Электродинамикалық дауыс зорайтқыш – тұрақты магниттің магнит өрісінде ток бар катушканы жылжыту арқылы электр сигналын дыбысқа түрлендіретін құрылғы. Біз бұл құрылғыларды күнделікті қолданамыз. Сіз музыканың үлкен жанкүйері болмасаңыз да және жарты күнді құлаққапта өткізбесеңіз де. Теледидар, көліктердегі радиолар, тіпті телефондар динамиктермен жабдықталған. Бізге таныс бұл механизм шын мәнінде элементтердің тұтас кешені және оның құрылғысы инженерлік өнердің нағыз туындысы.
Бұл мақалада біз динамик құрылғысын егжей-тегжейлі қарастырамыз. Бұл құрылғының қандай бөліктерден тұратынын және олардың қалай жұмыс істейтінін талқылайық.
Тарих
Day электродинамика өнертабыс тарихына шағын шегініс бастау. Осыған ұқсас дауыс зорайтқыштар 1920 жылдардың аяғында қолданылған. Беллдің телефоны да осындай принциппен жұмыс істеді. Оған тұрақты магниттің магнит өрісінде қозғалатын мембрана қатысты. Бұл динамиктердің көптеген елеулі кемшіліктері болды: жиіліктің бұрмалануы, дыбыстың жоғалуы. Классикалық дауыс зорайтқыштармен байланысты мәселелерді шешу үшін Оливер Лорде өз жұмысын пайдалануды ұсынды. Оның орамы күш сызықтары бойымен қозғалды. азғанакейінірек оның екі әріптесі технологияны тұтыну нарығына бейімдеп, электродинамиканың жаңа дизайнын патенттеді, ол әлі күнге дейін қолданыста.
Динамик құрылғы
Динамиктің дизайны өте күрделі және көптеген элементтерден тұрады. Динамик диаграммасы (төменде) динамиктің дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін негізгі бөліктерді көрсетеді.
Акустикалық динамик құрылғысы келесі бөліктерді қамтиды:
- суспензия (немесе жиекті гофр);
- диффузор (немесе мембрана);
- қалпақ;
- дауыс катушкасы;
- өзегі;
- магниттік жүйе;
- диффузор ұстағышы;
- икемді тұтынушылар.
Әртүрлі динамик үлгілері әртүрлі бірегей дизайн элементтерін пайдалануы мүмкін. Классикалық динамик құрылғысы дәл осылай көрінеді.
Әрбір жеке дизайн элементін толығырақ қарастырайық.
Жетін гофры
Бұл элемент «жаға» деп те аталады. Бұл бүкіл аумақтағы электродинамикалық механизмді сипаттайтын пластик немесе резеңке жиек. Кейде негізгі материал ретінде арнайы дірілге қарсы жабыны бар табиғи маталар қолданылады. Гофрлар олар жасалған материалдың түріне ғана емес, сонымен қатар пішініне қарай да бөлінеді. Ең танымал қосалқы түрі - жартылай тороидты профильдер.
«Жағаға» қойылатын бірқатар талаптар бар, олардың сақталуы оның жоғары сапасын көрсетеді. Бірінші талап - жоғары икемділік. Гофрленген резонанстық жиіліктөмен болуы керек. Екінші талап - гофр жақсы бекітілген болуы және тербелістің тек бір түрін қамтамасыз етуі керек - параллель. Үшінші талап - сенімділік. "Жаға" ұзақ уақыт бойы пішінін сақтай отырып, температураның өзгеруіне және "қалыпты" тозуға адекватты жауап беруі керек.
Дыбыстың ең жақсы тепе-теңдігіне қол жеткізу үшін төмен жиілікті динамиктерде резеңке гофрлар, ал жоғары жиіліктілерде қағаздан жасалған гофр қолданылады.
Диффузор
Электродинамикадағы негізгі сәуле шығаратын объект - диффузор. Динамик конусы - жоғары және төмен түзу сызықта қозғалатын және амплитудалық-жиілік сипаттамасын (бұдан әрі - жиілік реакциясы) сызықтық түрде сақтайтын поршеньдің бір түрі. Тербеліс жиілігі артқан сайын диффузор майыса бастайды. Осыған байланысты тұрақты толқындар пайда болады, олар өз кезегінде жиілік реакциясының графигінің төмендеуіне және көтерілуіне әкеледі. Бұл әсерді азайту үшін дизайнерлер тығыздығы төмен материалдардан жасалған қаттырақ диффузорларды пайдаланады. Динамик өлшемі 12 дюйм болса, ондағы жиілік диапазоны төмен жиіліктер үшін 1 килогерц, орташа жиіліктер үшін 3 килогерц және жоғары жиіліктер үшін 16 килогерц аралығында өзгереді.
- Диффузорлар қатты болуы мүмкін. Олар керамикадан немесе алюминийден жасалған. Мұндай өнімдер дыбыстың бұрмалануының ең төменгі деңгейін қамтамасыз етеді. Қатты конус үндеткіштері аналогтарынан әлдеқайда қымбат.
- Жұмсақ диффузорлар полипропиленнен жасалған. Мұндай үлгілер жұмсақ материалдың толқындарды сіңіруіне байланысты ең жұмсақ және ең жылы дыбысты береді.
- Жартылай қатты диффузорлар ымыраға келеді. Олар кевлардан немесе шыны талшықтан жасалған. Мұндай конус тудыратын бұрмалау қаттыға қарағанда жоғары, бірақ жұмсаққа қарағанда төмен.
Қақпақ
Қақпақ синтетикалық немесе матадан жасалған қабық болып табылады, оның негізгі қызметі динамиктерді шаңнан қорғау болып табылады. Сонымен қатар, қалпақ белгілі бір дыбыстың қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Атап айтқанда, орташа жиілікте ойнаған кезде. Ең қатаң бекіту үшін қақпақтар дөңгелектеніп, оларға сәл иілу береді. Сіз бұрыннан түсінгеніңіздей, белгілі бір дыбысқа қол жеткізу үшін материалдардың әртүрлілігі бірдей. Түрлі сіңдіру, пленка, целлюлоза композициялары және тіпті металл торлары бар маталар қолданылады. Соңғысы, өз кезегінде, радиатордың функциясын да орындайды. Алюминий немесе металл тор артық жылуды катушкадан алыс өткізеді.
Шайба
Кейде оны «өрмекші» деп те атайды. Бұл динамик конусы мен оның денесінің арасында орналасқан салмақты бөлік. Жуғыштың мақсаты - вуферлер үшін тұрақты резонансты сақтау. Бөлмедегі температураның кенеттен өзгеруі болса, бұл әсіресе маңызды. Жуғыш катушканың және бүкіл қозғалатын жүйенің орнын бекітеді, сонымен қатар магниттік саңылауды жабады, оған шаңның түсуіне жол бермейді. Классикалық шайбалар - бұл дөңгелек гофрленген диск. Қазіргі заманғы опциялар сәл басқаша көрінеді. Кейбір өндірушілер сызықтылықты арттыру үшін гофрлардың пішінін әдейі өзгертедіжиіліктер мен шайбаның пішінін тұрақтандыру. Бұл дизайн динамиктің бағасына қатты әсер етеді. Жуғыштар нейлоннан, дөрекі каликодан немесе мыстан жасалған. Соңғы опция, қақпақтағы сияқты, шағын радиатор ретінде әрекет етеді.
Дауыс орамы және магнит жүйесі
Сонымен біз шын мәнінде дыбысты шығаруға жауапты элементке жеттік. Магниттік жүйе магнит тізбегінің кішкене саңылауында орналасқан және катушкамен бірге электр энергиясын түрлендіреді. Магниттік жүйенің өзі – сақина және өзек түріндегі магнит жүйесі. Олардың арасында дыбысты жаңғырту кезінде дауыс орамы қозғалады. Магниттік жүйеде біркелкі магнит өрісін құру дизайнерлердің маңызды міндеті болып табылады. Мұны істеу үшін динамик өндірушілері тіректерді мұқият туралайды және өзегін мыс ұшымен жабдықтайды. Дауыс орамына ток динамиктің икемді сымдары арқылы беріледі - синтетикалық жіпке оралған қарапайым сым.
Жұмыс принципі
Біз динамик құрылғысын анықтадық, жұмыс принципіне көшейік. Динамиктің жұмыс істеу принципі келесідей: катушкаға баратын ток оның магнит өрісі шегінде перпендикуляр тербелуіне әкеледі. Бұл жүйе диффузорды өзімен бірге сүйреп апарып, оны қолданылған ток жиілігінде тербеліске әкеледі және разрядталған толқындарды жасайды. Диффузор тербеле бастайды және адам құлағы қабылдай алатын дыбыс толқындарын жасайды. Олар күшейткішке электрлік сигнал ретінде беріледі. Дыбыс осы жерден шығады.
Жиілік диапазоны тікелеймагниттік ядролардың қалыңдығына және динамиктің өлшеміне байланысты. Үлкен магниттік контурмен магниттік жүйедегі саңылау ұлғаяды және онымен бірге катушканың тиімді бөлігі артады. Сондықтан ықшам динамиктер 16-250 герц диапазонындағы төмен жиіліктерді жеңе алмайды. Олардың минималды жиілік шегі 300 герцтен басталып, 12 000 герцте аяқталады. Дыбыс деңгейін көтерген кезде динамиктердің сықырлағаны сондықтан.
Номиналды электр кедергісі
Орамға ток беретін сымның белсенді және реактивті кедергісі бар. Соңғысының деңгейін анықтау үшін инженерлер оны 1000 герц жиілікте өлшейді және алынған мәнге дауыс катушкасының белсенді кедергісін қосады. Көптеген динамиктердің кедергі деңгейі 2, 4, 6 немесе 8 Ом. Күшейткішті сатып алғанда, бұл параметрді ескеру қажет. Жұмыс жүктемесінің деңгейі туралы келісу маңызды.
Жиілік диапазоны
Электродинамиканың көп бөлігі адам қабылдай алатын жиіліктердің бір бөлігін ғана ойнататыны жоғарыда айтылған болатын. 16 герцтен 20 килогерцке дейінгі барлық диапазонды шығаруға қабілетті әмбебап динамик жасау мүмкін емес, сондықтан жиіліктер үш топқа бөлінді: төмен, орташа және жоғары. Осыдан кейін дизайнерлер әр жиілік үшін жеке динамиктерді жасай бастады. Бұл вуферлердің бассты жақсы меңгеретінін білдіреді. Олар 25 герц - 5 килогерц диапазонында жұмыс істейді. Жоғары жиіліктегілер шырылдаған шыңдармен жұмыс істеуге арналған (осылайша жалпы атауы - «твитер»). Олар жұмыс істейдіжиілік диапазоны 2 килогерц - 20 килогерц. Орташа диапазондағы динамиктер 200 герц - 7 килогерц диапазонында жұмыс істейді. Инженерлер әлі де толық ауқымды сапалы динамик жасауға тырысуда. Өкінішке орай, динамиктің бағасы оның сапасына қайшы келеді және оны мүлдем ақтамайды.
Ұялы динамиктер туралы аздап
Телефон динамиктері "ересектерге арналған" үлгілерден конструктивті түрде ерекшеленеді. Мұндай күрделі механизмді мобильді корпусқа орналастыру шындыққа жанаспайды, сондықтан инженерлер айлаға барып, бірқатар элементтерді ауыстырды. Мысалы, катушкалар бекітілді және диффузордың орнына мембрана қолданылады. Телефон динамиктері тым жеңілдетілген, сондықтан олардан жоғары дыбыс сапасын күтпеңіз.
Мұндай элемент қамтуы мүмкін жиілік диапазоны айтарлықтай тарылды. Дыбысы жағынан ол жоғары жиілікті құрылғыларға жақын, өйткені телефон қорабында қалың магниттік ядроларды орнатуға арналған қосымша орын жоқ.
Ұялы телефондағы динамик құрылғысы көлемімен ғана емес, тәуелсіздігімен де ерекшеленеді. Құрылғының мүмкіндіктері бағдарламалық жасақтамамен шектеледі. Бұл динамиктердің дизайнын қорғау үшін жасалады. Көптеген адамдар бұл шектеуді қолмен алып тастайды, содан кейін өздеріне сұрақ қояды: "Неліктен динамиктер ысқырады?"
Орташа смартфонда осындай екі элемент орнатылған. Біреуі ауызша, екіншісі музыкалық. Кейде олар стереоэффектке жету үшін біріктіріледі. Қалай болғанда да, дыбыстың тереңдігі мен байлығына тек толыққанды стерео жүйе арқылы қол жеткізуге болады.
