Un altaveu electrodinàmic és un dispositiu que converteix un senyal elèctric en so movent una bobina amb corrent en el camp magnètic d'un imant permanent. Utilitzem aquests dispositius diàriament. Encara que no siguis un gran fan de la música i no et passis mig dia amb auriculars. Els televisors, les ràdios dels cotxes i fins i tot els telèfons estan equipats amb altaveus. Aquest mecanisme que ens coneix és en realitat tot un complex d'elements i el seu dispositiu és una autèntica obra d'art d'enginyeria.
En aquest article, veurem més de prop el dispositiu d' altaveus. Parlem de quines parts consta aquest dispositiu i com funcionen.
Història
Dia comença una petita digressió a la història de la invenció de l'electrodinàmica. Els altaveus d'un tipus similar es van utilitzar ja a finals de la dècada de 1920. El telèfon de Bell funcionava amb un principi similar. Implicava una membrana que es movia en el camp magnètic d'un imant permanent. Aquests altaveus tenien molts defectes greus: distorsió de freqüència, pèrdua de so. Per resoldre els problemes associats als altaveus clàssics, Oliver Lorde va proposar utilitzar el seu treball. La seva bobina es va moure a través de les línies de força. una micamés tard, dos dels seus col·legues van adaptar la tecnologia al mercat de consum i van patentar un nou disseny d'electrodinàmica que encara s'utilitza avui dia.
Dispositiu d' altaveu
L' altaveu té un disseny força complex i consta de molts elements. El diagrama de l' altaveu (a continuació) mostra les parts clau que fan que l' altaveu funcioni correctament.
El dispositiu d' altaveus acústic inclou les parts següents:
- suspensió (o corrugació de la vora);
- difusor (o membrana);
- cap;
- bobina de veu;
- core;
- sistema magnètic;
- suport per difusor;
- clients potencials flexibles.
Diferents models d' altaveus poden utilitzar diferents elements de disseny únics. El dispositiu d' altaveu clàssic té exactament aquest aspecte.
Considerem cada element de disseny individual amb més detall.
Ondulació de la vora
Aquest element també s'anomena "collar". Es tracta d'una vora de plàstic o de goma que descriu el mecanisme electrodinàmic a tota l'àrea. De vegades s'utilitzen teixits naturals amb un recobriment especial que amortiga les vibracions com a material principal. Les ondulacions es divideixen no només pel tipus de material del qual estan fetes, sinó també per la forma. El subtipus més popular són els perfils semi-toroidals.
Hi ha una sèrie de requisits per al "collar", el compliment dels quals indica la seva alta qualitat. El primer requisit és una alta flexibilitat. Freqüència de ressonància de corrugacióhauria de ser baix. El segon requisit és que la ondulació ha d'estar ben fixada i proporcionar només un tipus d'oscil·lació: paral·lel. El tercer requisit és la fiabilitat. El "collar" ha de respondre adequadament als canvis de temperatura i al desgast "normal", conservant la seva forma durant molt de temps.
Per aconseguir el millor equilibri de so, s'utilitzen corrugats de goma als altaveus de baixa freqüència i els de paper als d' alta freqüència.
Difusor
El principal objecte radiant en electrodinàmica és un difusor. El con de l' altaveu és una mena de pistó que es mou en línia recta cap amunt i cap avall i manté la característica amplitud-freqüència (d'ara endavant anomenada resposta de freqüència) en forma lineal. A mesura que augmenta la freqüència d'oscil·lació, el difusor comença a doblegar-se. A causa d'això, apareixen les anomenades ones estacionàries que, al seu torn, provoquen caigudes i pujades en el gràfic de resposta en freqüència. Per minimitzar aquest efecte, els dissenyadors utilitzen difusors més rígids fets amb materials de menor densitat. Si la mida de l' altaveu és de 12 polzades, el rang de freqüències variarà en 1 quilohertz per a freqüències baixes, 3 kilohertzs per a freqüències mitjanes i 16 kilohertzs per a freqüències altes.
- Els difusors poden ser rígids. Estan fets de ceràmica o alumini. Aquests productes proporcionen el nivell més baix de distorsió del so. Els altaveus de con rígid són molt més cars que els seus homòlegs.
- Els difusors suaus estan fets de polipropilè. Aquestes mostres proporcionen el so més suau i càlid gràcies a l'absorció de les ones per un material suau.
- Els difusors semirígids són un compromís. Estan fets de Kevlar o fibra de vidre. La distorsió provocada per aquest con és més alta que les dures, però més baixa que les tous.
Cap
La tapa és una carcassa sintètica o de tela la funció principal de la qual és protegir els altaveus de la pols. A més, la tapa té un paper important en la formació d'un determinat so. En particular, quan es reprodueixen freqüències mitjanes. Per a la fixació més rígida, els taps es fan arrodonits, donant-los una lleugera curvatura. Com probablement ja heu entès, la varietat de materials és la mateixa per aconseguir un so determinat. S'utilitzen teixits amb diverses impregnacions, pel·lícules, composicions de cel·lulosa i fins i tot malles metàl·liques. Aquests últims, al seu torn, també fan la funció de radiador. L'alumini o la malla metàl·lica allunya l'excés de calor de la bobina.
Puck
De vegades també s'anomena "aranya". Aquesta és una part de pes situada entre el con de l' altaveu i el seu cos. El propòsit de la rentadora és mantenir una ressonància estable per als woofers. Això és especialment important si hi ha canvis bruscos de temperatura a l'habitació. La rentadora fixa la posició de la bobina i de tot el sistema de moviment, i també tanca la bretxa magnètica, evitant que la pols hi entri. Les volanderes clàssiques són un disc corrugat rodó. Les opcions més modernes semblen una mica diferents. Alguns fabricants canvien deliberadament la forma de les ondulacions per augmentar la linealitatfreqüències i estabilitzar la forma del disc. Aquest disseny afecta molt el preu de l' altaveu. Les volanderes estan fetes de niló, calicó gruixut o coure. L'última opció, com en el cas de la tapa, actua com a mini-radiador.
Sistema de bobina de veu i imant
Així vam arribar a l'element, que, de fet, és responsable de la reproducció del so. El sistema magnètic es troba en un petit buit del circuit magnètic i, juntament amb la bobina, converteix l'energia elèctrica. El propi sistema magnètic és un sistema d'imant en forma d'anell i nucli. Entre ells, en el moment de la reproducció del so, es mou la bobina de veu. Una tasca important per als dissenyadors és crear un camp magnètic uniforme en un sistema magnètic. Per fer-ho, els fabricants d' altaveus alineen acuradament els pals i equipen el nucli amb una punta de coure. El corrent a la bobina de veu es subministra a través dels cables flexibles de l' altaveu: un cable normal enrotllat sobre un fil sintètic.
Principi de funcionament
Hem descobert el dispositiu d' altaveus, passem al principi de funcionament. El principi de funcionament de l' altaveu és el següent: el corrent que va a la bobina fa que oscil·li perpendicularment dins del camp magnètic. Aquest sistema arrossega el difusor juntament amb ell, fent-lo oscil·lar a la freqüència del corrent aplicat i crea ones de descàrrega. El difusor comença a oscil·lar i crea ones sonores que poden ser percebudes per l'oïda humana. Es transmeten com a senyal elèctric a l'amplificador. D'aquí ve el so.
Rang de freqüència directamentdepèn del gruix dels nuclis magnètics i de la mida de l' altaveu. Amb un circuit magnètic més gran, augmenta la bretxa del sistema magnètic i, amb això, augmenta la part efectiva de la bobina. És per això que els altaveus compactes no poden fer front a freqüències baixes en el rang de 16-250 hertz. El seu llindar de freqüència mínima comença a 300 hertz i acaba a 12.000 hertz. És per això que els altaveus crepitgen quan apuges el volum.
Resistència elèctrica nominal
El cable que subministra corrent a la bobina té una resistència activa i reactiva. Per determinar el nivell d'aquest últim, els enginyers el mesuren a una freqüència de 1000 hertz i afegeixen la resistència activa de la bobina de veu al valor resultant. La majoria dels altaveus tenen un nivell d'impedància de 2, 4, 6 o 8 ohms. Aquest paràmetre s'ha de tenir en compte a l'hora de comprar un amplificador. És important posar-se d'acord sobre el nivell de càrrega de treball.
Rang de freqüència
Ja s'ha dit més amunt que la major part de l'electrodinàmica reprodueix només una part de les freqüències que una persona pot percebre. És impossible fer un altaveu universal capaç de reproduir tot el rang de 16 hertz a 20 kilohertz, per això les freqüències es van dividir en tres grups: baix, mitjà i alt. Després d'això, els dissenyadors van començar a crear altaveus per separat per a cada freqüència. Això vol dir que els woofers són els millors per manejar els baixos. Funcionen en el rang de 25 hertz - 5 kilohertz. Els d' alta freqüència estan dissenyats per treballar amb tapes xiscles (d'aquí el nom comú - "tweeter"). Treballen arang de freqüència 2 kilohertz - 20 kilohertz. Els altaveus de gamma mitjana funcionen en el rang de 200 hertz - 7 kilohertz. Els enginyers encara estan intentant crear un altaveu de gamma completa de qualitat. Per desgràcia, el preu de l' altaveu va en contra de la seva qualitat i no ho justifica gens.
Una mica sobre els altaveus mòbils
Els altaveus per a un telèfon difereixen constructivament dels models "adults". No és realista col·locar un mecanisme tan complex en una carcassa mòbil, de manera que els enginyers van anar al truc i van substituir una sèrie d'elements. Per exemple, les bobines s'han fixat i s'utilitza una membrana en lloc d'un difusor. Els altaveus del telèfon estan molt simplificats, així que no us espereu una qualitat de so alta.
El rang de freqüències que pot cobrir aquest element s'ha reduït significativament. Pel que fa al so, s'acosta més als dispositius d' alta freqüència, ja que no hi ha espai addicional a la carcassa del telèfon per instal·lar nuclis magnètics gruixuts.
El dispositiu d' altaveus d'un telèfon mòbil difereix no només per la mida, sinó també per la manca d'independència. Les capacitats del dispositiu estan limitades pel programari. Això es fa per protegir el disseny dels altaveus. Moltes persones eliminen aquest límit manualment i després es pregunten: "Per què sibilen els altaveus?"
En un telèfon intel·ligent mitjà, s'instal·len dos elements d'aquest tipus. Un es parla, l' altre és musical. De vegades es combinen per aconseguir un efecte estèreo. D'una manera o altra, només podeu aconseguir profunditat i riquesa en el so amb un sistema estèreo complet.
