Elektrodünaamiline valjuhääldi on seade, mis muudab elektrisignaali heliks, liigutades mähist vooluga püsimagneti magnetväljas. Me kasutame neid seadmeid igapäevaselt. Isegi kui sa pole suur muusikafänn ja ei veeda poolt päeva kõrvaklappides. Televiisorid, autode raadiod ja isegi telefonid on varustatud kõlaritega. See meile tuttav mehhanism on tegelikult terve elementide kompleks ja selle seade on tõeline insenerikunstiteos.
Selles artiklis vaatleme kõlariseadet lähem alt. Arutame, millistest osadest see seade koosneb ja kuidas need töötavad.
Ajalugu
Päev alustab väikest kõrvalepõiget elektrodünaamika leiutamise ajalukku. Sarnast tüüpi kõlareid kasutati juba 1920. aastate lõpus. Sarnasel põhimõttel töötas ka Belli telefon. See hõlmas membraani, mis liikus püsimagneti magnetväljas. Nendel kõlaritel oli palju tõsiseid vigu: sagedusmoonutus, helikadu. Klassikaliste kõlaritega seotud probleemide lahendamiseks soovitas Oliver Lorde kasutada oma tööd. Tema mähis liikus üle jõujoone. natukehiljem kohandasid kaks tema kolleegi tehnoloogiat tarbijaturu jaoks ja patenteerisid uue elektrodünaamika disaini, mis on kasutusel tänaseni.
Kõlariseade
Kõlar on üsna keeruka disainiga ja koosneb paljudest elementidest. Kõlarite diagramm (allpool) näitab võtmeosi, mis panevad kõlari korralikult tööle.
Akustiline kõlariseade sisaldab järgmisi osi:
- vedrustus (või serva lainetus);
- hajuti (või membraan);
- kork;
- häälespiraal;
- core;
- magnetsüsteem;
- hajutihoidja;
- paindlikud müügivihjed.
Erinevad kõlarimudelid võivad kasutada erinevaid ainulaadseid disainielemente. Klassikaline kõlariseade näeb välja täpselt selline.
Vaatleme iga üksikut kujunduselementi üksikasjalikum alt.
Serva lainetus
Seda elementi nimetatakse ka "kraeks". See on plastikust või kummist ääris, mis kirjeldab elektrodünaamilist mehhanismi kogu piirkonnas. Mõnikord kasutatakse põhimaterjalina spetsiaalse vibratsiooni summutava kattega looduslikke kangaid. Lainestused jagunevad mitte ainult materjali tüübi järgi, millest need on valmistatud, vaid ka kuju järgi. Kõige populaarsem alamtüüp on pooltoroidsed profiilid.
"Kaelusrihmale" on seatud mitmeid nõudeid, mille järgimine näitab selle kõrget kvaliteeti. Esimene nõue on suur paindlikkus. Lainetuse resonantssageduspeaks olema madal. Teine nõue on, et lainestus peab olema hästi fikseeritud ja tagama ainult üht tüüpi võnkumise - paralleelselt. Kolmas nõue on usaldusväärsus. "Kaelus" peab adekvaatselt reageerima temperatuurimuutustele ja "tavalisele" kulumisele, säilitades oma kuju pikka aega.
Parima helitasakaalu saavutamiseks kasutatakse madala sagedusega kõlarites kummist ja kõrgsageduslikes kõlarites paberist lainelisi.
Hajuti
Elektrodünaamikas on peamine kiirgav objekt difuusor. Kõlari koonus on omamoodi kolb, mis liigub sirgjooneliselt üles ja alla ning säilitab amplituud-sageduskarakteristiku (edaspidi sageduskarakteristik) lineaarsel kujul. Kui võnkesagedus suureneb, hakkab difuusor painduma. Seetõttu tekivad nn seisulained, mis omakorda põhjustavad sageduskarakteristiku graafikus langusi ja tõuse. Selle efekti minimeerimiseks kasutavad disainerid madalama tihedusega materjalidest valmistatud jäigemaid difuusoreid. Kui kõlari suurus on 12 tolli, varieerub selle sagedusvahemik madalate sageduste puhul 1 kilohertsi, keskmiste sageduste puhul 3 kilohertsi ja kõrgete sageduste puhul 16 kilohertsi piires.
- Hajurid võivad olla jäigad. Need on valmistatud keraamikast või alumiiniumist. Sellised tooted tagavad madalaima helimoonutuse taseme. Jäigad koonuskõlarid on palju kallimad kui nende kolleegid.
- Pehmed difuusorid on valmistatud polüpropüleenist. Sellised näidised annavad pehme materjaliga lainete neeldumise tõttu kõige pehmema ja soojema heli.
- Pooljäigad difuusorid on kompromiss. Need on valmistatud kevlarist või klaaskiust. Sellise koonuse tekitatud moonutused on tugevamad kui kõvad, kuid väiksemad kui pehmed.
Müts
Kork on sünteetiline või riidest kest, mille põhiülesanne on kaitsta kõlareid tolmu eest. Lisaks mängib kork olulist rolli teatud heli moodustamisel. Eelkõige keskmistel sagedustel mängides. Kõige jäigema fikseerimise eesmärgil on korgid ümardatud, andes neile kerge painde. Nagu te ilmselt juba aru saite, on materjalide valik teatud heli saavutamiseks sama. Kasutatakse erinevate immutustega kangaid, kilesid, tselluloosi koostisi ja isegi metallvõrke. Viimased täidavad omakorda ka radiaatori funktsiooni. Alumiinium- või metallvõrk juhib liigse soojuse mähisest eemale.
Puck
Mõnikord nimetatakse seda ka "ämblikuks". See on kaalukas osa, mis asub kõlari koonuse ja selle korpuse vahel. Seibi eesmärk on säilitada bassikõlarite stabiilne resonants. See on eriti oluline, kui ruumis on järsud temperatuurimuutused. Seib fikseerib mähise ja kogu liikuva süsteemi asendi ning sulgeb ka magnetvahe, vältides tolmu sattumist sinna. Klassikalised seibid on ümmargune gofreeritud ketas. Moodsamad valikud näevad veidi teistsugused välja. Mõned tootjad muudavad lainetuse kuju tahtlikult, et suurendada lineaarsustsagedusi ja stabiliseerida litri kuju. See disain mõjutab suuresti kõlari hinda. Seibid on valmistatud nailonist, jämedast kalikoonist või vasest. Viimane võimalus, nagu ka korgi puhul, toimib miniradiaatorina.
Häälepooli ja magnetisüsteem
Nii jõudsime elemendini, mis tegelikult vastutab heli taasesituse eest. Magnetsüsteem asub magnetahela väikeses pilus ja koos mähisega muundab elektrienergiat. Magnetsüsteem ise on rõnga ja südamiku kujul oleva magneti süsteem. Nende vahel heli taasesitamise ajal häälepool liigub. Projekteerijate jaoks on oluline ülesanne luua magnetsüsteemis ühtlane magnetväli. Selleks joondavad kõlarite tootjad postid hoolik alt ja varustavad südamiku vasest otsaga. Voolu häälemähisesse antakse kõlari painduvate juhtmete kaudu – tavalise juhtme kaudu, mis on mähitud üle sünteetilise niidi.
Tööpõhimõte
Mõtlesime välja kõlariseadme, liigume edasi tööpõhimõtte juurde. Kõlari tööpõhimõte on järgmine: poolile minev vool paneb selle magnetvälja sees risti võnkuma. See süsteem tõmbab hajuti endaga kaasa, pannes selle rakendatud voolu sagedusel võnkuma ja tekitama tühjendatud laineid. Hajuti hakkab võnkuma ja tekitab inimese kõrvaga tajutavaid helilaineid. Need edastatakse elektrilise signaalina võimendile. Siit tuleb heli.
Sagedusvahemik otseoleneb magnetsüdamike paksusest ja kõlari suurusest. Suurema magnetahela korral suureneb magnetsüsteemi vahe ja koos sellega suureneb ka pooli efektiivne osa. Seetõttu ei saa kompaktsed kõlarid hakkama madalate sagedustega vahemikus 16–250 hertsi. Nende minimaalne sageduslävi algab 300 hertsist ja lõpeb 12 000 hertsiga. Sellepärast kõlarid praksuvad, kui helitugevust suurendate.
Nominaalne elektritakistus
Juhtmel, mis varustab mähisega voolu, on aktiivne ja reaktiivne takistus. Viimase taseme määramiseks mõõdavad insenerid seda sagedusel 1000 hertsi ja lisavad saadud väärtusele häälepooli aktiivtakistuse. Enamiku kõlarite impedantsitase on 2, 4, 6 või 8 oomi. Seda parameetrit tuleb võimendi ostmisel arvestada. Oluline on kokku leppida töökoormuse tase.
Sagedusvahemik
Eespool on juba öeldud, et enamik elektrodünaamikast reprodutseerib ainult osa sagedustest, mida inimene suudab tajuda. Universaalset kõlarit, mis oleks võimeline taasesitama kogu vahemikku 16 hertsist kuni 20 kilohertsini, on võimatu teha, seetõttu jagati sagedused kolme rühma: madalad, keskmised ja kõrged. Pärast seda hakkasid disainerid iga sageduse jaoks eraldi kõlareid looma. See tähendab, et bassikõlarid saavad bassi kõige paremini toime. Need töötavad vahemikus 25 hertsi kuni 5 kilohertsi. Kõrgsageduslikud on loodud töötama vinguvate ülaosadega (sellest ka üldnimetus - "tweeter"). Nad töötavad sissesagedusvahemik 2 kilohertsi - 20 kilohertsi. Kesksageduskõlarid töötavad vahemikus 200 hertsi - 7 kilohertsi. Insenerid püüavad endiselt luua kvaliteetset täissageduslikku kõlarit. Paraku on kõlari hind vastuolus selle kvaliteediga ega õigusta seda üldse.
Natuke mobiilikõlaritest
Telefoni kõlarid erinevad "täiskasvanute" mudelitest konstruktiivselt. Nii keeruka mehhanismi paigutamine mobiiliümbrisesse on ebareaalne, nii et insenerid läksid nippi ja vahetasid välja hulga elemente. Näiteks mähised on fikseeritud ja difuusori asemel kasutatakse membraani. Telefoni kõlarid on liiga lihtsustatud, seega ärge oodake neilt kõrget helikvaliteeti.
Sagedusvahemik, mida selline element suudab katta, on oluliselt kitsendatud. Oma heli poolest on see lähedasem kõrgsagedusseadmetele, kuna telefoniümbrises pole lisaruumi paksude magnetsüdamike paigaldamiseks.
Mobiiltelefoni kõlariseade ei erine mitte ainult suuruse, vaid ka sõltumatuse puudumise poolest. Seadme võimalused on piiratud tarkvaraga. Seda tehakse kõlarite disaini kaitsmiseks. Paljud inimesed eemaldavad selle piirangu käsitsi ja küsivad end alt: "Miks kõlarid vilistavad?"
Keskmisse nutitelefoni on installitud kaks sellist elementi. Üks on kõneldav, teine on muusikaline. Mõnikord kombineeritakse neid stereoefekti saavutamiseks. Ühel või teisel viisil saate saavutada heli sügavuse ja rikkalikkuse ainult täisväärtusliku stereosüsteemiga.
