Elektrodinaminis garsiakalbis yra įrenginys, kuris paverčia elektrinį signalą į garsą, nuolatinio magneto magnetiniame lauke judinant ritę su srove. Šiuos įrenginius naudojame kasdien. Net jei nesate didelis muzikos gerbėjas ir nepraleidžiate pusės dienos ausinėse. Televizoriai, radijo imtuvai automobiliuose ir net telefonai yra su garsiakalbiais. Šis mums pažįstamas mechanizmas iš tikrųjų yra visas elementų kompleksas, o jo įrenginys yra tikras inžinerinio meno kūrinys.
Šiame straipsnyje atidžiau pažvelgsime į garsiakalbio įrenginį. Aptarkime, iš kokių dalių šis įrenginys susideda ir kaip jos veikia.
Istorija
Dienos pradžia nedidelis nukrypimas į elektrodinamikos išradimo istoriją. Panašaus tipo garsiakalbiai buvo naudojami jau praėjusio amžiaus 20-ųjų pabaigoje. Panašiu principu veikė ir Bello telefonas. Tai apėmė membraną, kuri judėjo nuolatinio magneto magnetiniame lauke. Šios kolonėlės turėjo daug rimtų trūkumų: dažnio iškraipymas, garso praradimas. Norėdami išspręsti problemas, susijusias su klasikiniais garsiakalbiais, Oliveris Lorde pasiūlė panaudoti savo darbą. Jo ritė judėjo per jėgos linijas. truputįvėliau du jo kolegos pritaikė technologiją vartotojų rinkai ir užpatentavo naują elektrodinamikos dizainą, kuris naudojamas iki šiol.
Garsiakalbio įrenginys
Garsiakalbis yra gana sudėtingo dizaino ir susideda iš daugelio elementų. Garsiakalbių diagramoje (toliau) parodytos pagrindinės dalys, dėl kurių garsiakalbis veikia tinkamai.
Akustinį garsiakalbį sudaro šios dalys:
- pakaba (arba briaunos bangavimas);
- difuzorius (arba membrana);
- dangtelis;
- balso ritė;
- core;
- magnetinė sistema;
- difuzoriaus laikiklis;
- lankstūs potencialūs klientai.
Skirtinguose garsiakalbių modeliuose gali būti naudojami skirtingi unikalūs dizaino elementai. Klasikinis garsiakalbio įrenginys atrodo būtent taip.
Apsvarstykime kiekvieną atskirą dizaino elementą išsamiau.
Krašto bangavimas
Šis elementas dar vadinamas „apykakle“. Tai plastikinis arba guminis apvadas, apibūdinantis elektrodinaminį mechanizmą visame plote. Kartais kaip pagrindinė medžiaga naudojami natūralūs audiniai su specialia vibraciją slopinančia danga. Gofruotės skirstomos ne tik pagal medžiagos, iš kurios jos pagamintos, tipą, bet ir pagal formą. Populiariausias potipis yra pusiau toroidiniai profiliai.
„Apykaklei“keliama nemažai reikalavimų, kurių laikymasis rodo aukštą jos kokybę. Pirmas reikalavimas – didelis lankstumas. Gofravimo rezonansinis dažnisturėtų būti žemas. Antras reikalavimas – bangavimas turi būti gerai pritvirtintas ir užtikrinti tik vieno tipo virpesius – lygiagrečius. Trečias reikalavimas – patikimumas. "Apykaklė" turi tinkamai reaguoti į temperatūros pokyčius ir "įprastą" susidėvėjimą, ilgą laiką išlaikydama savo formą.
Kad būtų pasiektas geriausias garso balansas, žemo dažnio garsiakalbiuose naudojamos guminės bangos, o aukšto dažnio garsiakalbiuose – popierinės.
Difuzorius
Pagrindinis elektrodinamikos spinduliuojantis objektas yra difuzorius. Garsiakalbio kūgis yra tam tikras stūmoklis, kuris juda tiesia linija aukštyn ir žemyn ir išlaiko amplitudės-dažnio charakteristiką (toliau – dažnio atsakas) tiesine forma. Didėjant virpesių dažniui, difuzorius pradeda lenkti. Dėl šios priežasties atsiranda vadinamosios stovinčios bangos, kurios savo ruožtu sukelia dažnio atsako grafiko kritimus ir kilimus. Siekdami sumažinti šį efektą, dizaineriai naudoja standesnius difuzorius, pagamintus iš mažesnio tankio medžiagų. Jei garsiakalbio dydis yra 12 colių, dažnių diapazonas jame skirsis per 1 kilohercą žemiems dažniams, 3 kilohercams vidutiniams ir 16 kilohercams aukštiems dažniams.
- Difuzoriai gali būti standūs. Jie pagaminti iš keramikos arba aliuminio. Tokie gaminiai užtikrina žemiausią garso iškraipymo lygį. Kietieji kūginiai garsiakalbiai yra daug brangesni nei jų kolegos.
- Minkšti difuzoriai pagaminti iš polipropileno. Tokie pavyzdžiai suteikia švelniausią ir šilčiausią garsą, nes minkšta medžiaga sugeria bangas.
- Pusiau standūs difuzoriai yra kompromisas. Jie pagaminti iš kevlaro arba stiklo pluošto. Tokio kūgio iškraipymas yra didesnis nei kietų, bet mažesnis nei minkštųjų.
Kepurėlė
Dangtelis yra sintetinis arba medžiaginis apvalkalas, kurio pagrindinė funkcija yra apsaugoti garsiakalbius nuo dulkių. Be to, dangtelis atlieka svarbų vaidmenį formuojant tam tikrą garsą. Ypač grojant vidutiniais dažniais. Siekiant kuo griežčiausio tvirtinimo, dangteliai yra suapvalinti, suteikiant jiems nedidelį sulenkimą. Kaip tikriausiai jau supratote, medžiagų įvairovė yra tokia pati, kad būtų pasiektas tam tikras garsas. Naudojami įvairaus impregnavimo audiniai, plėvelės, celiuliozės kompozicijos ir net metaliniai tinkleliai. Pastarieji savo ruožtu atlieka ir radiatoriaus funkciją. Aliuminis arba metalinis tinklelis praleidžia šilumos perteklių nuo ritės.
Ritulys
Kartais jis dar vadinamas „voru“. Tai yra sunki dalis, esanti tarp garsiakalbio kūgio ir jo korpuso. Poveržlės paskirtis – palaikyti stabilų žemų dažnių garsiakalbių rezonansą. Tai ypač svarbu, jei patalpoje staigūs temperatūros pokyčiai. Poveržlė fiksuoja ritės ir visos judančios sistemos padėtį, taip pat uždaro magnetinį tarpą, neleidžiantį į jį patekti dulkėms. Klasikinės poveržlės yra apvalus gofruotas diskas. Šiuolaikiškesnės galimybės atrodo šiek tiek kitaip. Kai kurie gamintojai sąmoningai keičia gofravimo formą, kad padidintų tiesiškumądažnius ir stabilizuoti ritulio formą. Šis dizainas labai įtakoja garsiakalbio kainą. Poveržlės pagamintos iš nailono, stambaus kalio arba vario. Paskutinė parinktis, kaip ir dangtelio atveju, veikia kaip mini radiatorius.
Balso ritė ir magneto sistema
Taigi mes priėjome prie elemento, kuris iš tikrųjų yra atsakingas už garso atkūrimą. Magnetinė sistema yra mažame magnetinės grandinės plyšyje ir kartu su rite paverčia elektros energiją. Pati magnetinė sistema yra žiedo ir šerdies formos magneto sistema. Tarp jų garso atkūrimo metu balso ritė juda. Svarbi dizainerių užduotis – sukurti vienodą magnetinį lauką magnetinėje sistemoje. Norėdami tai padaryti, garsiakalbių gamintojai kruopščiai sulygiuoja polius ir aprūpina šerdį variniu antgaliu. Srovė į balso ritę tiekiama per lanksčius garsiakalbio laidus – įprastą laidą, apvyniotą per sintetinį siūlą.
Veikimo principas
Mes išsiaiškinome garsiakalbio įrenginį, pereikime prie veikimo principo. Garsiakalbio veikimo principas yra toks: srovė, einanti į ritę, priverčia ją svyruoti statmenai magnetiniame lauke. Ši sistema tempia difuzorių kartu su juo, todėl jis svyruoja tiekiamos srovės dažniu ir sukuria iškrautas bangas. Difuzorius pradeda svyruoti ir sukuria garso bangas, kurias gali suvokti žmogaus ausis. Jie perduodami kaip elektrinis signalas į stiprintuvą. Štai iš kur sklinda garsas.
Dažnių diapazonas tiesiogiaipriklauso nuo magnetinių šerdies storio ir garsiakalbio dydžio. Esant didesnei magnetinei grandinei, didėja tarpas magnetinėje sistemoje, o kartu su juo didėja ir efektyvioji ritės dalis. Štai kodėl kompaktiški garsiakalbiai negali susidoroti su žemais dažniais 16–250 hercų diapazone. Jų minimalus dažnio slenkstis prasideda nuo 300 hercų ir baigiasi 12 000 hercų. Štai kodėl garsiakalbiai traška, kai padidinate garsumą.
Vardinė elektros varža
Laidas, tiekiantis srovę į ritę, turi aktyviąją ir reaktyviąją varžą. Norėdami nustatyti pastarojo lygį, inžinieriai jį išmatuoja 1000 hercų dažniu ir prie gautos reikšmės prideda aktyviąją balso ritės varžą. Daugumos garsiakalbių varžos lygis yra 2, 4, 6 arba 8 omai. Į šį parametrą reikia atsižvelgti perkant stiprintuvą. Svarbu susitarti dėl darbo krūvio lygio.
Dažnių diapazonas
Aukščiau jau buvo pasakyta, kad didžioji dalis elektrodinamikos atkuria tik dalį dažnių, kuriuos žmogus gali suvokti. Neįmanoma sukurti universalaus garsiakalbio, galinčio atkurti visą diapazoną nuo 16 hercų iki 20 kilohercų, todėl dažniai buvo suskirstyti į tris grupes: žemus, vidutinius ir aukštus. Po to dizaineriai pradėjo kurti garsiakalbius atskirai kiekvienam dažniui. Tai reiškia, kad žemųjų dažnių garsiakalbiai geriausiai valdo žemuosius dažnius. Jie veikia nuo 25 hercų iki 5 kilohercų. Aukšto dažnio skirti dirbti su girgždančiais viršūnėmis (iš čia ir bendras pavadinimas – „Tweeter“). Jie dirbadažnių diapazonas nuo 2 kilohercų iki 20 kilohercų. Vidutinio dažnio garsiakalbiai veikia nuo 200 hercų iki 7 kilohercų. Inžinieriai vis dar bando sukurti kokybišką viso diapazono garsiakalbį. Deja, garsiakalbio kaina prieštarauja jos kokybei ir visiškai to nepateisina.
Šiek tiek apie mobiliuosius garsiakalbius
Telefono garsiakalbiai nuo „suaugusiesiems skirtų“modelių skiriasi konstruktyviai. Nerealu įdėti tokį sudėtingą mechanizmą į mobiliojo telefono dėklą, todėl inžinieriai ėmėsi gudrybės ir pakeitė daugybę elementų. Pavyzdžiui, ritės tapo fiksuotos, o vietoj difuzoriaus naudojama membrana. Telefono garsiakalbiai yra per daug supaprastinti, todėl nesitikėkite iš jų aukštos garso kokybės.
Dažnių diapazonas, kurį gali apimti toks elementas, yra gerokai susiaurėjęs. Savo garsu jis artimesnis aukšto dažnio įrenginiams, nes telefono dėkle nėra papildomos vietos storoms magnetinėms šerdims montuoti.
Mobiliojo telefono garsiakalbio įrenginys skiriasi ne tik dydžiu, bet ir nepriklausomumo stoka. Įrenginio galimybes riboja programinė įranga. Tai daroma siekiant apsaugoti garsiakalbių dizainą. Daugelis žmonių pašalina šią ribą rankiniu būdu ir tada klausia savęs: „Kodėl garsiakalbiai švokščia?“
Vidutiniame išmaniajame telefone įdiegti du tokie elementai. Viena kalbama, kita – muzikinė. Kartais jie derinami, kad būtų pasiektas stereo efektas. Vienaip ar kitaip, garso gylį ir sodrumą galite pasiekti tik naudodami visavertę stereo sistemą.
