Akustiska systems historia. Historien om skapandet av "Elektronik"-högtalare med metalldiffusorer. Hur högtalaren fungerar

Idag kan vi inte längre föreställa oss vårt liv utan ljud, musik, hörlurar, billiga högtalare och märkesvaror högtalarsystem flera hundra watt vardera, vilket skrämmer grannarna. Låt oss kasta oss in i den nästan tvåhundraåriga historien om utvecklingen av akustiska system och spåra den svåra utvecklingsvägen för detta integrerade attribut i våra liv. Tystnaden blev högre. Terry Pratchett Elektricitet och ljud: första experiment År 1831 väntade världen på en av vår tids största upptäckter: den engelske experimentfysikern Michael Faraday observerade ett sådant fenomen som elektromagnetisk induktion. Om tre år kommer begreppet elektriska och magnetiska fält, elektromagnetism och lite senare piezoelektricitet att dyka upp. Människan går gradvis in i elektricitetens era. Livet på den tiden kan tyckas något tråkigt för oss: frånvaron av tv, radio och elektrisk belysning. För underhållning - bollar och teatrar, för själen - levande musik, för arbete - manuell kraft, vattenhjul, väderkvarnar och mekaniska anordningar. Det kommer att dröja flera decennier innan det dyker upp enheter som till och med påminner om moderna akustiska system, men för tillfället utvecklar italienaren Antonio Meucci en "talande telegraf". År 1849 konstruerar Meuchi en fullt fungerande prototyp av den moderna telefonens stamfader, men saknar Pengar tillåter honom inte att betala beloppet 250 $ för att få patent. 11 år senare visar uppfinnaren hur man med hjälp av en telegraf kan sända en sångares röst över ett avstånd på flera mil, och redan 1861 gick Johann Philipp Reis med i forskningen. Efter att ha publicerat en rapport "Om telefoni genom elektrisk ström" demonstrerar Johann Reis för allmänheten en enhet som förtjänar kan kallas den första högtalaren. Men Reis föredrar namnet "musiktelefon". Som ett membran valde Reis en svintarm nedsänkt i kvicksilver. Mottagarens kopparspiral påverkas av strömmen som kommer från galvaniskt batteri , gjorde att mottagarens stålstång magnetiserades och avmagnetiserades. Reiss högtalare kunde höras på ett avstånd av upp till 100 meter och dess utseende lade en solid grund på vägen till att bygga elektrodynamiska akustiska system. Tyvärr, ofullkomligheten i designen och materialens specificitet gjorde det möjligt att endast återge mycket höga ljud. Högtalaren var inte lämplig för mänskligt tal. Ett par månader senare kommer uppfinningen av Johann Reis att kallas en "rolig leksak", och den tyske mekanikern Albert kommer personligen att organisera produktionen av denna "värdelösa uppfinning". En av dessa enheter hamnar i händerna på Alexander Graham Bell. Efter att ha studerat principen för Race-högtalarens funktion började Bell utveckla sin egen "know-how" - en enhet för döva som omvandlar ljud till en ljussignal. Under de följande 16 åren utvecklade Bell en telefon och 1876, den 14 februari, patenterade han äntligen sin enhet. Efter att ha genomfört hundratals experiment med att sända telegrafmeddelanden och ha utvecklat dussintals olika konstruktioner kom Bell till skapandet av sin nästa uppfinning.Bells telefon representerades av ett rör med ett sträckt lädermembran kopplat till ett magnetiskt system och en induktansspole. En "högtalare" liknande designen användes som en mikrofon, och därför var de elektriska vibrationerna som orsakades av den mänskliga rösten för små för att övervinna motståndet från långa ledningar. Den maximala räckvidden för ljudöverföring via Bells telefon var bara 500-600 meter. Hornhögtalarnas era Trots att grunden för ljudförstärkning lades tillbaka på 300-talet f.Kr. och förknippades med tillkomsten av ett sådant musikinstrument som orgeln (fick namnet "hydraulos" i Alexandria) ett horn, liknande blåsmusikinstrument inom akustikområdet började först under andra hälften av 1800-talet. År 1877 slutförde den amerikanske uppfinnaren Thomas Edison arbetet med den första enheten som kunde spela in och återge ljud. Fonografen blev en revolutionerande uppfinning, tack vare vilken världen under de kommande trettio åren skulle se grammofon, grammofon, skivor och möta ett sådant koncept som ljudinspelning (för mer information, se artikeln: "History of Sound Recording"). Och även om Edison alltid attraherades av elektricitet, bestämde han sig i sina akustiska experiment ändå för att bygga vidare på sin uppfinnings uteslutande mekaniska kapacitet. Principen för ljudåtergivning med en fonograf var att skjuta en nålskärare längs fördjupningarna och oregelbundenheterna (ljudspår) som bildades under inspelning på en folietäckt rulle. Mekaniska vibrationer av nålen överfördes till emittermembranet försett med ett horn. Ljudets fysik gjorde det möjligt att med hjälp av den enklaste akustiska enheten avsevärt förstärka nålens små vibrationer. Ett sådant rent mekaniskt akustiskt system hade emellertid ett antal nackdelar. Volymnivån och förstärkningen var otillräckliga och ljudkvaliteten lämnade mycket övrigt att önska. Dessutom var hornhögtalarna för skrymmande och rörlighet var uteslutet. Deras topp i popularitet inträffade mellan 1880 och 1920, precis vid den tidpunkt då nyfikna hjärnor från hela världen uppfann och bemästrade elektrodynamiska akustiska system. Tillverkare kommer att återgå till horndesignen av högtalare i framtiden, och redan på 2000-talet är det denna typ av sändare, men som fungerar enligt elektrodynamikens lagar, som kommer att betraktas som en av standarderna för ljudkvalitet. Från telegrafen och spolen till elektrodynamiska högtalare Funktionsprincipen för högtalaren, fastställd av Alexander Bell, har varit oförändrad i nästan ett halvt sekel. 1874 fick Ernst Siemens patent på användningen av en "magnetoelektrisk apparat för att erhålla mekanisk rörelse av en elektrisk spole under påverkan av ström." En spole med speciellt stöd placerad i ett magnetfält, enligt patentförfattaren, var tänkt att återge ljud. Tyvärr kunde Siemens inte bekräfta patentet i praktiken. Först 1898 patenterade den engelske fysikern och uppfinnaren Oliver Lodge designen av den första elektrodynamiska högtalaren. Efter att ha fastställt principen att konvertera ingående AC-signaler för att producera ljud, uppfann Siemens faktiskt cykelramen innan hjulens tillkomst: den tyske uppfinnaren hade inte en lösning som skulle tillåta honom att förstärka ljudvågen och svänga högtalarhuvudet till få en tillräcklig volymnivå var aldrig föreställt sig i slutet av 1800-talet möjligt. Under de kommande 25 åren står industrin för "elektriskt ljud" praktiskt taget stilla, och Edisons analoga fonograf når toppen av sin popularitet. Forskning av ledande fysiker och experimentörer tillåter oss i slutändan att hitta lösningar för att förse högtalarspolen och huvudet med tillräcklig kraft. Efter att ha genomfört en serie experiment inom General Electric-laboratoriet patenterade uppfinnarna Chester Rice och Edward Kellogg 1924 funktionsprincipen för en elektrodynamisk emitter. Den är baserad på enkel fysik: akustisk effekt ökar i proportion till kvadraten på insignalens frekvens. Genom att använda svängningar av membranet i frekvensområdet med det maximala överskottet av resonansen hos det rörliga systemet är det möjligt att erhålla något förvrängd ljudåtergivning. Genom att knyta ihop båda principerna fick Rice och Kellogg en givare utrustad med ett talspolemembran. Året 1926 var en vändpunkt i den fortsatta utvecklingen av akustiska system. Den första industriella radiomodellen, Radiola Model 104, med en inbyggd 1 W förstärkare, kommer in på marknaden. Dess värde 1926 var 260 dollar, ett belopp motsvarande 3 000 dollar 2015. Radiola 28-radiomottagaren blir också tillgänglig för konsumenten. Svaret från Sovjetunionen var "Record"-högtalaren för trådbunden sändning ("radiopunkt") och dess hornanalog för sändning i "TM"-rutor, utvecklad vid Central Radio Laboratory av Petrograd. Designen av de första elektrodynamiska högtalarna inkluderade högresistansspolar, som i huvudsak fungerade som en magnet som driver ett papper eller tygmembran. På den tiden användes kraftfulla magneter redan aktivt i industrin, och 1927 föreslog Harold Hartley att ersätta den skrymmande spolen med en permanentmagnet. På grund av stabiliteten hos magnetfältet i gapet kan en permanentmagnet ge låg distorsion (inom den evolutionära perioden av högtalare under första hälften av 1900-talet) av ljud. För sådan "high fidelity" (engelska "fidelity" - trohet) klassificeras genereringen av elektrodynamiska högtalare som använder en permanentmagnet som en ny klass - Hi-Fi (High Fidelity - engelska "high fidelity"), standarden för vilken var godkänd på 60-talet av förra seklet. "Stängd låda" Överraskande nog har principen för drift av elektrodynamiska sändare som fastställts av Oliver Lodge och förfinats av Rice och Kellogg förblivit oförändrad till denna dag. Högtalarna som du ser på ditt skrivbord, och de som står i rummet eller samlar damm på dina föräldrars garderob - de fungerar alla enligt samma princip som de installerade högtalarna i Radiola Model 104-radion, som släpptes för nästan 90 år sedan Principen förblir densamma, men deras akustiska design har förändrats dramatiskt. Om en briljant uppfinnare vid namn Edgar Vilchur inte hade dykt upp i utvecklingen av akustiska system, skulle det inte vara lätt att entydigt svara på vad exakt du skulle lyssna på idag och hur moderna högtalare skulle se ut. Men Vilchur föddes inte bara 1917, han lyckades göra en verklig revolution i världen av elektrisk akustik. Fram till mitten av 50-talet av 1900-talet var ingenjörer intresserade av frågan om att förbättra ljudkvaliteten hos elektrodynamiska högtalare. För detta ändamål genomfördes forskning för att hitta den "heliga gralen": experiment med membranmaterial, spänning och spolar. Tyvärr förblev ljudet fortfarande hårt, och närvaron av "djup bas" var uteslutet. Högtalarskåpets baksida förblev öppen, vilket ledde till en "kortslutning" vid låga frekvenser. Ett annat designalternativ för högtalaren var användningen av en basreflex, som dock också hade liten effekt på huvudets resonansfrekvens, men gjorde det möjligt att utöka karakteristiken till lågfrekvensområdet. 1954 lämnade den amerikanske uppfinnaren Edgar Vilchur in en patentansökan för att registrera en enhet som kallas en "sluten låda". Efter 2,5 år tillgodoser Patentverket ansökan och författaren får en licens för sin uppfinning, som mycket snart kommer att revolutionera hela den akustiska världen. För att underlätta utformningen av den elastiska upphängningen i elektrodynamiska högtalare och minska belastningen som verkar på den (som orsakar betydande ljuddistorsion), föreslår Vilchur att inkludera luft i arbetet. Idén kan tyckas otroligt enkel, men genialitetens hemlighet ligger alltid i enkelheten. För att genomföra sin idé föreslår Vilchur att använda en stängd trälåda, för att placera en elektrodynamisk högtalare. Precis som Arkimedes en gång ropade "Eureka" i forna tider, så borde hela världen ha ropat: "Funnet"! Användningen av ett slutet hölje gjorde det möjligt att inte bara berika högtalarens ljud avsevärt, mätta det med låga frekvenser och lägga till "köttighet", utan också att minska storleken på högtalarsystemen från enorma, tunga skåp till små sängbord. . En annan lika genialisk uppfinning av Edgar Vilchur anses med rätta vara användningen av en kupoldiskant (HF-sändare eller diskanthögtalare). Den första användningen av en separat högtalare för högfrekvent återgivning kan hittas i det legendariska AR3-högtalarsystemet, som blev en logisk evolutionär fortsättning på AR1- och AR2-systemen som släppts av Acoustic Research. Idag intar kolumnen AR3 en hedersplats i Smithsonian Museum i Washington. Du kan hitta den bland utställningarna från "informationsåldern", mellan Morse-telegrafnyckeln och Steve Jobs första PC Apple I. Och så går vi... De grundläggande principerna för driften av elektrodynamiska sändare lades fast redan 1924, design av en stängd låda som föreslagits av Vilchur registrerades 1956. Det har blivit dags för experiment, förbättring av den befintliga designen av högtalarsystemet och utmatning av ljud till hög kvalitet ny nivå . Den snabbaste perioden i utvecklingen av akustiska system inträffade mellan 1970 och 1985, då ledande tillverkare anordnade en riktig tekniktävling. 1972 introducerade Sansui den första SF1-högtalaren med 360-graders ljudemission. Den japanska tillverkaren Pioneer ger omedelbart sitt svar och presenterar modellen CS-3000 med kupolhögtalare. Tack vare ett horn med en extraordinär design och strålning från baksidan av diffusorn, låter den lilla Victor FB-5-2-högtalaren dig låta ett vanligt vardagsrum, som bara förbrukar 1 W. Den första högtalaren med verkligt imponerande bas (den lägre uppspelningsfrekvensen börjar vid 20 Hz) släpptes 1973. Technics SB-1000: 22cm magneter, 10cm spolar och 52kg vikt. Ett år senare kommer en av de mest populära högtalarna i branschens historia ut på marknaden. 1974 presenterade Yamaha det akustiska systemet NS 1000. Genom att använda beryllium i produktionen av diffusorer lyckades japanska ingenjörer överträffa huvudena på marknaden i nästan alla egenskaper. Efter att ha börjat studera frågan om ljudtillförlitlighet hos akustiska system gör Technics återigen ett tekniskt genombrott inom detta område. I mars 1975, vid en presskonferens i Tokyo, demonstrerade hon Technics SB-7000 trevägshögtalare, sin tids bästsäljare. I Sovjetunionen bestämde de sig för att glädja konsumenterna med kraftfullt ljud först mot slutet av 70-talet. En serie högtalare 35 AC-1 och 35 AC 212, känd som den "högljudda och blomstrande S-90", kom till sovjetmedborgarnas kännedom. Medan västerländska tillverkare marknadsför stora och kraftfulla högtalarsystem designade för konserthallar, väljer japanska företag att utveckla "hemhögtalarsystem" som en prioritet. Det är inte möjligt att lista alla överflöd av akustiska system som vällde ut på marknaden från tidigt 70-tal till mitten av 80-talet. Tillverkare experimenterar med allt de kan: från placeringen av högtalare, deras form och ljudisolering, till användningen av de mest extraordinära materialen vid tillverkning av huvuden. 1976 började det engelska företaget Bowers & Wilkins för första gången tillverka en mellanklass högtalarkon från Kevlar. Det är så B&W DM6-modellen kommer in på marknaden. Ytterligare sökningar från tillverkare av högtalarsystem syftar redan till att uppnå maximal nedsänkning av lyssnaren i musikatmosfären. Men experiment inom ljudområdet kan fortsätta i det oändliga, men bara exakt utrustning, nödvändig teknisk utrustning och en förståelse för vad alla högtalartillverkare verkligen strävar efter skulle kunna bära frukt. 1981 beslutade Bowers & Wilkins medgrundare John Bowers att öppna ett separat forskningslaboratorium i den lilla engelska staden Steyning. Några år senare kommer Bowers idé att bli känd långt utanför Storbritannien, och "University of Sound" kommer att göra en imponerande lista med upptäckter som kommer att ta högtalare till en helt ny ljudnivå. Efter det allmänt accepterade 2.0 stereoformatet kommer högtalarsystem bestående av 3, 5, 7 och till och med 9 högtalare in på marknaden, vilket gör att lyssnaren kan njuta av flerkanaligt ljud och en känsla av rumsligt 3D-ljud. Introduktionen av Bluetooth-teknik 1994 trådlös överföring data kunde inte annat än påverka området för akustiska system. I oktober 2009 introducerade Creative det första 2.1-högtalarsystemet som använder Bluetooth-teknik för att överföra ljud från en ljudkälla. Ett år senare, den 1 september 2010, som en del av en presentation i San Francisco Apple företag kommer att presentera sin egen teknik för trådlös streaming av data mellan enheter – AirPlay. Följande AirPlay börjar ny sida i elektroakustikens historia - eran av trådlösa högtalarsystem som kombinerar fantastisk design, utmärkt ljud och fantastisk funktionalitet. Men detta är ett ämne för en separat artikel. http://iphones.ru

Irina Aldoshina

Datum för första publicering:

september 2007

Termer, definitioner, utvecklingshistoria.

En av 1900-talets mest kända uppfinningar är högtalare. Det var dess utseende (tillsammans med mikrofonen) som gjorde det möjligt att utveckla system för ljudinspelning och ljudåtergivning. För närvarande är högtalare bland de mest populära typerna av ljudutrustning (enligt grova uppskattningar når deras industriella produktion 500 miljoner enheter per år). Ljudkvaliteten hos högtalare påverkar i hög grad ljudkvaliteten i ljudförstärkningssystem, radiosändningar, TV, ljudinspelning och hemmauppspelning.

Det är därför studiet av de fysiska processerna för ljudomvandling i högtalare, skapandet av dem matematiska modeller och algoritmer, mjukvaruprodukter Dussintals universitet och forskningscentra är engagerade i sin beräkning och design, och hundratals största företag är involverade i deras produktion. Det är inte förvånande att det vid nästan alla internationella kongresser av AES (Audio Engineering Society) finns särskilda vetenskapliga sektioner och seminarier som ägnas åt dessa problem, och nya modeller och tekniska lösningar presenteras på utställningar inom ramen för dessa kongresser.

I denna föreslagna serie av artiklar tillägnad högtalare kommer vi att prata om funktionsprinciperna, designen och tekniken för moderna högtalare och metoder för deras beräkning.

Den första artikeln kommer att ge grundläggande termer och definitioner, samt Kort historia högtalarutveckling.

Terminologi
Först och främst är det nödvändigt att uppehålla sig vid den för närvarande accepterade terminologin i internationella och inhemska standarder och teknisk litteratur (eftersom det finns mycket förvirring här). I enlighet med internationella och inhemska standarder gäller termen "högtalare" "enheter som är utformade för att effektivt utstråla ljud i det omgivande utrymmet i en luftmiljö, innehållande ett eller flera högtalarhuvuden med akustisk design och elektriska anordningar (filter, regulatorer, etc.). )". Således hänvisar denna term till alla akustiska givare som avger ljud i luften. En enda sändare betecknas i den inhemska standarden GOST 16122-87 som ett "högtalarhuvud" (i utländska kataloger används ibland termerna "högtalarenhet", "högtalardrivelement" eller "förare").

Men i teknisk litteratur (läroböcker, artiklar etc.) används termen "högtalare" huvudsakligen för en enda högtalare. En enhet som innehåller högtalare, filter, hölje och andra delar kallas ett "högtalarsystem". Beroende på användningsområde kan den betecknas som "högtalarsystem" (främst för hemmabruk), "akustisk studioenhet" ("kontrollenhet", "monitor"), " högtalare", etc. I utländsk litteratur används ofta termerna "akustiskt system" eller "högtalarsystem". Därför måste man varje gång av innehållet förstå vad det handlar om vi pratar om: om högtalarhuvuden eller högtalarsystem.

Oavsett användningsområde (i studioutrustning, i ljudförstärkningssystem, i ljudåtergivningssystem för hemmabruk) består alla högtalare (akustiska system) av följande grundläggande element (fig. 1):

- utsläppare(högtalarhuvuden), som vart och ett (eller flera samtidigt) arbetar inom sitt eget frekvensområde;
- hus, som kan bestå av flera separata block (var och en för sändare i sitt eget område), eller representera en enda design;
- filtrering och korrigering av kretsar, såväl som andra elektroniska apparater(till exempel för överbelastningsskydd, nivåindikering etc.);
- ljudkablar och ingångar; förstärkare(för aktiva högtalarsystem) och korsningar (aktiva filter), vid användning av separata förstärkare för varje frekvensband.

Uppsättningen av element (antal högtalarhuvuden, användning av aktiva eller passiva filter, form och design av kapslingar etc.) kan variera avsevärt för olika typer av högtalarsystem beroende på deras syfte, men principerna för deras konstruktion, beräkningsmetoder och tillverkningsteknik är i stort sett lika.

Innan vi går vidare till analysen av dessa frågor, låt oss kort titta på historien om skapandet av huvudelementen i högtalare (sändare, höljen, filter).

Utvecklingshistoria
Försöken att skapa de första ljudsändare började i slutet av 1800-talet. 1874 beskrev den tyske ingenjören Ernst Werner von Siemens, grundare av Siemens-företaget, en magnetoelektrisk apparat i vilken en cirkulär trådspole placerades i ett radiellt magnetfält med speciellt stöd för att tillåta vertikal förskjutning (patentnummer 149797). Han indikerade då att denna motormekanism kunde användas för att producera ljud, men visade inte detta i praktiken. 1877 registrerade Siemens ytterligare två patent i Tyskland och England, som beskrev huvuddragen hos den elektrodynamiska högtalaren, som sedan användes i olika industriella konstruktioner.

1876 ​​patenterade den amerikanske vetenskapsmannen Alexander Bell telefonen och demonstrerade dess ljud med en mycket liknande typ av givare. Under perioden 1898-1915 registrerades ett antal patent (uppfinnarna Oliver Joseph Lodge, John Matthias Augustus Stroh, Anton Pollak, etc.) rörande införandet av enskilda element: ett koniskt membran, en centreringsbricka, etc. Alla dessa sändare arbetade med horn, vars första prover visas i fig. 2.

Mellan 1915 och 1918 skapade ingenjörerna Harold D. Arnold och Henry Egerton från Bell Labs högtalarelement som fungerade enligt principen "balanserad armatur" (kallas ibland "balanserad armatur", men "balanserad armatur" är en väletablerad term). I denna design tillfördes växelström till en lindning placerad på en stålstång, som rörde sig på grund av interaktion med magnetfältet och, följaktligen, tryckte på konen laddad på hornet (fig. 3). Även om uppspelningsområdet var mycket begränsat på grund av förstärkningens höga styvhet, användes en sådan anordning fram till 30-talet av 1900-talet. De första modellerna av hornhögtalare för ljudsystem i teatrar och på gatorna (till exempel 1919 i New York på Park Avenue, 1920 i Chicago på den republikanska kongressen, etc.) använde sändare av just denna typ.

En revolutionerande förändring i utvecklingen av elektrodynamiska högtalare inträffade 1925, när ingenjörerna Chester W. Rice och Edward W. Kellogg från General Electric (USA) publicerade artikeln "Anteckningar om skapandet av en ny typ av hornlösa högtalare" i tidningen " Proceedings of the American Society of Electrical Engineers" (Vol. 44, april 1925). Dessa ingenjörer kommer för alltid att gå till ljudteknikens historia som upptäckarna av en av de stora uppfinningarna på 1900-talet, vars huvudsakliga designelement har bevarats till denna dag. Faktum är att en elektrodynamisk givare skapades med en talspole och ett membran som arbetar i ett område över dess resonansfrekvens. På denna princip utvecklades den första laboratoriemodellen av en högtalare och samtidigt monterades modellen rörförstärkare ger tillräcklig effekt över hela frekvensområdet.

Redan 1926 dök den första industriella modellen av en sådan högtalare upp, kallad Radiola Model 104, med en inbyggd 1 W förstärkare. Samtidigt släpptes Radiola 28 radiomottagare på marknaden, som fungerade med denna högtalare. Från det ögonblicket började massproduktion av sådana högtalare runt om i världen.

Det är intressant att notera att nästan samtidigt arbete med att skapa elektrodynamiska högtalare utfördes i Ryssland. 1923 skapades Central Radio Laboratory (CRL) i Petrograd, senare omdöpt till Institutet för sändningsmottagning och akustik (IRPA). Från de första dagarna av dess skapelse utvecklades högtalare på IRPA. 1926 skapades den elektromagnetiska högtalaren "Record" och den elektromagnetiska hornutomhushögtalaren TM, som började tillverkas vid den efter namngivna anläggningen. Kulakova. År 1929 utvecklade A. A. Kharkevich och K. A. Lamagin vid IRPA det första provet av en dynamisk högtalare (direktstrålning och horn), vars produktion började 1931 vid anläggningen uppkallad efter. Kozitsky och vid radioanläggningen i Kiev.

Redan 1930-32 skapades de första kraftfulla högtalarna för ljudförstärkning på Röda torget i Moskva (med en effekt på 100 W). Sedan 1935 började landet massproduktion av elektrodynamiska högtalare. Det bör noteras att volymen av deras produktion har ökat stadigt. I början av 90-talet var produktionsvolymen av elektrodynamiska högtalare i vårt land 70 miljoner per år (Ryazan Radio Plant - produktion 15 miljoner per år, Gagarin Radio Plant - 13 miljoner, Berd Radio Plant, NPO "Radiotekhnika" i Riga, etc.) .

Med tillkomsten av industriella prover av elektrodynamiska högtalare började nästan alla modeller av hornhögtalare att använda dem som sändare. Skapandet av hornhögtalare med en design som liknar moderna började med arbetet av ingenjörerna Albert L. Thuras och Edward Christopher Wente, som 1927 patenterade en smalhalsad hornhögtalare, som använde en pre-hornkammare och en speciell lins ( Wente kropp).

Utvecklingen av ljudfilm krävde skapandet av akustiska system som gav tillräcklig volym och ljuduppfattbarhet. Detta ledde till uppkomsten av flerbandssystem. En av de första var ett tvåvägs akustiskt system demonstrerat av Douglas Shearer, bestående av lågfrekventa vikta horn och ett högfrekvent flercellshorn som använder elektrodynamiska högtalare. Systemet återgav intervallet 40-10000 Hz och hade en ganska hög känslighet (Fig. 4). 1938 fick den ett pris från Academy of Motion Picture Arts and Sciences, och blev en slags standard för den efterföljande utvecklingen av flerbandsljudsystem på biografer, teatrar etc.

I början av skapandet av flervägshögtalarsystem uppstod behovet av att använda delningsfilter mellan låg-, mellan- och högfrekventa högtalare. Den första uppsatsen om högtalarfilterteori kom ut 1936 (av John K. Hilliard och Harry R. Kimball). Det gav teorin för beräkning av första till tredje ordningens Butterworth-filter, som på 50-talet erkändes som den mest föredragna formen för akustiska system.

Under perioden 1940-50 utvecklades huvudsakligen kraftfulla akustiska hornsystem och motsvarande högtalarhuvuden för yrkesmässiga syften att låta biografsalar och teatrar (firmorna JBL, Altec Lancing, etc.).

Hemma användes stora elektrodynamiska huvuden utan dekoration. På grund av en akustisk kortslutning gick det dock inte att få låga frekvenser. De första flervägshögtalarsystemen använde stora skåp av "öppen typ" med en volym på 300-500 cc. dm (liter), medan det återgivna frekvensområdet började från 80-100 Hz.

En verklig revolution inom hushållsapparater började 1954, när en av grundarna av AR (Acoustical Research) Edgar M. Villchur visade på en utställning i New York ett litet högtalarsystem AR-1, baserat på en helt ny princip som kallas "akustisk upphängning ” eller ett hölje av "kompressionstyp". Idén med denna uppfinning, som öppnade vägen moderna system hemmabruk, bestod i det faktum att för att erhålla låga frekvenser användes ett hölje i liten storlek, vars elasticitet hos luftvolymen var mer än tre gånger högre än elasticiteten hos upphängningen av lågfrekventa högtalare. I det här fallet verkar det rörliga högtalarsystemet "sitta" på en elastisk luftkudde. Eftersom luft är ett linjärt medium gör detta det möjligt att öka förskjutningen av högtalarmembranet utan att öka olinjära distorsioner och därigenom erhålla återgivning av låga frekvenser i en liten volym.

Skapandet av sådana system krävde en förändring av designprinciperna för lågfrekventa högtalare, de var tvungna att ha ett tungt rörligt system, en flexibel fjädring, en stor talspole och en magnetisk krets för att kunna leverera hög effekt från förstärkare. Utseendet på ett akustiskt system med liten volym som med tillförsikt återgav den lågfrekventa delen av sortimentet orsakade förvåning bland specialister och öppnade en stor väg för utvecklingen av Hi-Fi-högtalarsystem för hemmet.

Konceptet att skapa High Fidelity-utrustning (high fidelity, det vill säga utrustning som ger maximal överensstämmelse med liveljud), som lades fram på 60-talet av KEF (England), fungerade som en kraftfull drivkraft för utvecklingen av både hushålls- och professionell akustik system: förbättring av utformningen av alla element (högtalarhuvuden, höljen, filter), deras tillverkningsteknik, utveckling av nya metoder för mätning av parametrar, samt skapandet av en teori för deras beräkning. Hundratals företag, forskningscentra och universitet har anslutit sig till produktion och utveckling av högtalare.

Framsteg i utvecklingen av högtalarskåp associerades främst med framväxten av ett brett utbud av deras design: tillsammans med slutna kompressionsskåp (som nämns ovan) introducerade ingenjören James F. Novak från Jensen-företaget 1959 konceptet att skapa bas reflexskåp (idén patenterades av Albert Turas redan 1930), vilket gjorde det möjligt att öka ljudtrycksnivån i lågfrekvensområdet.

För närvarande används ett brett utbud av lågfrekventa konstruktioner: med en passiv radiator, med en dubbelkamera, typen "labyrint", typen "bandpassfilter", etc. Var och en av dem har sina egna fördelar och nackdelar ( vi kommer att prata om detta i följande artiklar). Ett fundamentalt viktigt steg i deras utveckling var skapandet 1971-1973 av teorin för beräkning av lågfrekventa konstruktioner (författarna Neville Thiele och Richard Small), baserad på en analogi med filterteorin. Detta gjorde det möjligt att överföra skåpdesign till en vetenskaplig grund och att skapa lämpliga datorprogram som används i stor utsträckning inom högtalardesign. För att säkerställa högkvalitativ återgivning av mellan- och höga frekvenser har vi utarbetat olika sätt ljud- och vibrationsisolering, och ovala höljen skapades (främst för högfrekventa högtalare) för att minska diffraktionsdistorsion.

Eftersom de allra flesta högtalarsystem byggdes på en flerbandsprincip ledde detta till betydande framsteg i skapandet av delningsfilter, som började utföra inte bara separationsfunktioner frekvensband mellan låg-, mellan- och högfrekventa högtalare, men för att symmetrisera riktningskarakteristiken i delningsområdet. Det finns för närvarande ett stort antal datorprogram, som låter dig optimera filterparametrar, till exempel CACD, CALSOD, Filter Designer och LEAP4.0, etc.

Betydande förändringar har också skett i högtalarhuvudena. Tillsammans med elektrodynamiska, började sändare baserade på andra omvandlingsprinciper att produceras: elektrostatiska, Hale-sändare, piezofilm, etc. (vi kommer att prata om dem mer i detalj i följande artiklar).

När det gäller elektrodynamiska högtalare visade sig designen som föreslogs av Rice och Kellogg vara så framgångsrik att det inte fanns några grundläggande förändringar i den; framstegen var främst inom teknikområdet.

Följande ursprungliga designlösningar som dök upp på 50-70-talet kan noteras.

1958 introducerade Edgar Villchur en modell av det akustiska systemet AR-3 med en fundamentalt ny design av högfrekvenssändare: membranet gjordes i form av en kupol, det fanns ingen centreringsbricka och talspolen fästes direkt. till diafragman. Utseendet på en sådan design löste ett mycket viktigt problem: att utöka riktningsegenskaperna i högfrekvensområdet genom användning av ett halvsfäriskt membran i liten storlek.

Kraftfulla lågfrekventa högtalare med membran med speciella förstyvande ribbor dök upp; Ett exempel är RCA-15-koaxialsändarmodellen, som föreslogs av ingenjören Harry Ferdinand Olson 1954.

En fundamentalt ny design av en koaxial högtalare dök upp, skapad av Tannoy (England) 1947 (Fig. 5). Tanken var att eliminera separationen av låg- och högfrekventa källor i rymden och uppnå deras strålning från en punkt, vilket eliminerar fasförskjutningar mellan dem och förbättrar riktningsegenskaperna. I denna design strålar en högfrekvent högtalare med ett kupolmembran och en speciell fördelare ut genom ett hål i kärnan av en lågfrekvent högtalare, vars diffusor fungerar som ett horn för den.

Högtalardesigner utvecklades (först högfrekvent, sedan mellan-lågfrekvens) med användning av en speciell magnetisk vätska (ferrofluid) i gapet för att ta bort värme och öka dämpningen vid stora amplituder.

Senaste prestationerna
De stora framstegen i utvecklingen av elektrodynamiska högtalare under de senaste decennierna har uppnåtts inom tekniken. Ökad förstärkareffekt (300-500 W), krav på oförvrängd överföring av stora dynamiskt omfång(maximal ljudtrycksnivå ~130-140 dB), för att minska nivån av linjära och olinjära förvrängningar, ledde till betydande förändringar både i valet av material och i tillverkningstekniken för många delar av elektrodynamiska högtalare.

I bashögtalare har tekniska förändringar påverkat alla element. Suspensioner började tillverkas av speciella material (naturgummi, polyuretanskum, gummerade tyger, naturliga och syntetiska tyger med speciella dämpande beläggningar) och fick en speciell form: toroidal, sin-formad, S-formad, etc. Diafragma med låg frekvens högtalare (varav den första av 20 gjorda av pergament eller äkta läder) är nu gjorda av ganska komplexa sammansättningar baserade på naturlig långfibrig cellulosa med olika tillsatser som ökar dess styrka, styvhet och dämpande egenskaper (till exempel ullfibrer, linfibrer , kolfiber, grafitflingor, metallfibrer, fuktsäkra och dämpande impregnering). Graden av komplexitet hos sådana kompositer kan bedömas av det faktum att de använder upp till 10-15 komponenter.

Men tillsammans med kompositioner gjorda av naturlig cellulosa har olika kompositmaterial använts och används för membran i lågfrekventa högtalare, som regel, tidigare utvecklade för flyg- och militärutrustning: flerskiktiga bikakematerial, skummetaller etc. För närvarande, för flyg- och militärutrustning membran av lågfrekventa högtalare, många välkända företag (JAMO, KEF, Cabasse, Tannoy, etc.) använder i allt högre grad syntetiska filmkompositioner baserade på polyolefiner (polypropylen och polyeten) och kompositmaterial baserade på kevlartyg med hög modul (B&W) , Audix, etc.).

Användningen av sådana membran gör det möjligt att säkerställa bästa modellerna lågfrekventa högtalare har ett jämnt frekvenssvar upp till 1500...2500 Hz, vilket är nästan två oktaver högre än de delningsfrekvenser som ofta används i trevägshögtalarsystem (400...600 Hz). Ett exempel på en modern basdesign är en av de senaste modellerna av JBL bashögtalare, som visas i fig. 6. Den antar neodymmagnet magnetisk krets, dubbellindad talspole, som kan fungera vid höga kapaciteter utan distorsion, ett membran tillverkat av kompositmaterial med kolfibrer och andra prestationer av modern teknik.

Särskilda förändringar har skett i tekniken för tillverkning av högfrekventa högtalare, där moderna framsteg inom rymdteknik används särskilt effektivt. Ett exempel på en av de modernaste designerna är Tannoys högfrekvenshögtalare modell Prestige ST-200, som använder ett kupolmembran med en diameter på 25 mm och en tjocklek på 25 mikron, gjord av titan med ett sputtert lager av guld, en neodymmagnet etc. som gjorde det möjligt att erhålla helt unika parametrar: frekvensområde upp till 54 kHz med ojämnheter -6 dB, upp till 100 kHz med ojämnheter -18 dB, namnskylteffekt 135 W (topp 550 W), känslighet 95 dB/V/m.

Om du jämför designen av de två senaste högtalarna med de första modellerna av elektrodynamiska högtalare, kan du se vilken väg denna produkt har färdats på nästan hundra år sedan den skapades och vilka parametrar som har uppnåtts.

Professionella högtalare för ljud- och ljudförstärkningssystem har utvecklats huvudsakligen längs vägen att öka kraften och bilda en given riktverkan. En stor mängd olika typer av horn har skapats: diffraktion, radiell, likformig täckning, krullade, etc. Nya typer av sändare har dykt upp - kraftfulla linjära arrayer, bestående av separata aktiva flerbandsblock med en kontrollerad riktningskaraktäristik.

Om vi ​​analyserar huvudriktningarna i utvecklingen av högtalare i det nuvarande skedet (till exempel baserat på material från AES-kongresser under de senaste åren), kan vi identifiera följande trender:
- uppkomsten av nya parametrar som korrelerar mycket bättre med auditiv perception,
- skapande av en ny digital metrologi som tillåter mätningar av ett bredare spektrum av parametrar i fria rum,
- användning av digitala filtreringsmetoder för att minska linjära och olinjära förvrängningar,
- leta efter sätt att skapa digitala högtalare,
- utveckling av adaptiva digitala processorer för att matcha högtalarnas parametrar med egenskaperna hos rummet där de är installerade.

Mer detaljer om designegenskaper, teknologi och metoder för att minska distorsion i moderna elektrodynamiska högtalare kommer att diskuteras i följande artiklar i serien.

Allt började på världsutställningen i Osaka (Japan), där "superidealiska" högtalare som arbetar i kolvläge presenterades 1976 över hela frekvensområdet. Det var ett tekniskt genombrott. I kolvläge är utbredningshastigheten för radiella böjvågor så hög att diffusorn rör sig som en enhet över hela frekvensområdet. Dessa högtalare hade en platt frekvensrespons (35Hz -35kHz ±1,5 dB) och olinjära förvrängningar 1000 gånger lägre än psykofysiologiska trösklar för märkbarhet.

Precis som med VHS-formatet arbetade specialister från dåtidens ledare för HI-FI-marknaden med denna utveckling: Det här är japanska företag - Sanyo och dess akustiska division OTTO, - Sony, deras högtalare SS-G5, SS-G7, SS-G9 vid den tiden ansågs vara kvalitetsstandarden - Yamaha, som har störst erfarenhet av tillverkning av dome-mellanregisterhögtalare. Samt ett antal amerikanska tillverkare och det unga (på den tiden) engelska företaget Wilson, vars koncept valdes som grund för dessa högtalare.

På utställningen presenterades denna akustik under varumärket Fisher. Det bleknande företaget köptes av Sanyo-koncernen, släppet av sådana högtalare var tänkt att återuppliva det legendariska varumärket. För Europa och USA kallades de Fisher 1200 Studio Standard (STE 1200), för den japanska hemmamarknaden - OTTO SX-P1.

Historien om inhemska "superidealiska" talare började kl internationell konferans 1977 i Västtyskland. En av deltagarna var en högt uppsatt medlem av SUKP:s centralkommitté, en musikälskare och ett fan av kvalitetsmusik. Vid mottagningen i slutet av konferensen lockades hans uppmärksamhet av den ovanligt fängslande och ”live” musiken. Vår delegat var intresserad av ljudkällan - det var en Fisher 1200 Studio Standard. Företrädaren för England gjorde ett skämt om att de i Sovjetunionen, förutom missiler och ubåtar, inte kunde göra något annat... Efter att den sovjetiska delegationen återvänt till Moskva anlände en leverans - en Fisher 1200 Studio Standard. Det var en gåva från tyska vänner.

Vid nästa rapport från partiets centralkommitté om utvecklingen av konsumentvaror, konstaterades att för den kommande kongressen för CPSU:s centralkommitté skulle nya talare av högsta klass av komplexitet som arbetar i kolvläge presenteras och tas i produktion. Under tiden togs Fisher 1200 Studio Standard isär och undersöktes.

Uppgiften gavs till ledande designbyråer och radiotekniska företag vid USSR:s ministeriet för elektronisk industri. Men trots ansträngningar och resurser som lagts ner, lyckades ingen göra ens en prototyp. Ledarna, trots rädslan att förlora sina jobb, förklarade enhälligt att den sovjetiska industrin inte hade sådan teknologi och låg tjugo år efter den utländska utvecklingen. Militärindustrin i Sovjetunionen, som bekant, var tvärtom före världen. Den engelska delegatens skämt var berättigat.

Sedan gavs projektet till NPO "Thorium" i Moskva, som vid den tiden producerade komponenter för atomubåtar. Där man i slutet av 1980 skapade prototyper. Och två år senare lanserades massproduktion av högtalare som heter Electronics 100AC 060. Det fanns inga besparingar, kostnaderna togs inte med i beräkningen. Till exempel designades talspolar och magnetiska system av dynamiska huvuden med hänsyn till resistansen hos motsvarande filtersektioner och deras effekt på Thiel-Small-parametrarna. LF-diffusorerna tillverkades med precisionsutrustning - en nickellegering sprutades på speciella skumformar, som placerades i en högtemperaturugn, där nickel skummades till en strikt definierad struktur. Klistermärket applicerades sedan för hand på nickelbasen av aluminiumfolien. Kupolen på mellanregisterhuvudet byggdes upp med yttre skikt av safir på ett aluminiumsubstrat i en speciell kammare. HF-sändaren hade ett ringformigt membran med de tunnaste slitsarna som erhölls med hjälp av en laser och en ramlös aluminiumspole. Alla högtalarkorgar var högtrycksgjuten aluminiumlegering och hade massiva baser. Flerlänkade linjära fasfilter filtrerade inte bara signalen utan kompenserade också för huvudens reaktans och deras tids-frekvensavvikelser. För vibrationsdämpning av de fem skiktiga skrovväggarna använde prototyperna samma material som i atomubåtar.

Därefter lanserades produktionen av ytterligare 7 högtalarmodeller, varav de mest populära var. Den största nackdelen med de nya modellerna var användningen av samma bas- och mellanregisterhuvuden i små höljen, vilket påverkade ljudet främst i bas- och mellanbasregionen av ljudsignalen.

På grund av den komplexa tillverkningsprocessen och den höga andelen defekter tillverkades dessa högtalare i små kvantiteter på cirka 1000 par per år. Kostnaden i detaljhandelsnätverket för en 100AC var 540 rubel, och tillverkningskostnaderna var två och en halv gånger högre; skillnaden i pris till företaget betalades naturligtvis extra av staten.

Efter utgivningen av de första produktionsproverna genomfördes jämförande subjektiva undersökningar, utförda tillsammans med Leningrad House of Radio och företaget Melodiya, där förutom designers även professionella ljudtekniker och musiker deltog. De bästa utländska högtalarna på den tiden valdes ut till audition (Wilson, Onkyo, JBL, Yamaha, Diatone, Sony, Kef, Tannoy, Technics, etc.), men det fanns inga original Fisher-högtalare på audition. Under auditionen visade Electronica bra resultat, och utvecklarna firade sin seger. Deras sound karakteriserades som tydligt, detaljerat, måttligt analytiskt med bra artikulation och dynamik. Den vältecknade scenen och naturliga presentationen av ljudbilder noterades också. Vägen som användes bestod av rörförstärkarutrustning, och källorna var rulle-till-rulle-däck och vinylspelare. Senare, efter tillkomsten av digitala format, noterade vissa audiofiler ljudet från dessa högtalare som hårt, med en lätt metallisk överton. Andra anser fortfarande att dessa högtalare är standarden för kvalitet och en källa till naturligt ljud. Sådana ganska motsatta åsikter beror med största sannolikhet på den komplexa impedansen och relativt höga självinduktiva emk hos dessa högtalare, vilket kan leda till svårigheter att välja en transistorförstärkare.

Det var ingen slump att det inte var någon slump att Fisher-talarna fick provspela: i slutet av 70-talet stoppades deras produktion helt och idén fortsattes inte. Marknadsrelationer kunde inte lida förluster av tillverkningen av en så komplex och högteknologisk produkt. Detaljpriset på akustiken motiverade inte kostnaderna och produktionen sänktes.

Lite information från RuNet:

Några saker som våra utvecklare inte kunde uppnå (jämfört med Otto SX-P1/Fisher STE 1200):

1. Tjockleken på höljets väggar är 20 mm mot 30 mm; material: vanlig spånskiva kontra specialkomposit. Spånskiva.

2. Magneterna uppfyllde inte parametrarna, vid LF och MF var vi till och med tvungna att limma ihop två magneter, vilket förvärrar koncentrationen av magnetfältet i gapet.

3. Ottos lågfrekventa diffusor har större styvhet och mindre vikt, tack vare den finare nickelstrukturen och egenskaperna hos den ursprungliga legeringen. Det finns inte ens kartongförstyvningar längs kanten på diffusorn där upphängningen är fäst.

4. Större styvhet gjorde det möjligt att installera en styv tygupphängning med impregnering, minska kvalitetsfaktorn, vilket gav högre känslighet vid samma resonansfrekvens.

5. Spolarna till alla högtalare är 2-lagers, lindade med platt tråd, inklusive den ramlösa HF-spolen, lindade med platt aluminiumtråd. Ramarna till mellanregister- och bashögtalarna är gjorda av aluminium och limmade på metalldiffusorer med värmebeständigt värmeledande lim. Som ett resultat tjänar diffusorer som en kylfläns, en radiator, vilket gör det möjligt att erhålla linjär impedans över ett mycket brett effektområde. Vår 100AC använder konventionella spolar lindade med rund tråd och en pappersram täckt endast med aluminiumfolie.

6. Mellanregisterdiffusorn på SX-P1 är gjord av 3-lagers oxiderat aluminium, varje lager med olika styvhet/vikt/dämpningsparametrar. 100AC – 1 lager aluminiumoxid, med samma tjocklek.

7. HF i 100AC är inte gjord av aluminiumoxid alls, utan av vanlig livsmedelsgodkänd aluminium, endast högtemperaturpressning. Ringen (diffusorn är inte en kupol, utan en ring för båda högtalarna) visade sig vara styv, men bräcklig, vilket inte gjorde det möjligt att skära i membranets korrugering. Hos Otto är ringen, liksom HF, gjord av aluminiumoxid, med slitsar och en speciell dämpande beläggning av membranets korrugering, vilket gör det möjligt att utöka frekvensområdet mot radiofrekvensen, minska resonansfrekvensen, öka dynamiken, och ta bort de metalliska övertonerna som är inneboende i 100AC.

8. Filter är gjorda av audiofila komponenter, kopplade med kablar med stort tvärsnitt och guldpläterade terminaler.

9. Mer "dyrare" utvändig ytbehandling (ebenholts fanér).

Låt oss först pricka i:en och förstå terminologin.

Elektrodynamisk högtalare, dynamisk högtalare, högtalare, direktstrålningsdynamiskt huvud är olika namn för samma enhet som tjänar till att omvandla elektriska vibrationer av ljudfrekvens till luftvibrationer, som av oss uppfattas som ljud.

Du har sett ljudhögtalare eller med andra ord direktstrålningsdynamiska huvuden mer än en gång. De används aktivt inom hemelektronik. Det är högtalaren som omvandlar den elektriska signalen vid ljudförstärkarens utgång till hörbart ljud.

Det är värt att notera att effektiviteten (koefficient användbar åtgärd) ljuddynamiken är mycket låg och uppgår till cirka 2 – 3 %. Detta är naturligtvis ett stort minus, men hittills har inget bättre uppfunnits. Även om det är värt att notera att förutom den elektrodynamiska högtalaren finns det andra enheter för att omvandla elektriska vibrationer av ljudfrekvens till akustiska vibrationer. Dessa är till exempel högtalare av elektrostatisk, piezoelektrisk, elektromagnetisk typ, men högtalare av elektrodynamisk typ används i stor utsträckning och används inom elektronik.

Hur fungerar högtalaren?

För att förstå hur en elektrodynamisk högtalare fungerar, låt oss titta på figuren.

Högtalaren består av ett magnetiskt system - den sitter på baksidan. Den innehåller en ring magnet. Den är gjord av speciella magnetiska legeringar eller magnetisk keramik. Magnetisk keramik är speciellt pressade och "sintrade" pulver som innehåller ferromagnetiska ämnen - ferriter. Det magnetiska systemet inkluderar även stål flänsar och en stålcylinder som heter kärna. Flänsarna, kärnan och ringmagneten bildar en magnetisk krets.

Det finns ett gap mellan kärnan och stålflänsen där ett magnetfält bildas. Spolen är placerad i springan, som är mycket liten. Spolen är en styv cylindrisk ram på vilken en tunn koppartråd är lindad. Denna spole kallas också röstspole. Röstspolens ram är ansluten till diffusor- den "skjuter" sedan luften, skapar komprimering och sällsynthet av den omgivande luften - akustiska vågor.

Diffusorn kan tillverkas av olika material, men oftare är den tillverkad av pressad eller gjuten pappersmassa. Teknikerna står inte stilla och vid användning kan du hitta diffusorer gjorda av plast, papper med metalliserad beläggning och andra material.

För att förhindra att talspolen vidrör kärnans väggar och permanentmagnetens fläns, installeras den exakt i mitten av magnetgapet med hjälp av centreringsbricka. Centreringsbrickan är korrugerad. Det är tack vare detta som talspolen kan röra sig fritt i gapet utan att vidröra kärnans väggar.

Diffusorn är monterad på en metallkropp – korg. Kanterna på diffusorn är korrugerade, vilket gör att den kan svänga fritt. De korrugerade kanterna på diffusorn bildar den sk toppupphängning, A lägre fjädring– Det här är en centreringsbricka.

Tunna ledningar från talspolen förs ut till utsidan av diffusorn och säkras med nitar. Och på insidan av diffusorn är en tvinnad koppartråd fäst på nitarna. Därefter löds dessa flerkärniga ledare till kronbladen, som är monterade på en platta isolerad från metallkroppen. På grund av kontaktbladen, till vilka talspolens flerkärniga ledningar är lödda, är högtalaren ansluten till kretsen.

Hur fungerar högtalaren?

Om du skickar en variabel genom högtalarens röstspole elektricitet, då kommer spolens magnetfält att interagera med det konstanta magnetfältet i högtalarens magnetiska system. Detta kommer att göra att talspolen antingen dras in i gapet i en riktning av strömmen i spolen, eller trycks ut ur den i den andra. Mekaniska vibrationer av talspolen överförs till diffusorn, som börjar svänga i takt med frekvensen av växelström, vilket skapar akustiska vågor.

Högtalarbeteckning på diagrammet.

Villkorlig grafisk beteckning dynamiken är följande.

Bredvid beteckningen skrivs bokstäver B eller B.A. , och sedan högtalarens serienummer i kretsschemat (1, 2, 3, etc.). Den konventionella bilden av högtalaren i diagrammet förmedlar mycket exakt den verkliga designen av den elektrodynamiska högtalaren.

Grundläggande parametrar för ljudhögtalaren.

Huvudparametrarna för ljudhögtalaren som du bör vara uppmärksam på:

Men förutom aktivt motstånd har talspolen även reaktans. Reaktansen bildas eftersom talspolen i själva verket är en vanlig induktor och dess induktans motstår växelström. Reaktansen beror på växelströmmens frekvens.

Talspolens aktiva och reaktans bildar den totala impedansen för talspolen. Det betecknas med bokstaven Z(så kallade, impedans). Det visar sig att spolens aktiva motstånd inte förändras, men reaktansen ändras beroende på strömfrekvensen. För att skapa ordning mäts högtalarspolens reaktans vid en fast frekvens på 1000 Hz och spolens aktiva resistans läggs till detta värde.

Resultatet är en parameter som kallas nominell (eller full) elektrisk resistans röstspole. För de flesta dynamiska huvuden är detta värde 2, 4, 6, 8 ohm. Högtalare med en impedans på 16 ohm finns också. Som regel anges detta värde på höljet till importerade högtalare, till exempel så här - 8Ω eller 8 Ohm.

Det är värt att notera det faktum att spolens totala motstånd är någonstans mellan 10 och 20% större än den aktiva. Därför kan det avgöras helt enkelt. Du behöver bara mäta röstspolens aktiva motstånd med en ohmmeter och öka det resulterande värdet med 10 - 20%. I de flesta fall kan endast rent aktivt motstånd tas med i beräkningen.

Den nominella elektriska resistansen hos talspolen är en av de viktiga parametrarna, eftersom den måste beaktas vid matchning av förstärkare och belastning (högtalare).

Frekvensomfång är intervallet av ljudfrekvenser som en högtalare kan återge. Mätt i Hertz (Hz). Låt oss komma ihåg att det mänskliga örat uppfattar frekvenser i intervallet 20 Hz – 20 kHz. Och det här är bara ett väldigt bra öra :).

Ingen högtalare kan exakt återge hela det hörbara frekvensområdet. Kvaliteten på ljudåtergivningen kommer fortfarande att skilja sig från vad som krävs.

Därför var det hörbara området för ljudfrekvenser konventionellt uppdelat i 3 delar: lågfrekvent ( LF), mellanfrekvens ( mellanregister) och hög frekvens ( HF). Så till exempel återger bashögtalare bäst låga frekvenser - bas och högfrekventa - "gnisslande" och "ringningar" - det är därför de kallas diskanthögtalare. Det finns även full-range högtalare. De återger nästan hela ljudområdet, men deras uppspelningskvalitet är medelmåttig. Vi vinner på en sak - vi täcker hela frekvensområdet, vi förlorar på en annan - i kvalitet. Därför är bredbandshögtalare inbyggda i radioapparater, tv-apparater och andra enheter, där det ibland inte krävs högkvalitativt ljud, utan endast tydlig röst- och talöverföring behövs.



För högkvalitativ ljudåtergivning är bas-, mellanregister- och diskanthögtalarna kombinerade i ett enda hölje och utrustade med frekvensfilter. Dessa är högtalarsystem. Eftersom varje högtalare endast återger sin del av ljudomfånget, ökar det totala arbetet för alla högtalare ljudkvaliteten avsevärt.

Normalt är woofers utformade för att återge frekvenser från 25 Hz till 5000 Hz. Baselement har vanligtvis en kon med stor diameter och ett massivt magnetiskt system.

Mellanregisterhögtalarna är designade för att återge ett frekvensområde från 200 Hz till 7000 Hz. Deras dimensioner är något mindre än bashögtalare (beroende på effekt).

Diskanthögtalarna återger perfekt frekvenser från 2000 Hz till 20 000 Hz och högre, upp till 25 kHz. Spridardiametern på sådana högtalare är vanligtvis liten, även om det magnetiska systemet kan vara ganska stort.

Märkeffekt (W) - detta är den elektriska kraften från ljudfrekvensström som kan tillföras högtalaren utan risk för skada eller skada. Mätt i watt ( W) och milliwatt ( mW). Kom ihåg att 1 W = 1000 mW. Du kan läsa mer om den förkortade notationen av numeriska värden.

Mängden effekt som en viss högtalare är designad att hantera kan indikeras på dess hölje. Till exempel, så här - 1W(1 W).



Detta innebär att en sådan högtalare lätt kan användas i kombination med en förstärkare, uteffekt som inte överstiger 0,5 - 1 W. Naturligtvis är det bättre att välja en högtalare med viss effektreserv. Bilden visar också att det nominella elektriska motståndet anges - 4Ω(4 ohm).

Om du lägger mer kraft på högtalaren än vad den är designad för, kommer den att fungera med överbelastning, börja "väsa", förvränga ljudet och snart misslyckas.

Låt oss komma ihåg att högtalarens effektivitet är cirka 2 – 3 %. Detta innebär att om en elektrisk effekt på 10 W tillförs högtalaren, då ljudvågor den omvandlar bara 0,2 - 0,3 W. Ganska lite, eller hur? Men det mänskliga örat är mycket sofistikerat och kan höra ljud om sändaren återger en akustisk effekt på cirka 1 - 3 mW på ett avstånd av flera meter från den. I detta fall måste en elektrisk effekt på 50 - 100 mW tillföras sändaren - i detta fall högtalaren. Därför är inte allt så illa och för ett bekvämt ljud i ett litet rum räcker det med att leverera 1 - 3 W elektrisk effekt till högtalaren.

Detta är bara tre grundläggande parametrar för högtalaren. Utöver dem finns det också såsom känslighetsnivå, resonansfrekvens, amplitud-frekvenssvar (AFC), kvalitetsfaktor, etc.