История и виды динамиков | Мы рассказываем о гитарах

Стандартный динамический громкоговоритель, который мы знаем сегодня, был разработан в 1920-х годах и использует магнитное поле для перемещения катушки или магнита, который соединен с диафрагмой. Конечно есть и другие виды динамиков, которые зависят от типа устройств усилиения, помимо стандартных круглых динамиков, в этой статье мы рассмотрим немного основных типов: рупорные(рожковые), пьезоэлектрические, магнитострикционные динамики, электростатические, ленточные и плоские магнитные колонки, волновые, плоские панельные колонки, «преобразователи воздушного движения», плазменные динамики, и цифровые колонки.

1. Рожковые (рупорные) динамики

Данные динамики были самой первой формой для усиления звука. Им не нужно электричество для усилиения. Данные динамики использовали в своих конструкциях например: Томас Эдисон, Magnavox, и Victrola. Период их использования примерно 1880 по 1920.

Основной их недостаток в том, что они не могут качественнои мощно производить усиление.В будующем их полностью вытеснят динамики и устройства основанные на электричестве. Сегодня они интересны лишь в качестве экспоната для коллекционеров, правда есть современные разработки, которые полностью или частично используют принципы рупорных динамиков.

2. Электродинамические (современные) динамики        

 Что такое электродинамический динамик? Это устройство, которое использует электромагнитную катушку и диафрагму для создания звука. Это наиболее распространенный тип динамиков в современном мире.

Как это работает?

Современный динамик использует электромагнит, чтобы преобразовывать электрические сигналы разной силы в движение диффузора. Катушка из медной проволоки движется в магнитном поле. Это работает используя принцип индукции. Катушка подключена к конусу из картона, бумаги, винила или другого материала. Конус диафрагмы вибрирует вместе с электромагнитной катушкой. Звук создается и усиливается непосредственно самой диафрагмой. Особенность данных динамиков заключается в том, что каждый тип динамиков производится для определенного диапазона частот, т.к это зависит от типа магнитов, материала и предназначения динамиков.

Немного о звуке:

Звук является одной из форм энергии, проходящий через газ или жидкую среду.  Есть два основных параметра для измерения звука: частота и уровень громкости (децибелы). Частота несет ответственность за качество звука в динамике,  децибелы за громкость звука.

Люди могут слышать звук частотой с 20 — 20.000 Гц. Герц является количеством циклов в секунду. Звук представляет собой волну в диапазоне от 0 уровня энергии до бесконечности.

Если посмотретьт на музыку , то любая нота не звучит на постоянной частоте , это звуковая волна, которая достигает максимума, для ноты До диез 1 октавы например каждые 277-278 раз в секунду.Частотный спектр воспринимаемый человеком (примерно) от 20Hz до20 kHz,

наибольшая чувствительность в диапазоне от 2 до 4 KHz.
Динамический диапазон (от самых тихих воспринимаемых звуков до самых громких) около 96 dB (более чем 1 к 30000 по линейной шкале).
Общеизвестно, что человек в состоянии различить изменение частоты на 0.3% на частоте порядка 1kHz.
Если два сигнала различаются менее чем на 1дб по амплитуде – они трудноразличимы. Разрешение по амплитуде зависит от частоты и наибольшая чувствительность наблюдается в диапазоне от 2 до 4 KHz.
Пространственное разрешение (способность к локализации источника звука) – до 1 градуса у человека.
Звуки различной частоты распространяются в воздухе с разной скоростью. В результате высокочастотная часть спектра от источника находящегося на удалении от слушателя несколько запаздывает.
Человек не в состоянии заметить внезапное исчезновение высоких частот, если оно не превышает порядка 2ms.
Некоторые исследования показывают, что человек в состоянии ощущать частоты выше 20kHz. С возрастом частотный диапазон сужается.

Для человеческой речи частотный спектр, несущий информацию: от 500 Hz до 2 kHz
Низкие частоты в нашей речи это басы и гласные, высокие частоты – согласные.
Так как нейрон может возбуждаться не чаще чем 500 раз в секунду, то для получения информации о более высоких частотах слуховой аппарат человека прибегает к некоторым «ухищрениям»: на частотах до 500 Hz — колебания непосредственно переходят в нервные импульсы.
Примерно до 1.5кГц проблема решается подключением одновременно до 3 нейронов к одному нервному окончанию. Нейроны в данном случае возбуждаются последовательно, один за другим и, соответственно, помогают улучшить частотное разрешение в 3 раза.
На более высоких частотах регистрируется лишь амплитуда сигнала.
Таким образом бинауральный слух, играющий большую роль в локализации источника звука, лучше всего развит на частотах меньших 1.5кГц. Выше этой частоты источником информации о местоположении служит лишь разница амплитуд сигнала для левого и правого уха.

Основные этапы развития  современных динамиков:

1861 — самый простой тип электронных громкоговорителей был разработан Johann Philipp Reis — учитель в городе Friedrichsdorf, Германия. Динамик был способен грубо очень «грубо» воспроизводить звук. Это был первый опыт использования электродинамического громкоговорителя.

1876 ​​- Александр Грэм Белл также делает опыты с созданием динамика, основываясь на работе Рейса.

1877 — идея электромагнитной катушки для использования в  динамиках осуществленная Вернером фон Сименсом, он использовал её для преобразования входных сигналов постоянного тока телеграфа. У него небыло решения для  усиления звука, но он предположил, что это в конечном счете может быть сделано в ближайшем будующем.

1877-1921 — Различные изобретатели и инженеры работают с идеей электродинамических громкоговорителей, но пока получается создать только грубые, искаженные звуки. Промышленность продолжала выпусать рупорные динамики.

C.W. Rice из  General Electric и E.W. Kellogg из AT&T вместе работали в Скенектади, Нью-Йорк, над улучшением электромагнитных динамиков и первой электрической системой усиления. Они создали рабочий прототип в 1921 году. Райс и Келлог смогли решить окончательно все проблемы, которые привели их к хорошиму, четкому звуку. Предыдущие попытки сделать громкоговоритель давали плохое, неприемлемое, приглушенное звучание. Этот приглушенный звук не был достаточно хорош, чтобы конкурировать с звуком рупорного динамика, который был хорошо известен на рынке. Райс и Келлог смогли в полной мере понять что необходимо для воспроизведения всех частот, необходимых для создания точного звука. Их прототип обладал достаточно большим динамическим диапазоном частот, чтобы быть лучше, чем диапазон рупорного динамика, обладая при этом возможностью значительно увеличить громкость. В 1925 году они подали на патенты и выступил с речью в Сент-Луисе на конференции  AIEE(

American Institute of Electrical Engineers). После нескольких лет работы они усовершенствовали его как первый коммерческий продукт в своем роде и назвали громкоговоритель Радиола № 104. Она продавалась в 1926 году за $ 250 (около $ 3000 сегодня). Динамик продавался под брендом RCA.

Электродинамические громкоговорители сейчас производятся под несколько задач и делятся на основные категории:

Пищалки (Tweeter) — 2 кГц — 20 кГц, используются для производства всей верхней линейки высоких частот.Большинство  пищалок сделаны по принципу электродинамических громкоговорителей, однако есть пьезоэлектрические, электростатические и плазменные высокочастотные динамиками.

Динамики средней частоты (Mid-range) — 300 — 5 кГц. Этот диапазон охватывает большую часть человеческого голоса вместе с большинством музыкальных инструментов.

Низкочастотный динамик (Woofer) — для частот 40 — 1 кГц.

Сабвуфер (Subwoofer) — 20 — 200 Гц. Очень низкие частоты. Человеческое ухо может слышать только до 20 Гц. низкочастотного диапазона. Это означает, что он может быть размещен в любом месте комнаты и быть услышанным из любой точки с тем же качеством звука. Сабвуферы также производят звуковые волны, которые проникают легко через стены. Шум от этого типа динамиков может даже проникнуть вертикально через 5 и более полов из бетона в жилых домах. Излишне говорить, легко попасть в неприятности с местными постановлениями шума. Сабвуферы были разработаны в 1960-х годах.

3. Плоские панельные колонки

Здесь выделяется NXT-технология.

NXT-панели – это один из вариантов исполнения плоско-панельных громкоговорителей. В основу легли разработки для военной промышленности, однако, основное применение подобные устройства нашли в потребительской электронике. Компании Parrot использует данную технологию в устройствах MINIKIT SLIM, MINIKIT CHIC и MINIKIT L.E.

Говоря об особенностях, выгодно отличающих систему, нам следует назвать те, которые важны при использовании устройства в ограниченном пространстве:

• практически безукоризненное излучение звука во всех направлениях;
• малая зависимость акустического давления при удалении от панели NXT. То есть качество звука не падает при перемещении пользователя.

В отличие от обычных громкоговорителей, NXT — это технология плоских панелей, где ее возбуждение осуществляется из одной точки с помощью подвижной катушки, пьезоэлемента или другого возбудителя. Привод NXT максимизирует резонансное поведение панели, например, благодаря выбору материала поверхности и определению места установки возбудителя.

Основная идея заключается в получении максимально случайного характера движения любых двух соседних точек поверхности панели относительно друг друга — и это основной прорыв NXT.

В очень жесткой панели системы NXT после возбуждения, основанного на обычном электродинамическом или электростатическом принципе, на всей ее поверхности происходят сложные вибрационные процессы. При этом резонансные свойства, связанные со структурой материала и точкой возбуждения, становятся более интенсивными, соседствующие элементы материала начинают произвольно вибрировать. Научное название этого явления — «режим распределенной вибрации». Постарайтесь себе представить трассу скоростного спуска, на которой бугры переходят в углубления и наоборот. Необходимо, чтобы структура вибраций во всем частотном диапазоне была бы как можно более сложной и плотной.

В отличие от обычных многополосных громкоговорителей, для воспроизведения всего звукового диапазона используется одна панель NXT, возбуждаемая при помощи одного-единственного преобразователя. При площади 0,6 кв. м нижняя граничная частота составляет 100 Гц, а верхняя 18 кГц. И отклонения частотной характеристики при этом имеют такой же порядок, как и у обычных громкоговорителей. При увеличении площади до 1,5 кв. м низкочастотная граница уменьшается до 60 Гц. Панели NXT могут работать при размерах от 25 кв. см до 100 кв. м! Самые маленькие могут быть использованы в системе мультимедиа совместно с ноутбуком, а самые большие в кинотеатрах, служа одновременно экраном. И при этом открывается совершенно безбрежное море применений от автомобильной акустики и портативных устройств (Parrot MINIKIT SLIM) до совершенно незаметной (для глаз, но отнюдь не малых размеров) встроенной акустики, имитирующей даже архитектурные фрагменты помещения.

У системы NXT практически не существует никакого ограничения мощности, хотя контролировать температуру преобразователей все же приходится. С другой стороны, сами панели одновременно играют роль охладителя. Более того, форму панели можно приспособить к подставке, на которую она будет поставлена. При этом не следует забывать о потерях энергии одной стороной панели. Субъективное впечатление от звучания панелей системы NXT можно охарактеризовать как прозрачное с детальным распознаванием и передачей кратковременных сигналов без искажений.

Панели NXT могут работать при размерах от 25 кв. см до 100 кв. м! Самые маленькие могут быть использованы в системе мультимедиа совместно с ноутбуком, а самые большие в кинотеатрах, служа одновременно экраном. И при этом открывается совершенно безбрежное море применений от автомобильной акустики в виде полки под задним стеклом до совершенно незаметной (для глаз, но отнюдь не малых размеров) встроенной акустики, имитирующей даже архитектурные фрагменты помещения. Говоря о параметрах, выгодно отличающих систему, следует назвать прежде всего практически безукоризненное излучение звука во всех направлениях, качество которого несколько снижается на низких частотах по сравнению с классическими диффузорными громкоговорителями. Кроме того, зависимость акустического давления при удалении от панели NXT значительно меньше. И если измеренное традиционными методами звуковое давление на расстоянии 1 метра у них на 4 дБ меньше, чем у среднего динамического громкоговорителя (за которое мы принимаем 90 дБ SPL), то при перемещении на 3,5 м для NXT оно уменьшится всего на 4 дБ против 11 для акустики с традиционными преобразователями источника сигнала. Так что при передвижении слушателя по помещению практически невозможно обнаружить никаких изменений ни частотного спектра, ни громкости. Во время демонстрации поворот панели на 90° или помещение за спину демонстрировавшего ее специалиста практически не влияли на качество воспроизведения. Благодаря микроскопическим перемещениям характер импеданса возбудителя для панели будет просто резистивным, что значительно облегчает работу усилителя.

У системы NXT практически не существует никакого ограничения мощности, хотя контролировать температуру преобразователей все же приходится. С другой стороны, сами панели одновременно играют роль охладителя. Более того форму панели можно приспособить к подставке, на которую она будет поставлена. При этом не следует забывать о потерях энергии одной стороной панели. Субъективное впечатление от звучания панелей системы NXT можно охарактеризовать как прозрачное с детальным распознаванием и передачей кратковременных сигналов без искажений. Что касается воспроизведения Hi-Fi, то к относительным недостаткам можно отнести некоторое ограничение полосы низких частот, а также утрату точной локализации. Эти недостатки вызваны так называемой «диффузностью» звукового поля, которая сама по себе недостатком не является, а для тыловой акустики домашнего театра ТНХ даже необходима, но тем не менее от нее можно будет избавиться в процессе совершенствования системы NXT.

4. Мембранные колонки

Принцип действия заключается в том, что используются магнитные поля для перемещения звуковоспроизводящего элемента (диафрагма). В таком динамике катушка монтируется непосредственно на диафрагму. Основное достоинстов таких динамиков это большая мощность, широкий диапазон воспроизводимых частот и компактные, особенно по толщине, размеры.

 

5.  Колонки на основе плазменной дуги

Плазма представляет собой ионизированный газ, или ток в газе. Плазма реагирует на электрические поля, поэтому вы можете включить электрический сигнал (звук)  в электрическое поле, которое манипулирует плазмой. У плазмы есть масса и она будет вибрировать создавая звук, это похоже на то, как в диафрагме движется воздух для получения звука. Такие динамики визуально довольно интересны, но ограниченны в качестве звука. Подобные разработки имеют проблемы с надежностью и поэтому пока остаются только в качестве концепта или устройств для любителей.

6.  Пьезоэлектрические колонки

Пьезоэлектрические динамики ограничены в частотной характеристике поэтому они используются только как твитеры (пищалки) в небольших электрических устройств, таких как часы, чтобы воспроизводить простые звуки. Такие динамики сделаны по твердотельной технологии, что делает их очень прочными, это отличное решение для использования в качестве микрофона под водой. В них звуковые волны создаются за счет изменения геометрии жесткого и упругого, чаще всего плоского, элемента, изготовленного, обычно, из пьезокерамики (типа титаната бария). Эти излучатели хорошо воспроизводят звуки на резонансных частотах и почти не воспроизводят на всех остальных.

7. Электростатические динамики

К высококачественным громкоговорителям класса High-End относятся электростатические громкоговорите­ли, ласково именуемые электростатами. Принцип дей­ствия их прост — притяжение плоской мембраны к наряженной пластине. Увы, для заметного проявления этого эффекта приходится использовать очень высокие напряжения — примерно до 10 кВ. Но и в этом случае эффект проявляется настолько слабо, что для получения приемлемой громкости звучания на низких частотах пло­щадь мембраны должна быть порядка 1 квадратного метра, а то и больше, что определяет большие габариты громкоговорителей. Отрадно, что хоть толщина их может быть малой — порядка 10—15 см. Разумеется, конструкто­рам приходится не забывать о мерах безопасности при работе со столь высоковольтными агрегатами.Фирма Sony — одна из немногих упорно ведущих разработку электростатов. Габа­риты колонок (1,5 метра в высоту и 0,8 метра в ширину), а также рабочее напряжение в 9 кВ говорят сами за себя. Зато колонки неплохо воспроизводят низкие частоты — для этого в них используются две мембраны размером 50×27 см. Мембраны поменьше служат для воспроизведе­ния средних и высоких частот. Электростаты не только громоздкие, но и очень дорогие излучатели. Вряд ли они представляют практический интерес для подавляющего большинства наших меломанов и любителей электроакустики. Так же, как и некото­рые типы излучателей, использующих особые физические эффекты, ведущие к генерации звуков, например, генера­цию звуковых колебаний плазмой. Однако картина меняется, если электростаты исполь­зовать только для воспроизведения средних и высоких частот, а почетную миссию воспроизведения низких частот оставить за хорошо апробированными динамическими громкоговорителями. По этому пути пошла и фирма Sony, применяющая ВЧ-электростаты в целом ряде своих музы­кальных центров. Диапазон эффективно воспроизводимых частот простирается от самых низких частот звукового диапазона до десятков килогерц (любопытно, что точные данные фирма пока не указывает). Все эксперты едино­душно сходятся на том, что эти системы дают особенно прозрачный и естественный звук, к качеству которого невозможно придраться.

 

 

.

 

 

Подробнее о +CubozoaRu

Разработка, изготовление уникальных, программируемых блоков питания для педалей эффектов гитар.

cubozoa.ru

ЗВУКОВЫЕ КОЛОНКИ

ЗВУКОВЫЕ КОЛОНКИ

     У каждого в дом есть монитор с телевизором и звуковые колонки. Но вот что странно: если при покупке первых тратится немало времени и денег, то приобретают акустику чаще всего по принципу “на сдачу”. Сколько раз приходилось видеть дома у людей дорогущие системники с дцатиядерными процессорами, навороченные видеокарты, по цене подержанного запорожца, огромные панели на всю стену. А рядом скромно стоят компьютерные колоночки размером с пачку сигарет. При этом люди не понимают, что процессор и видеокарта через пару лет устареют, и придётся снова тратить кучу денег, монитор будут менять лет через 5, но звуковые колонки – это навсегда. Даже через 50 лет хорошие колонки не потеряют своего звука! В области аудио идёт тенденция не на улучшение характеристик, а на удешевление конструкции и попсовость и лучше уже сейчас вложить совсем небольшие средства в хороший звук. А один мой товарищ в ответ на моё недоумение ответил – “Так зато у меня в системнике звуковая карта audigy за 30$, всё должно классно звучать”. Ну что тут скажешь! 

     Сейчас Вы узнаете всего три основные правила, которые позволят заиметь отличные звуковые колонки, причём без лишних расходов. 

     Первое: Выбирая звуковые колонки – берите ТОЛЬКО пассивные – в корпусе колонки, кроме самих динамиков, ничего быть не должно! Усилитель приобретите отдельный, лучше ламповый.

 

     Второе: главное при выборе не фирма производитель, за бренд уйдёт больше половины реальной стоимости звуковых колонок (обычные китайские фирмы звучат не намного хуже ямахи), а габариты акустики,ещё говорят объём, в литрах. То есть выполняется железное правило – чем больше, тем лучше. Неплохим считается объём от 30 л и вес от 10 кг и выше.

     Третье: диаметр динамиков, установленных в звуковые колонки. Ну не может физически, головка диаметром 10 см, давать хороший бас! Здесь тоже принцип: чем больше, тем лучше. Про расчёт и изготовление хорошего корпуса можно посмотреть на других ресурсах

     И последнее, никаких 6-ти канальностей, в наших комнатах эффекта всё равно не будет! Только каша звуков и шум. Да и многоканальные дорожки присутствуют лишь у дорогих лицензионных дисков. Так-что в полной мере объёмное звучание такой системы реализовать получится не часто.

      ВЧ динамики в недорогих звуковых колонках лучше сразу заменить на новые долларов за 20 пара, высокие заметно очистится и увеличат уровень.

     Ниже приведён пример, как выглядят действительно толковые звуковые колонки.

     Хотя до старых добрых С-90, современной акустике ещё очень далеко… 

     Обсуждения на ФОРУМЕ

   Динамики и акустика

elwo.ru

Динамики бывают разные | Keddr.com

Здравствуйте! Все мы слушаем музыку, слушаем по-разному и в разных местах – в этом нам помогают звукоизлучатели: устройства возбуждающие механические колебания. О разных видах таких штук я сегодня Вам расскажу.

Самым популярным звукоизлучателем в мире является электродинамический громкоговоритель, или просто – “динамик”. Он встречается практически везде: в смартфонах, фотоаппаратах, телевизорах, автобусах, трамваях, наушниках, портативных колонках, детских игрушках и самолетах. Его конструкция проста и понятна: внутри постоянного магнита находится катушка, на которую подается напряжение звуковой частоты. Катушка жестко связана с диффузором  на подвесе. Диффузор таким образом возбуждает механические колебания в воздухе и мы слышим звук.

Такая конструкция исполнена как преимуществ, так и недостатков. К плюсам можно отнести:

• простоту
• надежность
• вариативность размеров и форм
• хорошую передачу низких частот

К минусам:

Стоит также упомянуть такую штуку, как акустическое оформление: это, по сути, то, что окружает любой динамик, его корпус. От акустического оформления зависит то, как будет звучать электродинамический громкоговоритель и для каких целей он будет использоваться. От самого динамика звучание, конечно, зависит тоже, но от акустическое оформления точно не меньше.

Существуют разные виды акустического оформления динамиков, вот основные из них:

Кратко о каждом.

Закрытое – динамик закрепляется в середине (если он один) стенки полой коробки, деревянной или пластиковой обычно. В плюсы можно записать простоту конструкции и ее расчета. В минусы – низкий КПД (половина мощности остается внутри коробки).

Фазоинвертор – динамик закрепляется в середине (если он один) стенки полой коробки, деревянной или пластиковой обычно с той лишь разницей, что под или над ним, на той же стенке в коробке проделывается отверстие или даже ставится труба. Зачем же она нужна? Внутри этой трубы или отверстия находится некая (заранее рассчитанная) масса воздуха, которая, по сути, является вторым источником звука. То есть, колебания динамика возбуждают создают колебания не только снаружи коробки, но и внутри. Эти колебания и выходят из отверстия, усиливая тем самым мощность, излучаемую в мир. Труба же позволяет контролировать еще и усиливаемую частоту, компенсируя тем самым недостатки динамиков.

Закрытое с пассивным излучателем – похожа на фазоинвертор, но в качестве второго излучателя используется не просто воздух, а динамик без возможности самостоятельно себя двигать, то есть колебания в нем возбуждаются за счет основного активного диффузора. Таким образом, он усиливает необходимые частоты, которые зависят от его размеров, хода и массы. Вот популярная портативная колонка – пилюля как раз оснащена таким, он посередине.

Рупор – динамик, находясь в минимально объемном корпусе сразу перед диффузором, имеет расширяющийся  конический корпус, чаще всего конус состоит из нескольких элементов, но иногда бывает и цельный. Такие прекрасные АС делает британская фирма FergusonHill и у них за воспроизведение низких частот отвечает обычный “динамик” в закрытом оформлении а вот за СЧ и ВЧ – невероятный акриловый горн околочеловеческих размеров. В случае рупоров небольших размеров качество воспроизведения имеет второстепенный характер, так как рупор значительно увеличивает амплитуду сигнала громкость и качество от этого сильно страдает. Но вот что интересно, при значительном увеличении размера рупора и его правильной форме он способен не только усилить, но и улучшить качество звучания динамика. Теоретически, с помощью  рупора можно усиливать и низкие частоты, но тогда этот рупор понадобится поистине невероятных тихоокеанскорубежных размеров, так как длинна звуковой волны на гранично низкой для человека частоте в 20Гц составляет 16.5 метров. Рупор нам понадобится такой же).

Акустический лабиринт – этот вид оформления совмещает в себе элементы рупора и фазоинвертора. Внутри той же коробки находится труба, но уложенная в “змейку” для придания ей большей длинны, а в конце заканчивается рупором, вот так. Чаще всего применяется для огромных концертных сабвуферов.

Но тяга к прекрасному постоянно заставляет человека делать “harder better faster stronger”

---

Электростатические излучатели.

Мы, наверное, помним, как в школе учили, что такое конденсатор, так вот, в 1932 году этот “конденсатор” уже был способен воспроизводить звуки от 20Гц до 20Кгц, то есть весь звуковой диапазон слышимый человеком. Правда для достижения достаточной мощности и громкости на низких частотах эти штуки должны были быть достаточно крупные:

А имели они вот такую конструкцию:

Так вот они гармонично вписываются в интерьер):

Quad

Излучатель состоит из двух статоров, на которые подается переменное напряжение (музыкальный сигнал) и пленки, находящейся в зазоре между  статорами. На пленку подано высокое напряжение (от 1000 до 10 000 В). Статоры представляют из себя перфорированный металлический лист с прозрачностью около 50% и покрыты диэлектрическим составом (для защиты пользователя от влияния высокого напряжения и уменьшения возможности электрического пробоя между статором и пленкой).

При приложении напряжения к статорам (тоже кстати высокого), между ними возникает переменное электростатическое поле. Благодаря этому, пленка, заключенная между статорами и имеющая свой заряд, перемещается то к одному статору, то к другому. Так как статоры имеют перфорацию, воздух проходя сквозь них возбуждает звуковую волну.

Пленка сделана из лавсана и имеет толщину 5-12 мкм. Так японская фирма Stax использует в своих наушниках пленки толщиной 1-3 мкм. Пленка имеет электропроводящее покрытие. Оно может обладать как низким сопротивлением (напыляют металлы), так и высоким (используются композиты пластмасс с графитом). Последние дают меньше искажений.

Зато зимой тепло в таких)

В плюсы электростатам можно записать:

• очень ровную АЧХ
• простота конструкции излучателя
• низкие нелинейные искажения (благодаря малой массе мембраны и тому, что мембрана возбуждается по всей площади)
• ≈отсутствие фазовых искажений

Есть и минусы:

• очень низкая чувствительность
• необходим высоковольтный источник (читай потенциальная опасность)
• требуется высоковольтный усилитель (что дорого)
• количество НЧ напрямую зависит от площади излучателя
• высокая направленность в СЧ и ВЧ диапазоне
• это забавно, но электростаты притягивают к себе пыль в больших количествах

Martin Logan выпускает преимущественно диностатические колонки (НЧ-звено обычный динамик):

 

Если Вам интересна эта тема – есть еще про что писать!

На вопросы, с радостью, отвечу в комментариях.

Всем мир и спасибо за внимание!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

keddr.com

ПАРАМЕТРЫ ЗВУКОВЫХ КОЛОНОК | Основы электроакустики

О многом могут сказать технические характеристики колонок. К ним прежде всего относятся:

• тип колонок (активные или пассивные, открытые или закрытые и т. д.) и фирма-изготовитель;
• номинальная и максимальная мощности;
• номинальное сопротивление;
• чувствительность колонки;
• диапазон воспроизводимых частот с указанием неравномерности чувствительности;
• АЧХ колонки;
• зависимость модуля полного сопротивления от частоты;
• диаграмма направленности излучения для разных частот;
• рассеивание, или дисперсия, излучения;
• коэффициент нелинейных искажений или коэф­фициент гармоник;
• габариты и масса колонок.

Номинальной называется мощность, при которой ко­лонка воспроизводит звук без превышения заданного уров­ня искажений (к сожалению, очень редко этот уровень указывается в паспортных данных). Иногда номинальную мощность указывают по существующему стандарту DIN. При этом номинальная мощность задается при заданном коэффициенте нелинейных искажений (к сожалению, его значение чаще всего не указывается).

Максимальная мощность — это мощность, с которой колонка может работать, но без каких-либо гарантий качества звучания. Обычно она задается при коэффици­енте нелинейных искажений 10%. Некоторые разработ­чики под максимальной мощностью указывают фактичес­ки пиковую мощность, которую может кратковременно выдержать колонка без повреждения. Эта мощность мо­жет порою на порядок превосходить номинальную, но она является лишь показателем перегрузочной способности колонок, но отнюдь не громкости их звучания (послед­няя, помимо номинальной мощности, существенно зави­сит еще и от чувствительности колонок).

Номинальное сопротивление (иногда его неточно именуют импедансом, т. е. полным сопротивлением) — это активная составляющая импеданса на некоторой, обычно довольно низкой, частоте (чаще всего 1000 Гц), далекой от частоты резонанса. Практически номинальное сопротивление определяется сопротивлением НЧ-динамика на постоянном токе, сопротивлением катушек его фильтра и подводящих проводов.

Чувствительность колонки (или ее отдача) измеряет­ся так же, как у излучателей — т. е. это звуковое давление в децибелах, при мощности 1 Вт (или напряжении на входных зажимах колонки, соответствующем мощности в 1 Вт) и на расстоянии от колонки 1 м. Это очень важный параметр колонок — чем выше чувствительность, тем громче звук от колонок при заданной мощности подводи­мого к ним сигнала. К сожалению, чем шире диапазон частот излучаемых звуковых колебаний, тем ниже чув­ствительность колонок (к счастью, далеко не всегда).

Диапазон воспроизводимых частот задается мини­мальным и максимальным значениями для полосы час­тот, которые воспроизводит колонка при указании задан­ной неравномерности (в децибелах). В последнее время обычно указывают предельный диапазон частот (Frequencyrange) при заданном спаде отдачи колонки на граничных частотах диапазона и номинальный диапазон частот (Frequencyresponse) – при существенно меньшем спаде (обычно 2—3 дБ). Иногда указывают не спад, а неравно­мерность АЧХ колонки (т. е. на граничных частотах допускается и подъем АЧХ).

АЧХ колонки — это зависимость создаваемого ею звукового давления от частоты. Для снятия АЧХ исполь­зуется звуковой генератор с мощным высококачествен­ным усилителем, возбуждающим колонку, и измери­тельный микрофон, расположенный на главной оси излучения колонки. Испытания проводят в специальной акустической камере и в обычной комнате. Так что нередко приводятся АЧХ для этих двух случаев. Лишь для самых высококачественных колонок АЧХ приводят­ся в их паспортах.

О зависимости модуля полного сопротивления от частоты уже говорилось. Эта зависимость определяет условия работы усилителя — многие усилители «не лю­бят», когда модуль полного сопротивления резко возрас­тает. На ВЧ рост модуля устраняют применением специ­альных корректирующих цепей. В последнее время для снятия зависимости модуля полного сопротивления от частоты применяют возбуждение колонок так называ­емым белым шумом — шумовым сигналом с равномерным спектром. Ток возбуждения измеряется с помощью ана­лизатора спектра, дающего на экране график зависимости модуля полного сопротивления от частоты.

Диаграмма направленности — зависимость звукового давления от угла расположения слушателя (или измери­тельного микрофона) относительно главной оси излуче­ния. Различают диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и в вертикальной. Диаграмма направленности зависит от частоты сигнала — обычно чем выше частота, тем уже диаграмма направленности. Этот параметр, как прави­ло, в технических характеристиках колонок не указывается ввиду сложности измерений и их сильной зависимости от окружающей колонки обстановки.

Вместо диаграммы направленности нередко указыва­ют другой – рассеивание, или дисперсию, излучения. Это угол в горизонтальной или вертикальной плоскости, на который отклоняется ось прослушивания относительно главной оси при ослаблении отдачи на заданную величину (чаще всего —2 дБ у высококачественных колонок).

Коэффициент гармоник — это выраженное в процентах отношение амплитуды задан­ной гармоники к амплитуде первой гармоники при задан­ном звуковом давлении (чаще всего 95 дБ) звуковой колонки и на заданной частоте (или в заданном диапазоне частот). Но и этот параметр указывается лишь для дорогих и особо высококачественных звуковых колонок.

Габариты колонок обычно задаются в миллиметрах или сантиметрах (для высоты, ширины и глубины ящика колонки). Масса, как обычно, указывается в килограммах. Нередко в характеристиках колонок указывают диаметр диффузоров излучателей, но вряд ли эти данные имеют для конечного пользователя какое-либо значение, не считая чисто познавательного. Дело в том, что далеко не всегда НЧ-динамик с большим диаметром диффузора (300—400 мм) лучше динамика современной конструкции с диаметром диффузора всего 150—200 мм.

 

audioakustika.ru

Динамики для колонок и аксессуары для акустических систем :: SYL.ru

Динамики для колонок – это различные типы звукоизлучателей, которые отличаются простой и понятной конструкцией. Есть постоянный магнит, внутри него расположена катушка, на которую подается напряжение звуковой частоты. Катушка связана с диффузором прямым подвесом, который и возбуждает механические колебания воздуха. В результате этого мы слышим звук. Какими бывают динамики?

Основные виды

Первыми были созданы рупорные динамики, которые позволяли усиливать звук. Правда, нельзя сказать, что они работают качественно. Зато для их функционирования не нужно было электричества. Сегодня популярны электродинамические динамики для колонок, которые работают на основе электромагнита, преобразовывающего электрические сигналы разной силы, заставляя двигаться диффузор. Современные электродинамические громкоговорители выполняют несколько функций, в соответствии с которыми и классифицируются на пищалки и сабвуферы.

Особенности оформления динамиков

Современные динамики могут иметь различное акустическое оформление: закрытое (отдельно – с пассивным излучателем), рупор, акустический лабиринт, фазоинвертор. При закрытом оформлении динамик крепится в середине деревянной или пластиковой колонки. Такая конструкция простая, но отличается низким уровнем КПД, так как большая часть мощности остается внутри коробки.

При оформлении фазоинвертор динамики для колонок крепятся посередине полой коробки, но рядом просверливается отверстие или ставится труба. Находящаяся внутри нее масса воздуха – это второй источник звука. Получается, что колебания динамика приводят к созданию колебаний и внутри, и снаружи коробки.

При закрытом оформлении системы, дополненном излучателем, вторым излучателем выступает не столько воздух, сколько активный диффузор. Их сочетание способствует усилению частот.

Отличное воспроизведение звука обеспечивает динамик в виде рупора. Эти динамики для колонок имеют конический корпус, в котором несколько элементов. В данных конструкциях важную роль играет не качество воспроизведения звуков, особенно если колонки небольшие. А вот в больших системах такая конструкция позволит усилить низкие частоты.

Еще один распространенный тип динамика – акустический лабиринт: в нем находится уложенная в виде змейки труба, которая заканчивается рупором. Чаще всего такие конструктивные особенности отличают концертные сабвуферы.

Для авто

Большинство автомобилистов предпочитают обустроить акустическую систему в машине на основе рупорной системы. Это гарантирует высокое качество звучания с эффектом присутствия. Чтобы система работала эффективно, используются высокочастотные динамики для колонок. Причем технические решения могут быть самыми разными:

• громкоговоритель устанавливается спереди, фронтально на стенке колонки;
• во втором варианте рупорной системы есть НЧ-громкоговоритель, помещенный в отдельный корпус.

Качественная аудиосистема должна воспроизводить частоты в любом звуковом диапазоне, что достигается использованием динамиков разного типа. Причем высокие частоты должны воспроизводиться именно высокочастотными динамиками, которые называются пищалками, или твитерами.

Как расположить динамики в системе

В домашней акустической системе нужно внимательно продумать расположение колонок. Правая и левая колонки должны размещаться перед слушателем, на равном от него удалении или на высоте его головы. Такое расположение диктуется законами акустики. При размещении динамиков в автомобиле такая конфигурация невозможна, поэтому динамики ВЧ для колонок выносятся максимально вперед, а разночастотные динамики разводятся по отношению друг к другу. Специалисты советуют обращать внимание на правильное расположение колонок, особенно при установке динамиков в автомобиле.

Как сделать

Многие умельцы не выбрасывают старые динамики, а делают на их основе достаточно мощные акустические системы чаще всего для автомобиля. Как сделать колонку из динамика? Специалисты советуют делать ее из трехполосной колонки, в состав которой входят три динамика – среднечастотный, высокочастотный и низкочастотный. Сам корпус должен быть прямоугольной формы. Все работы ведутся следующим образом:

1. Сначала изготавливается корпус. С этой целью лучше всего использовать фанеру высокого качества. Переднюю панель колонки нужно делать из фанеры или другой доски, например, ДСП.
2. Вырезаются стенки колонки, панель спереди и задняя стенка. В передней панели сверлятся три отверстия – они должны соответствовать размерам динамиков. Сделать это можно с помощью электрического лобзика или пилы, с помощью которой можно выполнить фигурное вырезание. Внизу нужно расположить низкочастотный динамик большего размера, в середине – средних частот, а наверх ставится высокочастотный динамик. Между динамиками и передней стенкой монтируются резиновые прокладки.
3. Качественное звучание можно обеспечить, если обклеить поверхности колонки изнутри войлоком. Для сборки корпуса используются саморезы и клей.
4. После того как корпус колонки собран, нужно к динамикам подвести провода, которые выводятся снаружи задней стенки.
5. Динамики соединяются друг с другом параллельно. После этого закрывается стенка саморезами.
6. Колонка из динамиков своими руками может быть любого размера. Если она будет большой, целесообразно защитить корпус от возможного дребезжания во время звучания с помощью ребер жесткости.
7. Сама колонка должна стоять или на резиновых ножках, или на специальных металлических шипах.

Из автомобильных динамиков

Домашнюю акустическую систему вполне можно сделать и на базе автомобильных динамиков. Для этого снова заготавливается корпус из ДСП, предусмотрительно делается переборка – она нужна для придания колонке дополнительной жесткости. Снаружи корпус нужно облицевать, например, фанерой. В нем проделываются аккуратные отверстия под динамики, причем важно грамотно их расположить внутри. Так, среднечастотному динамику лучше отвести место в изолированном боксе, высокочастотный нужно крепить на панель из фанеры изнутри. Обязательно обклеивание внутреннего пространства войлоком с применением силиконового герметика. Так легко создаются колонки из автомобильных динамиков.

Выводы

Конечно, сделать динамики своими руками не так трудно. Но стоит задуматься о том, какое качество звука вам нужно. Все-таки профессиональное оборудование вряд ли будет уступать по качеству звукового сигнала самодельным аналогам. К тому же очень важно грамотно продумать внутреннее пространство колонки – только так можно сделать акустическую систему максимально мощной и эффективной.

www.syl.ru

Технические характеристики динамиков для автомобильных аудиосистем

В это короткой информационной статье мы рассмотрим основные технические характеристики динамиков, которые необходимо знать при выборе автомобильной акустики или при изготовлении автомобильной акустики своими руками.

На картинке ниже показаны основные компоненты типичного звукового динамика:

Рассмотрим какими особенностями должны обладать хорошие звуковые динамики для автомобильной акустики.

Двойная звуковая катушка (DVC) динамика

Мощный динамик будет снабжен двумя раздельными звуковыми катушками, намотанными на одном и том же каркасе. Каждая катушка может быть подключена к отдельному каналу на стереоусилителе или они могут быть подключены последовательно или параллельно и запитаны от одного источника. Один DVC-динамик может быть использован вместо двух обычных динамиков тогда, когда свободное пространство в большой цене.

Фильтры

Фильтр  — это электронная схема в устройстве аудиосистемы, которая позволяет определенным частот проходить одновременно, блокируя другие. Активные фильтры содержат компоненты, требующие дополнительного питания. Это, так называемые, операционные усилители (ОУ) и, как правило, они встраиваются перед главным усилителем. Пассивные фильтры не содержат компоненты требующих питания и обычно встраиваются между усилителем и динамиком.

Виды фильтров, которые обычно используются в конструкциях аудиосистем:

• Фильтры низких частот: пропускают нижние частоты, ослабляют высокие частоты.
• Фильтры высоких частот: высокие частоты пропускает, ослабляет низкие частоты.
• Регулируемые полосы пропускания: когда частоты за пределами определенного диапазона ослабляются.

Изобарная система динамиков

Название происходит от древнегреческого ἴσος  — «одинаковый» и βάρος «тяжесть». Другими словами — распределенная нагрузка. Это метод с использованием двух динамиков, работающих в тандеме для достижения меньшего размера корпуса с учетом требований дизайна. Теоретически VAS (Эквивалентный объем динамика) в двойной системе будет вдвое меньше чем у двух отдельных динамиков, в результате чего расчетный размер корпуса также уменьшается вдвое. Чувствительность изобарной системы будет та же, что и у системы в один динамик, но вы потеряете в мощности SPL. Крепление по типу «Раскладушка», где динамики устанавливаются лицом к лицу и один динамик подсоединяется в противофазе к другому, похоже самая популярная изобарная система, используемая сегодня, так как она является самой простой в изготовлении.

Wife Acceptance Factor (WAF) — фактор одобрения женой

В общем случае, относится к элементам дизайна, которые повышают вероятность того, что ваша жена одобрит покупку дорогих продуктов потребительской электроники, таких как высококачественные акустические системы, домашние кинотеатры и персональные компьютеры и т.д. Стильные, компактные формы и привлекательные цвета, как правило, повышают уровень WAF. Термин является шутливым жаргонным сленгом в электронике и обозначает «Форм-фактор» и «Привлекательность форм» и происходит от гендерного стереотипа, что мужчины предрасположены ценить технические новинки по критериям эффективности, тогда как женщин привлекают визуальные и эстетические факторы. Другими словами, грубое измерение того, что вы можете вернуться домой к вашей благоверной и она не поднимет шума по поводу внешнего вида вашего приобретения.

Сабвуфер

Динамик предназначенный для воспроизведения низких звуковых частот на адекватной громкости. Большинство сабвуферов, или «сабов», как они обычно называются, предназначены для работы от 80 Гц и ниже до уровня где человеческое ухо может улавливать звуки. Бас-единицы небольших трех компонентных системы тоже обычно называют «сабвуферы», однако они зачастую имеют ограниченные возможности воспроизведения частот ниже 50 Гц или около того.

T/S (Тиэля Смолла) параметры

Свод терминов/параметров, обычно используемых в описании характеристик конкретного динамика. Наиболее распространенным T/S параметры с которыми мы сталкиваемся являются:

Fs = Резонансная частота динамика. На открытом воздухе сопротивление динамика достигнет своего пика на этой частоте. Pe = Тепловая мощность динамика, в Вт. Если динамик постоянно находится в режимах свыше допустимой Pe, он может преждевременно сгореть или выйти из строя. Qes = Электрическая составляющая Fs динамика. Это мера показывающая тенденцию динамика резонировать на Fs-частоте, основанная на его электрических характеристиках, например сила магнита, характеристики магнитопровода , т. д. Qes обычно доминирует над остальными резонансными характеристиками динамика. Qms = Механическая составляющая Fs динамика. Эта мера динамика показывает тенденцию резонировать на Fs-частоте, основанная на его механических характеристиках, например, объемных параметров, параметры центрирующей шайбы, веса катушки и др. Qts = Общее значение составляющих динамика на частоте Fs. Это мера показывает тенденцию резонировать динамика на Fs частосте, исходя из всех общих характеристик. Qts может быть вычислен, используя уравнение: Qts= Qms*Qes/(Qms+Qes)) Re = Сопротивление постоянному току звуковой катушки динамика. Re динамика меньше чем общее номинальное сопротивление (обычно 4 или 8 Ом). Sd = Эффективная площадь поверхности динамика. Естественно, зависит от глубины диффузора динамика. Xmag = Предельный ход диффузора с учетом магнитных ограничений колебаний динамика. Xmag определяется размер смещения конуса диффузора, при котором BL — магнитная сила динамика — упадет до 70% от номинального значения на конусе в исходном состоянии. Xmech = Максимальное физическое искривление диффузора. Превышение Xmech обычно приводит к повреждению диффузора. Xsus = Предельное ход диффузора, ограниченный упругостью подвеса. Xsus определяется как точка, в которой упругость диффузора снизилась до 25% от значения на конусе в исходном положении. Xmax = Линейный (в одну сторону) ход конуса диффузора. Значение Xmax используется для определения максимального возможного линейного SPL динамика, и может быть получен несколькими способами. Объективно, один из самых правильных методов получает этот параметр как наименьшее значение между Xmag и Xsus при движении конуса в каждом из направлений.  Vas = Эквивалентный объем динамика. Объем воздуха, который имеет такую же упругость что и подвес динамика. Потому чем меньше воздуха, тем более «упругий» динамик, чем больше воздуха, тем больший Vas определяет собой «свободную» подвеску динамика Vd = Пиковое значение рабочего объема динамика. Vd = Sd*Xmax. Другими словами — объем воздуха, который может сдвинуть динамик за один проход на пиковых значениях, т.е. на Xmax

Если у вас нет значений параметров T/S, то вполне возможно измерение параметров Тиля Смолла в домашних условиях. Читайте нашу статью об этом на странице «Самостоятельные изменения T/S-параметров динамика«.

 

mobiblio.ru

Основные характеристики звуковых колонок | Основы электроакустики

При конструировании колонок особое внимание уде­ляется трем моментам:

• получению как можно более равномерной АЧХ;
• согласованию колонок с усилителем;
• обеспечению широкой диаграммы направлен­ности.

На нижних частотах видны резонансные пики и впадины — как резонанса НЧ-динамика, так и фазоинвер-тора. Иногда можно заметить и следы резонансов СЧ- и ВЧ-динамиков. Это, как правило, указывает на неудачное построение колонки и неправильный выбор разделитель­ных частот фильтров и крутизны спада их АЧХ. Хорошие фильтры не должны допускать на СЧ- и ВЧ-динамики сигналы с частотами, близкими к резонансным, посколь­ку только в этом случае можно избавиться от резких подъемов АЧХ вблизи этих частот.

Весьма информативной является зависимость модуля полного сопротивления колонок от частоты. Поскольку катушки динамиков — типичные индуктив­ные элементы, то полное сопротивление колонки, как правило, заметно возрастает на высоких частотах. Однако на самых высоких частотах емкости динамиков и монтажа ведут к уменьшению модуля полного сопротив­ления. Даже на самых низких частотах резонанс НЧ-динамика вызывает резкое увеличение модуля сопротив­ления. Резонанс фазоинвертора ведет к дополнительному искажению равномерности этой зависимости, так что у многих колонок она становится двугорбой на НЧ.

В области средних частот иногда можно заметить частоты разделения фильтров и резонансные пики высо­кочастотных динамиков. Из-за индуктивного характера сопротивления звуковых катушек наблюдается заметный рост модуля полного сопротивления на высоких частотах. В то же время монтажные емкости (или специальные корректирующие цепи) могут вызвать спад модуля полно­го сопротивления на высоких частотах. Для подавления резкого роста модуля полного сопротивления колонок от частоты в усилителях (иногда и в колонках) применяют специальные корректирующие цепи. Считается, что хорошо сконструированная звуковая колонка не должна иметь отношение максимального значения модуля полного сопротивления к номинально­му более чем в 4—5 раз. Однако на практике это удается получить далеко не всегда.

Под номинальной мощностью колонки подразумевается та величина, подводимой мощности, при которой звук воспроизводится, не превышая заданного уровня искажений. Максимальная мощность – эта такая подводимая мощность, при которой не гарантируется хорошего качества звучания. Величина ее обычно соответствует коэффициенту нелинейных искажений 10%.
Номинальное сопротивление или импеданс. Вообще под импедансом понимается полное сопротивление, а здесь указывается только активная его составляющая, измеренная на частоте 1000 Гц. Большинство колонок, акустических систем имеют сопротивление от 4-х до 8 ОМ. Это обязательно учитывается при выборе усилителя или ресивера.
Чувствительность колонки – звуковое давление в децибелах при подаваемой мощности 1 Вт и на расстоянии от аудио-колонки 1 метр. Снижение чувствительности на 3 децибела требует удвоения подводимой мощности для обеспечения прежней громкости звукового сигнала.
Амплитудно-частотная характеристика – это зависимость создаваемого звукового давления от частоты подводимого сигнала. Идеальная характеристика – линия параллельная оси абсцисс во всем диапазоне частот колонки.
Диапазон воспроизводимых частот – это минимальное и максимальное значение для полосы частот, которые воспроизводятся аудиоколонкой при заданной неравномерности, выраженной в децибелах.
Коэффициент нелинейных искажений – это выраженное в процентах отношения амплитуды заданной гармоники к амплитуде первой гармоники при заданном звуковом давлении (обычно 9,5 дБ). Эти данные обычно приводятся на колонках очень высокого класса, отличающиеся отличным качеством звучания. Конечно, характеристиками аудиоколонок является и их габариты, вес, направленность звукового излучения и ряд других.

 

audioakustika.ru