основное внимание уделяется разборчивости речи.
    • Настенный громкоговоритель
    • Потолочный громкоговоритель
    • Панельный громкоговоритель
  • Уличный громкоговоритель — имеет большую мощность, обычно, рупорное исполнение, в просторечии «колокол»
  • Специальные громкоговорители для работы в экстремальных условиях — противоударные, противовзрывные, подводные
  • Другие специальные виды громкоговорителей
  • Громкоговорители разного назначения
  • Акустическая система

  • Абонентский громкоговоритель

  • Уличные громкоговорители

Классификация по другим признакам[править | править код]

  • Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот
  • Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот
  • Диффузорный громкоговоритель
  • Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор
  • Громкоговоритель непосредственного излучения
Автомобильный компрессионный рупорный ВЧ-громкоговоритель Hertz ST 25 Устройство рупорного громкоговорителя, применяющегося в мегафонах и уличных системах оповещения

Рупорные громкоговорители чаще всего применяется в случаях, когда требуется большая громкость, но не требуется высокого качества звука — в таком случае достаточно просто создать рупорный громкоговоритель небольших габаритов, развивающий значительное звуковое давление при небольшой подводимой мощности (а значит — имеющий высокий КПД).

Рупорный громкоговоритель состоит из электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется в составе мегафонов для озвучивания массовых мероприятий на открытом воздухе (в парках, на улицах и площадях), как наружное устройство для массового оповещения на производственных объектах, для излучения сигналов тревоги; сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении подразделений ГО и ЧС. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20 000 Гц, но в дальнейшем от рупорных громкоговорителей здесь отказались, так как для рупорных громкоговорителей сложно добиться высокого качества звука при небольших габаритах. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой Hi-Fi индустрии (Klipsch, Cerwin-Vega!), в сфере профессионального аудио (JBL pro), а также довольно широко распространены в нише так называемого Hi-End Audio — эксклюзивной аудиоаппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic, Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и среднечастотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью[1].

Александр Грэм Белл запатентовал свою первую электромагнитную головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876-1877г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Вернером фон Сименсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика)), но в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию громкоговорителя, управляемого сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов.

Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe, выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения) нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты — труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 1950-х годов было сравнительно низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.

Проектирование низкочастотных громкоговорителей (НЧ ГГ), как и всей конструкции в целом, так и их отдельных элементов, исходит из специальных требований, основные из которых следующие:

  • низкочастотные ГГ, как правило, имеют более низкую чувствительность по сравнению со средне- и высокочастотными. В связи с этим для обеспечения необходимого звукового давления в области низких частот они должны выдерживать значительные мощностные нагрузки (до 200 Вт и более) при сохранении тепловой и механической прочности;
  • сравнительно низкая резонансная частота (16—30 Гц) этих ГГ, необходимая для обеспечения эффективного воспроизведения низкочастотных составляющих сигнала, требует высокой линейности упругих характеристик гибких элементов (подвеса и шайбы) при больших смещениях подвижной системы вплоть до ± 12—15 мм;
  • для обеспечения «неокрашенности» звучания НЧ ГГ должны иметь, помимо малых уровней гармонических искажений, как можно более «гладкую» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) звукового давления, вплоть до верхней границы воспроизводимого ими диапазона частот (как правило, 1500—3000 Гц). Экспериментально показано, что для того, чтобы НЧ ГГ не вносил слышимой окраски в звучание акустической системы (АС) в верхней части воспроизводимого им диапазона, резонансные пики на его АЧХ должны быть не менее чем на 20 дБ ниже среднего уровня звукового давления, создаваемого АС в этой области частот.

Для удовлетворения таким требованиям при проектировании НЧ ГГ уделяется большое внимание конструктивной и технологической разработке всех элементов: подвеса, шайбы, диффузора, пылезащитного колпачка, звуковой катушки, гибких выводов звуковой катушки, магнитной цепи и диффузородержателя.

  • В разговорной речи громкоговорителями называют головки громкоговорителей, что не одно и то же, головку иначе можно назвать звукоизлучателем, но не громкоговорителем, хотя до 1980-х годов таких различий в терминологии не существовало[К 2].
  • Динамическую головку громкоговорителя (электроакустический преобразователь) называют также «динамик». В просторечии и жаргоне словом «динамик» нередко называют и громкоговоритель целиком. В компьютерных кругах используется также выражение спикер (распространяется на динамическую головку в системном блоке)
  • Для термина акустическая система существуют два устаревших синонима, которые тоже в прошлом были стандартизованы в качестве терминов — акустический агрегат и звуковая колонка.
  • По крайней мере до первой половины 30-х годов наряду с термином «громкоговоритель» употреблялось и слово «говоритель».[3]

Комментарии[править | править код]

  1. ↑ Например студийный монитор, сценический монитор
  2. ↑ В книге «Юный радиолюбитель» в издании 1979 года говорится: «Электродинамические громкоговорители или, сокращенно, динамики. Сейчас их принято называть головками громкоговорителя прямого излучения, а громкоговорителем — совокупность всех элементов звуковоспроизводящего устройства»[2]. В предыдущем издании 1972 года динамические головки ещё называются громкоговорителями.

Источники[править | править код]

  • Павловская В. И., Качерович А. Н., Лукьянов А. П. Акустика и электроакустическая аппаратура. 2-е изд. — М.: Искусство, 1986
  • Акустика. Справочник. Под ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Корольков В. Г., Сапожков М. А. Справочник по акустике. Под общ. ред. М. А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1979.
  • Алдошина И. А. Электродинамические громкоговорители. — М.: Радио и связь, 1989.
  • Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и связь, 1985.
  • Иофе В. К., Лизунков М. В. Бытовые акустические системы. — М.: Радио и связь, 1984.
  • Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. — М.: Энергия, 1978.
  • Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. — М.: Энергия, 1971.
Нормативно-техническая документация
  • ГОСТ 16122-87. Громкоговорители. Методы измерения электроакустических параметров.
  • ГОСТ 12089-66. Громкоговорители рупорные общего назначения. Общие технические условия.
  • ГОСТ 5961-89. Громкоговорители абонентские. Общие технические условия.
  • ГОСТ 23262-88. Системы акустические бытовые. Общие технические условия.
  • ГОСТ 27418-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Термины и определения.
  • ГОСТ 9010-84. Головки громкоговорителей динамические прямого излучения. Общие технические условия.
  • ОСТ 4.383.001-85. Головки громкоговорителей динамические. Общие технические условия.

ru.wikipedia.org

16 материалов о том, как устроены динамики и колонки / Аудиомания corporate blog / Habr

Это — новый дайджест c материалами из «Мир Hi-Fi». Мы собрали статьи об устройстве акустических систем и проектировании колонок. Под катом читайте — какую роль выполняет магнит в динамике, как создают DIY-акустику, как выбрать катушку индуктивности.


Фото Audiomania / Инженерная комната в офисе на Барабанном



Что у динамиков внутри




  • Что есть что: динамические головки. Первую электродинамическую головку, которая походит на современные устройства, запатентовали еще в 1925 году. Эта статья о том, что изменилось с тех пор и чем отличается конструкция динамиков для воспроизведения низких, средних и высоких частот. Вы узнаете, из чего делают каждую деталь головки и с какой целью в динамиках используют золото и алмазы.



  • Как выбрать катушку индуктивности. Материал о том, чем отличаются разные катушки индуктивности и какую из них выбрать для решения той или иной задачи. Говорим о разных их видах: с пропиткой и без, из цельной фольги и с сердечниками. Расскажем, зачем катушки покрывают лаком и почему лучший сердечник — воздух.


  • Лига Звука: как восстановить винтажные громкоговорители. Материал посвящен «старению» громкоговорителей. Говорим о том, почему винтажные динамики сложно «воскресить» без участия производителя и какой их компонент считается самым слабым звеном (спойлер — это центрирующая шайба, которая служит для точной подгонки звуковой катушки). .



Кто и как производит акустические системы




  • Arslab: доступный Hi-End. Основатели бренда Артем Фаермарк и Юрий Фомин поведали, на какие компромиссы они идут, чтобы сохранить цену на Hi-End-системы доступной. Рассказ о том, на каких деталях аудиосистемы нельзя экономить и как вывести на рынок новый продукт.

  • О создании Hi-End-колонок — интервью с Юрием Фоминым из Arslab. В этом интервью Юрий Станиславович объяснил свой подход к разработке акустических систем. Главный конструктор Arslab рассказал, как появилась идея создания бренда, почему большое разнообразие корпусов в линейке — не всегда плюс и почему он считает, что аудиосистема не должна «приукрашать» музыку.

  • Как в Monitor Audio разрабатывают новую акустику. Главный разработчик британского бренда акустики Monitor Audio описал, как в компании с нуля создают новую линейку колонок. Вы узнаете, как дизайнеры Monitor Audio изучают потребности клиентов и как тестируют прототипы аудиосистемы. Также статья рассказывает, как разработчики создавали колонку, звучание которой почти не меняется даже в акустически «неудачных» точках квартиры.

  • Penaudio: Истинный финский звук. Это история финского производителя аудиосистем Penaudio. Создатель бренда Сами Пенттила поделился, почему колонки Penaudio воспроизводят ультразвуковые частоты и на звучание каких музыкальных инструментов он ориентируется при разработке аудиосистем. Также читайте о том, какие материалы используются в акустике бренда.

  • Заметки с фабрики, где делают акустику Arslab и Penaudio. Фотоэкскурсия по фабрике, на которой изготавливают корпуса и собирают готовые акустические системы этих двух брендов. Вы также узнаете, почему повышение затрат на производство Hi-End-акустики не всегда приводит к увеличению качества звучания систем.



Как устроены колонки




  • Азы акустики: типы акустического оформления колонок. Акустическое оформление динамика определяет корпус колонки, в который помещают громкоговоритель. Корпус может быть устроен по-разному: от простого закрытого ящика до сложной конструкции с вырезанным в дереве лабиринтом. Это статья о различиях в звучании разных видов корпусов и необычных способах акустического оформления: контрапертурных системах с горизонтальным расположением динамиков и рупорных конструкциях.


Фото Audiomania / Инженерная комната в офисе на Барабанном
  • Как устроены сабвуферы. В этом материале мы поговорим о том, как разные виды акустического оформления влияют на звучание сабвуфера. Также поделимся практическими советами о том, куда установить сабвуфер, как его настроить и как убедиться, что ваша музыка не будет мешать соседям по дому.


  • Отсекая лишнее: о видах фильтров в акустических системах. Вы узнаете о разных схемах фильтров и о том, какие из них используются для высоких, средних и низких частот. В материале приведены электрические схемы коррекции частотных характеристик акустической системы: подавитель пиков, компенсатор «провалов» и Г-образный аттенюатор.

  • Как устроен конструктор акустических систем. Транскрипт подкаста «Звук», в котором Юрий Станиславович Фомин — инженер с многолетним опытом создания акустических систем и главный технический специалист бренда Arslab — рассказывает о конструкторе акустической системы Audiocore Kit. Интервью о том, как зародилась идея создать DIY-комплект и какие в этом преимущества для покупателей. Здесь же вы найдете ссылки на руководство по сборке Audiocore Kit и обзоры конструктора.



Наш Telegram-канал — о звуке и аудиоаппаратуре в микроформате:

Честная Черная пятница Аудиомании
Музыка для продуктивной работы
​Наш гид покупателя: полочные колонки vs напольные
Гид для новичка: что важно знать про амбушюры наушников



С 22 по 25 ноября в «Аудиомании» проходит Черная пятница.

В акции участвует несколько сотен товаров со скидками до 70%. На распродаже представлена самая разная аудиоаппаратура: от наушников и портативных гаджетов до Hi-Fi-аудиосистем.

habr.com

Динамик — урок. Физика, 8 класс.

Электродинамический громкоговоритель (динамик) — это устройство, преобразующее электрический сигнал в звуковой посредством движения катушки с током в магнитном поле постоянного магнита.

С этими устройствами мы сталкиваемся повседневно (рис. \(1\)), даже если вы не большой поклонник музыки и не проводите в наушниках по полдня. Динамиками оснащаются телевизоры, радиоприёмники в автомобилях и даже телефоны.

 

Рис. \(1\)

 

Громкоговорители похожего типа использовались ещё в конце \(20\)-х годов прошлого века.

Телефон Белла (рис. \(2\)) работал по схожему принципу. В нём была задействована мембрана, которая перемещалась в магнитном поле постоянного магнита.

У этих динамиков было множество серьёзных недостатков: частотные искажения, потери звука.

 

Рис. \(2\)

 

Чтобы решить проблемы, связанные с классическими громкоговорителями, Оливер Лордж предложил использовать свои наработки. Его катушка двигалась поперёк силовых линий.

Чуть позднее двое его коллег адаптировали технологию для потребительского рынка и запатентовали новую конструкцию электродинамиков, которая задействована и по сей день.

 

Динамик имеет довольно сложную конструкцию (рис. \(3\)).

 

Рис. \(3\)

 

Обрати внимание!

Ключевые детали, благодаря которым громкоговоритель функционирует правильно: подвес (или краевой гофр), диффузор (или мембрана), колпачок, звуковая катушка, керн, магнитная система, диффузородержатель, гибкие выводы.

Краевой гофр, или «воротник» — это пластиковая или резиновая окантовка, описывающая электродинамический механизм по всей площади.

Гофры делятся по типу материала, из которого они изготовлены, и по форме. Иногда в качестве основного материала применяют натуральные ткани со специальным, ослабляющим колебания покрытием.  Самый популярный по форме подтип — полутороидальные профили.

Требования, предъявляемые к «воротнику»:

высокая гибкость — резонансная частота гофра должно быть низкой;

гофр должен быть хорошо закреплён и обеспечивать только один тип колебаний — параллельный;

надёжность — «воротник» должен адекватно реагировать на перепады температуры и «нормальный» износ, сохраняя свою форму длительное время.

Для достижения наилучшего баланса звучания в низкочастотных колонках используют резиновые гофры, а в высокочастотных — бумажные.

 

Диффузор динамика представляет собой некий поршень, который двигается по прямой вверх-вниз. Диффузор является основным излучающим объектом в электродинамике. При повышении частоты колебаний он начинает изгибаться.

Диффузоры могут быть жёсткими. Они сделаны из керамики или алюминия. Такие изделия обеспечивают наименьший уровень искажения звука. Динамики с жёсткими диффузорами стоят гораздо дороже аналогов.

Мягкие диффузоры делают из полипропилена. Такие образцы обеспечивают наиболее мягкое и тёплое звучание за счёт поглощения волн мягким материалом.

Полужёсткие диффузоры представляют собой компромиссный вариант. Они делаются из кевлара или стеклоткани. Искажения, провоцируемые таким диффузором, выше, чем у жёстких, но ниже, чем у мягких.

 

Колпачок представляет собой оболочку из синтетики или ткани, основная функция которой — защита динамиков от пыли. Помимо этого колпачок играет немаловажную роль в формировании определённого звучания. В частности, при воспроизведении средних частот.

С целью наиболее жёсткого закрепления колпачки делают округлой формы, придавая им небольшой изгиб.

Разнообразие материалов, из которых производят колпачки, связано с тем, чтобы достичь определённого звучания. В ход идёт ткань с различным пропитками, плёнки, композиции целлюлозы и даже металлические сетки. Последние, в свою очередь, выполняют ещё и функцию радиатора. Алюминиевая или металлическая сетка отводит излишки тепла от катушки.

 

Шайба (иногда её также называют «пауком») — это увесистая деталь, расположенная между диффузором динамика и его корпусом.

В задачи шайбы входит поддержание стабильного резонанса для низкочастотных динамиков. Это особенно важно, если в помещении наблюдаются резкие перепады температуры. Шайба фиксирует положение катушки и всей подвижной системы, а также закрывает магнитный зазор, предотвращая попадание пыли в него.

Классические шайбы представляют собой круглый гофрированный диск. Некоторые производители намеренно меняют форму гофр так, чтоб повысить линейность частот и стабилизировать форму шайбы. Такая конструкция сильно влияет на цену динамика.

Шайбы изготавливают из нейлона, бязи или меди. Последний вариант выполняет функцию мини-радиатора.

 

Звуковая катушка и магнитная система располагаются в небольшом зазоре магнитной цепи, вместе с катушкой система преобразует электрическую энергию.

Сама магнитная система — это система из магнита в виде кольца и керна. Между ними в момент воспроизведения звука перемещается звуковая катушка.

Важная задача конструкторов — создание равномерного магнитного поля в магнитной системе. Для этого производители динамиков досконально выверяют полюса и оснащают керн медным наконечником. Ток в звуковую катушку поступает через гибкие выводы динамика — обычную проволоку, намотанную поверх синтетической нитки.

 

Условное обозначение динамика на электрических схемах представлено на рисунке \(4\).

 

Рис. \(4\)

 

Обрати внимание!

Принцип работы динамика заключается в следующем: ток, идущий на катушку, заставляет её совершать перпендикулярные колебания в пределах магнитного поля. Эта система увлекает за собой диффузор, заставляя его колебаться с частотой подаваемого тока, и создаёт разряженные волны. Диффузор начинает колебаться и создаёт звуковые волны, которые могут быть восприняты человеческим ухом. Они в виде электрического сигнала передаются в усилитель. Отсюда и появляется звук.

Диапазон воспроизводимых частот напрямую зависит от толщины магнитопроводов и размера динамика. При большей величине магнитопровода увеличивается зазор в магнитной системе, а вместе с ним увеличивается и эффективная часть катушки.

Именно поэтому компактные динамики не справляются с низкими частотами в пределах \(16\)–\(250\) герц. Их минимальный порог частотности начинается с \(300\) Герц и заканчивается на \(12000\) герц. Вот почему динамики хрипят, когда вы выкручиваете звук на максимум.

 

Большая часть электродинамиков воспроизводит лишь часть частот, которые может воспринимать человек.

Сделать универсальный динамик, способный воспроизводить весь диапазон от \(16\) до \(20000\) герц, невозможно, поэтому частоты поделили на три группы: низкие, средние и высокие.

После этого конструкторы начали создавать динамики отдельно для каждой частоты. Это значит, что низкочастотные динамики лучше всего справляются с басами. Они работают на диапазоне \(25\)–\(5000\) герц.

Высокочастотные динамики созданы для работы с визжащими верхами (отсюда нарицательное имя — «пищалка»). Они работают в частотном диапазоне \(2000\)–\(20000\) герц.

Среднечастотные динамики работают в диапазоне \(200\)–\(7000\) герц.

 

Динамики для телефона отличаются от «взрослых» моделей конструктивно (рис. \(5\)).

 

Рис. \(5\)

 

Расположить такой сложный механизм в мобильном корпусе нереально, поэтому инженеры пошли на хитрость и заменили ряд элементов. Например, катушки стали неподвижными, а вместо диффузора используется мембрана.

Динамики для телефона сильно упрощены, посему ожидать от них высокого качества звучания не стоит. Диапазон частот, который способен охватить такой элемент, значительно сужен. По своему звучанию он ближе именно к высокочастотным устройствам, так как в корпусе телефона нет дополнительного пространства для установки толстых магнитопроводов.

Устройство динамика в мобильном телефоне отличается не только размерами, но и отсутствием независимости. Возможности устройства ограничиваются программным обеспечением. Это сделано для защиты конструкции динамиков. Многие снимают этот лимит вручную, а потом задаются вопросом: «Почему хрипят динамики?»

В среднестатистическом смартфоне устанавливают два таких элемента. Один разговорный, другой музыкальный. Иногда их объединяют для достижения эффекта стерео. Так или иначе, достичь глубины и насыщенности в звучании можно лишь с полноценной стереосистемой.

www.yaklass.ru

Устройство современных микрофонов и динамиков

Работа всей современной аудиоаппаратуры основана на использовании процесса обработки, передачи и усиления путём преобразования звуковых частот в электрический сигнал и обратно. При этом динамики и микрофоны становятся важнейшими составляющими подобного оборудования.

Что такое акустика

У понятия "акустика" достаточно много значений, каждое из которых связано со звуком. Но в первую очередь это наука о звуке, его физической природе, принципах возникновения, восприятия, распространения. Одним из её разделов является электроакустика, которая позволяет исследовать вопросы приёма, воспроизведения, а также записи звуковой информации при помощи техники.

Именно в рамках таких научных изысканий изучаются вопросы формирования и развития систем вещания, телевидения, радиотелефонной связи, систем звукоусиления. Когда же речь идёт об электрической аппаратуре акустика (или акустическая система) представляет собой устройство, которое используется для преобразования токовых сигналов в звуковое колебание.

Конструкция микрофона и динамика

Конструктивно динамики (динамические головки, громкоговорители) состоят из нескольких основных конструктивных элементов:

  1. Магнитов,
  2. Катушек, намотанных на каркас,
  3. Диффузоров.

Внутри каркаса с катушкой располагается постоянный магнит-сердечник, с помощью которого при подаче сигнала на вход образуется магнитное поле. При этом катушка начинает своё движение, характер которого зависит от поданных сигналов и их амплитуды (с её снижением уменьшается и ход самой катушки). Одновременно с катушкой двигается и диффузор, присоединённый к катушке, создавая при этом в воздухе звуковые колебания.

Микрофон по своей конструкции фактически повторяет динамик: его диффузор принимает воздушные колебания, а катушка напрямую связана с ним и магнитом внутри. Основным отличием стало то, что катушка динамической головки имеет меньше витков в сравнении с катушкой, которая устанавливается в микрофоне.

Устройство и принцип действия микрофона

Принцип работы любого микрофона вне зависимости от особенностей его конструктивного исполнения заключается в воздействии на тонкую мембрану звуковых колебаний воздуха. В результате мембранные колебания становятся причиной возбуждения электрических колебаний. В зависимости от типа устройства могут быть использованы различные технологии и физические явления: микрофон может быть

  • Электродинамическим
    • Ленточным, когда материалом для катушки служит гофрированная алюминиевая фольга;

    • Катушечным, оснащённым диафрагмой в кольцевом зазоре магнита, при колебаниях которой под действием звуковых волн катушка пересекается силовыми линиями и в ней наводится ЭДС;

  • Пьезоэлектрическим, работа которого основана на использовании кристаллических пластинок;

  • Конденсаторным, оснащённым конденсатором, ёмкость которого изменяется во время звуковых колебаний при вибрации одной из обкладок (для этого она изготавливается из эластичного материала).

Основными техническими параметрами всех микрофонов является их

  1. Чувствительность – отношение выходного напряжения к звуковому давлению при заданном уровне частоты (в большинстве случаев она составляет 1000 Гц): чем она ниже, тем меньше чувствительность микрофона;
  2. Акустическая характеристика, которая определяется интенсивностью влияния звукового поля;
  3. Уровень собственного шума,
  4. Амплитудно-частотная характеристика, зависящая от особенностей звуковых колебаний;
  5. Направленность, которая определяется зависимостью чувствительности аппарата от его расположения по отношению к источнику звука.

Устройство и принцип действия динамика

Работа любой динамической головки основана на использовании в составе конструкции кольцевого магнита с полюсами, которые размещены на его плоской стороне, и его поля. Замкнутое магнитное поле при этом формируется за счёт использования стальных листов с обеих сторон элемента. Полученная система играет роль магнитопровода и по своей форме и размеру полностью совпадает с параметрами магнита.

Равномерность распределения магнитных линий обеспечивается за счёт вставленного в центральное отверстие стального цилиндра. Разница в диаметрах цилиндра и отверстия в магните определяется конструкцией катушки. В полученном зазоре происходит концентрация магнитного поля.

Катушка индуктивности, размещённая в зазоре, всегда погружается внутрь зазора на половину высоты, что позволяет обеспечить её одинаковый ход во время работы динамика в обе стороны. Подключение к катушке к источнику питания в зависимости от совпадения полярности катушки и самого магнита (при одной её совпадении она выталкивается, при противоположных значениях – втягивается) фактически обеспечивает работу всего устройства.

Для того чтобы добиться механического движения воздуха катушка фиксируется на жёстком цилиндре с бумажным конусом. При перемещении катушки конус также будет двигаться и появится звук. Исключить любые искажения помогает фиксация полученной конструкции при помощи диффузородержателя и центрирующей шайбы.

Читайте также: Что такое цифровой микрофон?

xn----7sbfcba6asrtcbbuis7knc9bcd.xn--p1ai

Принцип действия громкоговорителей и советы по выбору

Громкоговорители преобразуют электрические сигналы в колебания воздуха, которые человеческое ухо воспринимает как звук. Классическая конструкция громкоговорителя – это одна или несколько излучающих головок в акустическом оформлении. Источник звука – сама головка. Оформление или корпус обеспечивают только качественное и выразительное звучание в нужном диапазоне частот.

Ближайший технический аналог громкоговорителей – это наушники или динамики микрофона. Но между наушниками и громкоговорителями есть одно существенное различие: наушники не предназначены для трансляции звуковых волн в открытое пространство, тогда как именно это и есть основное предназначение громкоговорителей.

Принцип работы громкоговорителей

С технической точки зрения громкоговоритель – электроакустический преобразователь. Что это означает? Его принцип работы основан на взаимодействии проводника с магнитным полем. При подаче тока полюса магнита образуют поле. В нем находится проводник (чаще всего – катушка), на который воздействует электродинамическая сила.

Она стремится вытолкнуть проводник из магнитного поля, создавая колебания. Катушка жестко соединена с диффузором, который также начинает колебаться, в результате чего возникают звуковые волны.

Катушка – это каркас, обмотанный алюминиевым или медным проводом. Число слоев провода четное, потому что выводы катушки должны быть с одной стороны, а для этого нужно сделать 2 или 4 слоя обмотки. Каркас с обмоткой скрепляют лаком. Выводы надежно приклеивают к диффузору и каркасу.

Еще один важный элемент громкоговорителя – центрирующая шайба. Она задает правильное положение звуковой катушки в магнитном поле. Шайба жестче проводника, поэтому она поддерживает основной резонанс подвижной системы громкоговорителя.
Наконец, конструкция предполагает наличие диффузора.

Это излучающий элемент, определяющий электроакустические характеристики устройства. Он имеет коническую форму, потому что на средних и высших частотах участки диффузора колеблются с разными амплитудами и фазами. Но применяются также круглые и овальные диффузоры.

Эти элементы отливают из бумажной массы, их толщина – от 0,1-0,4 мм. Чем меньше масса диффузора и жестче материал, тем лучше громкоговоритель воспроизводит высокие частоты.

Виды громкоговорителей

Этот вид акустического оборудования можно назвать и по-другому: динамиком. Громкоговорители – неотъемлемая часть акустических систем, оповещения и озвучивания. Их используют музыканты и звукорежиссеры во время концертов, театральных выступлений, демонстрации фильмов. Основная задача громкоговорителя – преобразовать электрические сигналы в акустические колебания.

В продаже есть громкоговорители разных видов. За основу классификации чаще всего принимают способ звучания. Но значение имеют и другие характеристики:

  • Принцип действия: электростатический, плазменный, пьезокерамический, электродинамический.
  • Частотность: широкополосные, низко-, средне- и высокочастотные.
  • Применяемость: для приемников, акустических систем, студий звукозаписи и т.д.

Однако при покупке первый критерий выбора – звучание. Наиболее популярный вариант – электродинамический громкоговоритель. Его конструкция похожа на микрофон: магнит создает поле, в нем находится катушка, которая колеблется от электрических импульсов, формируя звуковые волны.

Они образуются за счет давления на мембрану диффузора. Такой динамик простой в эксплуатации, недорогой и поддерживает высокое качество звучания.

По похожему принципу действует электростатический громкоговоритель, однако в его основе – колебания двух мембран, между которыми действует электрическая энергия с высокими показателями напряжения. Электромагнитные модели используют намагниченный диффузор и мощный электромагнит, которые создают акустические волны при помощи импульсов напряжения.

Иначе устроены пьезоэлектрические модели. Они генерируют акустические волны нужной частоты за счет колебаний мембраны, которые возникают под действием электрического поля. Громкоговорители-ионофоны обходятся вовсе без диффузоров, поскольку используют для звуковых колебаний электрические разряды.

Это основная классификация громкоговорителей, но их можно разделить на виды и по другим характеристикам:

  • Способу подключения к трансляционной сети: низкоомные, которые подсоединяются напрямую к выходному контакту усилителя, и трансформаторные, подключаемые к трансляционному выходу с трансформатором.
  • Принципу преобразования сигнала: катушечные (электродинамические), электретные (электростатические), с неподвижной катушкой (электромагнитные), ленточные модели (пьезоэлектрический принцип работы).
  • Области применения: для использования внутри помещений, всепогодные модели для установки на улице и громкоговорители во взрывозащищенном корпусе.
  • Конструктивному исполнению: врезные, накладные, корпусные.

Устройства для помещений не отличаются прочностью корпуса. Всепогодные модели, наоборот, защищены не только от механических повреждений, но также от проникновения влаги. Взрывозащищенный корпус рассчитан на помещения, где хранят агрессивные и взрывоопасные вещества.

Как правильно выбрать громкоговоритель

Если вы покупаете динамики для охранно-пожарной сигнализации, их характеристики должны соответствовать ГОСТ 16122-78 и 9010-78, а также нормативным актам Международного электротехнического комитета. Основные параметры, на которые следует обращать внимание при выборе:

  1. Характеристическая мощность – показатель звукового давления. Оптимальный вариант – 94 децибела на расстоянии в метр при частотном диапазоне 100-8000 Герц.
  2. Чувствительность – чем выше мощность, тем ниже чувствительность оборудования.
  3. Шумовая мощность – показатель среднего уровня звука, который соответствует заявленной производителем мощности громкоговорителя.
  4. Максимальная мощность – пиковая сила звука, которую устройство может поддерживать в течение часа без вреда для корпуса.
  5. Номинальная мощность – сила звука, при которой невозможно почувствовать нелинейные искажения.

Мощность и количество громкоговорителей нельзя определить навскидку. Эти параметры рассчитывают, ориентируясь на характеристики помещения, где будет использоваться акустика.

Оборудование подбирают так, чтобы обеспечить равномерное распространение звука. Площадь покрытия рассчитывают выше уровня пола: на высоте 1,6-1,8 м. Наши консультанты помогут вам подобрать громкоговоритель из нашего каталога для любых целей.

ТОП-10 громкоговорителей

На основе отзывов пользователей мы составили рейтинг громкоговорителей. Он учитывает соотношение цены и качества акустики, а также ее надежности и удобства эксплуатации.
Первое место рейтинга занял профессиональный активный сабвуфер Apart SUBA165-W – он собрал максимальное количество положительных отзывов.

Это динамик со встроенным усилителем, который воспроизводит расширенный диапазон низких частот. Его можно использовать для трансляции музыки и речи: будет отчетливо слышно каждое слово диктора. Мощность устройства – 140 Вт, частотный диапазон – 30-180 Гц. Вес оборудования – чуть больше 12 кг.

Второе место рейтинга достается сабвуферу той же фирмы Apart, но пассивной модели: SUBLIME-W. Она охватывает частотный диапазон 45-150 Гц, обладает чувствительностью 85 дБ и весит 8 кг. Однако эта модель требует дополнительного подключения усилителя звука.

Третье место – пассивный потолочный динамик CVG AUDIO SUB-S8T. Это встраиваемая модель, поэтому ее «прячут» в отделке потолка, делая невидимой. При этом сабвуфер поддерживает высокое качество звучания, он охватывает диапазон от 45 до 200 Гц. Чувствительность модели – 91 дБ. Весит она чуть больше 6 кг, что облегчает установку акустики.

Также в десятку лучших, согласно отзывам покупателей, вошли такие громкоговорители:

  • CVG AUDIO CR6TE – двухполосная акустическая система для установки в подвесной потолок. Корпус выполнен из белого пластика. Чувствительность оборудования – 89 дБ, частотный диапазон – от 80 до 18000 Гц. Это недорогая модель, которую легко монтировать в коммерческих помещениях. Весит она около 2 кг.
  • Yamaha VXS3FTW – широкополосная настенная система для фоновой озвучки помещений. Ее выбирают владельцы магазинов, торговых центров, кафе и ресторанов. Оборудование поддерживает качественную трансляцию музыки и речи, весит всего 1 кг. Чувствительность модели – 86 дБ, диапазон частот – 130-20000 Гц.
  • Apart MASK8F-W – двухполосный настенный громкоговоритель для использования без сабвуфера. Работает в диапазоне от 20 до 25000 Гц, обладает чувствительностью 93 дБ. Модель можно не только монтировать на стену, но и установить на подставке.
  • JBL C60PS/T-WH – компактный подвесной сабвуфер. Это качественная акустика для ресторанов и кафе, магазинов и баров, фитнес-центров и прочих коммерческих помещений. При высокой нагрузке сабвуфер демонстрирует отличную надежность и долговечность эксплуатации. Чувствительность – 88 дБ, вес – 7,6 кг.
  • JBL C67HC/T-WH – узконаправленная широкополосная акустическая система для высоких потолков. Поддерживает частотный диапазон от 75 до 17000 Гц, чувствительность – 90 дБ. Корпус выполнен из полистирола, модель защищена от брызг, повышенной влажности и ультрафиолетового излучения.
  • Atlas Sound AH94-212-BSG – рупорная стадионная система. Трехполосная модель поддерживает частотный диапазон от 100 до 17000 Гц. Чувствительность – 105 дБ. Акустику защищает прочный серый корпус, устойчивый к неблагоприятным внешним факторам.
  • Apart COLW101 – настенная акустическая система. Работает в частотном диапазоне от 160 до 20000 Гц. Это колонка на 11 динамиков, рассчитанная на использование в 100-вольтовых линиях. Выполнена в прочном алюминиевом корпусе, в комплект поставки входит также надежный настенный кронштейн для монтажа.

Акустические колонны формируют направленный звук, который можно транслировать на большие расстояния. Это специфическая разновидность громкоговорителей, которые устанавливают в системах звукоусиления в 100-вольтовых линиях.

Сабвуферы представляют собой динамики с расширенным диапазоном низких частот, их используют для придания музыке глубины, выразительности и драйва.

Выбор акустической системы зависит от условий эксплуатации и параметров помещения (открытого пространства), где она будет установлена. Оптимально, если расчет параметров и количества громкоговорителей выполнят профессиональные инженеры.

www.alfazvuk.ru

Как устроен динамик - подноготная

Появление динамика

С началом активного использования электричества появилась возможность передавать звуковой сигнал, преобразуя его в электрический и обратно. В разное время изобрели много способов этого преобразования. Среди них — электродинамический, электростатический, изодинамический, ленточный, излучатель Хейла, Пьезо и даже плазменный излучатель.

Они работают на разных физических принципах, различаются спецификой применения. Но самым первым все-таки было устройство, реализующее электродинамический принцип. Оно и остается самым распространенным. Динамик, электродинамическая головка, динамический драйвер — все эти термины являются синонимами к одному и тому же изобретению.


Слева — Ханс Эрстед. Справа — первая коммерческая версия электродинамического излучателя (6-дюймовый динамик, стоимость — около $3000 в современном эквиваленте)

Физические принципы, на которых работает динамик, основаны на электромагнетизме, открытом Хансом Эрстедом и описанном впоследствии целой плеядой физиков 19-го века. Тот факт, что проводник с током выталкивается магнитным полем, а в проводнике, движущемся в этом поле, наоборот, возникает ток, собственно, и привел к изобретению динамика.

Первое устройство, в котором применены все основные конструктивные принципы современного динамика, было запатентовано в 1898 году Оливером Лоджем после приблизительно тридцати лет самых разных попыток нащупать эффективный способ реализации. А сам динамик, в том виде, к которому мы все привыкли, появился спустя еще приблизительно тридцать лет.

С тех пор принципы его работы и основные элементы конструкции остаются неизменными. При этом, — вот что особенно удивительно, — не проходит и года без информации об очередном революционном усовершенствовании динамика, позволяющего ему работать еще лучше.

Устройство динамика

Любой современный динамик включает в себя каркас [1], который еще называют корзиной или даже пауком. На нем держатся все остальные части конструкции.

В тыльной части корзины крепится магнитная система, которая состоит из кольцевого магнита [2] и магнитного керна [3] — вместе они образуют кольцевой зазор. Этот магнитный зазор, кольцевая щель между двумя магнитами, должна быть минимальной для создания максимально мощного магнитного поля.


В зазоре расположена так называемая голосовая (звуковая) катушка [4], которая может совершать возвратно-поступательные движения под воздействием магнитного поля, поскольку по ней протекает переменный ток, соответствующий по форме воспроизводимым звуковым колебаниям. Она, как правило, состоит из проволоки, покрытой изолирующим лаком и намотанной на тонкостенный цилиндр, который называют каркасом [5] звуковой катушки.

Он крепится к диффузору [6] — тонкостенному элементу конструкции, который, колеблясь, собственно, и воспроизводит звук. Для этой цели диффузор должен иметь возможность двигаться. Для этого установлены так называемые подвесы [7, 8]: верхний (наружный) и нижний. Это шайбы из тонкого и гибкого материала с концентрическими выпуклостями. Благодаря такой форме, подвесы позволяют диффузору двигаться вдоль оси симметрии всей конструкции вперед-назад.

Он делает это потому, что его толкает голосовая катушка, на которую действует электромагнитная сила, пропорциональная силе переменного тока, который подается на катушку по гибким безмоментным проводникам [9]. С другой стороны эти провода заканчиваются клеммами [10], к которым подсоединяется акустический кабель, идущий от усилителя.


Завершает картину пылезащитный колпачок [11], который крепится к диффузору спереди и, что понятно из названия, защищает магнитный зазор от проникновения в него частичек пыли.

Разнообразие динамиков огромно. Они различаются по мощности, рабочему диапазону воспроизводимых частот, сфере применения и по множеству других параметров. Естественно, от этого зависят технологии и материалы, применяемые в производстве каждой из частей. Их мы и рассмотрим по отдельности.

Диффузор

Изначально диффузор делался из целлюлозы — бумаги или картона. Из того же материала выполнялся и пылезащитный колпачок (если он был предусмотрен). Целлюлозные диффузоры очень часто применяются до сих пор. Бумага хороша своим сочетанием легкости и жесткости. Влагоустойчивости, прочности и долговечности ей добавляют с помощью пропитки синтетическими материалами.

В этом смысле хорош пластик, но чисто пластиковый некомпозитный диффузор имеет ряд недостатков. Для их исправления применяются композитные материалы с разнообразными компонентами: от древесных или стеклянных волокон до кевлара или даже графена. Повышенную жесткость имеют металлические диффузоры. Чаще всего они делаются из алюминиевых сплавов.


Одними из лучших параметров обладает бериллий, но, ввиду повышенной стоимости материала и технологий его обработки, такой вариант достаточно дорог. В так называемых купольных высокочастотных динамиках чаще всего применяется ткань с пропиткой, иногда армирующая слой максимально жесткого композита, с жестким наполнителем, вплоть до алмазного порошка.

Важнейшие требования к диффузору — минимум собственных резонансов и максимальная жесткость, при которой становится возможным «поршневой» режим движения диффузора по всей его площади. Эти параметры должны сочетаться с важнейшим требованиям к весу подвижной системы динамика — он должен быть минимальным. Таким образом, качественный диффузор всегда является компромиссом взаимоконфликтующих условий.

Подвес динамика

Внутренний (ближний к магниту) подвес динамика еще называют центрирующей шайбой. Чаще всего эту деталь формуют на прессе с нагреванием из легкой, крепкой на разрыв ткани с эластичной синтетической пропиткой — прочно и подвижно. В некоторых мощных низкочастотных динамиках применяются две центрирующие шайбы, расположенные одна за другой.


С внешним подвесом все немного сложнее. Изначально он делался в виде концентрических волн (гофров) по внешнему краю бумажного диффузора. Так в некоторых случаях поступают и сейчас, добавляя синтетическую пропитку зоны гофров. Для больших амплитуд колебаний внешний подвес делают из резины, чаще всего это — искусственный бутадиеновый каучук. Резиновый подвес в сечении, в большинстве случаев, представляет собой выпуклую дугу. Есть варианты и «многоволновых» резиновых подвесов, либо применения других профилей, в том числе и переменных по углу.

Оба подвеса должны обеспечить строго плоско-параллельное возвратно-поступательное движение всей подвижной системы динамика с минимальными отклонениями в сторону от его оси.

Звуковая (голосовая) катушка

Эта катушка, работающая в магнитном зазоре динамика, намотана на каркас — цилиндр, который часто делается из плотной бумаги. Для каркаса также применяется устойчивый к нагреву пластик: каптон, текстолит, либо другие композитные материалы. Для большей плотности и температурной устойчивости (при серьезной нагрузке, т. е. громкости, катушка нагревается) используют сплавы на основе алюминия и даже титан.

Проволока, которой наматывается голосовая катушка, чаще всего, медная. Алюминиевая проволока легче, и это в данном случае — плюс, но она имеет свои недостатки (большее электрическое сопротивление при меньшей температурной устойчивости) и применяется реже. Есть вариант с биметаллической алюминиевой проволокой с медным покрытием, что улучшает проводимость.


Для более плотного расположения витков проволоку иногда делают в сечении прямоугольной либо шестиугольной. Для получения нескольких вариантов сопротивления катушки при параллельном или последовательном соединении ее частей или использования раздельных усилителей, звуковая катушка, чаще всего в низкочастотных динамиках, может разделяться на отдельные секции, намотанные на общем каркасе.

Для лучшего охлаждения голосовой катушки магнитный зазор в некоторых высокочастотных динамиках заполняется специальной жидкостью с наполнителем из мелкодисперсного магнитного порошка. Это повышает эффективность системы и улучшает отвод тепла.

Магнитная система

Эффективность магнитной системы динамика определяется, в первую очередь, материалом магнита. Самый распространенный — феррит. В середине прошлого века были распространены магниты из сплава AlNiCo (железо-алюминий-никель-кобальт), в отдельных случаях этот вариант до сих пор применяется. В новейший исторический период все большее распространение получают неодимовые магниты, создающие гораздо более сильное магнитное поле. Проблемой здесь стало получение неодимовой заготовки нужных размеров: неодим — материал труднообрабатываемый. Кроме того, стоимость неодимовых магнитов в последнее время растет.

Корзина динамика

Самый распространенный и максимально технологичный вариант корзины, или каркаса динамика — штампованная деталь из мягкой стали. Каркасы небольшого размера могут быть выполнены из пластика. Более совершенное, прочное и, что самое главное, точное в своей геометрии изделие получают методом литья, чаще всего из алюминия, с последующей обработкой на металлорежущих станках.


Важно понимать: чтобы добиться минимального магнитного зазора, звуковую катушку, расположенную в этом зазоре, нужно заставить двигаться, не задевая его краев. Для этого ее движение должно быть идеально соосным магнитному зазору вдоль всей возможной амплитуды колебаний. Расположение катушки в магнитном зазоре должно быть идеально симметричным. Это накладывает высокие требования на точность изготовления и сборки всех частей.

Все компоненты динамика соединяются с помощью клея на специальном оборудовании.

Каждый динамик, согласно примененным в нем материалам и технологиям, размерам, весу, электрическим и механическим параметрам, имеет свое в точности определенное назначение.


Источник: stereo & video 


pult.by

История и виды динамиков | Мы рассказываем о гитарах

Стандартный динамический громкоговоритель, который мы знаем сегодня, был разработан в 1920-х годах и использует магнитное поле для перемещения катушки или магнита, который соединен с диафрагмой. Конечно есть и другие виды динамиков, которые зависят от типа устройств усилиения, помимо стандартных круглых динамиков, в этой статье мы рассмотрим немного основных типов: рупорные(рожковые), пьезоэлектрические, магнитострикционные динамики, электростатические, ленточные и плоские магнитные колонки, волновые, плоские панельные колонки, «преобразователи воздушного движения», плазменные динамики, и цифровые колонки.

1. Рожковые (рупорные) динамики

Данные динамики были самой первой формой для усиления звука. Им не нужно электричество для усилиения. Данные динамики использовали в своих конструкциях например: Томас Эдисон, Magnavox, и Victrola. Период их использования примерно 1880 по 1920.

Основной их недостаток в том, что они не могут качественнои мощно производить усиление.В будующем их полностью вытеснят динамики и устройства основанные на электричестве. Сегодня они интересны лишь в качестве экспоната для коллекционеров, правда есть современные разработки, которые полностью или частично используют принципы рупорных динамиков.

2. Электродинамические (современные) динамики        

 Что такое электродинамический динамик? Это устройство, которое использует электромагнитную катушку и диафрагму для создания звука. Это наиболее распространенный тип динамиков в современном мире.

Как это работает?

Современный динамик использует электромагнит, чтобы преобразовывать электрические сигналы разной силы в движение диффузора. Катушка из медной проволоки движется в магнитном поле. Это работает используя принцип индукции. Катушка подключена к конусу из картона, бумаги, винила или другого материала. Конус диафрагмы вибрирует вместе с электромагнитной катушкой. Звук создается и усиливается непосредственно самой диафрагмой. Особенность данных динамиков заключается в том, что каждый тип динамиков производится для определенного диапазона частот, т.к это зависит от типа магнитов, материала и предназначения динамиков.

Немного о звуке:

Звук является одной из форм энергии, проходящий через газ или жидкую среду.  Есть два основных параметра для измерения звука: частота и уровень громкости (децибелы). Частота несет ответственность за качество звука в динамике,  децибелы за громкость звука.

Люди могут слышать звук частотой с 20 — 20.000 Гц. Герц является количеством циклов в секунду. Звук представляет собой волну в диапазоне от 0 уровня энергии до бесконечности.

Если посмотретьт на музыку , то любая нота не звучит на постоянной частоте , это звуковая волна, которая достигает максимума, для ноты До диез 1 октавы например каждые 277-278 раз в секунду.Частотный спектр воспринимаемый человеком (примерно) от 20Hz до20 kHz,
наибольшая чувствительность в диапазоне от 2 до 4 KHz.
Динамический диапазон (от самых тихих воспринимаемых звуков до самых громких) около 96 dB (более чем 1 к 30000 по линейной шкале).
Общеизвестно, что человек в состоянии различить изменение частоты на 0.3% на частоте порядка 1kHz.
Если два сигнала различаются менее чем на 1дб по амплитуде – они трудноразличимы. Разрешение по амплитуде зависит от частоты и наибольшая чувствительность наблюдается в диапазоне от 2 до 4 KHz.
Пространственное разрешение (способность к локализации источника звука) – до 1 градуса у человека.
Звуки различной частоты распространяются в воздухе с разной скоростью. В результате высокочастотная часть спектра от источника находящегося на удалении от слушателя несколько запаздывает.
Человек не в состоянии заметить внезапное исчезновение высоких частот, если оно не превышает порядка 2ms.
Некоторые исследования показывают, что человек в состоянии ощущать частоты выше 20kHz. С возрастом частотный диапазон сужается.

Для человеческой речи частотный спектр, несущий информацию: от 500 Hz до 2 kHz
Низкие частоты в нашей речи это басы и гласные, высокие частоты – согласные.
Так как нейрон может возбуждаться не чаще чем 500 раз в секунду, то для получения информации о более высоких частотах слуховой аппарат человека прибегает к некоторым «ухищрениям»: на частотах до 500 Hz — колебания непосредственно переходят в нервные импульсы.
Примерно до 1.5кГц проблема решается подключением одновременно до 3 нейронов к одному нервному окончанию. Нейроны в данном случае возбуждаются последовательно, один за другим и, соответственно, помогают улучшить частотное разрешение в 3 раза.
На более высоких частотах регистрируется лишь амплитуда сигнала.
Таким образом бинауральный слух, играющий большую роль в локализации источника звука, лучше всего развит на частотах меньших 1.5кГц. Выше этой частоты источником информации о местоположении служит лишь разница амплитуд сигнала для левого и правого уха.

Основные этапы развития  современных динамиков:

1861 — самый простой тип электронных громкоговорителей был разработан Johann Philipp Reis — учитель в городе Friedrichsdorf, Германия. Динамик был способен грубо очень «грубо» воспроизводить звук. Это был первый опыт использования электродинамического громкоговорителя.

1876 ​​- Александр Грэм Белл также делает опыты с созданием динамика, основываясь на работе Рейса.

1877 — идея электромагнитной катушки для использования в  динамиках осуществленная Вернером фон Сименсом, он использовал её для преобразования входных сигналов постоянного тока телеграфа. У него небыло решения для  усиления звука, но он предположил, что это в конечном счете может быть сделано в ближайшем будующем.

1877-1921 — Различные изобретатели и инженеры работают с идеей электродинамических громкоговорителей, но пока получается создать только грубые, искаженные звуки. Промышленность продолжала выпусать рупорные динамики.

C.W. Rice из  General Electric и E.W. Kellogg из AT&T вместе работали в Скенектади, Нью-Йорк, над улучшением электромагнитных динамиков и первой электрической системой усиления. Они создали рабочий прототип в 1921 году. Райс и Келлог смогли решить окончательно все проблемы, которые привели их к хорошиму, четкому звуку. Предыдущие попытки сделать громкоговоритель давали плохое, неприемлемое, приглушенное звучание. Этот приглушенный звук не был достаточно хорош, чтобы конкурировать с звуком рупорного динамика, который был хорошо известен на рынке. Райс и Келлог смогли в полной мере понять что необходимо для воспроизведения всех частот, необходимых для создания точного звука. Их прототип обладал достаточно большим динамическим диапазоном частот, чтобы быть лучше, чем диапазон рупорного динамика, обладая при этом возможностью значительно увеличить громкость. В 1925 году они подали на патенты и выступил с речью в Сент-Луисе на конференции  AIEE(American Institute of Electrical Engineers). После нескольких лет работы они усовершенствовали его как первый коммерческий продукт в своем роде и назвали громкоговоритель Радиола № 104. Она продавалась в 1926 году за $ 250 (около $ 3000 сегодня). Динамик продавался под брендом RCA.

Электродинамические громкоговорители сейчас производятся под несколько задач и делятся на основные категории:

Пищалки (Tweeter) — 2 кГц — 20 кГц, используются для производства всей верхней линейки высоких частот.Большинство  пищалок сделаны по принципу электродинамических громкоговорителей, однако есть пьезоэлектрические, электростатические и плазменные высокочастотные динамиками.

Динамики средней частоты (Mid-range) — 300 — 5 кГц. Этот диапазон охватывает большую часть человеческого голоса вместе с большинством музыкальных инструментов.

Низкочастотный динамик (Woofer) — для частот 40 — 1 кГц.

Сабвуфер (Subwoofer) — 20 — 200 Гц. Очень низкие частоты. Человеческое ухо может слышать только до 20 Гц. низкочастотного диапазона. Это означает, что он может быть размещен в любом месте комнаты и быть услышанным из любой точки с тем же качеством звука. Сабвуферы также производят звуковые волны, которые проникают легко через стены. Шум от этого типа динамиков может даже проникнуть вертикально через 5 и более полов из бетона в жилых домах. Излишне говорить, легко попасть в неприятности с местными постановлениями шума. Сабвуферы были разработаны в 1960-х годах.

3. Плоские панельные колонки

Здесь выделяется NXT-технология.

NXT-панели – это один из вариантов исполнения плоско-панельных громкоговорителей. В основу легли разработки для военной промышленности, однако, основное применение подобные устройства нашли в потребительской электронике. Компании Parrot использует данную технологию в устройствах MINIKIT SLIM, MINIKIT CHIC и MINIKIT L.E.

Говоря об особенностях, выгодно отличающих систему, нам следует назвать те, которые важны при использовании устройства в ограниченном пространстве:

  • практически безукоризненное излучение звука во всех направлениях;
  • малая зависимость акустического давления при удалении от панели NXT. То есть качество звука не падает при перемещении пользователя.

В отличие от обычных громкоговорителей, NXT — это технология плоских панелей, где ее возбуждение осуществляется из одной точки с помощью подвижной катушки, пьезоэлемента или другого возбудителя. Привод NXT максимизирует резонансное поведение панели, например, благодаря выбору материала поверхности и определению места установки возбудителя.

Основная идея заключается в получении максимально случайного характера движения любых двух соседних точек поверхности панели относительно друг друга — и это основной прорыв NXT.

В очень жесткой панели системы NXT после возбуждения, основанного на обычном электродинамическом или электростатическом принципе, на всей ее поверхности происходят сложные вибрационные процессы. При этом резонансные свойства, связанные со структурой материала и точкой возбуждения, становятся более интенсивными, соседствующие элементы материала начинают произвольно вибрировать. Научное название этого явления — «режим распределенной вибрации». Постарайтесь себе представить трассу скоростного спуска, на которой бугры переходят в углубления и наоборот. Необходимо, чтобы структура вибраций во всем частотном диапазоне была бы как можно более сложной и плотной.

В отличие от обычных многополосных громкоговорителей, для воспроизведения всего звукового диапазона используется одна панель NXT, возбуждаемая при помощи одного-единственного преобразователя. При площади 0,6 кв. м нижняя граничная частота составляет 100 Гц, а верхняя 18 кГц. И отклонения частотной характеристики при этом имеют такой же порядок, как и у обычных громкоговорителей. При увеличении площади до 1,5 кв. м низкочастотная граница уменьшается до 60 Гц. Панели NXT могут работать при размерах от 25 кв. см до 100 кв. м! Самые маленькие могут быть использованы в системе мультимедиа совместно с ноутбуком, а самые большие в кинотеатрах, служа одновременно экраном. И при этом открывается совершенно безбрежное море применений от автомобильной акустики и портативных устройств (Parrot MINIKIT SLIM) до совершенно незаметной (для глаз, но отнюдь не малых размеров) встроенной акустики, имитирующей даже архитектурные фрагменты помещения.

У системы NXT практически не существует никакого ограничения мощности, хотя контролировать температуру преобразователей все же приходится. С другой стороны, сами панели одновременно играют роль охладителя. Более того, форму панели можно приспособить к подставке, на которую она будет поставлена. При этом не следует забывать о потерях энергии одной стороной панели. Субъективное впечатление от звучания панелей системы NXT можно охарактеризовать как прозрачное с детальным распознаванием и передачей кратковременных сигналов без искажений.

Панели NXT могут работать при размерах от 25 кв. см до 100 кв. м! Самые маленькие могут быть использованы в системе мультимедиа совместно с ноутбуком, а самые большие в кинотеатрах, служа одновременно экраном. И при этом открывается совершенно безбрежное море применений от автомобильной акустики в виде полки под задним стеклом до совершенно незаметной (для глаз, но отнюдь не малых размеров) встроенной акустики, имитирующей даже архитектурные фрагменты помещения. Говоря о параметрах, выгодно отличающих систему, следует назвать прежде всего практически безукоризненное излучение звука во всех направлениях, качество которого несколько снижается на низких частотах по сравнению с классическими диффузорными громкоговорителями. Кроме того, зависимость акустического давления при удалении от панели NXT значительно меньше. И если измеренное традиционными методами звуковое давление на расстоянии 1 метра у них на 4 дБ меньше, чем у среднего динамического громкоговорителя (за которое мы принимаем 90 дБ SPL), то при перемещении на 3,5 м для NXT оно уменьшится всего на 4 дБ против 11 для акустики с традиционными преобразователями источника сигнала. Так что при передвижении слушателя по помещению практически невозможно обнаружить никаких изменений ни частотного спектра, ни громкости. Во время демонстрации поворот панели на 90° или помещение за спину демонстрировавшего ее специалиста практически не влияли на качество воспроизведения. Благодаря микроскопическим перемещениям характер импеданса возбудителя для панели будет просто резистивным, что значительно облегчает работу усилителя.

У системы NXT практически не существует никакого ограничения мощности, хотя контролировать температуру преобразователей все же приходится. С другой стороны, сами панели одновременно играют роль охладителя. Более того форму панели можно приспособить к подставке, на которую она будет поставлена. При этом не следует забывать о потерях энергии одной стороной панели. Субъективное впечатление от звучания панелей системы NXT можно охарактеризовать как прозрачное с детальным распознаванием и передачей кратковременных сигналов без искажений. Что касается воспроизведения Hi-Fi, то к относительным недостаткам можно отнести некоторое ограничение полосы низких частот, а также утрату точной локализации. Эти недостатки вызваны так называемой «диффузностью» звукового поля, которая сама по себе недостатком не является, а для тыловой акустики домашнего театра ТНХ даже необходима, но тем не менее от нее можно будет избавиться в процессе совершенствования системы NXT.

4. Мембранные колонки

Принцип действия заключается в том, что используются магнитные поля для перемещения звуковоспроизводящего элемента (диафрагма). В таком динамике катушка монтируется непосредственно на диафрагму. Основное достоинстов таких динамиков это большая мощность, широкий диапазон воспроизводимых частот и компактные, особенно по толщине, размеры.

 

5.  Колонки на основе плазменной дуги

Плазма представляет собой ионизированный газ, или ток в газе. Плазма реагирует на электрические поля, поэтому вы можете включить электрический сигнал (звук)  в электрическое поле, которое манипулирует плазмой. У плазмы есть масса и она будет вибрировать создавая звук, это похоже на то, как в диафрагме движется воздух для получения звука. Такие динамики визуально довольно интересны, но ограниченны в качестве звука. Подобные разработки имеют проблемы с надежностью и поэтому пока остаются только в качестве концепта или устройств для любителей.

6.  Пьезоэлектрические колонки

Пьезоэлектрические динамики ограничены в частотной характеристике поэтому они используются только как твитеры (пищалки) в небольших электрических устройств, таких как часы, чтобы воспроизводить простые звуки. Такие динамики сделаны по твердотельной технологии, что делает их очень прочными, это отличное решение для использования в качестве микрофона под водой. В них звуковые волны создаются за счет изменения геометрии жесткого и упругого, чаще всего плоского, элемента, изготовленного, обычно, из пьезокерамики (типа титаната бария). Эти излучатели хорошо воспроизводят звуки на резонансных частотах и почти не воспроизводят на всех остальных.

7. Электростатические динамики

К высококачественным громкоговорителям класса High-End относятся электростатические громкоговорите­ли, ласково именуемые электростатами. Принцип дей­ствия их прост — притяжение плоской мембраны к наряженной пластине. Увы, для заметного проявления этого эффекта приходится использовать очень высокие напряжения — примерно до 10 кВ. Но и в этом случае эффект проявляется настолько слабо, что для получения приемлемой громкости звучания на низких частотах пло­щадь мембраны должна быть порядка 1 квадратного метра, а то и больше, что определяет большие габариты громкоговорителей. Отрадно, что хоть толщина их может быть малой — порядка 10—15 см. Разумеется, конструкто­рам приходится не забывать о мерах безопасности при работе со столь высоковольтными агрегатами.Фирма Sony — одна из немногих упорно ведущих разработку электростатов. Габа­риты колонок (1,5 метра в высоту и 0,8 метра в ширину), а также рабочее напряжение в 9 кВ говорят сами за себя. Зато колонки неплохо воспроизводят низкие частоты — для этого в них используются две мембраны размером 50×27 см. Мембраны поменьше служат для воспроизведе­ния средних и высоких частот. Электростаты не только громоздкие, но и очень дорогие излучатели. Вряд ли они представляют практический интерес для подавляющего большинства наших меломанов и любителей электроакустики. Так же, как и некото­рые типы излучателей, использующих особые физические эффекты, ведущие к генерации звуков, например, генера­цию звуковых колебаний плазмой. Однако картина меняется, если электростаты исполь­зовать только для воспроизведения средних и высоких частот, а почетную миссию воспроизведения низких частот оставить за хорошо апробированными динамическими громкоговорителями. По этому пути пошла и фирма Sony, применяющая ВЧ-электростаты в целом ряде своих музы­кальных центров. Диапазон эффективно воспроизводимых частот простирается от самых низких частот звукового диапазона до десятков килогерц (любопытно, что точные данные фирма пока не указывает). Все эксперты едино­душно сходятся на том, что эти системы дают особенно прозрачный и естественный звук, к качеству которого невозможно придраться.

 

 

.

 

 

Подробнее о +CubozoaRu

Разработка, изготовление уникальных, программируемых блоков питания для педалей эффектов гитар.

cubozoa.ru

Как устроен динамик? Неисправности динамиков


Как отремонтировать динамик самому? FAQ Часть1

Это первая часть руководства по ремонту головок громкоговорителей.

Здесь Вы найдёте информацию об используемой терминологии, неисправностях динамиков и самом простом ремонте, когда требуется только замена гибких выводов. Другие вопросы будут рассмотрены в очередных статьях.


Самые интересные ролики на Youtube


Навигация по FAQ-у.

  1. Read Me.
  2. Как устроена динамическая головка?
  3. Какие бывают неисправности динамиков?
  4. Как выявить неисправный элемент динамика без разборки?
  5. Как заменить гибкие выводы?
  6. Как разобрать головку громкоговорителя?
  7. Как удалить металлические опилки из магнитного зазора?
  8. Как изготовить шаблон-оправку для намотки катушки динамика?
  9. Как собрать простой станок для перемотки динамиков?
  10. Как вклеенную в диффузор гильзу установить на оправку?
  11. Как рассчитать и изготовить гильзу при ремонте динамика?
  12. Как рассчитать диаметр провода при перемотке динамика?
  13. Как намотать катушку динамика?
  14. Как приклеить гильзу и центрирующую шайбу к диффузору?
  15. Как собрать и отцентровать динамик?
  16. Как отремонтировать ВЧ динамик (пищалку)?
  17. Дополнительные материалы.

Страницы 1 2 3 4 5 6 7 8


Read Me.

Навигация по этому FAQ-у такова. Весь материал разбит на части, но при этом через «Навигацию», расположенную вверху любой страницы, можно попасть в любую точку этого FAQ-а или вернуться обратно.

Сделано это для того, чтобы перегруженная страница не стала неподъёмной для людей со слабым Интернет-каналом или тех, кто заходит в сеть через iPhone, iPod и пр.

По мере того, как будут публиковаться те или иные страницы, ссылки в меню навигации будут становиться активными.

Я делаю это впервые, поэтому возможны накладки с адресацией. О замеченных ошибках просьба сообщать в комментариях!

Пара слов о терминологии.

Динамической головкой, или головкой громкоговорителя, или сокращённо динамиком, называют электромеханическое устройство, преобразующее изменение силы и направления электрического тока в звуковые волны. https://oldoctober.com/

Громкоговорителем, или колонкой, или Акустической Системой (АС), называют акустическое оформление динамиков или, проще говоря, коробку, в которую вмонтирован динамик или динамики, если их несколько.

Если динамиков больше одного и они разные, то АС называют многополосной. Динамики условно делят на низкочастотные (НЧ), среднечастотные (СЧ) и высокочастотные (ВЧ).

В этом цикле статей речь пойдёт в основном о ремонте динамиков. АС же будут упоминаться только в этой связи.

В «Навигации» отсутствует несколько вопросов, ответы на которые мне известны.


  1. Как склеить магнит с фланцами и при этом отцентровать керн?
  2. Как изготовить пылезащитный колпачок?
  3. Как изготовить подвес для динамика?
  4. Как изготовить диффузор?
  5. Как изготовить центрирующую шайбу?

Я сомневаюсь в том, что на сегодняшний день, эти технологии ремонта ещё актуальны, так как большинство запасных частей можно приобрести отдельно. Тем не менее, если ответы на какие-то из этих вопросов заинтересуют самодельшиков, то я постараюсь подробно ответить и на них тоже, после того, как закончу писать основные темы.

Вернуться наверх к "Навигации".


Как устроена динамическая головка?

На схематическом рисунке изображён динамик в разрезе. Примерно так устроены низкочастотные и среднечастотные головки громкоговорителей.

Головка громкоговорителя (далее Динамик) состоит из следующих частей.


  1. Подвес (гофр).
  2. Гибкий вывод (косичка).
  3. Скобка (крепит косичку к диффузору).
  4. Демпфер (защищает косичку от перелома возле клеммы).
  5. Отверстие в корпусе для гибкого вывода.
  6. Изолирующая планка (удерживает клемму).
  7. Клемма.
  8. Пайки, соединяющие гибкий вывод с клеммой и выводом катушки.
  9. Вывод катушки.
  10. Катушка.
  11. Корпус динамика (корзина, каркас).
  12. Диффузор (мембрана, диафрагма).
  13. Пылезащитный колпачок (заглушка).
  14. Центрирующая шайба.
  15. Гильза.
  16. Полюсный наконечник.
  17. Керн.
  18. Верхний фланец.
  19. Магнит.
  20. Нижний фланец.

Буквами N и S обозначены Северный и Южный полюсы магнита. Это обычное расположение полюсов, хотя изредка встречается и противоположное.

На следующей картинке условный чертёж ВЧ динамика в разрезе.

  1. Вывод катушки.
  2. Изолирующая прокладка.
  3. Подвес (эластичное продолжение купола).
  4. Диффузор купольной конструкции (мембрана, диафрагма).

Основным отличием ВЧ динамиков от СЧ и НЧ головок, является отсутствие центрирующей шайбы.

Кроме этого, во многих ВЧ головках используется диффузор купольной конструкции, который часто называют мембраной. Купол и подвес у таких динамиков представляют собой единое целое, а гильза крепится к куполу.

Так как ход диффузора ВЧ динамика невелик, то часто роль гибких выводов исполняют выводы катушки.

Вернуться наверх к "Навигации".


Какие бывают неисправности динамиков?

Неисправности динамиков возникают в связи с неправильной эксплуатацией, неквалифицированной сборкой или нормальным износом.

Неправильная эксплуатация.

Чаще всего повреждения происходят из-за превышения подводимой к динамику мощности. Одной из причин подобных ошибок может быть путаница с методом определения мощности динамика и усилителя. Это обусловлено тем, что одни и те же численные значения эффективной, среднеквадратичной (RMS), или как её ещё называют, синусоидальной мощности и мощности амплитудной или музыкальной создают в катушке динамика ток, отличающийся в два раза.

Другой причиной, вызывающей перегрузку динамиков, является неосмотрительное перераспределение мощности между головками многополосных АС. Чаще всего от этого страдают ВЧ динамики – пищалки. Дело в том, что мощность пищалок в многополосных системах может составлять менее 10% от общей мощности АС. И если пользователь при помощи эквалайзера подаст бо'льшую часть мощности усилителя в ВЧ динамик, то смерть последнего может быть мгновенной.

Имеют место так же и механические повреждения пылезащитного колпачка, подвеса и диффузора. Иногда эти повреждения приводят к нарушению центровки, что в свою очередь приводит к разрушению катушки и гильзы.

Разрушение гильзы и катушки могут быть вызваны и смещением керна. В таких случаях гильзу вместе с катушкой заклинивает в магнитном зазоре. Обычно это происходит в результате падения громкоговорителя или динамика.

Неквалифицированная сборка.

Из-за неквалифицированной сборки может отклеиться гильза, катушка, подвес или центрирующая шайба. Некачественная склейка также может стать причиной появления посторонних призвуков.

Неправильное крепление гибких выводов может значительно снизить их ресурс.

Нормальный износ.

Если головка громкоговорителя собрана качественно, то в результате нормального износа больше всего страдают подвес и гибкие выводы. Диффузор тоже может разрушиться, если его запас прочности не соответствует мощности динамика.

Вернуться наверх к "Навигации".


Как выявить неисправный элемент динамика без разборки?

Все неисправности динамиков можно условно разделить на «механические» и «электрические». Однако некоторые электрические дефекты отличить от механических на слух очень сложно.

Если никаких внешних изменений, таких как разрушение гофра или диффузора не выявлено, но при этом появились посторонние призвуки в виде потрескивания или происходит периодическое пропадание звука, то сначала следует проверить гибкие выводы.

Для этого подключают стрелочный омметр к клеммам динамика и шевелят косички при неподвижном диффузоре. Если при этом стрелка омметра двигается, значит, гибкий вывод повреждён.

К другим электрическим дефектами относятся обрыв катушки и замыкание части витков катушки или всей катушки. Эти дефекты также можно выявить при помощи омметра.

Если гибкие выводы и катушка «звонятся» как исправные, то можно попытаться выявить источник паразитных призвуков при помощи генератора низкой частоты.

Для этого на вход усилителя подают сигнал задающего генератора.

Ссылка на портативную программу генератор низкой частоты есть в «Дополнительных материалах».

Частично отклеившуюся катушку или часть витков можно выявить, плавно меняя частоту генератора или включив генератор в режим ГКЧ (Генератор Качающейся Частоты).

При проверке этого динамика был использован диапазон ГКЧ 20Гц…2кГц с периодом 3 секунды. В данном динамике, видимо, отклеилась существенная часть катушки так как призвуки слышны в большом диапазоне частот. Если от гильзы отклеивается небольшой фрагмент катушки, призвуки могут появляться только на какой-нибудь отдельной частоте, и только тогда, когда повреждённый элемент конструкции входит в резонанс.

В некоторых случаях, для выявления неисправности, полезно использовать генератор инфранизких частот. Это может помочь выявить, например, дефекты склейки резинового гофра с диффузором. Стрелкой показано место, где формируется призвук.


Затирание гильзы о керн или катушки об внутреннюю поверхность верхнего фланца также можно вывить на частоте в несколько герц, если слегка прижать пальцами волны гофра.

Конечно, для дефектовки динамиков на слух, требуется некоторый опыт, но он быстро приходит, так как характер и тембр паразитных призвуков соответствует размеру и материалу конструктивных элементов динамика.

Более серьёзные повреждения динамиков выявить ещё проще.

Так, например, если при переворачивании динамика что-то слышно, то значит, от гильзы отвалилась часть витков или вся катушка.

Если диффузор двигается очень плохо, то, скорее всего, катушка слетела и заклинила гильзу в магнитном зазоре.

Если диффузор вообще не двигается, то, возможно, сдвинулся керн и заклинил катушку вместе с гильзой.

Никогда не пытайтесь разбирать такой динамик, предварительно не освободив гильзу, так как это может привести ещё и к повреждению диффузора.

Вернуться наверх к "Навигации".


Как заменить гибкие выводы динамика?

Будьте крайне осторожны при замене гибких выводов на неразобранном динамике, так как стальной инструмент, притянутый магнитной системой, может повредить диффузор и пылезащитный колпачок.

Если доступ к гибким выводам (косичкам) динамика свободен, то можно попытаться заменить их, не разбирая динамик. Но, в некоторых случаях, динамик придётся всё же разобрать. На картинке надломленный гибкий вывод.

Демонтировать старые гибкие выводы следует с максимальной осторожностью, чтобы не повредить диффузор и не оборвать выводы катушки.


Сначала разгибают латунную скобку, удерживающую гибкий вывод, если она, конечно, есть.


Затем прогревают паяльником место пайки, чтобы отделить от диффузора, и гибкий вывод, и вывод катушки. Обычно, после прогрева, клей размягчается и выводы можно демонтировать.

Чем можно заменить повреждённые гибкие выводы?

Конечно, самое простое решение, это позаимствовать гибкие выводы у другого динамика близкой мощности или заказать у поставщиков, торгующих запасными частями для динамиков. Но, если такой возможности нет, или Вы хотите сэкономить на запасных частях, то можно изготовить суррогатные косички самому.

Я Вам могу предложить два хорошо зарекомендовавших себя варианта замены. Обе эти технологии прошли самые жёсткие испытания на динамиках, работающих с большими перегрузками.

Первый и более простой вариант, это замена вышедшей из строя косички отрезком провода МГТФ подходящего сечения. Кто это впервые придумал, я не знаю, но именно с такими гибкими выводами поступали в продажу некогда популярные динамики 4A32.


Другой вариант, это изготовление косичек из гибкого телефонного кабеля советского производства. Его до сих пор можно найти среди всякого хлама на блошиных рынках.


Мне знакомо два типа такого кабеля. В одном, каждый провод состоит из семи жил, а в другом из четырнадцати. Каждая жила изготовлена путём намотки медной ленты на лавсановую нить. В разрезе лента имеет форму прямоугольника размерами 0,03 х 0,3мм.

Нетрудно рассчитать общее сечение.

0,03 * 0,3 * 14 = 0,126(мм²)

Как видите, сечение невелико, поэтому для мощных динамиков можно скрутить два и более многожильных проводов.

Вначале отрезок или отрезки телефонного кабеля препарируется при помощи паяльника.


Изоляция удаляется небольшими участками, во избежание повреждения жил.


Затем жилы каждого многожильного провода раскручиваются и снова скручиваются уже в один провод.


Чтобы во время лужения сохранить скрутку, края провода зажимаются между двумя деревянными прищепками. Затем будущие концы косички лудятся. В качестве шаблона используется оригинальный гибкий вывод.


И, наконец, гибкий вывод дважды тщательно проклеивается резиновым или 88-м клеем с интервалом в 20-ть минут.

До первой проклейки скрутка должна быть свободной, чтобы клей проник промеж жил. Сразу после первой проклейки жилы скручиваются до конца. Вторая проклейка окончательно фиксирует жилы относительно друг друга.

Таким образом, можно изготовить гибкий вывод для динамика любой мощности.


Если нет ни телефонного ни МГТФ провода, то в качестве временной меры можно использовать провод МГШВ или даже оплётку от экранированного провода, но такие косички долго не живут, да и нагрузку на диффузор оказывают бо’льшую, из-за меньшей гибкости.


При установке гибкого вывода, нужно учитывать, что самыми слабыми местами данного узла являются места крепления косички к диффузору и клемме.

Если крепёжные скобки повреждены или утеряны, то косичка крепится двумя перекрещенными стежками нити. Затем место крепления проклеивается клеем с большим сухим остатком. Подойдёт выветрившийся БФ-2/БФ-4.

Для предотвращения преждевременного перелома косички, места крепления покрываются несколькими слоями резинового или 88-ого клея с переходом на гибкий вывод.

Вернуться наверх к "Навигации".


Дополнительные материалы.

Скачать программу «Генератор низкой частоты», не требующую инсталляции (352КБ).

Справочник по клеям (2,2МБ).


Страницы 1 2 3 4 5 6 7 8


11 Ноябрь, 2011 (21:22) в Ремонт техники

oldoctober.com

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ ( ДИНАМИКА )

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ

      Принцип работы динамической головки будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала, ПО ПОРЯДКУ.
      Для этого потребуется кольцевой магнит с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

      Магнитное поле в таком магните будет распологаться следующим образом:

      Теперь с задней стороны закроем магнит стальным, магнитомягким листом, круглой формы и диаметром равным, диаметру магнита

      Магнитное поле уже не будет излучаться в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь выступает в роли магнитопровода:

      Таким же листом закроем магнит с передней части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру магнита:

      Магнитное поле и с этой стороны замыкается, но магнитные линии внутри магнита нужно распередедить более равномерно, поэтому внуть вставим стальной цилиндр. Диаметр цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита, причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации магнитного в получившимся зазоре, покольку разрывает магнитопровод:

      Далее в зазор помещается катушка индуктивности, причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается ровно на половину своей высоты. Такое расоложение катушки необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь магнитной ситемы, так и наружу:

      Теперь, если к катушке подключить источник напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным магнитному полю магнита:

      Теперь закрепим катушку на жектском цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

      При движении катушки в магнитном зазоре это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется дифузором и может быть выполнен не только из бумаги, но об этом несколько позже.
      Катушка по сути ничем не закреплена, следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в простренсте при помощи центрирующей шайбы - спайдера, а с широкой стороны конуса, по периметру крепится дифузородержатель:

      И магнит, и дифузор крепятся к корзине - магнит либо приклеевается, либо прикручивается винтами. Диффузор приклеивается, точнее не диффузор, а диффузородержатель и спайдер:

      Со стороны диффузора остается отверстие и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли и мелкого мусора:

      Для этого используется защитный колпачок. Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию - она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая. Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда, но слишном быстрое возвратно-поступательное движение дифузора. Если дифузор будет слишком тонким, значит он будет легким и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если дифузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование всей площади дифузора. Дифузор попросту будет гнуться в середине:

      Поэтому производители идут на различные компромисы - сами дифузоры могут состоять из нескольких компонентов, например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ. В данном примере бумажный дифузор оснащен пластиковым, металлизированным защитным колпачком:

      Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

      Осталось подключить катушку дифузора к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом, устойчивым к многократным перегибам:

      Обычно вывода катушки тянутся по диффузору примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клемма и подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается к установленной на корзине клеммной колодке. К колдке подпаиваются, или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода, идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

     

      Динамические головки работающие во всем диапазоне звуковых частот называются широкополосными и при их производстве приходится решать множество проблем, позволяющих действительно получить более-менее линейную АЧХ. Однако есть еще один вариант решения проблемы воспроизведения всего звукового диапазона - использование нескольких динамических головок:

      Каждая динамическая головка предназначена для воспроизведения только своего частотного диапазона, а акустические системы, использующие такие головки называются многополосными. Большие динамические головки в таких системах отвечают за воспроизведение НЧ и СЧ диапазона, их паспортная мощность значительно превышает мощность маленьких головок, отвечающих за воспроизведение СЧ и ВЧ диапазона. Разделение сигнала, подаваемого на головки призводится либо пассивными фильтрами, устанавливаемыми внутри акустической системы, либо фильтры ставятся до усилителей мощности, но в этом случае требуются бОльшие затраты, поскольку для каждой динамической головки требуется свой усилитель. Разумеется, что у каждого из способов есть свои плюсы и свои минусы.
      При использовании пассивных фильтров возникают проблемы согласовани динамиков по фазе, но общий комплект получается значительно проще и дешевле. При использовании отдельных усилителей для каждого диапазона с фазировкой проблемы решаются проще, но довольно ощутимо возрастает стоимость комплекса.
      Ну теперь принцип работы динамической головки должен быть понятен полностью - при подаче переменного напряжения с усилителя мощности катушка то втягивается, то выталкивается из магнитного зазора, а поскольку она жестко соединена с дифузором, то он повторяет все ее движения вызывая движение воздуха с той же частотой, что и подаваемое с усилителя напряжение:

      Осталось выяснить лишь некоторые нюансы, которые лишь на первый взгляд кажутся второстепенными.
      Прежде всего следует поговорить о "полостности" акустических систем.существует мнение и оно довольно популярно среди начинающим паяльщиков и рядовых обывателей, что чем больше полос на акустической системе, тем лучше.
      Из вышенного сказанного следует, что прежде всего частотный диапазон зависит от материала дифузора, а так же ситемы его крепления, следовательно, если производитель не стал беспокоится о закупке хорошего сырья для изготовления дифузоров, а пошел по пути разрезания звукового диапазона на 4-5 частей, то уже можно смело говорить о том, что сырье для акустической ситемы было собрано уж если не на мусорке, то совсем не далеко от нее. Главная проблема многополосных акустических систем (АС) это соблюдение фазы звукового сигнала, а для этого уже требуется не примитивный набор конденсаторов, который обычно йстанавливается в подобных многополосных АС, а серьезный набор фильтров с множеством катушек индуктивностей и конедесаторов. В результате получается звуковая каша с совсем низкой дитализацией, поскольку довольно часто получается, что дифузоры двух соседних дианазонов работают в противофазе, чем обеспечивают коверканье не только фазовых характеристик АС, но и провалы на частотных.
      Наиболее оптимально разделение звукового диапазона на 2-3 полосы. В первом случа большая динамическая головка воспроизводит НЧ-СЧ, т.е. от 20 Гц до 6...8 кГц, а маленькая динамическая головка воспроизводит только ВЧ, т.е. от 6...8 кГц до 20 кГц. На каком участке звукового диапазона делать деление определяет уже производитель и отталкивается от того насколько высокочастотный сигнал способна воспроизводить бОльшая динамическая головка. При разделении звукового диапазона на 3 части бОльшая головка воспроизводит только НЧ сигнал, среднаяя - среднюю частоту, а самая маленькая, именуемая часто пищалкой - высокую частоту. Разделение частотного диапазона так же остается за производителем.

      Однако, для орентирования какой динамик какой частотный диапазон воспроизводит используется следующее делениезвукового диапазона:
            20-40Гц – нижний бас 40-80Гц – бас
            80-160Гц – верхний бас
            160-320Гц – нижний мидбас
            320-640Гц – мидбас
            640-1.280Гц – верхний мидбас
            1.28-2.56кГц – нижняя середина
            2.56-5.12кГц – середина
            5.12-10.24кГц – верхняя середина
            10.24-20.48кГц - верх
      Кроме частотного диапазона у динамической головки есть еще один не маловажный параметр - чувствительность, которая выражается в дБ. Зависит этот параметр так же от используемых технологий, в частности от массы дифузора, жесткости центрирующей шайбы и дифузородержателя, а так же магнитной силы самого магнита.
      Масса дифузора зависит от используемого для его изготовления материала, который должен обеспечивать достаточную жесткость и в тоже время весить как можно меньше. Решая эту проблему производители идут на всевозможные ухищрения - и кивларовые покрытия, и карбон, и напыление алюминия. Так же используются всевозможные материалы для центрирующей шайбы и дифузородержателя - всевозможные резины, дермантины, пропитанные паралоны. Однако как бы там ни было у динамиков с большой чувствительностью всегда будет бОльшая цена, поскольку для их изготовления требуются дорогие материалы и при подачи одной и той же мощности они будут звучать громче.
      Тоже самое касается и магнитной системы - большой магнит это совсем не показатель качества, ведь намагнитить можно и гайку от колеса паравоза, однако полноценным магнитом она не станет. Для примера возьмем неодимовые магниты - при небольших габаритах они обеспечивают магнитный поток, который измеряется десятками киллограмм. Сила магнитов для акустических систем измеряется в граммах, но это не значит, что сам магнит именно столько весит. Если совсем упростить процедуру измерения магнитной силы, то магнит "клеится" к ровному стальному листу, а затем бизменом отрывается. Сколько кг покажет бизмен в момент отрыва - такая магнитная сила у магнита. Однако этот параметр на динамических головках указывается крайне редко - все выводы о чувствительности делаются из указанного параметра в дБ.

      Наиболее ярким примером заблуждений на этот счет служит высказывание рядовых потребителей о том, что некоторые колонки, даже известных производителей "запирают", т.е. на максимальной громкости имеют место быть ярковыраженные искажения, поэтому покупая автомобильный магнитофон серьезного производителя они покупают к магнитофону акустику типа "Домотек", "Евротек" или еще какой нибудь "Г@внотек" с пластмассовым дифузором и дифузородержателем, сделанным из отходов сапожно-галошной фабрики. Эти колонки не "запирают", да они и не могут "запирать" - при чувствительности в 65-70 дБ они не способны воспроизвести резкоменящийся сигнал, который возникает при клиппинге - когда расчетная величина выходного напряжения выше напряжения питания. Они не способны даже на среднюю детализацию музыкального фрагмента, не говоря уже о возможности полноценно отыграть загоняемые в них 14...16 Вт.
      С другой стороны мало кто отдает отчет о том, что максимальный сигнал на выходе автомобильных магнитофонов и ресиверов достигается при среднем положении регуляторов тембра. Стоит повысить уровень НЧ на 6 дБ, т.е. в 2 раза, как на 3/4 от максимальной громкости уже появятся ярковыраженные искажения - это клиппинг, т.е. амплитуда сигнала получается больше напряжения питания. Более подробно о клиппинге и загадочных дБ несколько позже.
      Иногда производитель, не имея возможности приобрести более сильные магниты, но имея желание получить хорошую чувствительность применяет склеивание магнитов и это говорит лишь о честности производителя, но ни как о его халтуре:

      Не маловажным технологическим приемом является использование различных материалов и технологий для изготовления корзины. Наиболее популярными являются литые и штампованные корзины. Разумеется, что наиболее жесткими являются конструкции из литого под давлением алюминиевого сплава и для мощных динамических головок это довольно актуально - нужно не только толкать тяжелый дифузор, но еще и гасить инерционные силы, которые неизбежно возникают при движении дифузора, поэтому литые корзины предпочтительней:

      Однако сказать, что динамические головки с штампованной корзиной ни на что не пригодны тоже будет не верно - среди них есть и весьма шикарные представители своего класса:

      Динамические головки для СЧ и ВЧ диапазонов тоже довольно разнообразны. Так же могут использовать и штампованные, и литые корзины, а могут быть и заключены в рупор - для большей отдачи:

      Остается упомянуть еще об одной технологической хитрости - чтобы улучшить связку магнитных потоков между магнитом и катушкой увеличивают диаметр катушки, о чем производитель не забудет упомянуть.
Зачастую, чтобы облегчить вес катушки используют более тонкий провод, что приводит к нагреву катушки. Чтобы исключить ее перегрев в керне делают специальное вентиляционное отверстие, позволяющее свободно циркулировать воздуху внутри магнитной системы и охлаждать катушку:

      Осталось рассмотреть только собственный голос динамической головки. Нет, это не опечатка - у каждого динамика есть свой собственный голос. Дело в том, что дифузор не может мгновенно переместится из одной точки в другую и там остановится - не даст инерция. Следовательно эта самая инерция будет влиять и на звук, поскольку звук формирует дифузор. Для примера подадим на катушку постоянное напряжение, дифузор переместится на определенное расстояние, определяемое поданным напряжением. Теперь, если резко снять прилагаемое напряжение, то дифузор начнет стремится к своему первоначальному состоянию, но проскочив его по инерции сделает небольшой ход в противоположном направлении, и снова предпримет попытку вернуться на первоначальное положение, но опять, по инерции "проскочит" его, конечно же на гораздо меньшее расстояние, но проскочит. Таким образом при резком снятии напряжения возникает некоторый колебательный процесс, который собственно можно назвать персональным голосом динамической головки. Частота, на которой будут происходить колебательные процессы является частотой собственного резонанса динамической головки, а скорость затухания этих колебаний называют "водопадом":

      Так же инерция влияет на фазовые характеристики динамической головки - если дифузор слишком тяжелый, то фаза будет отставать. Поэтому для самостоятельного изготовления лучше выбирать АС либо с широкополосными динамиками, либо на 2 полосы, ну в крайнем случае на 3, и уж ни в коем случае на 4 - шансы на удачный подбор динамических головок по всем параметрам для всех полос снижаются в геометрической прогрессии.
      Инерция так может сослужить другую медвежью услугу при использовании корректора Линквица - делая большой выброс на частоте резонанса НЧ динамиков всегда есть шанс получить проблему. Катушка получает слишком большую амплитуду и ударяется о магнитную систему. На слух это можно сразу не услышать, а вот разбить катушку можно буквально за 10-15 минут и как следствие - клин дифузора.
      Мощность акустической ситемы это показатель мощности, при превышении которой есть шанс вывести АС из строя, но ни как показатель мощности как таковой, означающий, что подавая на АС 2 вольта переменного напряжения Вы получите 200 Вт на АС расчитанной на 200 Вт. Мощность АС должна быть выше мощности усилителя на 20-25%, чтобы обеспечить запас на пик фактор и не выйти из строя в случае возникновения клиппинга.
      При использовании слишком мощных АС и слабого усилителя отдача АС довольно заметно снижается, поскольку для мощных динамических головок используются очень жесткие материалы, а вес диффузора достаточно велик. В результате динамик делает вид, что он что то воспроизводит, поэтому перед началом строительства комплекса лучше еще несколько раз подумать какую мощность Вам все таки нужно.
      Довольно часто возникает вопрос - какие динамические головки выбрать - автомобильные или для стационара. Ответ на этот вопрос кроется в самом названии динамических головок - АВТОМОБИЛЬНЫЕ, т.е. для автомобиля, имеющие повышенную влагостойкость, пылезащищенность, более низкую чувствительность, чтобы обеспечить малую реакцию дифузора на дрожание кузова автомобиля, несущегося по дороге. И уж не сомневайтесь - производитель не забудет за все эти дополнения взять деньги. С другой стороны - автомобильные динамики гораздо доступней. Поэтому следует соизмерить транспортные расходы на покупку более дешевых динамиков для стационарной АС и имеющихся в продаже, через дорогу, автомобильных. Было бы не справдливо умолчать еще об одном нюансе - для увеличения звукового давления динамические головки для стационарной АС конструктивно выполняются с большим дифузором. В автомобиле габариты ограничены, поэтому для создания точно такого же звукового давления увеличивается амплитуда хода диффузора. Поэтому, при выборе динамических головок следует давать поравку на габариты акустической системы, а так же на то, как часто планируется выносить ее на улицу.

      Напоследок еще небольшая напоминалка - если есть возможность потратить несколько бОльшую сумму на акустическую систему, то основной упор лучше сделать на качество АС, а не на максимальную мощность - все равно громче этого вряд ли получится:

      Да и само акустическое оформление, т.е. конструкция АС играет далеко не последнюю роль. Более подробно об акустическом оформлении ЗДЕСЬ.
   


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

              СТРОКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ПОИСКА

soundbarrel.ru


Смотрите также



© 2009-: Каталог автоинструкторов России.
Карта сайта, XML.