ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ ( ДИНАМИКА )

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ
ГОЛОВКИ

      Принцип работы динамической головки
будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала,
ПО ПОРЯДКУ.
      Для этого потребуется кольцевой магнит
с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

      Магнитное поле в таком магните будет
распологаться следующим образом:

      Теперь с задней стороны закроем магнит
стальным, магнитомягким листом, круглой формы и диаметром
равным, диаметру магнита

      Магнитное поле уже не будет излучаться
в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь
выступает в роли магнитопровода:

      Таким же листом закроем магнит с передней
части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр
которого равен внутреннему диаметру магнита:

      Магнитное поле и с этой стороны замыкается,
но магнитные линии внутри магнита нужно распередедить более
равномерно, поэтому внуть вставим стальной цилиндр. Диаметр
цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита,
причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой
магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации
магнитного в получившимся зазоре, покольку разрывает магнитопровод:

      Далее в зазор помещается катушка индуктивности,
причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного
зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается
ровно на половину своей высоты. Такое расоложение катушки
необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь
магнитной ситемы, так и наружу:

      Теперь, если к катушке подключить источник
напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное
поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным
магнитному полю магнита:

      Теперь закрепим катушку на жектском
цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

      При движении катушки в магнитном зазоре
это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать
механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется
дифузором и может быть выполнен не только из бумаги, но об
этом несколько позже.
      Катушка по сути ничем не закреплена,
следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной
цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для
того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в
простренсте при помощи центрирующей шайбы — спайдера, а с
широкой стороны конуса, по периметру крепится дифузородержатель:

      И магнит, и дифузор крепятся к корзине — магнит либо приклеевается, либо прикручивается
винтами. Диффузор приклеивается, точнее не диффузор, а диффузородержатель и спайдер:

      Со стороны диффузора остается отверстие
и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли
и мелкого мусора:

      Для этого используется защитный колпачок.
Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию
— она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей
звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая.
Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда,
но слишном быстрое возвратно-поступательное движение дифузора.
Если дифузор будет слишком тонким, значит он будет легким
и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если
дифузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно
воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование
всей площади дифузора. Дифузор попросту будет гнуться в середине:

      Поэтому производители идут на различные
компромисы — сами дифузоры могут состоять из нескольких компонентов,
например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный
колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается
таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ.
В данном примере бумажный дифузор оснащен пластиковым, металлизированным
защитным колпачком:

      Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу
динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в
виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более
жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

      Осталось подключить катушку дифузора
к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом,
устойчивым к многократным перегибам:

      Обычно вывода катушки тянутся по диффузору
примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально
заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клемма и
подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается
к установленной на корзине клеммной колодке. К колдке подпаиваются,
или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода,
идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

     

      Динамические головки работающие во всем диапазоне звуковых
частот называются широкополосными и при их производстве приходится
решать множество проблем, позволяющих действительно получить
более-менее линейную АЧХ. Однако есть еще один вариант решения
проблемы воспроизведения всего звукового диапазона — использование
нескольких динамических головок:

      Каждая динамическая головка предназначена
для воспроизведения только своего частотного диапазона, а
акустические системы, использующие такие головки называются
многополосными. Большие динамические головки в таких системах
отвечают за воспроизведение НЧ и СЧ диапазона, их паспортная
мощность значительно превышает мощность маленьких головок,
отвечающих за воспроизведение СЧ и ВЧ диапазона. Разделение
сигнала, подаваемого на головки призводится либо пассивными
фильтрами, устанавливаемыми внутри акустической системы, либо
фильтры ставятся до усилителей мощности, но в этом случае
требуются бОльшие затраты, поскольку для каждой динамической
головки требуется свой усилитель. Разумеется, что у каждого
из способов есть свои плюсы и свои минусы.
      При использовании пассивных фильтров
возникают проблемы согласовани динамиков по фазе, но общий
комплект получается значительно проще и дешевле. При использовании
отдельных усилителей для каждого диапазона с фазировкой проблемы
решаются проще, но довольно ощутимо возрастает стоимость комплекса.
      Ну теперь принцип работы динамической
головки должен быть понятен полностью — при подаче переменного
напряжения с усилителя мощности катушка то втягивается, то
выталкивается из магнитного зазора, а поскольку она жестко
соединена с дифузором, то он повторяет все ее движения вызывая
движение воздуха с той же частотой, что и подаваемое с усилителя
напряжение:

      Осталось выяснить лишь некоторые нюансы,
которые лишь на первый взгляд кажутся второстепенными.
      Прежде всего следует поговорить о «полостности»
акустических систем.существует мнение и оно довольно популярно
среди начинающим паяльщиков и рядовых обывателей, что чем
больше полос на акустической системе, тем лучше.
      Из вышенного сказанного следует, что
прежде всего частотный диапазон зависит от материала дифузора,
а так же ситемы его крепления, следовательно, если производитель
не стал беспокоится о закупке хорошего сырья для изготовления
дифузоров, а пошел по пути разрезания звукового диапазона
на 4-5 частей, то уже можно смело говорить о том, что сырье
для акустической ситемы было собрано уж если не на мусорке,
то совсем не далеко от нее. Главная проблема многополосных
акустических систем (АС) это соблюдение фазы звукового сигнала,
а для этого уже требуется не примитивный набор конденсаторов,
который обычно йстанавливается в подобных многополосных АС,
а серьезный набор фильтров с множеством катушек индуктивностей
и конедесаторов. В результате получается звуковая каша с совсем
низкой дитализацией, поскольку довольно часто получается,
что дифузоры двух соседних дианазонов работают в противофазе,
чем обеспечивают коверканье не только фазовых характеристик
АС, но и провалы на частотных.
      Наиболее оптимально разделение звукового
диапазона на 2-3 полосы. В первом случа большая динамическая
головка воспроизводит НЧ-СЧ, т.е. от 20 Гц до 6…8 кГц, а
маленькая динамическая головка воспроизводит только ВЧ, т.е.
от 6…8 кГц до 20 кГц. На каком участке звукового диапазона
делать деление определяет уже производитель и отталкивается
от того насколько высокочастотный сигнал способна воспроизводить
бОльшая динамическая головка. При разделении звукового диапазона
на 3 части бОльшая головка воспроизводит только НЧ сигнал,
среднаяя — среднюю частоту, а самая маленькая, именуемая часто
пищалкой — высокую частоту. Разделение частотного диапазона
так же остается за производителем.

      Однако, для орентирования какой динамик
какой частотный диапазон воспроизводит используется следующее
делениезвукового диапазона:
            20-40Гц – нижний
бас 40-80Гц – бас
            80-160Гц – верхний
бас
            160-320Гц – нижний
мидбас
            320-640Гц – мидбас
            640-1.280Гц – верхний
мидбас
            1.28-2.56кГц – нижняя
середина
            2.56-5.12кГц – середина
            5.12-10.24кГц –
верхняя середина
            10.24-20.48кГц —
верх
      Кроме частотного диапазона у динамической
головки есть еще один не маловажный параметр — чувствительность,
которая выражается в дБ. Зависит этот параметр так же от используемых
технологий, в частности от массы дифузора, жесткости центрирующей
шайбы и дифузородержателя, а так же магнитной силы самого
магнита.
      Масса дифузора зависит от используемого
для его изготовления материала, который должен обеспечивать
достаточную жесткость и в тоже время весить как можно меньше.
Решая эту проблему производители идут на всевозможные ухищрения
— и кивларовые покрытия, и карбон, и напыление алюминия. Так
же используются всевозможные материалы для центрирующей шайбы
и дифузородержателя — всевозможные резины, дермантины, пропитанные
паралоны. Однако как бы там ни было у динамиков с большой
чувствительностью всегда будет бОльшая цена, поскольку для
их изготовления требуются дорогие материалы и при подачи одной
и той же мощности они будут звучать громче.
      Тоже самое касается и магнитной системы
— большой магнит это совсем не показатель качества, ведь намагнитить
можно и гайку от колеса паравоза, однако полноценным магнитом
она не станет. Для примера возьмем неодимовые магниты — при
небольших габаритах они обеспечивают магнитный поток, который
измеряется десятками киллограмм. Сила магнитов для акустических
систем измеряется в граммах, но это не значит, что сам магнит
именно столько весит. Если совсем упростить процедуру измерения
магнитной силы, то магнит «клеится» к ровному стальному
листу, а затем бизменом отрывается. Сколько кг покажет бизмен
в момент отрыва — такая магнитная сила у магнита. Однако этот
параметр на динамических головках указывается крайне редко
— все выводы о чувствительности делаются из указанного параметра
в дБ.

      Наиболее ярким примером заблуждений
на этот счет служит высказывание рядовых потребителей о том,
что некоторые колонки, даже известных производителей «запирают»,
т.е. на максимальной громкости имеют место быть ярковыраженные
искажения, поэтому покупая автомобильный магнитофон серьезного
производителя они покупают к магнитофону акустику типа «Домотек»,
«Евротек» или еще какой нибудь «Г@внотек»
с пластмассовым дифузором и дифузородержателем, сделанным
из отходов сапожно-галошной фабрики. Эти колонки не «запирают»,
да они и не могут «запирать» — при чувствительности
в 65-70 дБ они не способны воспроизвести резкоменящийся сигнал,
который возникает при клиппинге — когда расчетная величина
выходного напряжения выше напряжения питания. Они не способны
даже на среднюю детализацию музыкального фрагмента, не говоря
уже о возможности полноценно отыграть загоняемые в них 14…16
Вт.
      С другой стороны мало кто отдает отчет
о том, что максимальный сигнал на выходе автомобильных магнитофонов
и ресиверов достигается при среднем положении регуляторов
тембра. Стоит повысить уровень НЧ на 6 дБ, т.е. в 2 раза,
как на 3/4 от максимальной громкости уже появятся ярковыраженные
искажения — это клиппинг, т.е. амплитуда сигнала получается
больше напряжения питания. Более подробно о клиппинге и загадочных
дБ несколько позже.
      Иногда производитель, не имея возможности
приобрести более сильные магниты, но имея желание получить
хорошую чувствительность применяет склеивание магнитов и это
говорит лишь о честности производителя, но ни как о его халтуре:

      Не маловажным технологическим приемом
является использование различных материалов и технологий для
изготовления корзины. Наиболее популярными являются литые
и штампованные корзины. Разумеется, что наиболее жесткими
являются конструкции из литого под давлением алюминиевого
сплава и для мощных динамических головок это довольно актуально
— нужно не только толкать тяжелый дифузор, но еще и гасить
инерционные силы, которые неизбежно возникают при движении
дифузора, поэтому литые корзины предпочтительней:

      Однако сказать, что динамические головки
с штампованной корзиной ни на что не пригодны тоже будет не
верно — среди них есть и весьма шикарные представители своего
класса:

      Динамические головки для СЧ и ВЧ диапазонов
тоже довольно разнообразны. Так же могут использовать и штампованные,
и литые корзины, а могут быть и заключены в рупор — для большей
отдачи:

      Остается упомянуть еще об одной технологической
хитрости — чтобы улучшить связку магнитных потоков между магнитом
и катушкой увеличивают диаметр катушки, о чем производитель
не забудет упомянуть.
Зачастую, чтобы облегчить вес катушки используют более тонкий
провод, что приводит к нагреву катушки. Чтобы исключить ее
перегрев в керне делают специальное вентиляционное отверстие,
позволяющее свободно циркулировать воздуху внутри магнитной
системы и охлаждать катушку:

      Осталось рассмотреть только собственный
голос динамической головки. Нет, это не опечатка — у каждого
динамика есть свой собственный голос. Дело в том, что дифузор
не может мгновенно переместится из одной точки в другую и
там остановится — не даст инерция. Следовательно эта самая
инерция будет влиять и на звук, поскольку звук формирует дифузор.
Для примера подадим на катушку постоянное напряжение, дифузор
переместится на определенное расстояние, определяемое поданным
напряжением. Теперь, если резко снять прилагаемое напряжение,
то дифузор начнет стремится к своему первоначальному состоянию,
но проскочив его по инерции сделает небольшой ход в противоположном
направлении, и снова предпримет попытку вернуться на первоначальное
положение, но опять, по инерции «проскочит» его,
конечно же на гораздо меньшее расстояние, но проскочит. Таким
образом при резком снятии напряжения возникает некоторый колебательный
процесс, который собственно можно назвать персональным голосом
динамической головки. Частота, на которой будут происходить
колебательные процессы является частотой собственного резонанса
динамической головки, а скорость затухания этих колебаний
называют «водопадом»:

      Так же инерция влияет на фазовые характеристики
динамической головки — если дифузор слишком тяжелый, то фаза
будет отставать. Поэтому для самостоятельного изготовления
лучше выбирать АС либо с широкополосными динамиками, либо
на 2 полосы, ну в крайнем случае на 3, и уж ни в коем случае
на 4 — шансы на удачный подбор динамических головок по всем
параметрам для всех полос снижаются в геометрической прогрессии.
      Инерция так может сослужить другую медвежью
услугу при использовании корректора Линквица — делая большой
выброс на частоте резонанса НЧ динамиков всегда есть шанс
получить проблему. Катушка получает слишком большую амплитуду
и ударяется о магнитную систему. На слух это можно сразу не
услышать, а вот разбить катушку можно буквально за 10-15 минут
и как следствие — клин дифузора.
      Мощность акустической ситемы это показатель
мощности, при превышении которой есть шанс вывести АС из строя,
но ни как показатель мощности как таковой, означающий, что
подавая на АС 2 вольта переменного напряжения Вы получите
200 Вт на АС расчитанной на 200 Вт. Мощность АС должна быть
выше мощности усилителя на 20-25%, чтобы обеспечить запас
на пик фактор и не выйти из строя в случае возникновения клиппинга.
      При использовании слишком мощных АС и
слабого усилителя отдача АС довольно заметно снижается, поскольку
для мощных динамических головок используются очень жесткие
материалы, а вес диффузора достаточно велик. В результате
динамик делает вид, что он что то воспроизводит, поэтому перед
началом строительства комплекса лучше еще несколько раз подумать
какую мощность Вам все таки нужно.
      Довольно часто возникает вопрос — какие
динамические головки выбрать — автомобильные или для стационара.
Ответ на этот вопрос кроется в самом названии динамических
головок — АВТОМОБИЛЬНЫЕ, т.е. для автомобиля, имеющие повышенную
влагостойкость, пылезащищенность, более низкую чувствительность,
чтобы обеспечить малую реакцию дифузора на дрожание кузова
автомобиля, несущегося по дороге. И уж не сомневайтесь — производитель
не забудет за все эти дополнения взять деньги. С другой стороны
— автомобильные динамики гораздо доступней. Поэтому следует
соизмерить транспортные расходы на покупку более дешевых динамиков
для стационарной АС и имеющихся в продаже, через дорогу, автомобильных.
Было бы не справдливо умолчать еще об одном нюансе — для увеличения
звукового давления динамические головки для стационарной АС
конструктивно выполняются с большим дифузором. В автомобиле
габариты ограничены, поэтому для создания точно такого же
звукового давления увеличивается амплитуда хода диффузора.
Поэтому, при выборе динамических головок следует давать поравку
на габариты акустической системы, а так же на то, как часто
планируется выносить ее на улицу.

      Напоследок еще небольшая напоминалка
— если есть возможность потратить несколько бОльшую сумму
на акустическую систему, то основной упор лучше сделать на
качество АС, а не на максимальную мощность — все равно громче
этого вряд ли получится:

      Да и само акустическое оформление, т.е. конструкция АС играет далеко не последнюю
роль. Более подробно об акустическом оформлении ЗДЕСЬ.
   

Адрес администрации сайта: [email protected]
   

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

              СТРОКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ПОИСКА

soundbarrel.ru

Устройство современных микрофонов и динамиков

Работа всей современной аудиоаппаратуры основана на использовании процесса обработки, передачи и усиления путём преобразования звуковых частот в электрический сигнал и обратно. При этом динамики и микрофоны становятся важнейшими составляющими подобного оборудования.

Что такое акустика

У понятия «акустика» достаточно много значений, каждое из которых связано со звуком. Но в первую очередь это наука о звуке, его физической природе, принципах возникновения, восприятия, распространения. Одним из её разделов является электроакустика, которая позволяет исследовать вопросы приёма, воспроизведения, а также записи звуковой информации при помощи техники.

Именно в рамках таких научных изысканий изучаются вопросы формирования и развития систем вещания, телевидения, радиотелефонной связи, систем звукоусиления. Когда же речь идёт об электрической аппаратуре акустика (или акустическая система) представляет собой устройство, которое используется для преобразования токовых сигналов в звуковое колебание.

Конструкция микрофона и динамика

Конструктивно динамики (динамические головки, громкоговорители) состоят из нескольких основных конструктивных элементов:

  1. Магнитов,
  2. Катушек, намотанных на каркас,
  3. Диффузоров.

Внутри каркаса с катушкой располагается постоянный магнит-сердечник, с помощью которого при подаче сигнала на вход образуется магнитное поле. При этом катушка начинает своё движение, характер которого зависит от поданных сигналов и их амплитуды (с её снижением уменьшается и ход самой катушки). Одновременно с катушкой двигается и диффузор, присоединённый к катушке, создавая при этом в воздухе звуковые колебания.

Микрофон по своей конструкции фактически повторяет динамик: его диффузор принимает воздушные колебания, а катушка напрямую связана с ним и магнитом внутри. Основным отличием стало то, что катушка динамической головки имеет меньше витков в сравнении с катушкой, которая устанавливается в микрофоне.

Устройство и принцип действия микрофона

Принцип работы любого микрофона вне зависимости от особенностей его конструктивного исполнения заключается в воздействии на тонкую мембрану звуковых колебаний воздуха. В результате мембранные колебания становятся причиной возбуждения электрических колебаний. В зависимости от типа устройства могут быть использованы различные технологии и физические явления: микрофон может быть

  • Электродинамическим
    • Ленточным, когда материалом для катушки служит гофрированная алюминиевая фольга;

    • Катушечным, оснащённым диафрагмой в кольцевом зазоре магнита, при колебаниях которой под действием звуковых волн катушка пересекается силовыми линиями и в ней наводится ЭДС;

  • Пьезоэлектрическим, работа которого основана на использовании кристаллических пластинок;

  • Конденсаторным, оснащённым конденсатором, ёмкость которого изменяется во время звуковых колебаний при вибрации одной из обкладок (для этого она изготавливается из эластичного материала).

Основными техническими параметрами всех микрофонов является их

  1. Чувствительность – отношение выходного напряжения к звуковому давлению при заданном уровне частоты (в большинстве случаев она составляет 1000 Гц): чем она ниже, тем меньше чувствительность микрофона;
  2. Акустическая характеристика, которая определяется интенсивностью влияния звукового поля;
  3. Уровень собственного шума,
  4. Амплитудно-частотная характеристика, зависящая от особенностей звуковых колебаний;
  5. Направленность, которая определяется зависимостью чувствительности аппарата от его расположения по отношению к источнику звука.

Устройство и принцип действия динамика

Работа любой динамической головки основана на использовании в составе конструкции кольцевого магнита с полюсами, которые размещены на его плоской стороне, и его поля. Замкнутое магнитное поле при этом формируется за счёт использования стальных листов с обеих сторон элемента. Полученная система играет роль магнитопровода и по своей форме и размеру полностью совпадает с параметрами магнита.

Равномерность распределения магнитных линий обеспечивается за счёт вставленного в центральное отверстие стального цилиндра. Разница в диаметрах цилиндра и отверстия в магните определяется конструкцией катушки. В полученном зазоре происходит концентрация магнитного поля.

Катушка индуктивности, размещённая в зазоре, всегда погружается внутрь зазора на половину высоты, что позволяет обеспечить её одинаковый ход во время работы динамика в обе стороны. Подключение к катушке к источнику питания в зависимости от совпадения полярности катушки и самого магнита (при одной её совпадении она выталкивается, при противоположных значениях – втягивается) фактически обеспечивает работу всего устройства.

Для того чтобы добиться механического движения воздуха катушка фиксируется на жёстком цилиндре с бумажным конусом. При перемещении катушки конус также будет двигаться и появится звук. Исключить любые искажения помогает фиксация полученной конструкции при помощи диффузородержателя и центрирующей шайбы.

Читайте также: Что такое цифровой микрофон?

xn—-7sbfcba6asrtcbbuis7knc9bcd.xn--p1ai

Как работает динамик (громкоговоритель).

Как работает динамик (громкоговоритель).

Рассмотрим как работает динамик (громкоговоритель). Поймём основные принципы работы динамика (громкоговорителя) и задействованные при этом движущие силы.

Принцип работы динамика (динамической головки) будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала.
Для этого потребуется кольцевой магнит с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

​Магнитное поле в таком магните будет располагаться следующим образом:

​Теперь с задней стороны закроем магнит стальным листом, круглой формы и диаметром равным, диаметру магнита

​ Магнитное поле уже не будет излучаться в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь выступает в роли магнитопровода:

​Таким же листом закроем магнит с передней части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру магнита:

​Магнитное поле и с этой стороны замыкается, но магнитные линии внутри магнита нужно распределить более равномерно, поэтому внутрь вставим стальной цилиндр. Диаметр цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита, причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации магнитного в получившимся зазоре, поскольку разрывает магнитопровод:

​Далее в зазор помещается катушка индуктивности, причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается ровно на половину своей высоты. Такое расположение катушки необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь магнитной системы, так и наружу:

​Теперь, если к катушке подключить источник напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

​или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным магнитному полю магнита:

​Теперь закрепим катушку на жестком цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

​При движении катушки в магнитном зазоре это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется диффузором и может быть выполнен не только из бумаги.

Катушка по сути ничем не закреплена, следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в пространстве при помощи центрирующей шайбы:

​И магнит, и диффузор крепятся к корзине — магнит либо приклеивается, либо прикручивается винтами. Диффузор приклеивается к корзине через подвес:

​Со стороны диффузора остается отверстие и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли и мелкого мусора:

​Для этого используется защитный колпачок. Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию — она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая. Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда, но слишком быстрое возвратно-поступательное движение диффузора. Если диффузор будет слишком тонким, значит он будет легким и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если диффузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование всей площади диффузора. Диффузор попросту будет гнуться в середине:

​Поэтому производители идут на различные компромиссы — сами диффузоры могут состоять из нескольких компонентов, например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ. В данном примере бумажный диффузор оснащен пластиковым, металлизированным защитным колпачком:

​Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

​Осталось подключить катушку диффузора к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом, устойчивым к многократным перегибам:

​Обычно выводы катушки тянутся по диффузору примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клеммам и подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается к установленной на корзине клеммной колодке. К колодке подпаиваются, или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода, идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

clippu.net

Принцип действия и устройство громкоговорителей

М.М. ЭФРУССИ.
ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ, М., «ЭНЕРГИЯ», 1971

 

3.
ПРИНЦИП   ДЕЙСТВИЯ   И   УСТРОЙСТВО
ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

 

Электродинамический
громкоговоритель является электроакусти­ческим преобразователем.

Принцип его
работы основан на взаимодействии проводника с то­ком и постоянного магнитного
поля. Схематически этот принцип, от­носящийся к любой электродинамической
системе, показан на рис. 2 и заключается в следующем. Если в магнитное
поле, обра­зованное полюсами магнита, помещен проводник, по кото­рому проходит
постоянный электрический ток, то на про­водник будет действовать ме­ханическая
сила, называемая электродинамической. Эта си­ла стремится вытолкнуть проводник
из зоны действия магнитного поля в направлении, перпендикулярном силовым линиям
поля и направлению тока (правило «левой руки»). В том случае если
ток, проте­кающий по проводнику, будет переменным, то сила, вытал­кивающая
проводник, будет изменять свое направление с частотой переменного тока и провод­ник
будет совершать колебания в магнитном поле с той же частотой. В
электродинамическом громкоговорителе, типовая конструкция которого показана на
рис. 3, магнитное поле сосредоточено в кольце­вом зазоре, а проводник намотан
на цилиндрическом каркасе в виде звуковой катушки. Сила взаимодействия
переменного тока, протека­ющего по звуковой катушке, и магнитного поля приводит
в аксиальное(осевое) колебательное движение катушку и жестко соединенный с нею
диффузор (конус). Количественно эта сила (F) пропорцио­нальна
магнитной индукции в кольцевом зазоре (В, вб/м2; 1 вб/м2= 104гс), длине проводника звуковой катушки (l, м) и силе тока
(I, а), т. е.

 

Устройство электродинамического
громкоговорителя видно из рис. 3. Постоянный магнит 1 создает сильное
магнитное поле в коль­цевом зазоре между керном 2 и передним фланцем 3.
В этом зазоре помещается звуковая катушка 4, жестко соединенная с
диффузором конической формы 5. Звуковая катушка расположена посередине
кольцевого зазора благодаря наличию центрирующей шайбы 6, при­клеенной к
диффузору вблизи места соединения его со звуковой катушкой. Края диффузора и
центрирующей шайбы в виде плоского воротника крепятся к диффузородержателю 7,
имеющему прорези (окна). Звуковая катушка вместе с диффузором и центрирующей
шайбой образуют подвижную систему громкоговорителя. Перемещения (колебания)
диффузора возбуждают в окружающем воздушном пространстве звуковые волны,
воспринимаемые человеческим ухом как звуки.

 

Основная
резонансная частота подвижной системы (частота ме­ханического резонанса
громкоговорителя) зависит от ее массы и гиб­кости (упругости): чем больше масса
и больше гибкость, тем ниже резонансная частота. Гибкость подвижной системы
определяется гибкостями центрирующей шайбы и под­веса диффузора; гибкость
подвеса диффузора обычно больше, чем гибкость центрирующей шайбы. Масса подвиж­ной
системы в основном складывается из масс звуковой катушки, диффузора и
соколеблющейся с диффузором (при­соединенной) массы воздуха. При вос­произведении
сигнала с частотой, близ­кой или равной частоте основного резо­нанса подвижной
системы громкогово­рителя, и неизменном токе в звуковой катушке амплитуда
колебаний диффу­зора увеличивается и повышается зву­ковое давление на этих
частотах.

 

Магнитная  
система.
   Амплитуда   ко­лебаний  
диффузора,   как   указывалось ранее,  
зависит  от  величины   магнитной индукции,  
существующей в кольцевом зазоре, где помещается  
звуковая   ка­тушка.    В   свою  
очередь    величина   ин­дукции зависит от конструкции
деталей магнитной системы и качества постоян­ного магнита.  Магнитная
система гром­коговорителя состоит из магнита  и
магнитопровода.     Магнит    
обычно     имеет форму кольца  (рис.  
4, а, г) или керна (рис.  4, 6, в)Коль­цевые   
магниты    отливают    из
специальных      алюминие-никелевых 
сплавов   (типа  «альни» ЮНД4)   с 
присадками  других материалов;  для создании ну­жных  
индукций   в   зазоре   они
имеют достаточно большой объем и вес. Керновые магни­ты имеют меньшие
размеры и вес, так как изготовляются из более высококачественных алюминий-никелево-кобаль­товых
сплавов с примесями других дорогих металлов (на­пример, сплавы ЮНДК24, ЮНДК25БА
и др.).

 

Для
магнитопровода   используют сталь (например, «армко»).
Магнитопровод выполняют закрытым — в ви­де стакана (рис. 4, б) или
открытым — в виде скобы (рис. 4, в). Вследствие трудностей изготовления
магнитного керна с концом нужного диаметра и с минимальными допусками, на
торцовую часть керна наклеивают круглую стальную пластинку. Ее толщина равна
толщине переднего фланца. Пластинка и круглое отверстие фланца образуют
кольцевой зазор. Керновые магниты позволяют создать магнитную систему
громкоговорителя со значительно меньшим внешним магнитным полем рассеяния. Это
очень важно для громкоговорителей, применяемых в телевизорах и радиоприемниках
с внутренними магнитными антеннами; громкоговорители с кольце­выми магнитами
там не могут использоваться. Наряду с магнитами из металлических сплавов широко
применяются магниты, прессованные из ферритбария (марки 2БА и ЗБА). Они имеют
вид сравнительно тонкой, но широкой шайбы для уменьшения магнитного сопротив­ления.
Магнитная система в этом случае отличается малой высотой (рис. 4, г).

 

Звуковая
катушка.
  Звуковую катушку наматывают медным или алюминиевым проводом
на каркасе из плотных сортов бумаги (в ма­ломощных громкоговорителях)  или
алюминия, меди, а также пласт­массы (в мощных громкоговорителях). Число слоев
всегда делается четным, чтобы выводы катушки были с одной стороны; чаще всего
делаются два или четыре слоя. Благодаря хорошему отводу тепла допускается
большая плотность тока в обмотке — от 30 до 90 а/мм2. Для
скрепления обмотки с каркасом витки склеивают между собой и с каркасом лаком.
Согласно  ГОСТ 9010-67 полное электрическое
сопротивление    звуковой    катушки  
должно   быть   одним   из   следующих
номиналов: 4;  6,5;  8;   12,5;   16; 
30;  60 Ом.  Выводы обмотки приклеивают к каркасу и диффузору,
а их концы припаивают к пустотелым заклепкам   или
скобкам,   установленным    на   
диффузоре.

К последним
припаивают также специальные гибкие и очень прочные проводники, которые другими
концами присоединяются к выводным контактам громкоговорителя, установленным на
диффузородержателе. С целью уменьшения нелинейных искажений высота звуковой
катушки делается или меньше, или больше высоты кольцевого зазора. В обоих этих
случаях катушка совершает осевые перемещения в неизменном по силе
магнитном    поле, т.е. сохраняется постоянным среднее значение
индукции.

 

Центрирующая
шайба.
Правильное положение звуковой катушки по ширине магнитного зазора
обеспечивается центрирующей шайбой, которая обладает
значительно большей жесткостью в поперечном оси катушки 
(радиальном)  направлении, чем в продольном. Попе­речная жесткость
важна для стабильной установки звуковой катуш­ки в магнитном зазоре так,
чтобы  она  не касалась ни керна, ни фланца.
Осевая гибкость необходима для получения достаточно низкой частоты основного
резонанса подвижной   системы    громкогово­рителя. В
тех случаях, когда частота основного резонанса сравни­тельно
высока,  
например  у  высокочастотных  громкоговорителей,
осевая жесткость центрирующей  шайбы может быть также увели­чена.

 

Применяются
центрирующие   шайбы   гофрированной  (рис. 5,a) или паучковой 
(рис. 5,6)   конструкции.   Первые,   получившие
у нас наибольшее распространение, имеют концентрические гофры  с 
числом  гофр   два — пять  разнообразного  
профиля   (синусоидального, трапецеидального и других)  и
делаются  из пропитанной  бакелито­вым или цапон-лаком
хлопчатобумажной или шелковой ткани. Паучковые центрирующие шайбы изготовляются
штамповкой из тонкого текстолита. У большинства громкоговорителей
центрирующая  шай­ба расположена с внешней стороны диффузора (рис. 5, а,
б
), однако она может быть расположена и внутри диффузора (рис. 5, в),
буду­чи прикрепленной своей центральной частью к керну. Внутренняя
центрирующая шайба не допускает больших перемещений звуковой катушки без
нарушения линейности ее упругости. Поэтому она при­меняется только в маломощных
и высокочастотных громкоговорите­лях, у которых перемещения звуковой катушки
малы.

Довольно
часто, особенно в громкоговорителях большой мощно­сти центрирующая шайба
устанавливается на переднем фланце маг­нитной системы.

Диффузор. Диффузор является
излучающим элементом громкого­ворителя, в значительной степени определяющим его
основные элек­троакустические характеристики. Как одно целое (как поршень)
диффузор колеблется только в области низших частот; на средних и высших
частотах различные участки диффузора колеблются с раз­ными амплитудами и
фазами, в результате чего в частотной харак­теристике громкоговорителя
появляются пики и провалы. Обычно диффузор имеет коническую форму. Широко
применяются два типа диффузоров: круглые и овальные (эллиптические). У
последних к вершине конуса, где к нему прикрепляется каркас звуковой катуш­ки,
овал переходит в круг. Овальная форма диффузора не улучшает электроакустические
параметры громкоговорителя, а лишь более удобна при размещении громкоговорителя
в ящиках телевизоров, магнитофонов и некоторых типов приемников. Диффузоры
штампу­ют из цельных листов бумаги или отливают из бумажной массы, иногда с
примесью шерсти, на сетках; толщина диффузоров колеблется от 0,1 мм в миниатюрных громкоговорителях до 0,4 мм в громкоговорителях мощностью 5—10 вт. В некоторых зарубежных громкоговорителях применяют
диффузоры из полимеров и пенопла­ста, армированного с двух сторон алюминиевой
фольгой, а также из металла— титана. Край диффузора (основание конуса) имеет
кон­центрические гофры, которые переходят в плоский воротник, при­клеиваемый к
диффузородержателю. Концентрические гофры, назы­ваемые подвесом диффузора,
обеспечивают ему возможность совершать осевые перемещения.

 

В некоторых
громкоговорителях вместо кольцевого гофра при­менен воротник из дугообразных полосок
тонкой кожи или другого гибкого материала.

Высота
(глубина) диффузора делается такой, чтобы обеспечить симметричное положение
звуковой катушки по высоте магнитного зазора; соблюдение этого способствует
уменьшению нелинейных ис­кажений громкоговорителя.

 

Для
хорошего воспроизведения высших звуковых частот диф­фузор должен быть жестким и
иметь меньшую массу. Чтобы диф­фузор обладал достаточной жесткостью, ему обычно
придают кони­ческую форму с углом раскрытия от 100 до 120—130° С. При боль­ших
углах диффузор оказывается недостаточно жестким, а при меньших — слишком
тяжелым, так как при этом растет глубина диффузора. Жесткость конической части
диффузора можно повы­сить употреблением более жестких сортов целлюлозы и
последую­щей пропиткой части диффузора, прилегающей к звуковой катушке, лаками.
Этой же цели способствует кривизна образующей конуса (рис. 6, а),
которая предназначена главным образом для снижения субгармонических
колеба­ний диффузора (на поло­вине возбуждающей часто­ты). Кроме того, иногда
применяют дополнитель­ный диффузор (конус) с меньшим углом раскрытия, который
прикрепляется сво­ей вершиной к основному диффузору (рис. 6,б). Вто­рой
диффузор, будучи жестче, лучше воспроизводит высшие частоты, расширяя вверх
границу воспроизво­димых частот. Иногда в громкоговорителях мощно­стью 5 вт и
выше применяют диффузоры с кольцевой гофрировкой (рис. 6, б), у которых
благодаря гибкости гофра часть диффузора, прилегающая к его основанию, как бы
отключается на высших ча­стотах, уменьшая массу подвижной системы и улучшая
воспроизве­дение этих частот.

 

Диффузородержатель. Диффузородержатель
предназначен для установки в нем диффузора, элементов подвижной системы и креп­ления
громкоговорителя во внешнем оформлении, часто называе­мым акустическим.
Диффузородержатели делают преимущественно из стали глубокой вытяжки, твердых
сортов алюминия или отлива­ют из силумина (сплава алюминия с кремнием).
Значительно реже делают диффузородержатель из пластмассы.

В
диффузородержателях делаются боковые прорези (окна). Очень важно, чтобы в
диффузородержателе была обеспечена парал­лельность между плоскостями, к которым
крепятся воротник диф­фузора, центрирующая шайба и передний фланец магнитной
систе­мы. К переднему фланцу диффузородержатель прикрепляется заклепками или
винтами, реже при помощи сварки.

 

Классификация
электродинамических громкоговорителей.
Элек­тродинамические громкоговорители
разделяются по электроакусти­ческим, конструктивным и эксплуатационным
признакам. К первым относятся: полоса воспроизводимых частот (ширококополосные
или узкополосные громкоговорители), номинальная электрическая мощ­ность,
активное сопротивление звуковой катушки (низкоомные или высокоомные
громкоговорители). К конструктивным признакам относятся: устройство подвижной
системы (один диффузор или два, одна звуковая катушка или две, одиночный или
спаренный громко­говоритель), устройство магнитной системы, форма диффузора —
круглая или овальная. К эксплуатационным признакам относятся температурные и
климатические условия работы громкоговорителя и его влагостойкость. Согласно
ГОСТ 9010-67 сокращенные обозна­чения громкоговорителей имеют следующее
значение: первая цифра указывает номинальную мощность громкоговорителя в
ваттах, бук­вы указывают тип громкоговорителя (ГД — громкоговоритель элек­тродинамический,
КЗ — колонка звуковая), вторая — номер разра­ботки громкоговорителя. Третья
цифра указывает значение частоты механического резонанса, если этот тип
громкоговорителя выпуска­ется с различными резонансными частотами.
Громкоговорители, предназначенные для работы в тропических условиях, имеют в
кон­це обозначения букву Т.

 

Следующий раздел >>

Раздел 4. Основные показатели
электродинамических громкоговорителей

sergey-tlt.narod.ru

Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель — Класс!ная физика

Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель

«Физика — 11 класс»

Электроизмерительные приборы

Действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы — амперметрах и вольтметрах.

Как устроен измерительный прибор магнитоэлектрической системы?

В основе устройства электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы лежит ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током.

Амперметр

На алюминиевую рамку 2 со стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях ОО’. В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины 3. Силы упругости пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, зависят от угла отклонения стрелки от равновесия.

Катушка находится между полюсами постоянного магнита М. Внутри катушки расположен цилиндр 1 из железа, что обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области витков катушки.

При любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны.

Векторы сил F, действующие на катушку со стороны магнитного поля, поворачивают ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости пружин не уравновесят силы магнитного поля.

Силу тока после градуирования шкалы определяют по углу поворота катушки.

Вольтметр

Такой же прибор может измерять и напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значениям напряжения.

Однако сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления амперметра.

Громкоговоритель

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока звуковой частоты.

В электродинамическом громкоговорителе (иначе динамик) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке.

Звуковая катушка ЗК располагается в зазоре кольцевого магнита М. С катушкой жестко связан бумажный конус — диафрагма D. Диафрагма укреплена на подвесах, что позволяет ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой.

По катушке проходит переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте сигнала с микрофона или с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя ОО1 в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

Взаимодействие токов и пьезоэлектрический эффект положены в основу принципа работы современных громкоговорителей.

D настоящее время широкое применение получили громкоговорители, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект проявляется в виде деформации кристаллов в электростатическом поле.

Пьезоэлектрический элемент состоит из пььезоэлектрических пластинок, которые могут менять свои размеры под действием поля. В результате элемент сильно изгибается, создавая при переменном электрическом поле акустическую волну.

Пьезогромкоговорители имеют малые размеры, поэтому нашли широкое применение в мобильных телефонах, ноутбуках и микрокомпьютерах.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика


Магнитное поле и взаимодействие токов —
Магнитная индукция. Линии магнитной индукции —
Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера —
Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель —
Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца —
Магнитные свойства вещества —
Примеры решения задач —
Краткие итоги главы

class-fizika.ru

Принцип работы динамика или как он работает? —

Хотел было написать статейку по поводу выбора наушников и какие лучше покупать для каких целей, но вот незадача начал писать и сам же употреблять определенные значения величин и упоминать принципы работы динамиков и наушников в общем.

Потому решил сначала немного ввести в экскурс читателей, которые не хотят разбираться в точности как работают стандартные колонки или наушники и объяснить как говорить на пальцах что это такое и с чем его едят.

Первое что хочу сказать, что динамик или громкоговоритель или электроакустический преобразователь в зависимости от сферы применения называться может по-разному, но принцип работы у него одинаковый. И все колонки в основном работают одинаково только небольшая разница заключается в том, что эти колонки бывают разного типа, а внутри них расположены динамики (один или несколько в зависимости от перекрываемой полосы частот).

Итак, кратко, что же представляет собой динамик и как он работает.

Динамик предназначен дл преобразования электрических колебаний в звуковые. Звуковая частота это частоты, которые слышны человеческим ухом.

А сейчас немного отвлечемся для понимания физики процесса. Каждый из нас держал в руках гибкий прутик допустим деревянный и если этим прутом начать быстро махать он начинает издавать звук, при чем есть четка зависимость чем сильнее частота вращения или махов этого прута тем выше звук он издает и также чем толще и больше этот прут тем ниже звук получается при этих нехитрых манипуляций.

Так вот принцип работы обычного стандартного динамика основан на этих явлениях.

Строение динамика

Катушка, мембрана, магнит ну и соединительные провода.

Сигнал, поступая в катушку которая находится в электромагнитном поле постоянного магнита колеблется в зависимости от амплитуды поступаемого сигнала. И раскачивает мембрану (соединенной с катушкой)  которая из-за колебаний создает звук.

И как я уже говорил, чем ниже частота колебаний данной мембраны, тем ниже звук или как принято говорить у музыкантов – басы. Чем выше колебания, тем выше частота получаемых звуков. И наоборот.

Кондиционеры и фильтры для воды на сайте — http://dvoda.com.ua/

specialcom.net

Динамический громкоговоритель Википедия

Низкочастотные электродинамические громкоговорители

Электродинамический громкоговоритель — это громкоговоритель, в котором преобразование электрического сигнала в звуковой происходит благодаря перемещению катушки с током в магнитном поле постоянного магнита (реже — электромагнита) с последующим преобразованием полученных механических колебаний в колебания окружающего воздуха при помощи диффузора.

История[ | ]

В телефоне Белла и последующих конструкциях для преобразования электрических колебаний в акустические использовался электромагнитный капсюль. В нём мембрана из магнитомягкого материала колебалась в магнитном поле постоянного магнита и электромагнита. До конца 1920-х годов большинство громкоговорителей использовало именно этот принцип работы. Такие громкоговорители имели высокий уровень нелинейных и частотных искажений, а также потери из-за токов Фуко и гистерезиса[1].

Райс и Келлог демонстрируют динамический громкоговоритель

Первым катушку с током, движущуюся поперёк силовых линий, предложил использовать в громкоговорителе Оливер Лодж в 1898 году[2]. В 1924 году Честер У. Райс (англ.)русск. и Эдвард У. Келлогг (англ.)русск. запатентовали наиболее близкую к современной конструкцию динамического громкоговорителя[3].

В 20-30-х годах XX века не были известны материалы для производства постоянных магнитов достаточной мощности, поэтому в громкоговорителях тех лет в магнитной системе использовались электромагниты. Кроме основной функции — создания магнитного поля для работы громкоговорителя они также выполняли функции дросселя, ослабляя фон тока питающей сети, вызванный недостаточной фильтрацией выпрямленного напряжения в источнике питания. Также для подавления фона могла применяться специальная антифонная катушка в магнитной системе гро

ru-wiki.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о