Pengeras suara elektrodinamik adalah perangkat yang mengubah sinyal listrik menjadi suara dengan menggerakkan kumparan berarus dalam medan magnet magnet permanen. Kami menggunakan perangkat ini setiap hari. Bahkan jika Anda bukan penggemar berat musik dan tidak menghabiskan setengah hari di headphone. TV, radio di mobil, dan bahkan telepon dilengkapi dengan speaker. Mekanisme yang akrab bagi kita ini sebenarnya adalah keseluruhan elemen yang kompleks, dan perangkatnya adalah karya seni teknik yang nyata.
Dalam artikel ini, kita akan melihat lebih dekat perangkat speaker. Mari kita bahas bagian-bagian dari perangkat ini dan bagaimana cara kerjanya.
Sejarah
Hari memulai penyimpangan kecil ke dalam sejarah penemuan elektrodinamika. Pengeras suara dari jenis yang sama digunakan pada awal tahun 1920-an. Telepon Bell bekerja dengan prinsip yang sama. Ini melibatkan membran yang bergerak dalam medan magnet magnet permanen. Speaker ini memiliki banyak kekurangan serius: distorsi frekuensi, kehilangan suara. Untuk mengatasi masalah yang terkait dengan pengeras suara klasik, Oliver Lorde menyarankan untuk menggunakan karyanya. Kumparannya bergerak melintasi garis gaya. sedikitkemudian, dua rekannya mengadaptasi teknologi untuk pasar konsumen dan mematenkan desain baru elektrodinamika yang masih digunakan sampai sekarang.
Perangkat speaker
Speaker memiliki desain yang agak rumit dan terdiri dari banyak elemen. Diagram speaker (di bawah) menunjukkan bagian-bagian penting yang membuat speaker berfungsi dengan baik.
Perangkat speaker akustik mencakup bagian-bagian berikut:
- suspensi (atau kerutan tepi);
- diffuser (atau membran);
- cap;
- koil suara;
- inti;
- sistem magnetik;
- pemegang diffuser;
- lead fleksibel.
Model speaker yang berbeda mungkin menggunakan elemen desain unik yang berbeda. Perangkat speaker klasik terlihat persis seperti ini.
Mari kita pertimbangkan setiap elemen desain secara lebih rinci.
Gelombang tepi
Elemen ini juga disebut "kerah". Ini adalah tepi plastik atau karet yang menggambarkan mekanisme elektrodinamik di seluruh area. Terkadang kain alami dengan lapisan peredam getaran khusus digunakan sebagai bahan utama. Kerut dibagi tidak hanya berdasarkan jenis bahan dari mana mereka dibuat, tetapi juga berdasarkan bentuknya. Subtipe yang paling populer adalah profil semi-toroidal.
Ada sejumlah persyaratan untuk "kerah", yang kepatuhannya menunjukkan kualitasnya yang tinggi. Persyaratan pertama adalah fleksibilitas yang tinggi. Frekuensi resonansi bergelombangharus rendah. Persyaratan kedua adalah bahwa kerut harus diperbaiki dengan baik dan hanya menyediakan satu jenis osilasi - paralel. Persyaratan ketiga adalah keandalan. "Kerah" harus cukup merespons perubahan suhu dan keausan "normal", mempertahankan bentuknya untuk waktu yang lama.
Untuk mencapai keseimbangan suara terbaik, gelombang karet digunakan pada speaker frekuensi rendah, dan kertas kertas pada speaker frekuensi tinggi.
Diffuser
Objek radiasi utama dalam elektrodinamika adalah diffuser. Kerucut speaker adalah sejenis piston yang bergerak lurus ke atas dan ke bawah dan mempertahankan karakteristik frekuensi amplitudo (selanjutnya disebut respons frekuensi) dalam bentuk linier. Saat frekuensi osilasi meningkat, diffuser mulai menekuk. Karena itu, apa yang disebut gelombang berdiri muncul, yang, pada gilirannya, menyebabkan penurunan dan kenaikan dalam grafik respons frekuensi. Untuk meminimalkan efek ini, desainer menggunakan diffuser kaku yang terbuat dari bahan dengan kepadatan lebih rendah. Jika ukuran speaker 12 inci, maka rentang frekuensi di dalamnya akan bervariasi dalam 1 kilohertz untuk frekuensi rendah, 3 kilohertz untuk sedang dan 16 kilohertz untuk frekuensi tinggi.
- Diffuser bisa kaku. Mereka terbuat dari keramik atau aluminium. Produk semacam itu memberikan tingkat distorsi suara terendah. Speaker kerucut kaku jauh lebih mahal daripada rekan-rekan mereka.
- Diffuser lembut terbuat dari polypropylene. Sampel tersebut memberikan suara paling lembut dan paling hangat karena penyerapan gelombang oleh bahan yang lembut.
- Diffuser semi-kaku adalah kompromi. Mereka terbuat dari Kevlar atau fiberglass. Distorsi yang dipicu oleh kerucut seperti itu lebih tinggi dari yang keras, tetapi lebih rendah dari yang lunak.
Tutup
Tutup adalah cangkang sintetis atau kain yang fungsi utamanya melindungi speaker dari debu. Selain itu, tutup memainkan peran penting dalam pembentukan suara tertentu. Khususnya, saat memainkan frekuensi menengah. Untuk tujuan pemasangan yang paling kaku, tutupnya dibuat membulat, memberi sedikit lengkungan. Seperti yang mungkin sudah Anda pahami, variasi bahannya sama untuk mencapai suara tertentu. Kain dengan berbagai impregnasi, film, komposisi selulosa, dan bahkan jaring logam digunakan. Yang terakhir, pada gilirannya, juga menjalankan fungsi radiator. Jaring aluminium atau logam menghantarkan panas berlebih dari koil.
Puck
Terkadang juga disebut "laba-laba". Ini adalah bagian berat yang terletak di antara kerucut speaker dan tubuhnya. Tujuan dari mesin cuci adalah untuk menjaga resonansi yang stabil untuk woofer. Ini sangat penting jika ada perubahan suhu yang tiba-tiba di dalam ruangan. Mesin cuci memperbaiki posisi koil dan seluruh sistem yang bergerak, dan juga menutup celah magnetik, mencegah debu masuk. Mesin cuci klasik adalah cakram bergelombang bulat. Pilihan yang lebih modern terlihat sedikit berbeda. Beberapa produsen sengaja mengubah bentuk gelombang untuk meningkatkan linieritasfrekuensi dan menstabilkan bentuk keping. Desain ini sangat mempengaruhi harga speaker. Mesin cuci terbuat dari nilon, belacu kasar atau tembaga. Opsi terakhir, seperti pada tutupnya, berfungsi sebagai radiator mini.
Koil suara dan sistem magnet
Jadi kita sampai pada elemen, yang sebenarnya bertanggung jawab untuk reproduksi suara. Sistem magnetik terletak di celah kecil dari sirkuit magnetik dan, bersama dengan koil, mengubah energi listrik. Sistem kemagnetan itu sendiri merupakan sistem magnet yang berupa cincin dan inti. Di antara mereka, pada saat reproduksi suara, kumparan suara bergerak. Tugas penting bagi desainer adalah menciptakan medan magnet yang seragam dalam sistem magnetik. Untuk melakukan ini, produsen speaker dengan hati-hati menyelaraskan kutub dan melengkapi inti dengan ujung tembaga. Arus ke kumparan suara disuplai melalui kabel fleksibel speaker - kabel biasa dililitkan pada benang sintetis.
Prinsip kerja
Kami menemukan perangkat speaker, mari beralih ke prinsip operasi. Prinsip pengoperasian speaker adalah sebagai berikut: arus yang mengalir ke kumparan menyebabkannya berosilasi tegak lurus di dalam medan magnet. Sistem ini menyeret diffuser bersamanya, menyebabkannya berosilasi pada frekuensi arus yang diterapkan, dan menciptakan gelombang yang dilepaskan. Diffuser mulai berosilasi dan menciptakan gelombang suara yang dapat dirasakan oleh telinga manusia. Mereka ditransmisikan sebagai sinyal listrik ke amplifier. Dari sinilah suara itu berasal.
Rentang frekuensi secara langsungtergantung pada ketebalan inti magnetik dan ukuran speaker. Dengan sirkuit magnetik yang lebih besar, celah dalam sistem magnetik meningkat, dan dengan itu bagian efektif dari koil meningkat. Itu sebabnya speaker kompak tidak dapat mengatasi frekuensi rendah di kisaran 16-250 hertz. Ambang frekuensi minimum mereka dimulai pada 300 hertz dan berakhir pada 12.000 hertz. Itulah mengapa speaker berderak saat Anda menaikkan volume.
Nilai hambatan listrik
Kawat yang mensuplai arus ke kumparan memiliki hambatan aktif dan reaktif. Untuk menentukan tingkat yang terakhir, para insinyur mengukurnya pada frekuensi 1000 hertz dan menambahkan resistansi aktif kumparan suara ke nilai yang dihasilkan. Kebanyakan speaker memiliki tingkat impedansi 2, 4, 6, atau 8 ohm. Parameter ini harus dipertimbangkan saat membeli amplifier. Penting untuk menyepakati tingkat beban kerja.
Rentang frekuensi
Telah dikatakan di atas bahwa sebagian besar elektrodinamika hanya mereproduksi sebagian dari frekuensi yang dapat dirasakan seseorang. Tidak mungkin membuat speaker universal mampu mereproduksi seluruh rentang dari 16 hertz hingga 20 kilohertz, sehingga frekuensi dibagi menjadi tiga kelompok: rendah, sedang dan tinggi. Setelah itu, para desainer mulai membuat speaker secara terpisah untuk setiap frekuensi. Ini berarti woofer paling baik dalam menangani bass. Mereka beroperasi di kisaran 25 hertz - 5 kilohertz. Yang berfrekuensi tinggi dirancang untuk bekerja dengan atasan yang memekik (karenanya nama umum - "tweeter"). Mereka bekerja direntang frekuensi 2 kilohertz - 20 kilohertz. Speaker midrange beroperasi pada kisaran 200 hertz - 7 kilohertz. Insinyur masih berusaha untuk membuat speaker full range yang berkualitas. Sayangnya, harga speaker bertentangan dengan kualitasnya dan tidak membenarkannya sama sekali.
Sedikit tentang speaker ponsel
Speaker untuk telepon berbeda dari model "dewasa" secara konstruktif. Tidak realistis untuk menempatkan mekanisme yang begitu rumit dalam kasing seluler, sehingga para insinyur melakukan trik dan mengganti sejumlah elemen. Misalnya, kumparan telah menjadi tetap, dan membran digunakan sebagai pengganti diffuser. Speaker telepon terlalu disederhanakan, jadi jangan berharap kualitas suara yang tinggi dari mereka.
Rentang frekuensi yang dapat dicakup oleh elemen semacam itu secara signifikan menyempit. Dari segi suaranya, ini lebih dekat dengan perangkat frekuensi tinggi, karena tidak ada ruang tambahan di casing ponsel untuk memasang inti magnetik yang tebal.
Perangkat speaker di ponsel berbeda tidak hanya dalam ukuran, tetapi juga dalam hal kurangnya kemandirian. Kemampuan perangkat dibatasi oleh perangkat lunak. Hal ini dilakukan untuk melindungi desain speaker. Banyak orang menghapus batas ini secara manual, dan kemudian bertanya pada diri sendiri: "Mengapa pengeras suara berbunyi?"
Di smartphone rata-rata, dua elemen seperti itu dipasang. Satu diucapkan, yang lain adalah musik. Terkadang mereka digabungkan untuk mencapai efek stereo. Dengan satu atau lain cara, Anda dapat mencapai kedalaman dan kekayaan suara hanya dengan sistem stereo yang lengkap.
