Ein elektrodynamischer Lautsprecher ist ein Gerät, das ein elektrisches Signal in Schall umwandelt, indem es eine Spule mit Strom im Magnetfeld eines Permanentmagneten bewegt. Wir verwenden diese Geräte täglich. Auch wenn Sie kein großer Musikfan sind und nicht den halben Tag in Kopfhörern verbringen. Fernseher, Radios in Autos und sogar Telefone sind mit Lautsprechern ausgestattet. Dieser uns bekannte Mechanismus ist eigentlich ein ganzer Komplex von Elementen, und sein Gerät ist ein echtes Ingenieurskunstwerk.
In diesem Artikel werden wir uns das Lautsprechergerät genauer ansehen. Lassen Sie uns besprechen, aus welchen Teilen dieses Gerät besteht und wie sie funktionieren.
Geschichte
Tag starte einen kleinen Exkurs in die Geschichte der Erfindung der Elektrodynamik. Lautsprecher ähnlichen Typs wurden bereits Ende der 1920er Jahre verwendet. Bells Telefon funktionierte nach einem ähnlichen Prinzip. Dabei handelte es sich um eine Membran, die sich im Magnetfeld eines Permanentmagneten bewegte. Diese Lautsprecher hatten viele schwerwiegende Mängel: Frequenzverzerrung, Klangverlust. Um die mit klassischen Lautsprechern verbundenen Probleme zu lösen, schlug Oliver Lorde vor, seine Arbeit zu verwenden. Seine Spule bewegte sich über die Kraftlinien. ein wenigSpäter passten zwei seiner Kollegen die Technologie für den Verbrauchermarkt an und patentierten ein neues Design der Elektrodynamik, das noch heute verwendet wird.
Lautsprechergerät
Der Lautsprecher ist ziemlich komplex aufgebaut und besteht aus vielen Elementen. Das Lautsprecherdiagramm (unten) zeigt die wichtigsten Teile, die für die ordnungsgemäße Funktion des Lautsprechers sorgen.
Das akustische Lautsprechergerät enthält die folgenden Teile:
- Aufhängung (oder Randwellung);
- Diffusor (oder Membran);
- cap;
- Schwingspule;
- core;
- Magnetsystem;
- Diffusorh alter;
- flexible Leads.
Verschiedene Lautsprechermodelle können unterschiedliche einzigartige Designelemente verwenden. Das klassische Lautsprechergerät sieht genau so aus.
Betrachten wir jedes einzelne Gest altungselement genauer.
Randwellung
Dieses Element wird auch "Kragen" genannt. Dabei handelt es sich um eine Kunststoff- oder Gummiumrandung, die den elektrodynamischen Mechanismus über die gesamte Fläche beschreibt. Manchmal werden als Hauptmaterial natürliche Stoffe mit einer speziellen vibrationsdämpfenden Beschichtung verwendet. Wellen werden nicht nur nach der Art des Materials, aus dem sie hergestellt sind, sondern auch nach der Form unterteilt. Der beliebteste Untertyp sind halbringförmige Profile.
Es gibt eine Reihe von Anforderungen an das "Halsband", deren Einh altung von seiner hohen Qualität zeugt. Die erste Anforderung ist eine hohe Flexibilität. Wellenresonanzfrequenzsollte niedrig sein. Die zweite Anforderung ist, dass die Wellung gut befestigt sein muss und nur eine Art von Schwingung liefern muss – parallel. Die dritte Anforderung ist Zuverlässigkeit. Der "Kragen" muss auf Temperaturänderungen und "normale" Abnutzung ausreichend reagieren und lange seine Form beh alten.
Um die beste Klangbalance zu erreichen, werden Gummiwellen in Tieftonlautsprechern und Papierwellen in Hochfrequenzlautsprechern verwendet.
Diffusor
Das wichtigste strahlende Objekt in der Elektrodynamik ist ein Diffusor. Der Lautsprecherkegel ist eine Art Kolben, der sich geradlinig auf und ab bewegt und die Amplituden-Frequenz-Charakteristik (im Folgenden als Frequenzgang bezeichnet) in linearer Form beibehält. Mit zunehmender Schwingungsfrequenz beginnt sich der Diffusor zu biegen. Dadurch entstehen sogenannte stehende Wellen, die wiederum zu Einbrüchen und Anhebungen im Frequenzgangverlauf führen. Um diesen Effekt zu minimieren, verwenden Designer steifere Diffusoren aus Materialien mit geringerer Dichte. Wenn die Lautsprechergröße 12 Zoll beträgt, variiert der darin enth altene Frequenzbereich innerhalb von 1 Kilohertz für niedrige Frequenzen, 3 Kilohertz für mittlere und 16 Kilohertz für hohe Frequenzen.
- Diffusoren können starr sein. Sie bestehen aus Keramik oder Aluminium. Solche Produkte bieten die geringste Klangverzerrung. Lautsprecher mit starrem Konus sind viel teurer als ihre Gegenstücke.
- Weiche Diffusoren bestehen aus Polypropylen. Solche Samples liefern den weichsten und wärmsten Klang aufgrund der Absorption von Wellen durch ein weiches Material.
- Halbstarre Diffusoren sind ein Kompromiss. Sie bestehen aus Kevlar oder Fiberglas. Die durch einen solchen Kegel hervorgerufene Verzerrung ist höher als bei harten, aber geringer als bei weichen.
Kappe
Die Kappe ist eine Kunststoff- oder Stoffhülle, deren Hauptfunktion darin besteht, die Lautsprecher vor Staub zu schützen. Darüber hinaus spielt die Kappe eine wichtige Rolle bei der Bildung eines bestimmten Klangs. Insbesondere beim Spielen mittlerer Frequenzen. Zwecks möglichst starrer Befestigung sind die Kappen abgerundet ausgeführt, was ihnen eine leichte Biegung verleiht. Wie Sie wahrscheinlich bereits verstanden haben, ist die Materialvielf alt gleich, um einen bestimmten Klang zu erzielen. Es werden Gewebe mit verschiedenen Imprägnierungen, Folien, Zellulosezusammensetzungen und sogar Metallgewebe verwendet. Letztere übernehmen wiederum auch die Funktion eines Heizkörpers. Aluminium- oder Metallgewebe leitet überschüssige Wärme von der Spule ab.
Puck
Manchmal wird sie auch "Spinne" genannt. Dies ist ein gewichtiger Teil, der sich zwischen dem Lautsprecherkegel und seinem Körper befindet. Der Zweck der Unterlegscheibe besteht darin, eine stabile Resonanz für die Tieftöner aufrechtzuerh alten. Dies ist besonders wichtig bei plötzlichen Temperaturänderungen im Raum. Die Unterlegscheibe fixiert die Position der Spule und des gesamten Bewegungssystems und schließt auch den Magnetsp alt, sodass kein Staub eindringen kann. Klassische Unterlegscheiben sind eine runde Wellscheibe. Modernere Optionen sehen etwas anders aus. Manche Hersteller verändern bewusst die Wellenform, um die Linearität zu erhöhenFrequenzen und stabilisieren die Form des Pucks. Dieses Design wirkt sich stark auf den Preis des Lautsprechers aus. Unterlegscheiben bestehen aus Nylon, grobem Kattun oder Kupfer. Die letzte Option fungiert wie bei der Kappe als Mini-Heizkörper.
Schwingspule und Magnetsystem
Also sind wir bei dem Element angelangt, das eigentlich für die Tonwiedergabe verantwortlich ist. Das Magnetsystem befindet sich in einem kleinen Sp alt des Magnetkreises und wandelt zusammen mit der Spule elektrische Energie um. Das Magnetsystem selbst ist ein System aus einem Magneten in Form eines Rings und eines Kerns. Dazwischen bewegt sich zum Zeitpunkt der Tonwiedergabe die Schwingspule. Eine wichtige Aufgabe für Designer ist es, in einem Magnetsystem ein einheitliches Magnetfeld zu erzeugen. Dazu richten Lautsprecherhersteller die Pole sorgfältig aus und statten den Kern mit einer Kupferspitze aus. Der Strom zur Schwingspule wird über die flexiblen Leitungen des Lautsprechers zugeführt - ein gewöhnlicher Draht, der um einen synthetischen Faden gewickelt ist.
Funktionsprinzip
Wir haben das Lautsprechergerät herausgefunden, kommen wir zum Funktionsprinzip. Das Funktionsprinzip des Lautsprechers ist wie folgt: Der Strom, der durch die Spule fließt, bewirkt, dass sie senkrecht innerhalb des Magnetfelds schwingt. Dieses System zieht den Diffusor mit sich mit, wodurch er mit der Frequenz des angelegten Stroms oszilliert und entladene Wellen erzeugt. Der Diffusor beginnt zu schwingen und erzeugt Schallwellen, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden können. Sie werden als elektrisches Signal an den Verstärker übertragen. Hier kommt der Ton her.
Frequenzbereich direkthängt von der Dicke der Magnetkerne und der Größe des Lautsprechers ab. Mit einem größeren Magnetkreis vergrößert sich der Sp alt im Magnetsystem und damit der wirksame Teil der Spule. Deshalb kommen Kompaktlautsprecher mit niedrigen Frequenzen im Bereich von 16-250 Hertz nicht zurecht. Ihre minimale Frequenzschwelle beginnt bei 300 Hertz und endet bei 12.000 Hertz. Deshalb knistern die Lautsprecher, wenn man die Lautstärke aufdreht.
Elektrischer Nennwiderstand
Der Draht, der die Spule mit Strom versorgt, hat Wirk- und Blindwiderstand. Um dessen Pegel zu bestimmen, messen Ingenieure ihn bei einer Frequenz von 1000 Hertz und addieren zum resultierenden Wert den aktiven Widerstand der Schwingspule. Die meisten Lautsprecher haben eine Impedanz von 2, 4, 6 oder 8 Ohm. Dieser Parameter muss beim Kauf eines Verstärkers berücksichtigt werden. Es ist wichtig, sich über die Höhe der Arbeitsbelastung zu einigen.
Frequenzbereich
Es wurde oben bereits gesagt, dass die meisten Elektrodynamiken nur einen Teil der Frequenzen wiedergeben, die ein Mensch wahrnehmen kann. Es ist unmöglich, einen universellen Lautsprecher herzustellen, der den gesamten Bereich von 16 Hertz bis 20 Kilohertz wiedergeben kann, daher wurden die Frequenzen in drei Gruppen eingeteilt: niedrig, mittel und hoch. Danach begannen die Designer, Lautsprecher für jede Frequenz separat zu entwickeln. Das bedeutet, dass die Tieftöner am besten mit dem Bass umgehen können. Sie arbeiten im Bereich von 25 Hertz - 5 Kilohertz. Hochfrequenzlautsprecher sind so konzipiert, dass sie mit quietschenden Oberteilen funktionieren (daher der gebräuchliche Name - "Hochtöner"). Sie arbeiten einFrequenzbereich 2 Kilohertz - 20 Kilohertz. Mitteltöner arbeiten im Bereich von 200 Hertz - 7 Kilohertz. Ingenieure versuchen immer noch, einen hochwertigen Breitbandlautsprecher zu entwickeln. Leider widerspricht der Preis des Lautsprechers seiner Qualität und rechtfertigt ihn überhaupt nicht.
Ein bisschen über mobile Lautsprecher
Lautsprecher für ein Telefon unterscheiden sich konstruktiv von "erwachsenen" Modellen. Es ist unrealistisch, einen so komplexen Mechanismus in einem mobilen Gehäuse unterzubringen, also gingen die Ingenieure zur Kunst und ersetzten eine Reihe von Elementen. Zum Beispiel sind die Spulen fest geworden, und anstelle eines Diffusors wird eine Membran verwendet. Telefonlautsprecher sind zu stark vereinfacht, erwarten Sie also keine hohe Klangqualität von ihnen.
Der Frequenzbereich, den ein solches Element abdecken kann, ist erheblich eingeengt. Klanglich nähert es sich hochfrequenten Geräten an, da im Gehäuse kein zusätzlicher Platz für den Einbau dicker Magnetkerne vorhanden ist.
Die Lautsprechereinrichtung in einem Mobiltelefon unterscheidet sich nicht nur in der Größe, sondern auch in der fehlenden Unabhängigkeit. Die Fähigkeiten des Geräts werden durch die Software begrenzt. Dies geschieht, um das Design der Lautsprecher zu schützen. Viele Leute entfernen diese Begrenzung manuell und fragen sich dann: "Warum pfeifen die Lautsprecher?"
In einem durchschnittlichen Smartphone sind zwei solcher Elemente verbaut. Das eine wird gesprochen, das andere ist musikalisch. Manchmal werden sie kombiniert, um einen Stereoeffekt zu erzielen. Tiefe und Klangfülle erreicht man so oder so nur mit einer vollwertigen Stereoanlage.
