Электродинамический драйвер динамика

Электродинамический драйвер динамика , который часто называют просто драйвером динамика, когда тип неявно, является отдельным преобразователем , который преобразует электрический аудиосигнал в звуковые волны . В то время как термин иногда используется взаимозаменяемо с термином динамика ( громкоговорителя ), он обычно применяется к специализированным преобразователям, которые воспроизводят только часть диапазона звуковой частоты . Для высокой верности воспроизведения звука в одном и том же корпусе часто устанавливаются множественные громкоговорители , каждый из которых воспроизводит различную часть диапазона звуковой частоты. В этом случае отдельные ораторы называются драйверами , а весь подразделение называется громкоговорителем . Драйверы, созданные для воспроизведения высоких аудиочастотных частот, называются твитерами , а для средних частот называются драйверы среднего класса , а для низких частот называются сабветы , в то время как для очень низких басовых диапазонов- сабвуферы . Менее распространенные типы водителей - это супер -ворота и роторные сальницы .

Электроакустический механизм , наиболее широко используемый в динамиках для преобразования электрического тока в звуковые волны, - это динамический или электродинамический драйвер, изобретенный в 1925 году Эдвардом В. Келлоггом и Честером В. Райсом , который создает звук с катушкой провода, называемой голосовой катушкой , подвешенными катушками. между полюсами магнита . Есть другие, которые используются гораздо менее широко: электростатические драйверы , пьезоэлектрические драйверы , плоские магнитные драйверы , драйверы Heil Air и ионные драйверы , среди других конструкций динамиков . ^{[ 1 ]}

Дизайн

Вырезом представление динамического громкоговорителя для басового регистра.
Магнит
Голосовая кожа
Приостановка
Диафрагма

Cutaway View о динамическом динамике среднего уровня.
Магнит
Кулер (иногда присутствует)
Голосовая кожа
Приостановка
Диафрагма

Вырезочный вид динамического твитера с акустической линзой и купольной мембраной.
Магнит
Голосовая кожа
Диафрагма
Приостановка

Наиболее распространенный тип драйвера, обычно называемый динамическим громкоговорителем , использует легкую диафрагму или конус , подключенную к жесткой корзине , или раме , через гибкую подвеску, обычно называемую пауком , которая ограничивает голосовую катушку , чтобы перемещаться по оси через Цилиндрический магнитный зазор. Защитный пылевой пакет, приклеенный в центре конуса, предотвращает вход в пыль, что наиболее важно, ферромагнитный мусор.

Когда электрический ток применяется электрическим сигналом к голосовой катушке, магнитное поле создается электрическим током в голосовой катушке, что делает его переменным электромагнитом. Катушка и магнитная система водителя взаимодействуют способом, аналогичным соленоиду , генерируя механическую силу, которая перемещает катушку (и, таким образом, прикрепленный конус). Применение чередующегося тока перемещает конус вперед и назад, ускоряя и воспроизводя звук под управлением приложенного электрического сигнала, поступающего из усилителя.

Ниже приведено описание отдельных компонентов этого типа громкоговорителя.

Диафрагма

Диафрагма обычно изготовлена с профилем в форме конуса или купола. Можно использовать различные материалы, но наиболее распространенными являются бумага, пластик и металл. Идеальный материал является жестким, чтобы предотвратить неконтролируемые движения конуса, иметь низкую массу, чтобы минимизировать требования к начальной силе и проблемы с хранением энергии и хорошо демпфируется , чтобы уменьшить вибрации, продолжающиеся после того, как сигнал остановился практически без слышимого кольца из -за его резонансной частоты, как определено. с помощью его использования. На практике все три из этих критериев не могут быть выполнены одновременно с использованием существующих материалов; Таким образом, дизайн драйвера включает компромисс . Например, бумага легкая и, как правило, хорошо продуманная, но не жесткая; Металл может быть жестким и легким, но обычно он имеет плохое демпфирование; Пластик может быть легким, но, как правило, тем более жесткий он сделан, тем беднее демпфирование. В результате многие шишки изготовлены из какого -то составного материала. Например, конус может быть изготовлен из целлюлозной бумаги, в которую какое -то углеродное волокно , Кевлар , стекло , конопля или бамбуковые волокна были добавлены; Или это может использовать сотовую сэндвич -конструкцию; Или покрытие может быть применено к нему, чтобы обеспечить дополнительное жесткое или демпфирование.

Корзина

Шасси, рама или корзина предназначено для жесткой, предотвращая деформацию, которая может изменить критические выравнивания с магнитным зазором, возможно, позволяя голосовой катушке втирать магнит вокруг зазора. Шасси обычно отличается из алюминиевого сплава, в более тяжелых динамиках магнитной структуры; или штампованной из тонкой листовой стали в более легких драйверах. ^{[ 2 ]} Другие материалы, такие как формованные пластиковые и демпфированные пластиковые корзины, становятся обычными, особенно для недорогих водителей с низкой массой. Металлическое шасси может сыграть важную роль в проведении тепла от голосовой катушки; Нагрев во время операции меняет сопротивление, вызывает физические изменения в размерности, и, если он крайний, жарит лак на голосовой катушке; Это может даже размагнировать постоянные магниты.

Приостановка

Система подвески сохраняет катушку в центре пробела и обеспечивает восстановительную (центрирующую) силу, которая возвращает конус в нейтральное положение после перемещения. Типичная система подвески состоит из двух частей: паука , которая соединяет диафрагму или голосовую катушку с нижней рамкой и обеспечивает большую часть восстановительной силы, а окружение , которое помогает центрировать сборку катушки/конуса и позволяет выровнять свободное пилоническое движение с магнитным зазором. Паук обычно изготавливается из гофрированной ткани, пропитанной смолой жесткости. Название происходит от формы ранних суспензий, которые были двумя концентрическими кольцами бакелитного материала, соединенных шестью или восемью изогнутыми ногами . Вариации этой топологии включали добавление войлочного диска, чтобы обеспечить барьер для частиц, которые в противном случае могли бы привести к втиранию голосовой катушки.

Конусное окружение может быть резиновой или полиэфирной пеной , обработанной бумагой или кольцом из гофрированной ткани с смолой; Он прикреплен как к окружности наружного конуса, так и к верхней раме. Эти разнообразные объемные материалы, их форма и обработка могут резко повлиять на акустическую производительность водителя; Каждая реализация имеет преимущества и недостатки. Например, полиэфирная пена является легкой и экономичной, хотя обычно в некоторой степени протекает воздух и ухудшается по времени, воздействию озона, ультрафиолетового света, влажности и повышенных температур, ограничивая срок полезного использования до неудачи.

Голосовая катушка

Провод в голосовой катушке обычно изготовлен из меди , хотя и алюминия - и редко, серебряного - может быть использовано. Преимущество алюминия - его легкий вес, который уменьшает движущуюся массу по сравнению с меди. Это повышает резонансную частоту динамика и повышает его эффективность. Недостаток алюминия состоит в том, что его нелегко припаять, и поэтому соединения должны быть надежно обжарены и запечатаны. Поперечные сечения проволоки с голосовой камерой могут быть круглыми, прямоугольными или шестиугольными, давая различное количество покрытия объема провода в магнитном промежутке. Катушка ориентирована ко-осильно внутри разрыва; Он перемещается взад -вперед в небольшом круговом объеме (отверстие, слот или канавку) в магнитной структуре. Разрыв устанавливает концентрированное магнитное поле между двумя полюсами постоянного магнита; Внешнее кольцо разрыва - один полюс, а центральный столб (называемый кусочком полюса) - другой. Полюс и задняя пластина часто производятся в виде единого куска, называемого талоплит или ягом.

Магнит

Размер и тип магнита и детали магнитной схемы различаются в зависимости от целей проектирования. Например, форма кусочка полюса влияет на магнитное взаимодействие между голосовой катушкой и магнитным полем, а иногда используется для изменения поведения водителя. , Краткое кольцо или петля Фарадея , может быть включено в виде тонкой медной крышки, установленной над наконечником полюса или в виде тяжелого кольца, расположенного в полости магнита. Преимущества этого осложнения - снижение импеданса на высоких частотах, обеспечивая расширенную тройную выход, уменьшенную гармоническую искажение и снижение модуляции индуктивности, которая обычно сопровождает крупные экскурсии голосовой катушки. С другой стороны, медная крышка требует более широкого зазора голосовой камеры, с повышенным магнитным нежеланием; Это уменьшает доступный поток, требующий большего магнита для эквивалентной производительности.

Электромагниты часто использовались в шкафах Усилителей музыкальных инструментов вплоть до 1950 -х годов; Были экономические сбережения у тех, кто использовал усилители трубки, так как полевая катушка могла и обычно выполняла двойную обязанность в качестве дросселя питания. Очень немногие производители по -прежнему производят электродинамические громкоговорители с катушками с электрическим питанием , как это было распространено в самых ранних конструкциях.

Alnico , сплав алюминия, никеля и кобальта стал популярным после Второй мировой войны, так как он ободрялся с проблемами водителей полевой камеры. Alnico обычно использовался до 1960 -х годов, несмотря на проблему того, как магниты альнико частично размагнированы . ^{[ 3 ]} В 1960 -х годах большинство производителей водителей переключились с Alnico на ферритовые магниты , которые изготовлены из смеси керамической глины и мелких частиц бария или феррита стронция. Хотя энергия на килограмм этих керамических магнитов ниже, чем Alnico, она значительно дешевле, что позволяет дизайнерам использовать более крупные, но более экономичные магниты для достижения данной производительности. Из-за увеличения транспортных затрат и стремления к меньшим, более легким устройствам существует тенденция к использованию более компактных редкоземельных магнитов, изготовленных из таких материалов, как неодим и самарий кобальт . ^{[ 4 ]}

Компоненты

Проникновение динамического громкоговорителя

Водители динамиков включают диафрагму , которая движется вперед и назад, чтобы создать волны давления в воздушной колонне спереди, и в зависимости от применения, под некоторым углом к бокам. Диафрагма обычно находится в форме конуса для низких и средних частот или купола для более высоких частот или реже, ленты и обычно изготовлена из покрытой или без покрытия бумаги или полипропиленового пластика. ^{[ 5 ]} У некоторых драйверов используются больше экзотических материалов, таких как тканое стекловолокно , углеродное волокно , алюминий , титан , чистый поперечный углерод и очень немногие используют PEI, полиимид, пластиковую пленку PET в качестве конуса, купола или радиатора.

У всех водителей динамиков есть средства электрического движения обратно и вперед. Как правило, существует плотно наращенная катушка из изолированной проволоки (известной как голосовая катушка ), прикрепленная к шею конуса водителя. В ленточном динамике голосовая катушка может быть напечатана или соединена на листе очень тонкой бумаги, алюминия, стекловолокна или пластика. Этот конус, купол или другой радиатор установлен на его внешнем краю гибкой окружением жесткой рамы, которая поддерживает постоянный магнит в непосредственной близости от голосовой катушки. Для эффективности относительно легкая голосовая катушка и конус являются движущимися частями водителя, тогда как гораздо более тяжелый магнит остается неподвижным. Другими типичными компонентами являются паук или демпфер, используемые в качестве элемента задней подвески, простых клемм или привязывающих стойков для подключения аудиосигнала, и, возможно, соответствующей прокладкой для запечатывания соединения между шасси и корпусом.

Корпуса и акустическая изоляция

Водители почти универсально превращаются в жесткий корпус из дерева, пластика или иногда металла. Этот корпус громкоговорителей или ящик для динамиков изолирует акустическую энергию с передней части конуса от задней части конуса. Рог может быть использован для повышения эффективности и направления. Обычно предоставляется решетка или , сетчатая сетка другой акустически нейтральный экран для косметического скрытия драйверов и оборудования, а также для защиты водителя от физического повреждения.

Операция

В операции сигнал доставляется в голосовую катушку с помощью электрических проводов, от усилителя до кабеля динамика , затем через гибкий провод мишуции до движущейся катушки. Ток создает магнитное поле , которое приводит к тому, что диафрагма будет попеременно, так или иначе поднимается магнитным полем, создаваемым током, протекающим в голосовой катушке, против поля, установленного в магнитном зазоре с фиксированной структурой магнита в качестве электрического сигнала варьируется. Получившиеся движения обратно и в возрасте от диафрагмы, приводящее к разнообразию давления, которые отходят как звуковые волны .

Паук и окружение действуют как механизм, восстанавливающий пружину, для движения, вдали от сбалансированного положения, установленного, когда водитель был собран на заводе. Кроме того, каждый способствует центрированию голосовой катушки и конуса, как концентрически в сборе магнита, так и спереди на спину, восстанавливая голосовую катушку в критическое положение в магнитном зазоре, ни к одному концу, ни к другому.

Голосовая катушка и магнит по существу образуют линейный двигатель , работающий против центрирующего «пружинного натяжения» паука и окружения. Если не было никаких ограничений на расстоянии прохождения, налагаемое пауком и окружением, голосовая катушка может быть выброшена из сборки магнита на высоких уровнях мощности или перемещаться внутрь достаточно глубоко, чтобы столкнуться с задней частью сборки магнита. Большинство водителей ораторов работают только против центрирующих сил паука и окружения и не активно контролируют положение элемента водителя или пытаются точно его расположить. Некоторые проекты драйверов оратора имеют положения для этого (обычно называемые сервомеханизмы ); Они обычно используются только в сабвуферах и особенно сабвуферах, из -за значительно увеличенных конусных экскурсий, необходимых на тех частотах у водителя, размер конуса, размер конуса в хорошем состоянии в течение длины волны некоторых звуков, которые он воспроизводится (то есть, частоты басов ниже, возможно, ниже. 100 Гц или около того).

Характеристики производительности

Драйверы динамиков могут быть разработаны для работы в широком или узком диапазоне частот . Небольшие диафрагмы не очень хорошо подходят для перемещения большого объема воздуха, который требуется для хорошей низкочастотной реакции. И наоборот, у крупных драйверов могут быть тяжелые голосовые катушки и конусы, которые ограничивают их способность двигаться на очень высоких частотах. Драйверы, прижимаясь за пределами их дизайна, могут иметь высокое искажение . В системе многогранных громкоговорителей представлены специализированные драйверы для получения определенных частотных диапазонов, а входящий сигнал разделяется на кроссовер . Драйверы могут быть подкаторированы в несколько типов: полные , твитеры драйверы супер твитеры , среднего класса , сабвуферы и сабвуферы .

Приложения

Драйверы динамиков являются основным средством воспроизведения звука. Они используются среди других мест в звуковых приложениях, таких как громкоговорители, наушники , телефоны , мегафоны , усилители инструментов , телевизионные и мониторные динамики, публичных адресов системы , портативные радиоприемники , игрушки и многие электронные устройства, предназначенные для излучения звука.

Смотрите также

Электрические характеристики динамических громкоговорителей , главная электрическая характеристика динамического драйвера громкоговорителя
Дизайн драйвера#
Громкоговоритель

Ссылки

^ «Развитие громкоговорителя профессора доктора -девчонка. Дитмар Рудольф 23 марта 2013 года» (PDF) .
^ Рамси, Фрэнсис; Маккормик, Тим (2009). Звук и запись (6 -е изд.). Оксфорд, Великобритания: фокусная пресса. П. 81. ISBN 978-0-240-52163-3 .
^ "Динамики спикера: alnico или керамика ... что дает?" Полем Получено 26 апреля 2024 года .
^ Self, Douglas (2012). Audio Engineering объяснил . Тейлор и Фрэнсис. п. 361. ISBN 9781136121258 .
^ «Электродинамический патент на громкоговоритель US7676053B2» .

[1] «Развитие громкоговорителя профессора доктора -девчонка. Дитмар Рудольф 23 марта 2013 года» (PDF) .

[2] Рамси, Фрэнсис; Маккормик, Тим (2009). Звук и запись (6 -е изд.). Оксфорд, Великобритания: фокусная пресса. П. 81. ISBN 978-0-240-52163-3 .

[3] "Динамики спикера: alnico или керамика ... что дает?" Полем Получено 26 апреля 2024 года .

[4] Self, Douglas (2012). Audio Engineering объяснил . Тейлор и Фрэнсис. п. 361. ISBN 9781136121258 .

[5] «Электродинамический патент на громкоговоритель US7676053B2» .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]