Histoire des systèmes acoustiques. L'histoire de la création des enceintes « Électronique » avec diffuseurs métalliques. Comment fonctionne le haut-parleur
Aujourd'hui, nous ne pouvons plus imaginer notre vie sans sons, sans musique, sans écouteurs, haut-parleurs bon marché et de marque systèmes de haut-parleurs plusieurs centaines de watts chacun, terrifiant les voisins. Plongeons dans l'histoire de près de deux siècles du développement des systèmes acoustiques et traçons le chemin difficile de l'évolution de cet attribut intégral de nos vies. Le silence devint plus fort. Terry Pratchett Électricité et son : premières expériences En 1831, le monde attendait l'une des plus grandes découvertes de notre époque : le physicien expérimental anglais Michael Faraday observa un phénomène tel que l'induction électromagnétique. Dans trois ans apparaîtront les notions de champs électriques et magnétiques, d’électromagnétisme et, un peu plus tard, de piézoélectricité. L’homme entre peu à peu dans l’ère de l’électricité. La vie à cette époque peut nous sembler quelque peu ennuyeuse : l'absence de télévision, de radio et d'éclairage électrique. Pour le divertissement - bals et théâtres, pour l'âme - musique live, pour le travail - force manuelle, roues hydrauliques, moulins à vent et appareils mécaniques. Il faudra plusieurs décennies avant l'apparition d'appareils ressemblant même de loin aux systèmes acoustiques modernes, mais pour l'instant l'Italien Antonio Meucci développe un « télégraphe parlant ». En 1849, Meuchi construit un prototype entièrement fonctionnel de l'ancêtre du téléphone moderne, mais il lui manque Argent ne lui permet pas de payer la somme de 250 $ pour l'obtention d'un brevet. Onze ans plus tard, l’inventeur démontre comment, grâce à un télégraphe, il est possible de transmettre la voix d’un chanteur sur plusieurs kilomètres, et déjà en 1861 Johann Philipp Reis rejoint la recherche. Après avoir publié un rapport « Sur la téléphonie grâce au courant électrique », Johann Reis présente au public un appareil que l'on peut à juste titre appeler le premier haut-parleur. Cependant, Reis préfère le nom de « téléphone musical ». Comme membrane, Reis a choisi un intestin de porc immergé dans le mercure. La bobine de cuivre du récepteur est influencée par le courant provenant de batterie galvanique , a provoqué la magnétisation et la démagnétisation de la tige d'acier du récepteur. Le haut-parleur de Reis pouvait être entendu jusqu'à une distance de 100 mètres et son apparence a jeté une base solide sur la voie de la construction de systèmes acoustiques électrodynamiques. Hélas, l'imperfection de la conception et la spécificité des matériaux n'ont permis de reproduire que des sons très forts. Le haut-parleur n’était pas adapté à la parole humaine. Quelques mois plus tard, l'invention de Johann Reis sera qualifiée de « jouet amusant », et le mécanicien allemand Albert organisera personnellement la production de cette « invention inutile ». L'un de ces appareils finit entre les mains d'Alexander Graham Bell. Après avoir étudié le principe de fonctionnement de l'enceinte Race, Bell a commencé à développer son propre « savoir-faire » : un appareil pour personnes sourdes qui convertit le son en signal lumineux. Pendant les 16 années suivantes, Bell développa un téléphone et, le 14 février 1876, il breveta finalement son appareil. Après avoir réalisé des centaines d'expériences dans la transmission de messages télégraphiques et développé des dizaines de modèles différents, Bell en est venu à la création de sa prochaine invention. Le téléphone de Bell était représenté par un tube avec une membrane en cuir tendue reliée à un système magnétique et une bobine d'inductance. Un « haut-parleur » de conception similaire était utilisé comme microphone, et par conséquent les vibrations électriques provoquées par la voix humaine étaient trop faibles pour vaincre la résistance des longs fils. La portée maximale de transmission du son via le téléphone de Bell n'était que de 500 à 600 mètres. L'ère des haut-parleurs à pavillon Bien que les bases de l'amplification du son remontent au IIIe siècle avant JC et soient associées à l'avènement d'un instrument de musique tel que l'orgue (qui reçut le nom d'« hydraulos » à Alexandrie), l'utilisation de le cor, semblable aux instruments de musique à vent, n'est apparu dans le domaine de l'acoustique que dans la seconde moitié du 19e siècle. En 1877, l'inventeur américain Thomas Edison a achevé les travaux sur le premier appareil capable d'enregistrer et de reproduire le son. Le phonographe est devenu une invention révolutionnaire grâce à laquelle, au cours des trente prochaines années, le monde verra le gramophone, le gramophone, les disques et rencontrera un concept tel que l'enregistrement sonore (pour plus de détails, voir l'article : « Histoire de l'enregistrement sonore »). Et bien qu'Edison ait toujours été attiré par l'électricité, dans ses expériences acoustiques, il a néanmoins décidé de s'appuyer sur les capacités exclusivement mécaniques de son invention. Le principe de la reproduction sonore par un phonographe était de faire glisser un coupe-aiguille le long des empreintes et irrégularités (piste sonore) formées lors de l'enregistrement sur un rouleau recouvert d'une feuille. Les vibrations mécaniques de l'aiguille étaient transmises à la membrane émettrice équipée d'un cornet. La physique du son a permis, à l'aide du dispositif acoustique le plus simple, d'améliorer considérablement les minuscules vibrations de l'aiguille. Cependant, un tel système acoustique purement mécanique présentait un certain nombre d'inconvénients. Le niveau de volume et le gain étaient insuffisants et la qualité sonore laissait beaucoup à désirer. De plus, les haut-parleurs à pavillon étaient trop encombrants et la mobilité était hors de question. Leur popularité a atteint son apogée entre 1880 et 1920, juste au moment où des esprits curieux du monde entier inventaient et maîtrisaient les systèmes acoustiques électrodynamiques. Les fabricants reviendront à l'avenir sur la conception des haut-parleurs à pavillon, et déjà au 21e siècle, c'est ce type d'émetteurs, mais fonctionnant selon les lois de l'électrodynamique, qui sera considéré comme l'une des normes de qualité sonore. Du télégraphe et de la bobine aux haut-parleurs électrodynamiques Le principe de fonctionnement du haut-parleur, posé par Alexander Bell, est resté inchangé depuis près d'un demi-siècle. En 1874, Ernst Siemens a reçu un brevet pour l'utilisation d'un « appareil magnétoélectrique permettant d'obtenir le mouvement mécanique d'une bobine électrique sous l'influence du courant ». Une bobine avec support spécial placée dans un champ magnétique, selon l'auteur du brevet, était censée reproduire le son. Hélas, Siemens n'a pas pu confirmer le brevet dans la pratique. Ce n'est qu'en 1898 que le physicien et inventeur anglais Oliver Lodge a breveté la conception du premier haut-parleur électrodynamique. Après avoir posé le principe de la conversion des signaux alternatifs d'entrée pour produire du son, Siemens a en fait inventé le cadre de vélo avant l'avènement des roues : l'inventeur allemand ne disposait pas de solution lui permettant d'amplifier l'onde sonore et de faire pivoter la tête du haut-parleur vers Obtenir un niveau de volume suffisant n'aurait jamais été imaginé possible à la fin du 19ème siècle. Au cours des 25 années suivantes, l’industrie du « son électrique » s’est pratiquement arrêtée et le phonographe analogique d’Edison atteint le sommet de sa popularité. Les recherches menées par des physiciens et expérimentateurs de renom nous permettent à terme de trouver des solutions pour fournir à la bobine et à la tête du haut-parleur une puissance suffisante. Après avoir mené une série d'expériences au sein du laboratoire de General Electric, les inventeurs Chester Rice et Edward Kellogg ont breveté le principe de fonctionnement d'un émetteur électrodynamique en 1924. Il repose sur une physique simple : la puissance acoustique augmente proportionnellement au carré de la fréquence du signal d’entrée. En utilisant des oscillations du diaphragme dans la gamme de fréquences avec l'excès maximum de résonance du système en mouvement, il est possible d'obtenir une reproduction sonore légèrement déformée. En associant les deux principes, Rice et Kellogg ont obtenu un transducteur équipé d'un diaphragme à bobine mobile. L’année 1926 marque un tournant dans l’évolution des systèmes acoustiques. Le premier modèle de radio industrielle, Radiola Model 104, avec amplificateur intégré de 1 W, arrive sur le marché. Sa valeur en 1926 était de 260 $, soit un montant équivalent à 3 000 $ en 2015. Le consommateur dispose également du récepteur radio Radiola 28. La réponse de l'URSS a été le haut-parleur « Record » pour la diffusion filaire (« point radio ») et son klaxon analogique pour la diffusion dans les carrés « TM », développés au Laboratoire central de radio. de Pétrograd. La conception des premiers haut-parleurs électrodynamiques comprenait des bobines à haute résistance, qui agissaient essentiellement comme un aimant entraînant une membrane en papier ou en tissu. À cette époque, des aimants puissants étaient déjà activement utilisés dans l'industrie et, en 1927, Harold Hartley proposa de remplacer la bobine volumineuse par un aimant permanent. En raison de la stabilité du champ magnétique dans l'entrefer, un aimant permanent pourrait fournir une faible distorsion (au cours de la période d'évolution des haut-parleurs de la première moitié du 20e siècle) du son. Pour une telle « haute fidélité » (anglais « fidélité » - fidélité), la génération de haut-parleurs électrodynamiques utilisant un aimant permanent est classée dans une nouvelle classe - Hi-Fi (High Fidelity - anglais « high fidelity »), dont la norme était approuvé dans les années 60 du siècle dernier. « Boîte fermée » Étonnamment, le principe de fonctionnement des émetteurs électrodynamiques posé par Oliver Lodge et affiné par Rice et Kellogg est resté inchangé à ce jour. Les haut-parleurs que vous voyez sur votre bureau et ceux qui se trouvent dans la pièce ou qui prennent la poussière dans le placard de vos parents - ils fonctionnent tous sur le même principe que les haut-parleurs installés dans la radio Radiola Model 104, sortie il y a près de 90 ans. Le principe reste le même, mais leur conception acoustique a radicalement changé. Si un brillant inventeur nommé Edgar Vilchur n'était pas apparu dans l'évolution des systèmes acoustiques, il ne serait pas facile de répondre sans équivoque à ce que vous écouteriez exactement aujourd'hui et à quoi ressembleraient les enceintes modernes. Mais Vilchur n'est pas seulement né en 1917, il a réussi à faire une véritable révolution dans le monde de l'acoustique électrique. Jusqu'au milieu des années 50 du 20e siècle, les ingénieurs se préoccupaient de l'amélioration de la qualité sonore des haut-parleurs électrodynamiques. À cette fin, des recherches ont été menées pour trouver le « Saint Graal » : des expériences avec les matériaux des membranes, la tension et les bobines. Hélas, le son restait toujours dur et la présence de « basses profondes » était hors de question. L’arrière du haut-parleur est resté ouvert, ce qui a entraîné un « court-circuit » dans les basses fréquences. Une autre option de conception pour le haut-parleur était l'utilisation d'un bass reflex, qui, cependant, avait également peu d'effet sur la fréquence de résonance de la tête, mais permettait d'étendre la caractéristique dans la région des basses fréquences. En 1954, l’inventeur américain Edgar Vilchur a déposé une demande de brevet pour enregistrer un dispositif appelé « boîte fermée ». Au bout de 2,5 ans, l'Office des brevets satisfait à la demande et l'auteur reçoit une licence pour son invention, qui va très bientôt révolutionner l'ensemble du monde acoustique. Afin de faciliter la conception de la suspension élastique dans les haut-parleurs électrodynamiques et de réduire les charges agissant sur celle-ci (provoquant une distorsion sonore importante), Vilchur propose d'inclure de l'air dans le travail. L’idée peut paraître incroyablement simple, mais le secret du génie réside toujours dans la simplicité. Pour mettre en œuvre son idée, Vilchur suggère d'utiliser un système fermé boite en bois, dans lequel placer un haut-parleur électrodynamique. Tout comme Archimède criait autrefois « Eurêka » dans l’Antiquité, le monde entier aurait dû crier : « Trouvé » ! L'utilisation d'une enceinte fermée a permis non seulement d'enrichir considérablement le son du haut-parleur, de le saturer de basses fréquences et d'ajouter de la « viande », mais aussi de réduire la taille des systèmes d'enceintes, des enceintes énormes et lourdes aux petites tables de chevet. . Une autre invention tout aussi ingénieuse d'Edgar Vilchur est à juste titre considérée comme l'utilisation d'un tweeter à dôme (émetteur HF ou tweeter). La première utilisation d'un haut-parleur séparé pour la reproduction des hautes fréquences se trouve dans le légendaire système de haut-parleurs AR3, qui est devenu une suite évolutive logique des systèmes AR1 et AR2 lancés par Acoustic Research. Aujourd'hui, la colonne AR3 occupe une place d'honneur au Smithsonian Museum de Washington. Vous le trouverez parmi les objets exposés de « l'ère de l'information », entre la clé télégraphique Morse et le premier PC Apple I de Steve Jobs. Et c'est parti... Les principes de base du fonctionnement des émetteurs électrodynamiques ont été posés dès 1924, le La conception d'une boîte fermée proposée par Vilchur a été enregistrée en 1956. Il est temps d'expérimenter, d'améliorer la conception existante du système de haut-parleurs et de produire un son de haute qualité. nouveau niveau . La période la plus rapide dans le développement des systèmes acoustiques s'est produite entre 1970 et 1985, lorsque les principaux fabricants ont organisé une véritable compétition technologique. En 1972, Sansui a présenté le premier haut-parleur SF1 avec une émission sonore à 360 degrés. Le constructeur japonais Pioneer donne immédiatement sa réponse en présentant le modèle CS-3000 utilisant des enceintes à dôme. Grâce à un pavillon au design extraordinaire et à la captation du rayonnement depuis la face arrière du diffuseur, la petite enceinte Victor FB-5-2 permet de sonoriser un salon standard, en consommant seulement 1 W. Le premier haut-parleur doté de basses vraiment impressionnantes (la fréquence de lecture la plus basse commence à 20 Hz) est sorti en 1973. Technics SB-1000 : aimants de 22 cm, bobines de 10 cm et poids de 52 kg. Un an plus tard, l’un des haut-parleurs les plus populaires de l’histoire de l’industrie arrive sur le marché. En 1974, Yamaha a présenté le système acoustique NS 1000. En utilisant du béryllium dans la production de diffuseurs, les ingénieurs japonais ont réussi à surpasser les têtes du marché dans presque toutes les caractéristiques. Ayant commencé à étudier la question de la fiabilité sonore des systèmes acoustiques, Technics réalise une nouvelle fois une avancée technologique dans ce domaine. En mars 1975, lors d'une conférence de presse à Tokyo, elle présente l'enceinte trois voies Technics SB-7000, le best-seller de son époque. En URSS, ce n'est que vers la fin des années 70 qu'on a décidé de plaire aux consommateurs avec un son puissant. Une série de haut-parleurs 35 AC-1 et 35 AC 212, connus sous le nom de « S-90 bruyant et retentissant », a attiré l'attention des citoyens soviétiques. Alors que les constructeurs occidentaux font la promotion de systèmes d’enceintes larges et puissants destinés aux salles de concert, les entreprises japonaises choisissent de développer en priorité des « systèmes d’enceintes pour la maison ». Il n’est pas possible d’énumérer toute l’abondance de systèmes acoustiques qui ont afflué sur le marché du début des années 70 au milieu des années 80. Les fabricants expérimentent tout ce qu'ils peuvent : depuis l'emplacement des enceintes, leur forme et leur isolation phonique, jusqu'à l'utilisation des matériaux les plus extraordinaires dans la fabrication des têtes. En 1976, la société anglaise Bowers & Wilkins a commencé pour la première fois à fabriquer un cône de haut-parleur médium en Kevlar. C'est ainsi que le modèle B&W DM6 entre sur le marché. D'autres recherches menées par les fabricants de systèmes d'enceintes visent déjà à obtenir une immersion maximale de l'auditeur dans l'atmosphère musicale. Mais les expériences dans le domaine du son peuvent se poursuivre indéfiniment, mais seuls un équipement précis, l'équipement technique nécessaire et une compréhension de ce que recherchent réellement tous les fabricants d'enceintes pourraient porter leurs fruits. En 1981, John Bowers, cofondateur de Bowers & Wilkins, décide d'ouvrir un laboratoire de recherche distinct dans la petite ville anglaise de Steyning. Quelques années plus tard, l’idée originale de Bowers deviendra célèbre bien au-delà du Royaume-Uni, et la « University of Sound » dressera une liste impressionnante de découvertes qui amèneront les enceintes à un tout nouveau niveau de son. Après le format stéréo 2.0 généralement accepté, des systèmes d'enceintes composés de 3, 5, 7 et même 9 haut-parleurs arrivent sur le marché, permettant à l'auditeur de profiter d'un son multicanal et d'une sensation de son spatial 3D. L'introduction de la technologie Bluetooth en 1994 transmission sans fil les données ne pouvaient qu’influencer le domaine des systèmes acoustiques. En octobre 2009, Creative a présenté le premier système de haut-parleurs 2.1 utilisant la technologie Bluetooth pour transmettre le son à partir d'une source sonore. Un an plus tard, le 1er septembre 2010, dans le cadre d'une présentation à San Francisco entreprise Apple présentera sa propre technologie de streaming de données sans fil entre appareils – AirPlay. Après le début d'AirPlay nouvelle page dans l'histoire de l'électroacoustique - l'ère des systèmes d'enceintes sans fil alliant un design étonnant, excellent son et une fonctionnalité étonnante. Mais c'est un sujet pour un article séparé. http://iphones.ru
Irina Aldoshina
Date de première parution :
septembre 2007Termes, définitions, histoire du développement.
L'une des inventions les plus célèbres du XXe siècle est conférencier. C'est son apparition (avec le microphone) qui a permis de développer des systèmes d'enregistrement et de reproduction sonores. Actuellement, les haut-parleurs font partie des types d'équipements audio les plus populaires (selon des estimations approximatives, leur production industrielle atteint 500 millions d'unités par an). La qualité sonore des haut-parleurs influence grandement la qualité du son dans les systèmes de sonorisation, la radiodiffusion, la télévision, l'enregistrement sonore et la lecture à domicile.
C'est pourquoi l'étude des processus physiques de conversion du son dans les haut-parleurs, leur création modèles mathématiques et les algorithmes, produits logiciels Des dizaines d'universités et de centres de recherche participent à leur calcul et à leur conception, et des centaines de plus grandes entreprises participent à leur production. Il n'est pas surprenant que dans presque tous les congrès internationaux de l'AES (Audio Engineering Society), des sections scientifiques et des séminaires spéciaux soient consacrés à ces problèmes, et que de nouveaux modèles et solutions techniques soient présentés lors d'expositions dans le cadre de ces congrès.
Dans cette proposition de série d'articles dédiés aux haut-parleurs, nous parlerons des principes de fonctionnement, de la conception et de la technologie des haut-parleurs modernes ainsi que des méthodes de calcul.
Le premier article fournira des termes et définitions de base, ainsi que Histoire courte développement de haut-parleurs.
Terminologie
Tout d'abord, il est nécessaire de s'attarder sur la terminologie actuellement acceptée dans les normes internationales et nationales et la littérature technique (car il y a ici beaucoup de confusion). Conformément aux normes internationales et nationales, le terme « haut-parleur » s'applique aux « dispositifs conçus pour rayonner efficacement le son dans l'espace environnant dans un environnement aérien, contenant une ou plusieurs têtes de haut-parleurs à conception acoustique et des appareils électriques (filtres, régulateurs, etc.). )". Ainsi, ce terme désigne tout transducteur acoustique émettant du son dans l’air. Un seul émetteur est désigné dans la norme nationale GOST 16122-87 comme une « tête de haut-parleur » (dans les catalogues étrangers, les termes « unité de haut-parleur », « élément d'entraînement de haut-parleur » ou « pilote » sont parfois utilisés).
Cependant, dans la littérature technique (manuels, articles, etc.), le terme « haut-parleur » est principalement utilisé pour désigner un seul haut-parleur. Un appareil contenant des haut-parleurs, des filtres, un boîtier et d'autres pièces est appelé « système de haut-parleurs ». Selon le domaine d'application, il peut être désigné comme « système de haut-parleurs » (principalement pour un usage domestique), « unité de studio acoustique » (« unité de contrôle », « moniteur »), « conférencier", etc. Dans la littérature étrangère, les termes « système acoustique » ou « système de haut-parleurs » sont souvent utilisés. Par conséquent, à chaque fois, il faut comprendre à partir du contenu de quoi il s'agit nous parlons de: à propos des têtes d'enceintes ou des systèmes de haut-parleurs.
Quel que soit le domaine d'application (dans les équipements de studio, dans les systèmes de sonorisation, dans les systèmes de reproduction sonore domestiques), tous les haut-parleurs (systèmes acoustiques) sont constitués des éléments de base suivants (Fig. 1) :
- les émetteurs(têtes de haut-parleurs), dont chacune (ou plusieurs simultanément) fonctionne dans sa propre gamme de fréquences ;
- les logements, qui peut être constitué de plusieurs blocs distincts (chacun pour les émetteurs de sa propre gamme), ou représenter une seule conception ;
- circuits de filtrage et de correction, ainsi que d'autres appareils électroniques(par exemple, pour la protection contre les surcharges, l'indication de niveau, etc.) ;
- câbles audio et bornes d'entrée ; amplificateurs(pour les systèmes de haut-parleurs actifs) et croisements (filtres actifs), dans le cas de l'utilisation d'amplificateurs séparés pour chaque bande de fréquence.
L'ensemble des éléments (nombre de têtes d'enceintes, utilisation de filtres actifs ou passifs, forme et conception des enceintes, etc.) peut varier considérablement pour différents types de systèmes d'enceintes en fonction de leur destination, mais les principes de leur construction, leurs méthodes de calcul et les technologies de fabrication sont largement similaires.
Avant de passer à l'analyse de ces problématiques, revenons brièvement sur l'histoire de la création des principaux éléments des enceintes (émetteurs, boîtiers, filtres).
Histoire du développement
Les tentatives pour créer les premiers émetteurs sonores ont commencé à la fin du 19e siècle. En 1874, l'ingénieur allemand Ernst Werner von Siemens, fondateur de la société Siemens, a décrit un appareil magnétoélectrique dans lequel une bobine circulaire de fil était placée dans un champ magnétique radial avec un support spécial pour permettre un déplacement vertical (numéro de brevet 149797). Il indiquait alors que ce mécanisme moteur pouvait être utilisé pour produire du son, mais ne le démontrait pas en pratique. En 1877, Siemens a déposé deux autres brevets en Allemagne et en Angleterre, décrivant les principales caractéristiques du haut-parleur électrodynamique, qui ont ensuite été utilisées dans divers modèles industriels.
En 1876, le scientifique américain Alexander Bell a breveté le téléphone et a démontré son son à l'aide d'un type de transducteur très similaire. Au cours de la période 1898-1915, de nombreux brevets ont été déposés (inventeurs Oliver Joseph Lodge, John Matthias Augustus Stroh, Anton Pollak, etc.) concernant l'introduction d'éléments individuels : un diaphragme conique, une rondelle de centrage, etc. émetteurs travaillés avec des cornes, dont les premiers échantillons sont montrés sur la Fig. 2.
Entre 1915 et 1918, les ingénieurs Harold D. Arnold et Henry Egerton des Bell Labs ont créé des haut-parleurs fonctionnant selon le principe de « l'armature équilibrée » (parfois appelé « armature équilibrée », mais « armature équilibrée » est un terme bien établi). Dans cette conception, un courant alternatif était fourni à un enroulement situé sur une tige d'acier, qui se déplaçait en raison de l'interaction avec le champ magnétique et, par conséquent, poussait le cône chargé sur le cornet (Fig. 3). Bien que la plage de lecture soit très limitée en raison de la grande rigidité du renfort, un tel dispositif a été utilisé jusque dans les années 30 du 20e siècle. Les premiers modèles de haut-parleurs à pavillon pour la sonorisation des théâtres et de la rue (par exemple en 1919 à New York sur Park Avenue, en 1920 à Chicago au Congrès républicain, etc.) utilisaient des émetteurs de ce type particulier.
Un changement révolutionnaire dans le développement des haut-parleurs électrodynamiques s'est produit en 1925, lorsque les ingénieurs Chester W. Rice et Edward W. Kellogg de General Electric (États-Unis) ont publié l'article « Notes sur la création d'un nouveau type de haut-parleur sans pavillon » dans le magazine " Actes de l'American Society of Electrical Engineers" (Vol. 44, avril 1925). Ces ingénieurs resteront à jamais dans l'histoire de l'ingénierie audio en tant que découvreurs de l'une des grandes inventions du 20e siècle, dont les principaux éléments de conception ont été préservés jusqu'à ce jour. En fait, un transducteur électrodynamique a été créé avec une bobine mobile et un diaphragme fonctionnant dans une plage supérieure à sa fréquence de résonance. Sur ce principe, le premier modèle de laboratoire d'enceinte a été développé et en même temps le modèle a été assemblé. amplificateur à tubes, fournissant une puissance suffisante sur toute la plage de fréquences.
Déjà en 1926, le premier modèle industriel d'un tel haut-parleur est apparu, appelé Radiola modèle 104, avec un amplificateur intégré de 1 W. Au même moment, le récepteur radio Radiola 28, fonctionnant avec ce haut-parleur, a été lancé sur le marché. À partir de ce moment, la production en série de tels haut-parleurs a commencé dans le monde entier.
Il est intéressant de noter que presque simultanément en Russie, des travaux ont été menés sur la création de haut-parleurs électrodynamiques. En 1923, le Laboratoire central de radio (CRL) est créé à Petrograd, rebaptisé plus tard Institut de réception et d'acoustique de la radiodiffusion (IRPA). Dès les premiers jours de sa création, des haut-parleurs ont été développés à l'IRPA. En 1926, le haut-parleur électromagnétique "Record" et le haut-parleur d'extérieur à pavillon électromagnétique TM ont été créés, qui ont commencé à être produits dans l'usine du nom. Koulakova. En 1929, A. A. Kharkevich et K. A. Lamagin développent à l'IRPA le premier échantillon de haut-parleur dynamique (rayonnement direct et pavillon), dont la production débute en 1931 dans l'usine du même nom. Kozitsky et à l'usine radio de Kiev.
Déjà dans les années 1930-32, les premiers haut-parleurs puissants pour l'amplification du son avaient été créés sur la Place Rouge à Moscou (avec une puissance de 100 W). Depuis 1935, le pays a commencé la production en série de haut-parleurs électrodynamiques. Il convient de noter que le volume de leur production est en constante augmentation. Au début des années 90, le volume de production de haut-parleurs électrodynamiques dans notre pays était de 70 millions par an (usine radio de Riazan - production 15 millions par an, usine radio Gagarine - 13 millions, usine radio Berd, NPO "Radiotekhnika" à Riga, etc.) .
Avec l'avènement des échantillons industriels de haut-parleurs électrodynamiques, presque tous les modèles de haut-parleurs à pavillon ont commencé à les utiliser comme émetteurs. La création de haut-parleurs à pavillon au design proche des modèles modernes a commencé avec le travail des ingénieurs Albert L. Thuras et Edward Christopher Wente, qui ont breveté en 1927 un haut-parleur à pavillon à col étroit, qui utilisait une chambre de pré-cornet et une lentille spéciale ( Corps allé ).
Le développement du cinéma sonore a nécessité la création de systèmes acoustiques offrant un volume et une intelligibilité du son suffisants. Cela a conduit à l’émergence de systèmes multibandes. L'un des premiers était un système acoustique bidirectionnel démontré par Douglas Shearer, composé de pavillons repliés basse fréquence et d'un pavillon multicellulaire haute fréquence utilisant des haut-parleurs électrodynamiques. Le système reproduisait la plage de 40 à 10 000 Hz et avait une sensibilité assez élevée (Fig. 4). En 1938, il reçut un prix de l'Académie des arts et des sciences du cinéma et devint une sorte de norme pour le développement ultérieur de systèmes de sonorisation multibandes dans les cinémas, les théâtres, etc.
Avec le début de la création de systèmes d'enceintes multivoies, le besoin s'est fait sentir d'utiliser des filtres croisés entre les haut-parleurs basses, moyennes et hautes fréquences. Le premier article sur la théorie des filtres de haut-parleurs est paru en 1936 (par John K. Hilliard et Harry R. Kimball). Il a donné la théorie du calcul des filtres Butterworth du premier au troisième ordre, qui dans les années 50 étaient reconnus comme la forme la plus préférée pour les systèmes acoustiques.
Dans les années 1940-50, des systèmes acoustiques à pavillons puissants et des têtes de haut-parleurs correspondantes ont été développés principalement à des fins professionnelles pour la sonorisation des salles de cinéma et des théâtres (sociétés JBL, Altec Lancing, etc.).
À la maison, de grosses têtes électrodynamiques sans décoration étaient utilisées. Cependant, en raison d'un court-circuit acoustique, il n'a pas été possible d'obtenir basses fréquences. Les premiers systèmes d'enceintes multivoies utilisaient de grandes enceintes de type « ouvert » d'un volume de 300 à 500 cc. dm (litres), tandis que la plage de fréquences reproduite commençait entre 80 et 100 Hz.
Une véritable révolution dans l'électroménager a commencé en 1954, lorsque l'un des fondateurs d'AR (Acoustical Research), Edgar M. Villchur, a présenté lors d'une exposition à New York un petit système de haut-parleurs AR-1, basé sur un principe complètement nouveau appelé « suspension acoustique ». » ou un boîtier « de type compression ». L'idée de cette invention, qui a ouvert la voie systèmes modernes usage domestique, consistait dans le fait que pour obtenir les basses fréquences, on utilisait un boîtier de petite taille, dont l'élasticité du volume d'air dans lequel était plus de trois fois supérieure à l'élasticité de la suspension du haut-parleur basse fréquence. Dans ce cas, le système de haut-parleurs en mouvement semble « reposer » sur un coussin d’air élastique. L'air étant un milieu linéaire, cela permet d'augmenter le déplacement du diaphragme du haut-parleur sans augmenter les distorsions non linéaires et ainsi d'obtenir une reproduction des basses fréquences dans un faible volume.
La création de tels systèmes nécessitait un changement dans les principes de conception des haut-parleurs basse fréquence : ils devaient disposer d'un système mobile lourd, d'une suspension flexible, d'une grande bobine acoustique et d'un circuit magnétique pour pouvoir fournir une puissance élevée à partir des amplificateurs. L'apparition d'un système acoustique de petit volume reproduisant avec confiance la partie basse fréquence de la gamme a surpris les spécialistes et a ouvert une large voie au développement des systèmes d'enceintes Hi-Fi domestiques.
Le concept de création d'équipements High-Fidelity (haute fidélité ; c'est-à-dire des équipements offrant une conformité maximale avec le son live), avancé dans les années 60 par KEF (Angleterre), a constitué une puissante impulsion pour le développement de l'acoustique domestique et professionnelle. systèmes : amélioration de la conception de tous les éléments (têtes d'enceintes, boîtiers, filtres), de leur technologie de fabrication, développement de nouvelles méthodes de mesure des paramètres, ainsi que création d'une théorie pour leur calcul. Des centaines d'entreprises, de centres de recherche et d'universités se sont joints à la production et au développement de haut-parleurs.
Les progrès dans le développement des enceintes étaient principalement associés à l'émergence d'une grande variété de leurs conceptions : parallèlement aux enceintes fermées de type compression (mentionnées ci-dessus), en 1959, l'ingénieur James F. Novak de la société Jensen a introduit le concept de création de basses. enceintes réflexes ( l'idée a été brevetée par Albert Turas en 1930), qui permettaient d'augmenter le niveau de pression acoustique dans la région des basses fréquences.
Actuellement, une grande variété de conceptions basse fréquence sont utilisées : avec un radiateur passif, avec une double caméra, du type « labyrinthe », du type « filtre passe-bande », etc. Chacun d'entre eux a ses propres avantages et inconvénients ( nous en parlerons dans les articles suivants). Une étape fondamentalement importante dans leur développement a été la création en 1971-1973 de la théorie du calcul des conceptions basse fréquence (auteurs Neville Thiele et Richard Small), basée sur une analogie avec la théorie des filtres. Cela a permis de transférer la conception des enceintes sur une base scientifique et de créer des programmes informatiques appropriés largement utilisés dans la pratique de la conception d'enceintes. Pour garantir une reproduction de haute qualité des fréquences moyennes et hautes, nous avons élaboré différentes manières une isolation phonique et vibratoire et des enceintes de forme ovale ont été créées (principalement pour les haut-parleurs haute fréquence) pour réduire la distorsion de diffraction.
Étant donné que la grande majorité des systèmes de haut-parleurs étaient construits sur un principe multibande, cela a conduit à des progrès significatifs dans la création de filtres croisés, qui ont commencé à remplir non seulement des fonctions de séparation. bande de fréquence entre les haut-parleurs basse, moyenne et haute fréquence, mais pour symétriser la caractéristique de directivité dans la région de croisement. Il existe actuellement un grand nombre logiciels d'ordinateur, qui vous permettent d'optimiser les paramètres de filtre, par exemple, CACD, CALSOD, Filter Designer et LEAP4.0, etc.
Des changements importants ont également eu lieu au niveau des têtes de haut-parleurs. Parallèlement aux émetteurs électrodynamiques, des émetteurs basés sur d'autres principes de conversion ont commencé à être produits : électrostatiques, émetteurs Hale, piézo-film, etc. (nous en parlerons plus en détail dans les articles suivants).
Quant aux haut-parleurs électrodynamiques, la conception proposée par Rice et Kellogg s'est avérée si réussie qu'elle n'a apporté aucun changement fondamental ; les progrès ont été principalement dans le domaine de la technologie.
On peut noter les solutions de conception originales suivantes, apparues dans les années 50 et 70.
En 1958, Edgar Villchur a présenté un modèle du système acoustique AR-3 avec une conception fondamentalement nouvelle d'émetteur haute fréquence : le diaphragme était réalisé en forme de dôme, il n'y avait pas de rondelle de centrage et la bobine mobile était fixée directement. au diaphragme. L'apparition d'une telle conception a résolu un problème très important : étendre les caractéristiques de directivité dans la région des hautes fréquences grâce à l'utilisation d'un diaphragme hémisphérique de petite taille.
De puissants haut-parleurs basse fréquence dotés de diaphragmes dotés de nervures de renforcement spéciales sont apparus ; Un exemple est le modèle d'émetteur coaxial RCA-15, proposé par l'ingénieur Harry Ferdinand Olson en 1954.
Une conception fondamentalement nouvelle de haut-parleur coaxial est apparue, créée par Tannoy (Angleterre) en 1947 (Fig. 5). L'idée était d'éliminer la séparation des sources basse et haute fréquence dans l'espace et d'obtenir leur rayonnement à partir d'un seul point, ce qui élimine les déphasages entre elles et améliore les caractéristiques de directivité. Dans cette conception, un haut-parleur haute fréquence doté d'un diaphragme en forme de dôme et d'un distributeur spécial rayonnait à travers un trou au cœur d'un haut-parleur basse fréquence, dont le diffuseur lui sert de pavillon.
Des conceptions de haut-parleurs ont été développées (d'abord haute fréquence, puis moyenne-basse fréquence) en utilisant un fluide magnétique spécial (ferrofluide) dans l'espace pour éliminer la chaleur et augmenter l'amortissement à grande amplitude.
Dernières réalisations
Les avancées majeures dans le développement des haut-parleurs électrodynamiques au cours des dernières décennies ont été réalisées dans le domaine technologique. Puissances d'amplificateur accrues (300-500 W), exigences pour une transmission sans distorsion des grands plage dynamique(niveau de pression acoustique maximum ~130-140 dB), pour réduire le niveau de distorsions linéaires et non linéaires, a conduit à des changements significatifs tant dans le choix des matériaux que dans la technologie de fabrication de nombreux éléments des haut-parleurs électrodynamiques.
Dans les woofers, les évolutions technologiques ont touché tous les éléments. Les suspensions ont commencé à être fabriquées à partir de matériaux spéciaux (caoutchouc naturel, mousse de polyuréthane, tissus caoutchoutés, tissus naturels et synthétiques avec revêtements d'amortissement spéciaux) et ont acquis une forme particulière : toroïdale, en forme de sin, en forme de S, etc. Diaphragmes de basse fréquence les haut-parleurs (dont les premiers sur 20 sont en parchemin ou en cuir véritable) sont désormais fabriqués à partir de compositions assez complexes à base de cellulose naturelle à fibres longues avec divers additifs qui augmentent sa résistance, sa rigidité et ses propriétés d'amortissement (par exemple, fibres de laine, fibres de lin , fibre de carbone, flocons de graphite, fibres métalliques, imprégnations résistantes à l'humidité et amortissantes). Le degré de complexité de ces composites peut être jugé par le fait qu'ils utilisent jusqu'à 10 à 15 composants.
Cependant, outre les compositions à base de celluloses naturelles, divers matériaux composites ont été et sont utilisés pour les diaphragmes des haut-parleurs basse fréquence, généralement développés précédemment pour les équipements aérospatiaux et militaires : matériaux en nid d'abeilles multicouches, métaux en mousse, etc. diaphragmes d'enceintes basse fréquence, de nombreuses entreprises de renom (JAMO, KEF, Cabasse, Tannoy, etc.) utilisent de plus en plus de compositions de films synthétiques à base de polyoléfines (polypropylène et polyéthylène) et de matériaux composites à base de tissu Kevlar à haut module (B&W , Audix, etc.) .
L'utilisation de tels diaphragmes permet d'assurer meilleurs modèles les haut-parleurs basse fréquence ont une réponse en fréquence douce jusqu'à 1 500...2 500 Hz, soit près de deux octaves de plus que les fréquences de coupure souvent utilisées dans les systèmes d'enceintes à trois voies (400...600 Hz). Un exemple de conception de woofer moderne est l'un des derniers modèles de woofer JBL, illustré à la Fig. 6. Il adopte un circuit magnétique à aimant néodyme, une bobine mobile à double enroulement, qui peut fonctionner à capacités élevées sans distorsion, un diaphragme en matériau composite avec des fibres de carbone et d'autres réalisations des technologies modernes.
Des changements particuliers se sont produits dans la technologie de fabrication des haut-parleurs haute fréquence, où les progrès modernes de la technologie spatiale sont utilisés de manière particulièrement efficace. Un exemple de l'une des conceptions les plus modernes est le modèle de haut-parleur haute fréquence Tannoy Prestige ST-200, qui utilise un diaphragme en forme de dôme d'un diamètre de 25 mm et d'une épaisseur de 25 microns, en titane avec une couche d'or pulvérisée, un aimant néodyme, etc., qui a permis d'obtenir des paramètres tout à fait uniques : plage de fréquence jusqu'à 54 kHz avec irrégularité -6 dB, jusqu'à 100 kHz avec irrégularité -18 dB, puissance nominale 135 W (crête 550 W), sensibilité 95 dB/V/m.
Si vous comparez les conceptions des deux dernières enceintes avec les premiers modèles d'enceintes électrodynamiques, vous pourrez voir quel chemin ce produit a parcouru en près de cent ans depuis sa création et quels paramètres ont été atteints.
Les haut-parleurs professionnels pour les systèmes de sonorisation et de sonorisation se sont développés principalement dans le sens d'une puissance croissante et de la formation d'une caractéristique de directivité donnée. Une grande variété de types de cornes ont été créées : à diffraction, radiales, à couverture uniforme, courbées, etc. De nouveaux types d'émetteurs sont apparus - des réseaux linéaires puissants, constitués de blocs multibandes actifs séparés avec une caractéristique de directivité contrôlée.
Si nous analysons les principales orientations du développement des haut-parleurs au stade actuel (par exemple, sur la base des matériaux des congrès de l'AES de ces dernières années), nous pouvons identifier les tendances suivantes :
- l'émergence de nouveaux paramètres bien mieux corrélés à la perception auditive,
- création d'une nouvelle métrologie numérique permettant de mesurer une gamme plus large de paramètres dans des locaux dégagés,
- utilisation de méthodes de filtrage numérique pour réduire les distorsions linéaires et non linéaires,
- rechercher des moyens de créer des enceintes numériques,
- développement de processeurs numériques adaptatifs pour adapter les paramètres des enceintes aux caractéristiques de la pièce dans laquelle elles sont installées.
Plus de détails sur les caractéristiques de conception, la technologie et les méthodes permettant de réduire la distorsion dans les haut-parleurs électrodynamiques modernes seront abordés dans les articles suivants de la série.
Tout a commencé lors de l'exposition universelle d'Osaka (Japon), où, en 1976, des enceintes « super idéales » fonctionnant en mode piston étaient présentées sur toute la gamme de fréquences. C'était une avancée technique. En mode piston, la vitesse de propagation des ondes de flexion radiales est si élevée que le diffuseur se déplace comme une seule unité sur toute la gamme de fréquences. Ces haut-parleurs avaient une réponse en fréquence plate (35 Hz -35 kHz ± 1,5 dB) et distorsions non linéaires 1000 fois inférieur aux seuils psychophysiologiques de perceptibilité.
Comme pour le format VHS, des spécialistes des leaders du marché HI-FI de l'époque ont travaillé sur ce développement : Il s'agit de sociétés japonaises - Sanyo, et sa division acoustique OTTO, - Sony, leurs enceintes SS-G5, SS-G7, Le SS-G9 était alors considéré comme la norme de qualité - Yamaha, qui possède la plus grande expérience dans la fabrication d'enceintes médiums à dôme. Ainsi qu'un certain nombre de fabricants américains et la jeune (à l'époque) société anglaise Wilson, dont le concept a été choisi comme base pour ces enceintes.
Lors de l'exposition, cette acoustique a été présentée sous la marque Fisher. L'entreprise en déclin a été rachetée par le groupe Sanyo, la sortie de telles enceintes était censée faire revivre la marque légendaire. Pour l'Europe et les États-Unis, ils s'appelaient Fisher 1200 Studio Standard (STE 1200), pour le marché intérieur japonais - OTTO SX-P1.
L’histoire des haut-parleurs nationaux « super idéaux » a commencé à Conférence internationale en 1977 en Allemagne de l'Ouest. L'un des participants était un membre de haut rang du Comité central du PCUS, un mélomane et un amateur de musique de qualité. Lors de la réception de fin de conférence, son attention a été attirée par la musique « live » inhabituellement captivante. Notre délégué était intéressé par la source sonore : il s'agissait d'un Fisher 1200 Studio Standard. Le représentant de l'Angleterre a plaisanté en disant qu'en URSS, à part les missiles et les sous-marins, on ne pouvait rien faire d'autre... Après le retour de la délégation soviétique à Moscou, une livraison est arrivée - un Fisher 1200 Studio Standard. C'était un cadeau d'amis allemands.
Dans le prochain rapport du Comité central du Parti sur le développement des biens de consommation, il était indiqué que pour le prochain congrès du Comité central du PCUS, de nouveaux haut-parleurs de la plus haute classe de complexité fonctionnant en mode piston seraient présentés et mis en production. Entre-temps, le Fisher 1200 Studio Standard a été démonté et examiné.
La tâche a été confiée aux principaux bureaux d'études et entreprises d'ingénierie radio du ministère de l'Industrie électronique de l'URSS. Mais malgré les efforts et les ressources déployés, personne n’a réussi à réaliser ne serait-ce qu’un prototype. Les dirigeants, malgré la crainte de perdre leur emploi, ont déclaré à l'unanimité que l'industrie soviétique ne disposait pas de telles technologies et avait vingt ans de retard sur les développements étrangers. Au contraire, comme on le sait, l’industrie militaire de l’URSS était en avance sur le monde. La plaisanterie du délégué anglais était justifiée.
Ensuite, le projet a été confié à l'ONG "Thorium" à Moscou, qui produisait à l'époque des composants pour sous-marins nucléaires. Où, à la fin des années 1980, des prototypes étaient créés. Et deux ans plus tard, la production en série d'enceintes appelées Electronics 100AC 060 a été lancée. Aucune économie n'a été réalisée, les coûts n'ont pas été pris en compte. Par exemple, les bobines acoustiques et les systèmes magnétiques des têtes dynamiques ont été conçus en tenant compte de la résistance des sections de filtre correspondantes et de leur effet sur les paramètres Thiel-Small. Les diffuseurs LF ont été fabriqués à l'aide d'équipements de précision : un alliage de nickel a été pulvérisé sur des moules en mousse spéciaux, qui ont été placés dans un four à haute température, où le nickel a été expansé selon une structure strictement définie. L'autocollant a ensuite été appliqué à la main sur la base en nickel de la feuille d'aluminium. Le dôme de la tête de médium a été constitué de couches externes de saphir sur un substrat en aluminium dans une chambre spéciale. L'émetteur HF avait un diaphragme annulaire avec les fentes les plus fines obtenues à l'aide d'un laser et d'une bobine en aluminium sans cadre. Tous les paniers d'enceintes étaient en alliage d'aluminium moulé à haute pression et avaient des bases massives. Les filtres de phase linéaires multiliaison filtraient non seulement le signal, mais compensaient également la réactance des têtes et leurs écarts temps-fréquence. Pour amortir les vibrations des parois de coque à cinq couches, les prototypes utilisaient les mêmes matériaux que ceux des sous-marins nucléaires.
Ensuite, la production de 7 autres modèles d'enceintes a été lancée, dont les plus populaires étaient. Le principal inconvénient des nouveaux modèles était l'utilisation des mêmes têtes de grave et de médium dans des enceintes de petite taille, ce qui affectait le son principalement dans la région des graves et des médiums du signal sonore.
En raison du processus de production complexe et du pourcentage élevé de défauts, ces enceintes ont été produites en petites quantités d'environ 1 000 paires par an. Le coût dans le réseau de vente au détail d'un 100AC était de 540 roubles et les coûts de fabrication étaient deux fois et demie plus élevés ; la différence de prix pour l'entreprise était bien entendu payée en supplément par l'État.
Après la sortie des premiers échantillons de production, des examens subjectifs comparatifs ont été effectués, menés conjointement avec la Maison de la radio de Leningrad et la société Melodiya, auxquels ont participé, outre les concepteurs, des ingénieurs du son professionnels et des musiciens. Les meilleurs locuteurs étrangers de l'époque ont été choisis pour l'audition (Wilson, Onkyo, JBL, Yamaha, Diatone, Sony, Kef, Tannoy, Technics, etc.), mais il n'y avait pas d'enceintes Fisher originales à l'audition. Lors de l'audition, Electronica a obtenu de bons résultats et les développeurs ont célébré leur victoire. Leur son était caractérisé comme étant clair, détaillé, modérément analytique, avec une bonne articulation et dynamique. La scène bien dessinée et la présentation naturelle des images sonores ont également été remarquées. Le chemin utilisé consistait en un équipement d'amplificateur à tube et les sources étaient des platines à bobines et des lecteurs de vinyle. Plus tard, après l’avènement des formats numériques, certains audiophiles ont noté le son de ces enceintes comme étant dur, avec une légère connotation métallique. D’autres considèrent encore ces enceintes comme la norme de qualité et une source de son naturel. Ces opinions plutôt opposées sont probablement dues à l'impédance complexe et à la force électromotrice auto-inductive relativement élevée de ces haut-parleurs, ce qui peut entraîner des difficultés dans le choix d'un amplificateur à transistor.
Ce n'est pas un hasard si les enceintes Fisher ont été auditionnées : à la fin des années 70, leur production a été complètement arrêtée et l'idée n'a pas été poursuivie. Les relations commerciales ne pourraient pas subir de pertes du fait de la fabrication d'un produit aussi complexe et de haute technologie. Le prix de détail de l'acoustique ne justifiait pas les coûts et la production a été réduite.
Quelques informations de RuNet :
Quelques choses que nos développeurs n'ont pas pu réaliser (par rapport à l'Otto SX-P1/Fisher STE 1200) :
1. L'épaisseur des parois du boîtier est de 20 mm contre 30 mm ; matériau : panneaux de particules ordinaires versus composite spécial. Panneaux de particules.
2. Les aimants ne répondaient pas aux paramètres : au LF et au MF, nous avons même dû coller deux aimants ensemble, ce qui aggrave la concentration du champ magnétique dans l'entrefer.
3. Le diffuseur basse fréquence d'Otto a une plus grande rigidité et moins de poids, grâce à la texture plus fine du nickel et aux caractéristiques de l'alliage d'origine. Il n'y a même pas de raidisseurs en carton le long du bord du diffuseur où est fixée la suspension.
4. Une plus grande rigidité a permis d'installer une suspension en tissu rigide avec imprégnation, de réduire le facteur de qualité, ce qui a donné une sensibilité plus élevée à la même fréquence de résonance.
5. Les bobines de tous les haut-parleurs sont à 2 couches, enroulées avec un fil plat, y compris la bobine HF sans cadre, enroulées avec un fil plat en aluminium. Les cadres des haut-parleurs médiums et graves sont en aluminium et collés sur des diffuseurs métalliques avec une colle thermoconductrice résistante à la chaleur. De ce fait, les diffuseurs font office de dissipateur thermique, de radiateur, ce qui permet d'obtenir une impédance linéaire sur une très large plage de puissance. Notre 100AC utilise des bobines conventionnelles enroulées avec du fil rond et un cadre en papier recouvert uniquement de papier d'aluminium.
6. Le diffuseur médium du SX-P1 est composé de 3 couches d'aluminium oxydé, chaque couche ayant des paramètres de rigidité/poids/atténuation différents. 100AC – 1 couche d'oxyde d'aluminium, de même épaisseur.
7. Le HF du 100AC n'est pas du tout fabriqué en oxyde d'aluminium, mais en aluminium ordinaire de qualité alimentaire, uniquement pressé à haute température. L'anneau (le diffuseur n'est pas un dôme, mais un anneau pour les deux enceintes) s'est avéré rigide, mais fragile, ce qui n'a pas permis de faire des découpes dans l'ondulation de la membrane. Chez Otto, l'anneau, comme le HF, est en oxyde d'aluminium, avec des fentes et un revêtement d'amortissement spécial de l'ondulation du diaphragme, ce qui permet d'élargir la gamme de fréquences vers la radiofréquence, de réduire la fréquence de résonance, d'augmenter la dynamique, et supprimez les nuances métalliques inhérentes au 100AC.
8. Les filtres sont constitués de composants audiophiles, câblés avec des câbles de grande section et des bornes plaquées or.
9. Finition extérieure plus « chère » (placage en bois d'ébène).
Tout d’abord, mettons les points sur les i et comprenons la terminologie.
Haut-parleur électrodynamique, haut-parleur dynamique, haut-parleur, tête dynamique à rayonnement direct sont différents noms pour le même appareil qui sert à convertir les vibrations électriques de la fréquence sonore en vibrations de l'air, qui sont perçues par nous comme du son.
Vous avez vu plus d'une fois des haut-parleurs sonores ou, en d'autres termes, des têtes dynamiques à rayonnement direct. Ils sont activement utilisés dans l'électronique grand public. C'est le haut-parleur qui convertit le signal électrique à la sortie de l'amplificateur audio en son audible.
Il est à noter que l'efficacité (coefficient action utile) la dynamique sonore est très faible et s'élève à environ 2 à 3 %. Ceci, bien sûr, est un énorme inconvénient, mais jusqu'à présent, rien de mieux n'a été inventé. Il convient toutefois de noter qu'en plus du haut-parleur électrodynamique, il existe d'autres dispositifs permettant de convertir les vibrations électriques de la fréquence sonore en vibrations acoustiques. Il s'agit par exemple de haut-parleurs de type électrostatique, piézoélectrique, électromagnétique, mais les haut-parleurs de type électrodynamique sont largement utilisés et utilisés en électronique.
Comment fonctionne l'enceinte ?
Pour comprendre le fonctionnement d'un haut-parleur électrodynamique, regardons la figure.
Le haut-parleur est constitué d'un système magnétique - il est situé à l'arrière. Il comprend un anneau aimant. Il est composé d'alliages magnétiques spéciaux ou de céramiques magnétiques. Les céramiques magnétiques sont des poudres spécialement pressées et « frittées » qui contiennent des substances ferromagnétiques – des ferrites. Le système magnétique comprend également de l'acier brides et un cylindre en acier appelé cœur. Les brides, le noyau et l'aimant annulaire forment le circuit magnétique.
Il existe un espace entre le noyau et la bride en acier dans lequel un champ magnétique se forme. La bobine est placée dans l’espace qui est très petit. La bobine est un cadre cylindrique rigide sur lequel est enroulé un fin fil de cuivre. Cette bobine est aussi appelée bobine mobile. Le cadre de la bobine acoustique est connecté à diffuseur- il « pousse » alors l'air, créant une compression et une raréfaction de l'air ambiant – les ondes acoustiques.
Le diffuseur peut être fabriqué à partir de différents matériaux, mais le plus souvent il est fabriqué à partir de pâte à papier pressée ou coulée. Les technologies ne s'arrêtent pas et, en utilisation, vous pouvez trouver des diffuseurs en plastique, en papier avec un revêtement métallisé et d'autres matériaux.
Pour éviter que la bobine mobile ne touche les parois du noyau et la bride de l'aimant permanent, elle est installée exactement au milieu de l'entrefer magnétique à l'aide de rondelle de centrage. La rondelle de centrage est ondulée. C'est grâce à cela que la bobine mobile peut se déplacer librement dans l'interstice sans toucher les parois du noyau.
Le diffuseur est monté sur un corps métallique – panier. Les bords du diffuseur sont ondulés, ce qui lui permet d'osciller librement. Les bords ondulés du diffuseur forment ce qu'on appelle suspension supérieure, UN suspension inférieure- Il s'agit d'une rondelle de centrage.
Les fils fins de la bobine mobile sont sortis vers l'extérieur du diffuseur et fixés avec des rivets. Et à l'intérieur du diffuseur, un fil de cuivre toronné est fixé aux rivets. Ensuite, ces conducteurs multipolaires sont soudés aux pétales, qui sont montés sur une plaque isolée du corps métallique. Grâce aux pétales de contact, auxquels sont soudés les fils multiconducteurs de la bobine mobile, le haut-parleur est connecté au circuit.
Comment fonctionne l'enceinte ?
Si vous passez une variable à travers la bobine mobile du haut-parleur électricité, alors le champ magnétique de la bobine interagira avec le champ magnétique constant du système magnétique du haut-parleur. Cela entraînera la bobine mobile soit tirée dans l'espace dans un sens du courant dans la bobine, soit poussée hors de celui-ci dans l'autre. Les vibrations mécaniques de la bobine mobile sont transmises au diffuseur, qui commence à osciller au rythme de la fréquence du courant alternatif, créant des ondes acoustiques.
Désignation des enceintes sur le schéma.
Conditionnel désignation graphique la dynamique est la suivante.
Des lettres sont écrites à côté de la désignation B ou B.A. , puis le numéro de série de l'enceinte dans le schéma de circuit (1, 2, 3, etc.). L'image conventionnelle du haut-parleur dans le diagramme traduit très précisément la conception réelle du haut-parleur électrodynamique.
Paramètres de base du haut-parleur audio.
Les principaux paramètres du haut-parleur auxquels vous devez prêter attention :
Mais en plus de la résistance active, la bobine mobile possède également une réactance. La réactance est formée parce que la bobine acoustique est, en fait, une inductance ordinaire et que son inductance résiste au courant alternatif. La réactance dépend de la fréquence du courant alternatif.
L'actif et la réactance de la bobine mobile forment l'impédance totale de la bobine mobile. Il est désigné par la lettre Z(soi-disant, impédance). Il s'avère que la résistance active de la bobine ne change pas, mais la réactance change en fonction de la fréquence du courant. Pour mettre de l'ordre, la réactance de la bobine mobile du haut-parleur est mesurée à une fréquence fixe de 1000 Hz et la résistance active de la bobine s'ajoute à cette valeur.
Le résultat est un paramètre dit nominal (ou complet) résistance électrique bobine acoustique. Pour la plupart des têtes dynamiques, cette valeur est de 2, 4, 6, 8 ohms. Des haut-parleurs d'une impédance de 16 ohms sont également disponibles. En règle générale, cette valeur est indiquée sur le boîtier des enceintes importées, par exemple comme ceci : 8Ω ou 8 ohms.
Il convient de noter que la résistance totale de la bobine est supérieure de 10 à 20 % à celle de la résistance active. Par conséquent, cela peut être déterminé assez simplement. Il vous suffit de mesurer la résistance active de la bobine mobile avec un ohmmètre et d'augmenter la valeur obtenue de 10 à 20 %. Dans la plupart des cas, seules les résistances purement actives peuvent être prises en compte.
La résistance électrique nominale de la bobine acoustique est l'un des paramètres importants, car elle doit être prise en compte lors de l'adaptation de l'amplificateur et de la charge (haut-parleur).
Gamme de fréquences est la gamme de fréquences sonores qu’un haut-parleur peut reproduire. Mesuré en hertz (Hz). Rappelons que l'oreille humaine perçoit des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 kHz. Et c'est juste une très bonne oreille :).
Aucun haut-parleur ne peut reproduire avec précision toute la gamme de fréquences audibles. La qualité de la reproduction sonore sera toujours différente de celle requise.
Par conséquent, la gamme audible des fréquences sonores était classiquement divisée en 3 parties : les basses fréquences ( LF), moyenne fréquence ( milieu de gamme) et haute fréquence ( HF). Ainsi, par exemple, les woofers reproduisent mieux les basses fréquences - les basses et les hautes fréquences - les « grincements » et les « sonneries » - c'est pourquoi ils sont appelés tweeters. Il existe également des haut-parleurs large bande. Ils reproduisent la quasi-totalité de la plage audio, mais leur qualité de lecture est moyenne. Nous gagnons dans un domaine - nous couvrons toute la gamme de fréquences, nous perdons dans un autre - en qualité. Par conséquent, des haut-parleurs à large bande sont intégrés aux radios, téléviseurs et autres appareils, où parfois un son de haute qualité n'est pas requis, mais seule une transmission claire de la voix et de la parole est nécessaire.
Pour une restitution sonore de haute qualité, les haut-parleurs graves, médiums et tweeter sont réunis dans un seul boîtier et équipés de filtres de fréquence. Ce sont des systèmes de haut-parleurs. Étant donné que chaque haut-parleur ne reproduit qu'une partie de la gamme sonore, le travail total de tous les haut-parleurs augmente considérablement la qualité sonore.
Généralement, les woofers sont conçus pour reproduire des fréquences de 25 Hz à 5 000 Hz. Les woofers ont généralement un cône de grand diamètre et un système magnétique massif.
Les haut-parleurs médium sont conçus pour reproduire une gamme de fréquences allant de 200 Hz à 7 000 Hz. Leurs dimensions sont légèrement inférieures à celles des woofers (selon la puissance).
Les tweeters reproduisent parfaitement les fréquences de 2 000 Hz à 20 000 Hz et plus, jusqu'à 25 kHz. Le diamètre du diffuseur de ces haut-parleurs est généralement petit, bien que le système magnétique puisse être assez grand.
Puissance nominale (W) - il s'agit de la puissance électrique du courant audiofréquence qui peut être fournie au haut-parleur sans menace de dommage ou de dommage. Mesuré en watts ( W) et les milliwatts ( mW). Rappelons que 1 W = 1000 mW. Vous pouvez en savoir plus sur la notation abrégée des valeurs numériques.
La quantité de puissance qu'un haut-parleur particulier est conçu pour gérer peut être indiquée sur son boîtier. Par exemple, comme ceci - 1W(1 W).
Cela signifie qu'un tel haut-parleur peut facilement être utilisé conjointement avec un amplificateur, puissance de sortie qui ne dépasse pas 0,5 - 1 W. Bien entendu, il vaut mieux choisir une enceinte avec une certaine réserve de puissance. La photo montre également que la résistance électrique nominale est indiquée - 4Ω(4 ohms).
Si vous appliquez plus de puissance au haut-parleur que ce pour quoi il est conçu, il fonctionnera en surcharge, commencera à « siffler », déformera le son et tombera bientôt en panne.
Rappelons que l'efficacité de l'enceinte est d'environ 2 à 3 %. Cela signifie que si une puissance électrique de 10 W est fournie au haut-parleur, alors les ondes sonores il ne convertit que 0,2 à 0,3 W. Un peu, non ? Mais l'oreille humaine est très sophistiquée et est capable d'entendre un son si l'émetteur reproduit une puissance acoustique d'environ 1 à 3 mW à une distance de plusieurs mètres. Dans ce cas, une puissance électrique de 50 à 100 mW doit être fournie à l'émetteur - dans ce cas, au haut-parleur. Par conséquent, tout n'est pas si mauvais et pour un son confortable dans une petite pièce, il suffit de fournir 1 à 3 W de puissance électrique au haut-parleur.
Ce ne sont là que trois paramètres de base du haut-parleur. En plus d'eux, il existe également le niveau de sensibilité, la fréquence de résonance, la réponse amplitude-fréquence (AFC), le facteur de qualité, etc.
