بلندگوی الکترودینامیکی دستگاهی است که سیگنال الکتریکی را با حرکت سیم پیچ با جریان در میدان مغناطیسی آهنربای دائمی به صدا تبدیل می کند. ما به صورت روزانه از این دستگاه ها استفاده می کنیم. حتی اگر اهل موسیقی نباشید و نصف روز را با هدفون سپری نکنید. تلویزیون، رادیو در خودروها و حتی تلفن ها مجهز به بلندگو هستند. این مکانیسم آشنا برای ما در واقع مجموعه کاملی از عناصر است و دستگاه آن یک اثر واقعی از هنر مهندسی است.
در این مقاله نگاهی دقیق تر به دستگاه اسپیکر خواهیم داشت. بیایید بحث کنیم که این دستگاه از چه قطعاتی تشکیل شده و چگونه کار می کند.
تاریخ
روز شروع یک انحراف کوچک در تاریخ اختراع الکترودینامیک. بلندگوهایی از نوع مشابه در اواخر دهه 1920 مورد استفاده قرار گرفتند. تلفن بل بر اساس اصل مشابهی کار می کرد. این شامل غشایی بود که در میدان مغناطیسی یک آهنربای دائمی حرکت می کرد. این بلندگوها ایرادات جدی زیادی داشتند: اعوجاج فرکانس، افت صدا. برای حل مشکلات مربوط به بلندگوهای کلاسیک، الیور لرد استفاده از کار خود را پیشنهاد کرد. سیم پیچ او در سراسر خطوط نیرو حرکت کرد. کمیبعداً، دو نفر از همکارانش این فناوری را برای بازار مصرف تطبیق دادند و طرح جدیدی از الکترودینامیک را به ثبت رساندند که هنوز هم استفاده می‌شود.
دستگاه بلندگو
بلندگو طراحی نسبتاً پیچیده ای دارد و از عناصر زیادی تشکیل شده است. نمودار بلندگو (زیر) بخش‌های کلیدی را نشان می‌دهد که باعث عملکرد صحیح بلندگو می‌شود.
دستگاه بلندگوی آکوستیک شامل قطعات زیر است:
- تعلیق (یا راه راه لبه)؛
- Diffuser (یا غشاء)؛
- cap;
- کویل صوتی؛
- هسته؛
- سیستم مغناطیسی؛
- نگهدارنده دیفیوزر;
- سرنخ های انعطاف پذیر.
مدل های مختلف بلندگو ممکن است از عناصر طراحی منحصر به فرد متفاوتی استفاده کنند. دستگاه بلندگوی کلاسیک دقیقاً شبیه این است.
بیایید هر عنصر طراحی را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.
راه راه لبه
به این عنصر "یقه" نیز می گویند. این یک لبه پلاستیکی یا لاستیکی است که مکانیسم الکترودینامیکی را در کل منطقه توصیف می کند. گاهی اوقات از پارچه های طبیعی با پوشش خاصی که لرزش گیر دارند به عنوان ماده اصلی استفاده می شود. راه راه ها نه تنها بر اساس نوع ماده ای که از آن ساخته شده اند، بلکه بر اساس شکل نیز تقسیم می شوند. محبوب ترین زیرشاخه های نیمه حلقوی است.
برای "یقه" یکسری الزامات وجود دارد که رعایت آنها نشان دهنده کیفیت بالای آن است. اولین نیاز، انعطاف پذیری بالا است. فرکانس رزونانس موجدارباید کم باشد شرط دوم این است که راه راه باید به خوبی ثابت شود و تنها یک نوع نوسان - موازی - را ارائه دهد. شرط سوم قابلیت اطمینان است. "یقه" باید به اندازه کافی به تغییرات دما و سایش "عادی" پاسخ دهد و شکل خود را برای مدت طولانی حفظ کند.
برای دستیابی به بهترین تعادل صدا، از موج‌دارهای لاستیکی در بلندگوهای فرکانس پایین و از کاغذها در بلندگوهای با فرکانس بالا استفاده می‌شود.
Diffuser
جسم تابشی اصلی در الکترودینامیک یک دیفیوزر است. مخروط بلندگو نوعی پیستون است که در یک خط مستقیم به سمت بالا و پایین حرکت می کند و مشخصه دامنه فرکانس (که از این پس به عنوان پاسخ فرکانسی نامیده می شود) را به صورت خطی حفظ می کند. با افزایش فرکانس نوسان، دیفیوزر شروع به خم شدن می کند. به همین دلیل، امواج به اصطلاح ایستاده ظاهر می شوند که به نوبه خود منجر به افت و افزایش نمودار پاسخ فرکانسی می شود. برای به حداقل رساندن این اثر، طراحان از پخش کننده های سفت تر ساخته شده از مواد با چگالی کمتر استفاده می کنند. اگر اندازه بلندگو 12 اینچ باشد، محدوده فرکانس موجود در آن برای فرکانس‌های پایین 1 کیلوهرتز، برای فرکانس‌های متوسط 3 کیلوهرتز و برای فرکانس‌های بالا 16 کیلوهرتز متفاوت خواهد بود.
- دیفیوزرها می توانند سفت و سخت باشند. آنها از سرامیک یا آلومینیوم ساخته شده اند. چنین محصولاتی کمترین سطح اعوجاج صدا را ارائه می دهند. بلندگوهای مخروطی سخت بسیار گرانتر از همتایان خود هستند.
- پخش کننده های نرم از پلی پروپیلن ساخته شده اند. چنین نمونه هایی به دلیل جذب امواج توسط یک ماده نرم، نرم ترین و گرم ترین صدا را ارائه می دهند.
- دیفیوزرهای نیمه سخت یک مصالحه هستند. آنها از کولار یا فایبرگلاس ساخته شده اند. اعوجاج ناشی از چنین مخروطی بیشتر از مخروط های سخت است، اما کمتر از مخروط های نرم است.
Cap
درپوش یک پوسته مصنوعی یا پارچه ای است که وظیفه اصلی آن محافظت از بلندگوها در برابر گرد و غبار است. علاوه بر این، کلاهک نقش مهمی در ایجاد یک صدای خاص دارد. به ویژه، هنگام پخش فرکانس های متوسط. به منظور سفت‌ترین تثبیت، کلاهک‌ها گرد ساخته می‌شوند و خم شدن جزئی به آنها می‌دهند. همانطور که احتمالا قبلاً متوجه شده اید، تنوع مواد برای دستیابی به یک صدای خاص یکسان است. پارچه هایی با اشباع های مختلف، فیلم ها، ترکیبات سلولزی و حتی مش های فلزی استفاده می شود. دومی به نوبه خود عملکرد رادیاتور را نیز انجام می دهد. توری آلومینیومی یا فلزی گرمای اضافی را از سیم پیچ هدایت می کند.
پاک
گاهی اوقات به آن "عنکبوت" نیز می گویند. این قسمت سنگینی است که بین مخروط بلندگو و بدنه آن قرار دارد. هدف واشر حفظ رزونانس پایدار برای ووفرها است. این امر به ویژه در صورت تغییرات ناگهانی دما در اتاق بسیار مهم است. واشر موقعیت سیم پیچ و کل سیستم متحرک را ثابت می کند و همچنین شکاف مغناطیسی را می بندد و از ورود گرد و غبار به داخل آن جلوگیری می کند. واشرهای کلاسیک یک دیسک گرد راه راه هستند. گزینه های مدرن تر کمی متفاوت به نظر می رسند. برخی از تولیدکنندگان عمداً شکل موج‌ها را تغییر می‌دهند تا خطی بودن را افزایش دهندفرکانس ها و تثبیت شکل پوک. این طراحی روی قیمت اسپیکر بسیار تاثیرگذار است. واشرها از نایلون، چلوار درشت یا مس ساخته می شوند. آخرین گزینه، مانند مورد درپوش، به عنوان یک رادیاتور کوچک عمل می کند.
سیستم سیم پیچ صوتی و آهنربا
بنابراین به عنصری رسیدیم که در واقع وظیفه بازتولید صدا را بر عهده دارد. سیستم مغناطیسی در شکاف کوچکی از مدار مغناطیسی قرار دارد و همراه با سیم پیچ انرژی الکتریکی را تبدیل می کند. سیستم مغناطیسی خود سیستمی از آهنربا به شکل یک حلقه و یک هسته است. بین آنها، در زمان بازتولید صدا، سیم پیچ صدا حرکت می کند. یک وظیفه مهم برای طراحان ایجاد یک میدان مغناطیسی یکنواخت در یک سیستم مغناطیسی است. برای انجام این کار، سازندگان بلندگو با دقت قطب ها را تراز می کنند و هسته را با نوک مسی مجهز می کنند. جریان به سیم پیچ صدا از طریق سیم های انعطاف پذیر بلندگو تامین می شود - یک سیم معمولی که روی یک نخ مصنوعی پیچیده شده است.
اصل کار
دستگاه بلندگو را فهمیدیم، بیایید به اصل عملکرد برویم. اصل کار اسپیکر به شرح زیر است: جریانی که به سیم پیچ می رود باعث می شود که در میدان مغناطیسی به طور عمودی نوسان کند. این سیستم دیفیوزر را به همراه خود می کشد و باعث نوسان آن در فرکانس جریان اعمال شده و ایجاد امواج تخلیه می شود. دیفیوزر شروع به نوسان می کند و امواج صوتی ایجاد می کند که توسط گوش انسان قابل درک است. آنها به عنوان یک سیگنال الکتریکی به تقویت کننده منتقل می شوند. صدا از اینجا می آید.
محدوده فرکانس مستقیمابستگی به ضخامت هسته های مغناطیسی و اندازه بلندگو دارد. با یک مدار مغناطیسی بزرگتر، شکاف در سیستم مغناطیسی افزایش می یابد و با آن قسمت موثر سیم پیچ افزایش می یابد. به همین دلیل است که بلندگوهای فشرده نمی توانند با فرکانس های پایین در محدوده 16-250 هرتز کنار بیایند. حداقل آستانه فرکانس آنها از 300 هرتز شروع و به 12000 هرتز ختم می شود. به همین دلیل است که وقتی صدا را بالا می‌برید، بلندگوها صدا می‌زنند.
مقاومت الکتریکی نامی
سیمی که به سیم پیچ جریان می دهد دارای مقاومت فعال و راکتیو است. برای تعیین سطح دومی، مهندسان آن را در فرکانس 1000 هرتز اندازه گیری می کنند و مقاومت فعال سیم پیچ صدا را به مقدار حاصل اضافه می کنند. اکثر بلندگوها دارای سطح امپدانس 2، 4، 6 یا 8 اهم هستند. این پارامتر باید هنگام خرید تقویت کننده در نظر گرفته شود. مهم است که در مورد سطح بار کاری توافق کنید.
محدوده فرکانس
قبلاً در بالا گفته شد که بیشتر الکترودینامیک تنها بخشی از فرکانس هایی را که شخص می تواند درک کند بازتولید می کند. ساختن یک بلندگوی جهانی با قابلیت بازتولید کل محدوده از 16 هرتز تا 20 کیلوهرتز غیرممکن است، بنابراین فرکانس ها به سه گروه کم، متوسط و زیاد تقسیم شدند. پس از آن، طراحان شروع به ایجاد بلندگوها به طور جداگانه برای هر فرکانس کردند. این بدان معنی است که ووفرها در کنترل باس بهترین هستند. آنها در محدوده 25 هرتز - 5 کیلوهرتز کار می کنند. فرکانس‌های بالا برای کار با تاپ‌های جیغ طراحی شده‌اند (از این رو نام رایج - "تویتر"). آنها کار می کنندمحدوده فرکانس 2 کیلو هرتز - 20 کیلو هرتز. بلندگوهای میان رده در محدوده 200 هرتز - 7 کیلوهرتز کار می کنند. مهندسان همچنان در تلاشند تا یک اسپیکر با برد کامل با کیفیت بسازند. حیف که قیمت اسپیکر بر خلاف کیفیتش هست و اصلا توجیه نمیکنه.
کمی درباره بلندگوهای موبایل
اسپیکرهای تلفن به طور سازنده با مدل های "بزرگسال" تفاوت دارند. قرار دادن چنین مکانیزم پیچیده در یک کیس موبایل غیر واقعی است، بنابراین مهندسان به این ترفند پرداختند و تعدادی از عناصر را جایگزین کردند. به عنوان مثال، سیم پیچ ها ثابت شده اند و به جای دیفیوزر از غشاء استفاده می شود. بلندگوهای تلفن بیش از حد ساده شده اند، بنابراین از آنها انتظار کیفیت صدای بالا را نداشته باشید.
محدوده فرکانسی که چنین عنصری می تواند پوشش دهد به میزان قابل توجهی باریک شده است. از نظر صدای آن به دستگاه های با فرکانس بالا نزدیک تر است، زیرا در قاب گوشی فضای اضافی برای نصب هسته های مغناطیسی ضخیم وجود ندارد.
دستگاه بلندگو در تلفن همراه نه تنها در اندازه، بلکه در عدم استقلال نیز متفاوت است. قابلیت های دستگاه توسط نرم افزار محدود شده است. این کار برای محافظت از طراحی بلندگوها انجام می شود. بسیاری از مردم این محدودیت را به صورت دستی حذف می کنند و سپس از خود می پرسند: "چرا بلندگوها خس خس می کنند؟"
در یک گوشی هوشمند متوسط، دو عنصر از این قبیل نصب می شود. یکی گفتاری است، دیگری موزیکال. گاهی اوقات آنها برای رسیدن به یک افکت استریو ترکیب می شوند. به هر طریقی، تنها با یک سیستم استریو کامل می‌توانید به عمق و غنای صدا دست پیدا کنید.
