Движущийся железный динамик

Moving iron speaker

Moving iron sounder

Подвижный железный динамик был самым ранним типом электрического громкоговорителя . Они до сих пор используются в некоторых миниатюрных колонках, где небольшой размер и низкая стоимость важнее качества звука . Подвижный железный динамик состоит из диафрагмы или язычка из черного металла, постоянного магнита и катушки изолированного провода . Катушка намотана вокруг постоянного магнита, образуя соленоид . Когда звуковой сигнал на катушку подается , сила магнитного поля меняется, а пружинистая диафрагма или язычок перемещается в ответ на изменяющуюся силу, действующую на нее. с подвижным железным громкоговорителем трубка Bell телефонная Именно такой формы была . Большие агрегаты имели бумажный конус, прикрепленный к трости из черного металла.

Существует несколько типов движущихся железных динамиков. Современные демпфированные подвижные железные механизмы обеспечивают достойное качество звука и используются в наушниках .

Первый движущийся железный преобразователь, телефонная трубка или наушники , появился вместе с первыми телефонными системами в 1870-х годах. с подвижным железным Громкоговорители рупором были разработаны на основе наушников после того, как около 1913 года было усовершенствовано первое усилительное устройство, которое могло управлять динамиком, - триод вакуумная лампа- . Они использовались в радиоприемниках и первых системах громкой связи . Громкоговорители с подвижным железным диффузором появились примерно в 1920 году. Примерно в 1930 году они были заменены громкоговорителями с подвижной катушкой , разработанными в 1925 году Эдвардом Келлоггом и Честером Райсом. Сегодня механизм движущегося железного драйвера все еще используется в некоторых наушниках , бытовой технике и крошечных компьютерных колонках .

Дизайн

Есть несколько вариаций. Каждый говорящий обладает одним свойством из каждой из следующих групп характеристик:

• Средства удержания подвижного элемента:
  • Диафрагма
  • Пружинящая металлическая трость
• Акустическая нагрузка:
  • Конус
  • Диск
  • Рог
  • Резонансная камера
  • Никто
• Метод привода:
  • Односторонний привод
  • Сбалансированный якорь
  • Индуктор динамический
• Демпфирование:
  • Да
  • Нет

Сдержанность

Диафрагма

В динамиках мембранного типа используется тонкий полугибкий железный диск, удерживаемый на внешнем крае. Диск имеет центральный привод и изгибается вперед и назад под действием магнитной силы. С помощью этой технологии практично изготавливать только небольшие драйверы, большие диафрагмы имеют слишком большую массу и, следовательно , инерцию для приемлемой частотной характеристики.

Этот тип конструкции преобразователя остается популярным и используется в:

• Ранний (довоенный) наушники
• Довоенные рупорные громкоговорители
• Некоторые бюджетные современные наушники
• Большинство телефонных наушников до начала 1980-х годов.
• Миниатюрные пейджеры

Плохая пропускная способность и скромная производительность являются ограничениями большинства этих устройств.

Рид

В герконовых механизмах используется плоская полоса пружинной стали, закрепленная на одном конце, а другой конец перемещается под действием магнитного поля звуковой катушки. Трость перемещает конусную или гофрированную бумажную диафрагму.

Акустическая нагрузка

Конус

Конусная загрузка более или менее всегда используется с подрессоренными механизмами. Комбинация этих двух факторов обеспечивает менее жесткую фиксацию ведомого элемента, обеспечивая большее перемещение. Конус также лучше справляется с более низкими частотами по сравнению с рупором размером со столешницу. Следовательно, эти динамики имеют лучшую передачу низких частот, чем небольшие рупорные динамики. Сила пружины удерживает движущийся утюг. Обратной стороной большего движения является большая нелинейность и, следовательно, более высокие искажения . Движущиеся железные динамики с бумажным диффузором использовались до войны. У них были некоторые заметные проблемы: магнитный зазор обычно регулировался вручную, чтобы обеспечить хорошую чувствительность при любой заданной громкости выходного сигнала. Таким образом, неправильная адаптация была обычным явлением. Утюг , иногда прилипал к магниту если его перегрузили или неправильно отрегулировали. Результатом стал громкий «удар», за которым последовала почти тишина. Громкие басовые ноты вызывали остановку. В отличие от современных динамиков, которые предназначены для мягкого торможения, удары железа в них по полюсному наконечнику издавали шумный резонансный стучащий звук.

Диск

Менее популярными были динамики с бумажными дисками. Для этого требовалась внешняя рама для удержания диска. Они работали аналогично конусным динамикам, но поскольку внешняя часть диска двигалась меньше, чем центр, диск должен был быть намного больше, чтобы достичь той же громкости и басов. Примером этого типа является Sterling Primax. Диск имеет гофры для жесткости.

Рог

Рупоры обычно приводились в движение драйверами диафрагменного типа. Проблема с рупорами заключается в том, что для разумного воспроизведения басов требуется рупор непрактичного размера, а рупоры размером со столешницу, популярные в довоенных колонках, таким образом, имели очень низкую отдачу по басам. На самом деле они были почти лишены этого. Рупорные громкоговорители с диафрагменным приводом используются в более современные времена в качестве среднечастотных динамиков и высокочастотных - частотных диапазонов, с которыми они способны правильно работать, если они соответствующим образом спроектированы. Однако ранние динамики пытались охватить как можно большую часть звукового диапазона одним устройством, что делало очень плохим отклик на ВЧ, как и на НЧ.

Загрузка камеры

Звуковые сигналы используют резонансную камеру для увеличения мощности звука. При этом полоса пропускания жертвуется ради уровня звукового давления (SPL). Такие единицы не пригодны для речи. Такие устройства меньше и дешевле, чем пьезозонды их основных конкурентов.

Нет загрузки

Подвижные преобразователи, используемые в наушниках, обычно не имеют прикрепленной нагрузки (конуса, рупора или диска). Выходная громкость достаточна для использования в наушниках.

Метод привода

Односторонний привод

Ранние динамики обычно были несимметричными. Этот простой метод работы вызывал большое количество второй гармоники и интермодуляционных искажений .

Сбалансированный якорь

Динамики со сбалансированным якорем и подвижным железом были разработаны в попытке снизить высокие уровни искажений несимметричных динамиков. Их успех был неоднозначным, поскольку, хотя они и снизили процент искажений, они изменили это искажение с четных гармонических искажений на нечетные, что сделало искажения в некоторых отношениях более неприятными.

Динамический динамик индуктора

Они пользовались кратковременным успехом в 1920-х годах, но их быстро затмили динамики с подвижной катушкой . решил Динамический динамик индуктора проблему нелинейности, свойственную более ранним типам движущихся устройств, обеспечивая более приятное качество прослушивания. Основным недостатком динамиков ID был очень плохой отклик высоких частот , что придавало им характерное глухое гудение. Индукторные динамические подвижные железные динамики сейчас встречаются редко. Механизмы с подвижной катушкой обеспечивают лучшее качество звука без различных недостатков движущегося железа и затмили динамику индуктора вскоре после его появления.

Демпфирование

Многие движущиеся железные динамики не имеют демпфирования . Это означает, что движущийся элемент свободно резонирует в звуковом диапазоне. Это плохая новость для качества звука, но введение демпфирования сильно снижает чувствительность . Это было непрактично в довоенные времена, когда усиление было очень дорогим, поэтому движущееся железо уже использовалось без демпфирования.

Современные наушники , использующие эту технологию, включают демпфирование, позволяющее значительно улучшить качество звука. Пониженная чувствительность не является проблемой современного оборудования.

Импеданс

Эти громкоговорители представляют собой индуктивную нагрузку, поэтому импеданс громкоговорителей пропорционален частоте с отклонением от этой пропорциональности на низкой частоте из-за сопротивления обмотки , а на высокой частоте из-за межобмоточной емкости .

Для таких динамиков нормально, что сопротивление импеданса варьируется более чем на 100:1 по всему звуковому спектру.

В результате невозможно даже приблизительное согласование усилителя импеданса . Это оказывает большое влияние на частотную характеристику , и усилитель должен быть способен выдерживать нагрузку с очень низким импедансом на низких частотах.

Такие устройства можно использовать в ламповых (ламповых) усилителях, но при использовании с транзисторами часто необходимы некоторые меры предосторожности для предотвращения перегрузки по току на низкой частоте, например, установка последовательного резистора или конденсатора . В качестве альтернативы можно выбрать усилитель для управления сопротивлением динамика, хотя это приведет к еще большему несоответствию импедансов и, следовательно, выходная мощность будет намного ниже проектной спецификации усилителя.

Дефекты

Недемпфированные движущиеся железные динамики имеют следующие дефекты:

• Сильная нелинейность и, как следствие, гармонические искажения
• Сильные интермодуляционные искажения
• Маленький басовый отклик
• Плохой высоких частот отклик
• Сильный незатухающий резонанс на частоте несколько кГц.
• Полное импеданса несоответствие
• Склонен к размагничиванию

Антикварные довоенные движущиеся железные динамики также имели следующие дефекты:

• При использовании конических динамиков движущийся утюг имеет тенденцию прилипать к полюсному наконечнику, что приводит к звуку «удара», за которым следует очень слабый звук.
• Шумное стрекотание при громкой басовой ноте.
• Необходимость корректировки
• Рупорные громкоговорители (популярные в то время) были направленными.

Использование

Импеданс

Ранние динамики с подвижным железом обычно имели высокий импеданс и предназначались для подключения непосредственно к выходному триоду без трансформатора или блокировки постоянного тока . Качество и уровень выходного сигнала можно значительно улучшить, удалив большую часть басов из электрического входного сигнала. Это просто достигается путем включения конденсатора последовательно с динамиком . Настольные рупоры могут воспроизводить только самые высокие низкие частоты, поэтому при удалении большей части басового сигнала не будет заметной потери басов. Это уменьшает ход диафрагмы или геркона, уменьшая гармонические и интермодуляционные искажения .

Полярность

Полярность имеет значение, когда в динамике присутствует постоянный ток. Неправильная полярность ослабляет магнитное поле и иногда может размагнитить постоянный магнит , в результате чего динамик выйдет из строя. При питании только от сети переменного тока полярность не имеет значения. Почти все современные усилители подают на динамики только переменный ток. Однако при использовании подвижного железного динамика в ранних радиоприемниках обычно присутствует постоянный ток, и следует соблюдать либо полярность, указанную на динамике, либо использовать средства для удаления компонента постоянного тока из динамика. Часто это делалось с помощью дросселя и конденсатора .

Наушники

распространено использование механизмов сбалансированного якоря В современных наушниках . Они используют демпфирование для достижения удовлетворительного звука.

Простые домофоны

Преобразователи с подвижной железной диафрагмой обладают высокой микрофонной способностью , и соединение их вместе без усилителя позволяет использовать переговорное устройство .

См. также

• Антикварное радио

Внешние ссылки

• Изображение конического динамика
• Изображение дискового динамика Sterling Primax
• Схема механизма