Динамик это устройство – Электродинамический громкоговоритель — это… Что такое Электродинамический громкоговоритель?

Содержание

Что такое динамик простыми словами? :: SYL.ru

Динамики, микрофоны, громкоговорители и другие аксессуары, выполняющие функцию воспроизведения звука, в последнее время пользуются большой популярностью среди многих поклонников музыки. Интерес у них вызывает не только их мощность и качество, но и сам принцип работы. В этой статье мы попытались простыми словами дать ответ на вопрос «Что такое динамик?» и объяснить то, как он работает. Если вам это действительно интересно, то рады вас приветствовать! Приготовьтесь, впереди вас ждет немало интересной информации!

Что такое динамик?

Динамик — это самый популярный звукоизлучатель из всех существующих. Его можно найти практически везде: в телевизорах, мобильных телефонах, планшетах, портативных компьютерах, наушниках, фотоаппаратах и т. д. Конструкция динамика, о которой мы подробно расскажем немного позже, проста как пять копеек. Как и любое другое устройство, она имеет свои плюсы и минусы. К достоинствам такой конструкции относятся:

  1. Хорошая передача низкочастотных звуков.
  2. Разнообразие размеров и форм.
  3. Надежность.
  4. Простота.

Но, как мы уже и говорили, здесь есть и свои минусы:

  1. Частые искажения сигнала.
  2. Нелинейность частотного отклика системы.

Как работает динамик?

Каким образом проходит звук через динамик? Кто-то может подумать, что принцип работы динамика очень сложен, но, на самом деле, его можно объяснить простыми и понятными всем словами.

Все мы с детства знаем, что если поднести друг к другу два магнита, то их противоположные полюса начнут притягиваться. Кто-то может сильно удивиться, но такое явление присутствует и в обычном динамике.

Главной деталью устройства является катушка, на которую намотана проволока. Когда через нее пускают электрический заряд, то в итоге получается электромагнит. Стоит добавить, что полярность получившегося магнита напрямую зависит от того, в какую сторону был пущен разряд.

Второй неотъемлемой частью динамика является постоянный магнит в форме кольца. Вышеупомянутую катушку засовывают в дыру этого колечка, а затем соединяют ее с мембраной всей конструкции. Как правило, в качестве мембраны выступает конус из бумаги или пластмассы.

Данная технология работает и в другом направлении. При раскачивании катушки поле постоянного магнита будет изнутри генерировать электронный разряд, направление которого будет меняться с частотой колебаний.

Контакты катушки принимают ток, его направление меняется под влиянием звуковых частот того или иного музыкального трека. Мембрана «выталкивает» воздух перед собой, таким образом создавая звуковые волны. Чтобы мембрана работала лучше, ее создают в виде конуса.

Акустическое оформление

Чтобы в полной мере понять, что такое динамик, нельзя обойти стороной тему акустического оформления.

Акустическое оформление — это детали, которые находятся вокруг динамика (если говорить проще, то это его корпус). Далеко не все уделяют ему должное внимание, а зря: от акустического оформления очень зависит итоговый звук, воспроизводимый динамиком.

Виды акустического оформления

  1. Закрытое. Динамик устанавливают в середине стенки полой коробки, которая зачастую состоит из пластика или дерева. Главным достоинством такой технологии является ее простота. Главным недостатком — низкий коэффициент полезного действия.
  2. Фазоинвертор. Динамик крепят по центру стенки полой коробки, которая, как правило, сделана из пластика или дерева, но с той лишь разницей, что под или над ним ставится трубка или создается отверстие. Для чего это необходимо? Содержимым этой трубки выступает заранее рассчитанное количество воздуха, являющееся дополнительным источником звука. При такой схеме устройство создает колебания как внутри коробки, так и за ее пределами. Эти колебания выходят из отверстия, таким образом увеличивая исходящую громкость.
  3. Закрытое с пассивным излучателем. По конструкции напоминает предыдущий вариант, но в данном случае вторым излучателем выступает не воздух, а динамик, не способный себя двигать.
  4. Рупор-динамик (или динамик-громкоговоритель). Такое название он получил из-за своего конусообразного корпуса. Как правило, такой корпус сделан из нескольких деталей, но встречаются и цельные конструкции. В случае с рупорами небольших размеров качество воспроизведения звука находится на втором плане, поскольку рупор в несколько раз усиливает громкость и качество от этого сильно не портится. В теории через рупор можно проводить и низкочастотные звуки, но для этого он должен быть просто невероятных размеров.
  5. Акустический лабиринт. Эта конструкция является своеобразным гибридом второго и четвертого вариантов. Внутри нее находится трубка в форме змейки, а на ее конце присутствует рупор. Зачастую конструкции такого типа применяются для больших концертных сабвуферов.

Электростатические излучатели

Чтобы окончательно дать ответ на вопрос «Что такое динамик?», обязательно нужно рассказать про электростатические излучатели.

Эти устройства состоят из двух статоров, на которые посылают переменные звуковые колебания, и пленки между ними. В качестве последней выступает перфорированный металлический лист, на который подается высокое напряжение. Прозрачность пленки составляет около 50%. Покрыта она диэлектрическим веществом, необходимым для защиты пользователя от негативного влияния высокого напряжения.

Плюсы и минусы

Электростатический излучатель — это действительно очень интересная вещь, изучение которой вызовет неподдельный восторг у людей, интересующихся данной тематикой. Но у электростатов, как и у классических динамиков, есть свои достоинства и недостатки.

Давайте начнем с рассмотрения плюсов:

  1. Ровная амплитудно-частотная характеристика.
  2. Малый размер мембраны, которая возбуждается по всей своей площади.
  3. Отсутствие каких-либо фазовых искажений.
  4. Простая конструкция.

Недостатки:

  1. Слабая чувствительность.
  2. Потребность в высоковольтном источнике и высоковольтном усилителе.
  3. Количество низких частот зависит от площади воспроизводителя звука.
  4. Высокая направленность в среднечастотном и высокочастотном диапазоне.

Теперь вы знаете значение слова «динамик», а также то, как он работает и каких видов бывает. Оставайтесь с нами, если хотите и дальше получать интересную информацию!

www.syl.ru

Устройство современных микрофонов и динамиков

Работа всей современной аудиоаппаратуры основана на использовании процесса обработки, передачи и усиления путём преобразования звуковых частот в электрический сигнал и обратно. При этом динамики и микрофоны становятся важнейшими составляющими подобного оборудования.

Что такое акустика

У понятия «акустика» достаточно много значений, каждое из которых связано со звуком. Но в первую очередь это наука о звуке, его физической природе, принципах возникновения, восприятия, распространения. Одним из её разделов является электроакустика, которая позволяет исследовать вопросы приёма, воспроизведения, а также записи звуковой информации при помощи техники.

Именно в рамках таких научных изысканий изучаются вопросы формирования и развития систем вещания, телевидения, радиотелефонной связи, систем звукоусиления. Когда же речь идёт об электрической аппаратуре акустика (или акустическая система) представляет собой устройство, которое используется для преобразования токовых сигналов в звуковое колебание.

Конструкция микрофона и динамика

Конструктивно динамики (динамические головки, громкоговорители) состоят из нескольких основных конструктивных элементов:

  1. Магнитов,
  2. Катушек, намотанных на каркас,
  3. Диффузоров.

Внутри каркаса с катушкой располагается постоянный магнит-сердечник, с помощью которого при подаче сигнала на вход образуется магнитное поле. При этом катушка начинает своё движение, характер которого зависит от поданных сигналов и их амплитуды (с её снижением уменьшается и ход самой катушки). Одновременно с катушкой двигается и диффузор, присоединённый к катушке, создавая при этом в воздухе звуковые колебания.

Микрофон по своей конструкции фактически повторяет динамик: его диффузор принимает воздушные колебания, а катушка напрямую связана с ним и магнитом внутри. Основным отличием стало то, что катушка динамической головки имеет меньше витков в сравнении с катушкой, которая устанавливается в микрофоне.

Устройство и принцип действия микрофона

Принцип работы любого микрофона вне зависимости от особенностей его конструктивного исполнения заключается в воздействии на тонкую мембрану звуковых колебаний воздуха. В результате мембранные колебания становятся причиной возбуждения электрических колебаний. В зависимости от типа устройства могут быть использованы различные технологии и физические явления: микрофон может быть

  • Электродинамическим
    • Ленточным, когда материалом для катушки служит гофрированная алюминиевая фольга;

    • Катушечным, оснащённым диафрагмой в кольцевом зазоре магнита, при колебаниях которой под действием звуковых волн катушка пересекается силовыми линиями и в ней наводится ЭДС;

  • Пьезоэлектрическим, работа которого основана на использовании кристаллических пластинок;

  • Конденсаторным, оснащённым конденсатором, ёмкость которого изменяется во время звуковых колебаний при вибрации одной из обкладок (для этого она изготавливается из эластичного материала).

Основными техническими параметрами всех микрофонов является их

  1. Чувствительность – отношение выходного напряжения к звуковому давлению при заданном уровне частоты (в большинстве случаев она составляет 1000 Гц): чем она ниже, тем меньше чувствительность микрофона;
  2. Акустическая характеристика, которая определяется интенсивностью влияния звукового поля;
  3. Уровень собственного шума,
  4. Амплитудно-частотная характеристика, зависящая от особенностей звуковых колебаний;
  5. Направленность, которая определяется зависимостью чувствительности аппарата от его расположения по отношению к источнику звука.

Устройство и принцип действия динамика

Работа любой динамической головки основана на использовании в составе конструкции кольцевого магнита с полюсами, которые размещены на его плоской стороне, и его поля. Замкнутое магнитное поле при этом формируется за счёт использования стальных листов с обеих сторон элемента. Полученная система играет роль магнитопровода и по своей форме и размеру полностью совпадает с параметрами магнита.

Равномерность распределения магнитных линий обеспечивается за счёт вставленного в центральное отверстие стального цилиндра. Разница в диаметрах цилиндра и отверстия в магните определяется конструкцией катушки. В полученном зазоре происходит концентрация магнитного поля.

Катушка индуктивности, размещённая в зазоре, всегда погружается внутрь зазора на половину высоты, что позволяет обеспечить её одинаковый ход во время работы динамика в обе стороны. Подключение к катушке к источнику питания в зависимости от совпадения полярности катушки и самого магнита (при одной её совпадении она выталкивается, при противоположных значениях – втягивается) фактически обеспечивает работу всего устройства.

Для того чтобы добиться механического движения воздуха катушка фиксируется на жёстком цилиндре с бумажным конусом. При перемещении катушки конус также будет двигаться и появится звук. Исключить любые искажения помогает фиксация полученной конструкции при помощи диффузородержателя и центрирующей шайбы.

Читайте также: Что такое цифровой микрофон?

xn—-7sbfcba6asrtcbbuis7knc9bcd.xn--p1ai

Принцип работы динамика или как он работает? —

Хотел было написать статейку по поводу выбора наушников и какие лучше покупать для каких целей, но вот незадача начал писать и сам же употреблять определенные значения величин и упоминать принципы работы динамиков и наушников в общем.

Потому решил сначала немного ввести в экскурс читателей, которые не хотят разбираться в точности как работают стандартные колонки или наушники и объяснить как говорить на пальцах что это такое и с чем его едят.

Первое что хочу сказать, что динамик или громкоговоритель или электроакустический преобразователь в зависимости от сферы применения называться может по-разному, но принцип работы у него одинаковый. И все колонки в основном работают одинаково только небольшая разница заключается в том, что эти колонки бывают разного типа, а внутри них расположены динамики (один или несколько в зависимости от перекрываемой полосы частот).

Итак, кратко, что же представляет собой динамик и как он работает.

Динамик предназначен дл преобразования электрических колебаний в звуковые. Звуковая частота это частоты, которые слышны человеческим ухом.

А сейчас немного отвлечемся для понимания физики процесса. Каждый из нас держал в руках гибкий прутик допустим деревянный и если этим прутом начать быстро махать он начинает издавать звук, при чем есть четка зависимость чем сильнее частота вращения или махов этого прута тем выше звук он издает и также чем толще и больше этот прут тем ниже звук получается при этих нехитрых манипуляций.

Так вот принцип работы обычного стандартного динамика основан на этих явлениях.

Строение динамика

Катушка, мембрана, магнит ну и соединительные провода.

Сигнал, поступая в катушку которая находится в электромагнитном поле постоянного магнита колеблется в зависимости от амплитуды поступаемого сигнала. И раскачивает мембрану (соединенной с катушкой)  которая из-за колебаний создает звук.

И как я уже говорил, чем ниже частота колебаний данной мембраны, тем ниже звук или как принято говорить у музыкантов – басы. Чем выше колебания, тем выше частота получаемых звуков. И наоборот.

Кондиционеры и фильтры для воды на сайте — http://dvoda.com.ua/

specialcom.net

Как работает динамик (громкоговоритель).

Как работает динамик (громкоговоритель).

Рассмотрим как работает динамик (громкоговоритель). Поймём основные принципы работы динамика (громкоговорителя) и задействованные при этом движущие силы.

Принцип работы динамика (динамической головки) будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала.
Для этого потребуется кольцевой магнит с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

​Магнитное поле в таком магните будет располагаться следующим образом:

​Теперь с задней стороны закроем магнит стальным листом, круглой формы и диаметром равным, диаметру магнита

​ Магнитное поле уже не будет излучаться в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь выступает в роли магнитопровода:

​Таким же листом закроем магнит с передней части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру магнита:

​Магнитное поле и с этой стороны замыкается, но магнитные линии внутри магнита нужно распределить более равномерно, поэтому внутрь вставим стальной цилиндр. Диаметр цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита, причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации магнитного в получившимся зазоре, поскольку разрывает магнитопровод:

​Далее в зазор помещается катушка индуктивности, причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается ровно на половину своей высоты. Такое расположение катушки необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь магнитной системы, так и наружу:

​Теперь, если к катушке подключить источник напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

​или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным магнитному полю магнита:

​Теперь закрепим катушку на жестком цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

​При движении катушки в магнитном зазоре это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется диффузором и может быть выполнен не только из бумаги.

Катушка по сути ничем не закреплена, следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в пространстве при помощи центрирующей шайбы:

​И магнит, и диффузор крепятся к корзине — магнит либо приклеивается, либо прикручивается винтами. Диффузор приклеивается к корзине через подвес:

​Со стороны диффузора остается отверстие и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли и мелкого мусора:

​Для этого используется защитный колпачок. Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию — она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая. Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда, но слишком быстрое возвратно-поступательное движение диффузора. Если диффузор будет слишком тонким, значит он будет легким и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если диффузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование всей площади диффузора. Диффузор попросту будет гнуться в середине:

​Поэтому производители идут на различные компромиссы — сами диффузоры могут состоять из нескольких компонентов, например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ. В данном примере бумажный диффузор оснащен пластиковым, металлизированным защитным колпачком:

​Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

​Осталось подключить катушку диффузора к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом, устойчивым к многократным перегибам:

​Обычно выводы катушки тянутся по диффузору примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клеммам и подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается к установленной на корзине клеммной колодке. К колодке подпаиваются, или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода, идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

clippu.net

Устройство динамика. Громкоговоритель.

Устройство динамика. Громкоговоритель.

Устройство динамика, сабвуфера.
Громкоговоритель — устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство
Сегодня в разделе Теория Автозвука, мы постараемся вместе разобраться, как устроен мотор сабвуфера (магнитная система и звуковая катушка), а так же узнаем с какими сложностями сталкиваются производители при проектировании магнитной системы и звуковой катушки сабвуфера.

Основа привода динамика осталась практически без принципиальных изменений со времен выдачи первого патента в 1925 г. Пять основных частей привода неизменны и незыблемы: магнит, полюсный наконечник, передний и задний магнитопроводы и звуковая катушка. Задача первых четырех элементов – создать по возможности мощное магнитное поле и сконцентрировать его в зазоре между полюсным наконечником и верхним магнитопроводом. А «пятый элемент» – звуковая катушка, обязан в этом поле двигаться при протекании по обмотке тока. Все вроде бы просто. Однако подробностей за эти годы выяснилось немало.

​Самая консервативная часть привода – материал магнитопроводов. Ничего, кроме магнитомягких материалов, а проще говоря – отожженной малоуглеродистой стали, почти чистого железа, здесь не применяется. С материалами для магнитов колдовали долго, вначале перепробовав разнообразные литые магниты из специальных сплавов, а затем, с разработкой ферритовых композиций, вопрос практически закрылся. Металлические магниты теперь применяются практически исключительно в пищалках, где масса магнита мала и можно использовать значительно более эффективные редкоземельные сплавы – почти всегда на основе неодима. Крупных магнитов из неодимовых сплавов не делают лишь потому, что элемент этот в самом деле редкий, и большая часть выпуска идет, на изготовление микродвигателей.


Момент истины в проектировании привода – как обеспечить эффективное взаимодействие магнитного поля и звуковой катушки, которая в него погружена. Геометрия и пропорции рабочего зазора магнитной системы и звуковой катушки – необъятный простор противоречий и компромисов. Основной параметр, определяющий результаты этого взаимодействия – так называетмый силовой фактор B x L, часто приводимый в технических характеристиках породистых динамиков. Силовой фактор – произведение индукции в зазоре на длину провода звуковой катушки, находящуюся в пределах этого зазора. Чем больше силовой фактор, тем более контролируемым становится движение диффузора и тем больше его электрическое демпфирование. Ясно, что чем массивнее магнит, тем силовой фактор будет больше, поскольку будет больше индукция. Но последняя величина зависит также и от размеров зазора: чем шире кольцевая щель в магнитной системе, чем она большего диаметра и чем она глубже (чем толще верхний магнитопровод), тем меньше будет индукция в зазоре, поскольку магнитное поле окажется «размазанным» в пространстве. Сделать зазор узким, маленьким и неглубоким – и негде будет поместить звуковую катушку, намотанную достаточно толстым проводом. Уменьшить сечение провода – возрастет сопротивление и упадет отдача. И так далее. А если принять во внимание, что диаметр звуковой катушки небезразличен и для поведения диффузора, ситуация еще усложняется.

​Существует два основных типа геометрии звуковой катушки в зазоре: короткая катушка и длинная катушка. Длинной звуковая катушка по длине существенно превышает глубину зазора в магнитной системе и в каждый момент «работает» только часть витков, находящаяся в пределах его глубины. Эта часть, а следовательно, длина пповода, находящаяся в зазоре, будет оставаться неизменной пока внутрь зазора не войдет край катушки. Динамик считается работающим в линейном диапазоне перемещений диффузора, именно до этого момента. То, насколько катушка длиннее зазора и будет определять максимальный линейный ход диффузора – знаменитый X max.

​Но, поскольу только те витки, что попали «в поле» реально работают, плотность намотки стараются сделать наибольшей и именно за этим придумали в свое время ленточную намотку плоским проводом, уложенным на ребро. Сейчас многослойные катушки, выполненные обычным круглым проводом, мирно уживаются с однослойными ленточными, а высший пилотаж в смысле плотности намотки показала датская компания Dynaudio, которая использует провод шестиугольного сечения, полностью заполняющий медью сечение обмотки. В результате, правда, каждую звуковую катушку наматывают вручную в течение 30 минут (по норме), что потом соответственно отражается в цене готовой продукции.

​Привод с длинной звуковой катушкой применяется в подавляющем большинстве сабвуферных динамиков и любим производителями за возможность получить большую индукцию в коротком зазоре, сделать звуковую катушку большой и хорошо охлаждаемой, получить большой ход дифузора. Короткая катушка в пределах линейного диапазона находится полностью внутри магнитного зазора. Сам зазор при этом приходится делать длиннее, а катушку – короче, поэтому типичные значения силового фактора B x L у таких динамиков – меньше. Казалось бы, при таких делах можно эту конструкцию и похоронить, но именно она обеспечивает наименьшие искажения при больших ходах диффузора.

Типичная картина изменения силового фактора со смещением звуковой катушки для двух типов привода выглядит следующим образом:

​У длинной звуковой катушки поведение в пределах линейной области пристойное, а за его пределами – значение силового фактора (а, значит, вносимые искажения) меняется довольно плавно. При выходе короткой катушки из зазора искажения нарастают быстро, зато пока этого не случилось, линейность – идеальная.

Здесь есть одна тонкость: различные сочетания длины звуковой катушки и глубины зазора определяют разное поведение динамика на границе его линейного диапазона (и за ней). Возьмем два динамика – у одного глубина зазора (толщина верхней плиты магнитной системы 8 мм, а длина звуковой катушки – 12 мм. У другого – 4 мм и 8 мм соответственно. Максимальный рабочий ход диффузора у обоих будет одинаковым – 2 мм (12-8)/2 = (8-4)/2 = 2.

Однако у первого, с большим отношением глубины зазора к X max за пределами линейного диапазона, нелинейность будет нарастать относительно плавно, а второй = захрипит уже при незначительном превышении X max. Так что есть прямой смысл смотреть не только на величину X max из документации, но и на толщину переднего магнитопровода на самом динамике – чем больше, тем лучше.

​Другой источник искажений, определяемых конструкцией привода – его ассиметрия. В идеальном случае сила, действующая на звуковую катушку при движении в одну и другую сторону, то есть внутрь магнитной системы и наружу, должны быть одинаковы по величине. Не будет этого – искажения сигнала неизбежны. Для этого магнитное поле, создаваемое в зазоре, должно быть максимально симметричным. Так бы оно и случилось, без особых ухищрений, если бы все магнитное поле оказывалось в зазоре. На деле этого не происходит и силовые линии поля «выплескиваются» из зазора и образуют поле рассеяния. Но, поскольку выше зазора – воздух, а ниже – сталь полюсного наконечника, рассеяние происходит существенно несимметрично.

​Чтобы как-то навести симметирию, некоторые фирмы применяют более сложную геометрию рабочего зазора магнитной системы. Некоторые, например, просто удлинняют полюсный наконечник (в сабвуферах Kicker, например, очень это любят)

​В результате магнитная обстановка сверху и снизу существенно выравнивается, но дается это в результате увеличения общего рассеяния – силовые линии «лезут» вверх по стволу удлинненного полюсного наконечника, а место им – в зазоре, все остальное – нежелательные побочные поля. Для компенсации возросшего рассеяния приходится ставить более мощные магниты. Другие фирмы идут «от противного» и уменьшают рассеяние ниже магнитопровода, для чего полюсный наконечник делается ступенчатым.

​Более «тощий» ствол замыкает на себя меньше силовых линий и они поневоле скапливаются в зазоре, но возрастает общее магнитное сопротивление системы и падает индукция в зазоре. Вообще, магнитное сопротивление стараются сделать возможно меньшим, для этого часто полюсный наконечник выполняют заодно с нижним магнитопроводом, чтобы не было лишнего стыка, хотя это намного хлопотнее, чем сделать их по отдельности и соединить при сборке. Еще одно, довольно эфективное, но не очень распространенное решение – полюсный наконечник с выемкой, можно найти в довольно пафосных марках динамиков. Здесь, помимо усложнения технологии, возрастает чувствительность к разбросу характеристик магнита, поэтому менее притязательные изготовители головок на такое решение идут неохотно.

​Особняком стоят радикальные решения – вывернутые «наизнанку» магнитные системы, у которых магнит – внутри звуковой катушки, а все, что вокруг – магнитопровод, замыкающий магнитную цепь.

​Такие «обращенные» магнитные системы сделаны главным образом для того, чтобы улучшить линейность работы диффузора, а с точки зрения их функционирования как «мотора» – сплошная головная боль для разработчиков – оттого они и редки.
Привод динамика, как любая машина постоянного тока – обратим, то есть одновременно работает и как своего рода трансформатор. При движении звуковой катушки в мощном магнитном поле в ней наводится ЭДС и протекает ток, поскольку катушка закорочена практически нулевым выходным сопротивлением усилителя. Этот ток приводит к модуляции магнитного поля в зазоре, а поскольку звуковая катушка то «надета» на полюсный наконечник, то вылезает наружу, характер этой модуляции тоже ассиметричен и приводит к дополнительным искажениям. Для снижения этих нежелательных эффектов необходимо сделать так, чтобы, оставаясь эффективным двигателем, привод динамика перестал быть эффективным трансформатором. Известно, что злейший враг трансформатора – короткозамкнутые витки. Вот их-то и поставили на службу обществу в усовершенствованных магнитных системах. Чаще всего такие короткозамкнутые витки делаются в виде покрытия медью верхнего торца полюсного наконечника,

​установки медного (реже – алюминиевого) наконечника…

​…или с помощью так называемого «стабилизатора магнитного потока» – проводящего кольца, установленного у основания полюсного наконечника, подобная конструкция замечена в сабвуферах марки Fi Audio.

​Побочным эффектом от короткозамкнутых витков в различных вариантах является уменьшение индуктивности звуковой катушки, из-за влияния которой с повышением частоты растет импеданс сабвуфера. Поэтому косвенно о наличии описанных устройств в конструкции динамика можно судить по величине индуктивности звуковой катушки. Если величина этой индуктивности 5-6 дюймового мидбаса не превышает 0,3-0.4 мГн, а у сабвуферов 10 – 12 дюймов 0,6-1,0 мГн, можно дать голову на отсечение, что создатели динамика позаботились о стабилизации потока, за что им можно быть только признательными.

clippu.net

Как работает динамик — T&P

Иллюстрация: Максим Чатский

Если два магнита поднести друг к другу, то их магнитные поля начнут взаимодействовать и противоположные полюса магнитов будут притягиваться друг к другу. Все вы детстве играли с магнитами и видели, как это происходит.

Это явление и используется в аудио-динамике. Основная деталь динамика — катушка с намотанной на нее проволокой. Если по этой проволоке пустить ток, то получится электромагнит, причем его полярность зависит от того, в какую сторону пустить ток.

Вторая важная деталь — постоянный магнит в форме кольца. В дырку этого кольца помещают катушку и соединяют ее с мембраной колонки. Обычно мембрана — это бумажный или пластиковый конус.

Этот принцип работает и в обратную сторону. Если раскачивать катушку, то поле постоянного магнита будет создавать внутри нее электрический ток, который будет менять свое направление с частотой колебаний. Так что, если вы подключите наушники к аудио-входу своего компьютера, то получится микрофон.

На контакты катушки подается электрический ток, который меняет свое направление с той же частотой, что и частота звуковых колебаний той музыки, которую мы собрались слушать. От этого катушка превращается в магнит, полюса которого меняются местами с той же частотой, что и ожидаемый звук. Из-за этого она колеблется и передает свои колебания мембране.

Мембрана толкает воздух перед собой образуя звуковые волны. Точно так же образуются волны на воде, если толкать воду рукой в ванне. Для того, чтобы мембрана работала эффективнее, ее делают в виде конуса. Так же и в ванне, волны получаются больше, если толкать воду не прямой ладонью, а слегка согнутой.

theoryandpractice.ru

Динамики — это… Что такое Динамики?

Громкоговоритель — устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько излучающих головок и, при необходимости, акустическое оформление, электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т. п.)

  • Головка громкоговорителя — пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической формы сигналов звуковой частоты в акустическую
  • Акустическое оформление — конструктивный элемент, обеспечивающий эффективное излучение звука (акустический экран, ящик, рупор и т. п.)

Наиболее распространённым видом громкоговорителей являются электродинамические громкоговорители, использующие для звукоизлучения динамические головки, в просторечии называющиеся динамиками, так же иногда называют и сами громкоговорители.

Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако, в отличие от громкоговорителей они не предназначены для излучения звука в открытое пространство

Классификация громкоговорителей

Виды громкоговорителей в зависимости от способа излучения звука

  • Электродинамический громкоговоритель
  • Электростатический громкоговоритель
    • Конденсаторный громкоговоритель
    • Электретный громкоговоритель
    • Пьезоэлектрический громкоговоритель
  • Электромагнитный громкоговоритель
  • Ионофон
  • Громкоговорители на базе динамических головок специальных видов (магнепланарных, изодинамических, ленточных, ортодинамических, излучателях Хейла)

Функциональные виды громкоговорителей

  • Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения; основная статья — Акустическая система
  • Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания; основная статья — Абонентская радиоточка
  • Концертный громкоговоритель — имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи
  • Громкоговорители для систем оповещения и систем озвучивания помещений (громкоговорители этих систем похожи по назначению, несколько отличаются громкостью и качеством звуковоспроизведения)
    • Настенный громкоговоритель
    • Потолочный громкоговоритель
    • Панельный громкоговоритель
  • Уличный громкоговоритель — имеет большую мощность, обычно, рупорное исполнение, в просторечии «колокол»
  • Специальные громкоговорители для работы в экстремальных условиях — противоударные, противовзрывные, подводные
  • Другие специальные виды громкоговорителей
Громкоговорители разного назначения

Акустическая система

Абонентский громкоговоритель

Уличные громкоговорители

Классификация по другим признакам

  • Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот
  • Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот
  • Диффузорный громкоговоритель
  • Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор
  • Громкоговоритель непосредственного излучения

Рупорные громкоговорители

Данный тип громкоговорителей применяется в случаях, когда не требуется высокое качество звука. Такой громкоговоритель состоит из рупорной электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется как наружнее устройство для массового оповещения, для излучения сигналов тревоги, сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении управления ГО и ЧС России. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20000 Гц, нынче эти функции взяли на себя среднечастотные динамики классической конструкции и высокочастотные твиттеры соответственно. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера. Главное достоинство — высокий КПД.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой JBL pro), а также довольно широко распространены в нише так называемого High End Audio — эксклюзивной аудио аппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic, Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и средне-частотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью.

Динамическая головка

Устройство

Головка электродинамической системы является электроакустическим преобразователем электрического сигнала в продольные колебания воздуха, воспринимаемые как звук. ГД обычно устроена следующим образом: имеется постоянный магнит(ранее применялись и электромагниты) цилиндрической формы[1], вокруг которого располагается гильза с катушкой из тонкой лакированной медной проволоки, гильза жёстко закреплена одним концом с бумажным, металлическим (реже) (вспененный никель), полимерным диффузором, либо с диффузором из кевларовых нитей. Выводы с катушки могут быть закреплены непосредственно на диффузоре, как видно на рисунке вверху. Диффузор обычно имеет коническую форму, но может быть и овальным, и близким к прямоугольной форме. Соответственно, если диффузор, например, овальный, рама имеет также овальную форму. Связка «диффузор—катушка» может перемещаться относительно магнита в небольших пределах, при этом катушка перемещается внутри цилиндрического магнита, не касаясь его, а диффузор несколько изменяет свою форму и сильне — положение относительно рамы. Вся эта конструкция закреплена в специальной металлической либо пластиковой раме, именуемой диффузородержателем. В конструкции более простых и дешёвых громкоговорителей, а также небольших средне- и высокочастотных громкоговорителей и громкоговорителей в наушниках может применяться непосредственное крепление диффузора к раме, при этом по краям диффузора, около кромки рамы, часто организуется характерная рельефная полоса. Она служит для увеличения гибкости и подвижности головки относительно рамы. В более дорогих и качественных среднечастотных и в большинстве низкочастотных громкоговорителях применяется подвес (также известный как верхний подвес), изготавливаемый обычно из плотной резины. Подвес представляет собой резиновое кольцо между рамой и диффузором. Он имеет колею по всей длине окружности, это увеличивает его гибкость и уменьшает износ. Края диффузора закреплены на внутреннем крае кольца подвеса, а внешний край подвеса прикреплён к раме. Такая конструкция обеспечивает большой ход головки при воспроизведении сильных импульсных колебаний и при воспроизведении низких частот. Можно заметить невооружённым глазом, как диффузор низкочастотного динамика дрожит в такт басам при воспроизведении музыки. Ход диффузора и головки может, в случае большой громкости и подходящей конструкции динамика, достигать нескольких сантиметров и более, однако при превышении эксплуатационных параметров напряжения, подаваемого на динамик, возможно разрушение динамической системы. Помимо этого, возможно перегорание катушки из тонкой проволоки вследствие чрезмерно высокого протекающего по ней тока. Следует отметить, что регулярное прослушивание музыки на максимальных уровнях громкости отрицательно влияет на здоровье, вызывая психические и нервные расстройства и уменьшение чувствительности слуха.

Диффузор сравнительно жёсткий и сохраняет постоянную форму, однако обращаться с ним следует бережно, не прилагать значительных усилий, так как бумага — не слишком прочный материал и может порваться, а полимер — смяться или оторваться. В случае повреждения диффузора громкоговоритель обычно сохраняет работоспособность, однако прослушивание, например, музыки на нём не доставит удовольствия — из-за порывов на диффузоре возникают сильные искажения, дребезги и хрипы, нарушаются многие параметры громкоговорителя.

В случае, если динамик проектируется как широкополосный, или по крайней мере излучающий расширенный диапазон частот, в центре диффузора часто размещается бумажный, полимерный или металлический купол. Дело в том, что если при воспроизведении низших расчётных для данного динамика частот колеблется вся поверхность диффузора, то при излучении высших частот данного динамика — только центральная часть, область около катушки. Поэтому купол служит для улучшенного воспроизведения высоких частот.

Мощность динамиков, как правило, измеряется в ваттах (при этом существует PMPO — общая мощность, которую потребляет динамик, и выходящая мощность (КПД динамиков как правило не превышает 1-3 %). PMPO обычно составляет сотни ватт (иногда — киловатты для мощных колонок), а выходная мощность — ватты, реже десятки ватт (для мощных динамиков), очень редко более ста.

Принцип работы

При подаче электрического сигнала звуковой частоты, катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магнита под действием силы Ампера, увлекая диффузор и через неё создавая волны разряжения и сжатия в воздухе. Связка «диффузор-катушка» колеблется с такой же частотой, как и частота подаваемого тока. При малой толщине магнитопроводов, образующих зазор, действительно работает только малая часть катушки, приблизительно равная толщине магнитопроводов зазора. Выходящие за пределы зазора части катушки почти не работают, у таких динамиков очень низкий коэффициент полезного действия. Силу, действующую на катушку можно вычислить применив закон Ампера

, где

B — индукция магнитного поля в зазоре, I — ток через катушку, l — часть длины провода катушки находящаяся в зазоре магнитопроводов.

, где

n — число витков катушки находящихся в зазоре, d1 — диаметр катушки,

, где

h — толщина магнитопроводов образующих зазор, d2 — диаметр провода катушки. Для повышения коэффициента полезного действия динамика необходимо увеличивать толщину магнитопроводов, образующих зазор, при этом пропорционально увеличению зазора уменьшается магнитная индукция в зазоре B, но увеличивается относительная рабочая часть катушки, то есть относительная рабочая часть длины провода катушки l до некоторой величины, после которой относительная рабочая часть длины провода катушки начинает уменьшаться. При изменении амплитуды электрического сигнала звуковой частоты также изменяется положение диффузора. Так как электрический сигнал звуковой частоты, подаваемый на катушку, имеет частоту в пределах слышимости человеческого уха[2], то и диффузор колеблется относительно постоянного магнита с такой же частотой.

Здесь следует сделать замечание, что реальная частота колебаний диффузора большинства ГД и прилегающих слоёв воздуха лежит в пределах примерно 300 — 12000 Гц, причём чем меньше, хуже и проще громкоговоритель, тем у́же этот частотный диапазон и тем менее линейна его амплитудно-частотная характеристика. На частотах за пределами этого диапазона излучаемая мощность незначительна. Для воспроизведения наиболее низких частот[3] небольшие по размерам ГД вовсе непригодны.

Колеблющийся диффузор создаёт в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека. Таким образом, с помощью ГД электрический сигнал звукового диапазона частот с усилителя преобразуется в звук.

Следует повториться, что при воспроизведении наиболее низких частот из частотного диапазона, воспроизводимого динамиком, работает вся поверхность диффузора, а при воспроизведении высших частот из частотного диапазона — только центральная его часть, что располагается над катушкой. Поэтому в широкополосных динамиках часто в центре устраивается металлическая, полимерная или бумажная накладка — купол в целях улучшения воспроизведения высоких частот.

Применения

Описанная классическая конструкция является базовой и может применяться в недорогой технике, там, где не требуется высокое качество звука. Для высококачественного воспроизведения проектируются более сложные и совершенные громкоговорители.

Для создания более качественной аудиосистемы одну или несколько динамических головок помещают в корпус в виде коробки из дерева, либо пластика или металла таким образом, чтобы изолировать лицевую и тыльную поверхности диффузора друг от друга и исключить «перетекание» воздуха вокруг кромки рамы громкоговорителя. Полученное изделие называется акустическая система. Если в акустической системе присутствует встроенный усилитель, такая акустическая система называется активной, в противном случае — пассивной. Создание акустических систем, имеющих максимально чистое, естественное и натуральное звучание — весьма трудоёмкая и сложная задача, так как на конечный результат влияет множество факторов.

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми. Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Технические характеристики динамической головки

При определении мощностных параметров головки следует учитывать, что в СССР в разное время они выражались по разному — до 1985 года по ГОСТ 9010, позднее по ОСТ 4.383.001, требования которого ближе к международным нормам.

Основными техническими характеристиками динамической головки являются:

  • Тип динамической головки — Полно-диапазонная (широкополосная), низкочастотная, среднечастотная, высокочастотная
  • Номинальный диаметр — как правило, внешний диаметр диффузородержателя (рамы). Реже — диаметр подвеса диффузора либо расстояние между противоположными крепёжными отверстиями. Для компрессионных драйверов — диаметр горла рупора.
  • Мощность — номинальная, программная (длительная), либо пиковая (краткосрочная) подводимая мощность, которую выдерживает головка до своего разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возможностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с большим количеством баса или органная музыка), также разрушение может быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности.
  • Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамические головки имеют импеданс 2Ом, 4Ом, 8Ом, 16Ом.
  • Частотная характеристика — Измеренная, либо заявленная, выходная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале постоянной амплитуды на всём заданном диапазоне. Как правило, указывается предел отклонений характеристики, например, «±3dB».
  • Параметры Тиля — Смолла — Набор элеткроакустических параметров, характеризующих головку как колебательную систему.
  • Чувствительность — уровень звукового давления, производимый динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Ватт, измеренное на расстоянии 1 метр от головки.
  • Максимальный уровень звукового давления — максимальное давление, которое может развить головка без своего повреждения либо без превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чувствительности головки и её мощности. Данный параметр приводится, как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению производителя) диапазоне частот и типе сигнала.

История громкоговорителя

Александер Грэм Белл запатентовал первую электродинамическую головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876 г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Ве́рнером фон Си́менсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, [1], но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика), и в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию динамической головки, управляемую сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов. Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe(Пате), выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения)нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже — другие разновидности — применяемые в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты — труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 50-х годов XX века было низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.

Лингвистические аспекты

  1. В разговорной речи привыкли называть громкоговорителями головки громкоговорителей, что не одно и то же, головку иначе можно назвать звукоизлучателем, но не громкоговорителем, впрочем до 80-х годов прошлого века таких различий в терминологии не существовало
  2. Головку громкоговорителя (электроакустический преобразователь) называют также термином динамик. В просторечии и жаргоне словом «динамик» нередко называют и громкоговоритель целиком. В компьютерных кругах используется также выражение спикер
  3. Для термина акустическая система существуют два устаревших синонима, которые тоже когда-то были стандартизованы в качестве терминов — акустический агрегат и звуковая колонка

Номенклатура

Номенклатура советских громкоговорителей

Номенклатура зарубежных громкоговорителей

Примечания

  1. наиболее часто встречающаяся форма
  2. 20 — 20000 Гц
  3. примерно 16—250 Гц

Литература и документация

Литература

Нормативно-техническая документация

Ссылки

См. также

dic.academic.ru