Un altoparlante elettrodinamico è un dispositivo che converte un segnale elettrico in suono spostando una bobina con corrente nel campo magnetico di un magnete permanente. Usiamo questi dispositivi quotidianamente. Anche se non sei un grande fan della musica e non trascorri mezza giornata in cuffia. TV, radio in auto e persino telefoni sono dotati di altoparlanti. Questo meccanismo a noi familiare è in re altà un intero complesso di elementi e il suo dispositivo è una vera opera d'arte ingegneristica.
In questo articolo, daremo un'occhiata più da vicino al dispositivo dell' altoparlante. Discutiamo in quali parti è composto questo dispositivo e come funzionano.
Cronologia
Day inizia una piccola digressione nella storia dell'invenzione dell'elettrodinamica. Gli altoparlanti di un tipo simile furono usati già alla fine degli anni '20. Il telefono di Bell funzionava secondo un principio simile. Coinvolgeva una membrana che si muoveva nel campo magnetico di un magnete permanente. Questi altoparlanti avevano molti gravi difetti: distorsione della frequenza, perdita del suono. Per risolvere i problemi associati agli altoparlanti classici, Oliver Lorde ha suggerito di utilizzare il suo lavoro. La sua bobina si muoveva attraverso le linee di forza. un po'in seguito, due dei suoi colleghi adattarono la tecnologia per il mercato consumer e brevettarono un nuovo progetto di elettrodinamica che è ancora in uso oggi.
Dispositivo altoparlante
L' altoparlante ha un design piuttosto complesso ed è composto da molti elementi. Il diagramma dell' altoparlante (sotto) mostra le parti chiave che fanno funzionare correttamente l' altoparlante.
Il dispositivo altoparlante acustico include le seguenti parti:
- sospensione (o ondulazione del bordo);
- diffusore (o membrana);
- cap;
- bobina vocale;
- core;
- sistema magnetico;
- portadiffusore;
- conduttori flessibili.
Diversi modelli di altoparlanti possono utilizzare diversi elementi di design unici. Il classico dispositivo altoparlante ha esattamente questo aspetto.
Consideriamo ogni singolo elemento di design in modo più dettagliato.
Corrugazione del bordo
Questo elemento è anche chiamato "collare". Questo è un bordo in plastica o gomma che descrive il meccanismo elettrodinamico sull'intera area. A volte come materiale principale vengono utilizzati tessuti naturali con uno speciale rivestimento antivibrante. Le ondulazioni sono divise non solo dal tipo di materiale con cui sono realizzate, ma anche dalla forma. Il sottotipo più popolare sono i profili semitoroidali.
Ci sono una serie di requisiti per il "collare", la cui osservanza indica la sua alta qualità. Il primo requisito è l'elevata flessibilità. Frequenza di risonanza dell'ondulazionedovrebbe essere basso. Il secondo requisito è che l'ondulazione deve essere ben fissata e fornire un solo tipo di oscillazione - parallela. Il terzo requisito è l'affidabilità. Il "colletto" deve rispondere adeguatamente agli sbalzi di temperatura e all'usura "normale", mantenendo la sua forma per lungo tempo.
Per ottenere il miglior equilibrio del suono, le corrugazioni in gomma vengono utilizzate negli altoparlanti a bassa frequenza e quelle in carta in quelli ad alta frequenza.
Diffusore
Il principale oggetto radiante in elettrodinamica è un diffusore. Il cono dell' altoparlante è una specie di pistone che si muove in linea retta su e giù e mantiene la caratteristica ampiezza-frequenza (di seguito denominata risposta in frequenza) in una forma lineare. All'aumentare della frequenza di oscillazione, il diffusore inizia a piegarsi. Per questo motivo compaiono le cosiddette onde stazionarie che, a loro volta, portano a cali e aumenti nel grafico della risposta in frequenza. Per ridurre al minimo questo effetto, i progettisti utilizzano diffusori più rigidi realizzati con materiali a densità inferiore. Se la dimensione dell' altoparlante è di 12 pollici, la gamma di frequenza al suo interno varierà entro 1 kilohertz per le basse frequenze, 3 kilohertz per le medie e 16 kilohertz per le alte frequenze.
- I diffusori possono essere rigidi. Sono realizzati in ceramica o alluminio. Tali prodotti forniscono il livello più basso di distorsione del suono. Gli altoparlanti a cono rigido sono molto più costosi delle loro controparti.
- I diffusori morbidi sono realizzati in polipropilene. Tali campioni forniscono il suono più morbido e più caldo grazie all'assorbimento delle onde da parte di un materiale morbido.
- I diffusori semirigidi sono un compromesso. Sono realizzati in Kevlar o fibra di vetro. La distorsione provocata da un tale cono è superiore a quella dura, ma inferiore a quella morbida.
Cap
Il cappuccio è un guscio sintetico o in tessuto la cui funzione principale è quella di proteggere gli altoparlanti dalla polvere. Inoltre, il cappuccio svolge un ruolo importante nella formazione di un certo suono. In particolare, quando si suonano le frequenze medie. Ai fini del fissaggio più rigido, i cappucci sono arrotondati, conferendo loro una leggera piega. Come probabilmente avrai già capito, la varietà dei materiali è la stessa per ottenere un certo suono. Vengono utilizzati tessuti con varie impregnazioni, film, composizioni di cellulosa e persino reti metalliche. Quest'ultimo, a sua volta, svolge anche la funzione di radiatore. Alluminio o rete metallica allontana il calore in eccesso dalla bobina.
Puck
A volte viene anche chiamato "ragno". Questa è una parte pesante situata tra il cono dell' altoparlante e il suo corpo. Lo scopo della rondella è di mantenere una risonanza stabile per i woofer. Ciò è particolarmente importante se si verificano improvvisi sbalzi di temperatura nella stanza. La rondella fissa la posizione della bobina e dell'intero sistema mobile e chiude anche il traferro, impedendo l'ingresso di polvere. Le rondelle classiche sono un disco ondulato tondo. Le opzioni più moderne sembrano leggermente diverse. Alcuni produttori modificano volutamente la forma delle corrugazioni in modo da aumentarne la linearitàfrequenze e stabilizzare la forma del disco. Questo design influisce notevolmente sul prezzo dell' altoparlante. Le rondelle sono realizzate in nylon, calicò grosso o rame. L'ultima opzione, come nel caso della calotta, funge da mini-radiatore.
Sistema bobina e magnete
Quindi siamo arrivati all'elemento, che, in effetti, è responsabile della riproduzione del suono. Il sistema magnetico si trova in una piccola fessura del circuito magnetico e, insieme alla bobina, converte l'energia elettrica. Il sistema magnetico stesso è un sistema di un magnete a forma di anello e un nucleo. Tra di loro, al momento della riproduzione del suono, la bobina mobile si muove. Un compito importante per i progettisti è creare un campo magnetico uniforme in un sistema magnetico. Per fare ciò, i produttori di altoparlanti allineano accuratamente i poli e equipaggiano il nucleo con una punta di rame. La corrente alla bobina mobile viene fornita attraverso i cavi flessibili dell' altoparlante, un normale filo avvolto su un filo sintetico.
Principio di funzionamento
Abbiamo capito il dispositivo dell' altoparlante, passiamo al principio di funzionamento. Il principio di funzionamento dell' altoparlante è il seguente: la corrente che va alla bobina fa oscillare perpendicolarmente all'interno del campo magnetico. Questo sistema trascina con sé il diffusore, facendolo oscillare alla frequenza della corrente applicata, e crea onde scaricate. Il diffusore inizia ad oscillare e crea onde sonore che possono essere percepite dall'orecchio umano. Vengono trasmessi come segnale elettrico all'amplificatore. Ecco da dove viene il suono.
Intervallo di frequenza direttamentedipende dallo spessore dei nuclei magnetici e dalle dimensioni dell' altoparlante. Con un circuito magnetico più grande, lo spazio nel sistema magnetico aumenta e con esso aumenta la parte effettiva della bobina. Ecco perché gli altoparlanti compatti non possono far fronte alle basse frequenze nella gamma di 16-250 hertz. La loro soglia di frequenza minima inizia a 300 hertz e termina a 12.000 hertz. Ecco perché gli altoparlanti crepitano quando alzi il volume.
Resistenza elettrica nominale
Il filo che fornisce corrente alla bobina ha una resistenza attiva e reattiva. Per determinare il livello di quest'ultimo, gli ingegneri lo misurano a una frequenza di 1000 hertz e aggiungono la resistenza attiva della bobina mobile al valore risultante. La maggior parte degli altoparlanti ha un livello di impedenza di 2, 4, 6 o 8 ohm. Questo parametro deve essere considerato quando si acquista un amplificatore. È importante concordare il livello di carico di lavoro.
Intervallo di frequenza
È già stato detto sopra che la maggior parte dell'elettrodinamica riproduce solo una parte delle frequenze che una persona può percepire. È impossibile realizzare un altoparlante universale in grado di riprodurre l'intera gamma da 16 hertz a 20 kilohertz, quindi le frequenze sono state divise in tre gruppi: basse, medie e alte. Successivamente, i designer hanno iniziato a creare altoparlanti separatamente per ciascuna frequenza. Ciò significa che i woofer sono i migliori nel gestire i bassi. Operano nella gamma di 25 hertz - 5 kilohertz. Quelli ad alta frequenza sono progettati per funzionare con cime stridule (da cui il nome comune - "tweeter"). Ci lavoranogamma di frequenza 2 kilohertz - 20 kilohertz. Gli altoparlanti di fascia media funzionano nella gamma di 200 hertz - 7 kilohertz. Gli ingegneri stanno ancora cercando di creare un altoparlante full range di qualità. Purtroppo, il prezzo dell' altoparlante va contro la sua qualità e non lo giustifica affatto.
Un po' sugli altoparlanti mobili
Gli altoparlanti per un telefono differiscono in modo costruttivo dai modelli "per adulti". Non è realistico posizionare un meccanismo così complesso in una custodia mobile, quindi gli ingegneri sono andati al trucco e hanno sostituito una serie di elementi. Ad esempio, le bobine sono diventate fisse e viene utilizzata una membrana al posto di un diffusore. Gli altoparlanti del telefono sono eccessivamente semplificati, quindi non aspettarti un'elevata qualità del suono da loro.
La gamma di frequenze che un tale elemento può coprire è notevolmente ridotta. In termini di suono, è più vicino ai dispositivi ad alta frequenza, poiché non c'è spazio aggiuntivo nella custodia del telefono per l'installazione di spessi nuclei magnetici.
Il dispositivo altoparlante in un telefono cellulare differisce non solo per le dimensioni, ma anche per la mancanza di indipendenza. Le capacità del dispositivo sono limitate dal software. Questo viene fatto per proteggere il design degli altoparlanti. Molte persone rimuovono questo limite manualmente e poi si chiedono: "Perché gli altoparlanti sibilano?"
In uno smartphone medio, sono installati due di questi elementi. Uno è parlato, l' altro è musicale. A volte vengono combinati per ottenere un effetto stereo. In un modo o nell' altro, puoi ottenere profondità e ricchezza del suono solo con un sistema stereo completo.
