Заказать звонок


все коммерческие предложения высылать на [email protected]
для оформления заявок [email protected]



Как устроен динамик


Схема, устройство колонок

Как известно, для воспроизведения звуковых волн в большинстве акустических систем применяются динамические излучатели, или динамики. Они занимаются преобразованием электрического тока в звуковые волны путем движения специальной мембраны. Но сами по себе они не могут образовывать звук достаточно высокого качества – в комплекте с ними идет целый комплекс электротехнических устройств, заставляющих динамик работать. Если все эти детали встроены в корпус источника звука – магнитофона или телевизора – в области низких частот широкополосные динамики работают менее эффективно. Звук наполняется искажениями из-за резонансного эффекта.

Чтобы микросхемы, трансформаторы и полупроводники не мешали звуковым волнам, в большинстве современных акустических систем динамические излучатели выносятся в отдельные корпуса – колонки. Разнообразие их форм-факторов, дизайна и прочих особенностей исполнения велико, но все они имеют ряд общих черт. Как же устроены привычные для большинства пользователей колонки?

Корпус

На первый взгляд может показаться, что корпус – это маловажная часть колонок, и то, как он выглядит и из чего сделан, имеет мало разницы. На самом же деле, правильная форма и материал исполнения корпуса колонок играет одну из важнейших ролей в деле производства высококачественного звука.

Колонки напольные DALI Ikon 6 MK2 white high gloss

Все, как и было упомянуто вначале, упирается в резонанс и его эффект. От особенностей конструкции корпуса сильно зависит сила этих эффектов – наложений частот, посторонних звуков, особенно дребезжания.

В целом, корпус выполняет следующие задачи:

  • устраняет акустическое короткое замыкание, улучшая качество воспроизведение низкочастотного звука;
  • разделяет отдельные динамики в пространстве, мешая им негативно воздействовать друг на друга;
  • создание условий для акустической усадки динамических излучателей;
  • эстетическая роль – придание колонке определенной формы и стиля.

Для полноценного выполнения этих задач перед инженерами стоит задача правильно подобрать форму и материал, из которого будет изготовлена коробка для размещения излучателя, а также правильно расположить в пространстве все детали устройства.

Форма корпуса может быть самой разной, и от правильного ее подбора сильно зависит эффективность создания звуковых волн. Варианты могут быть следующими:

  • Прямоугольник – стандартные колонки обычно именно такие, могут быть в форме параллелепипеда или куба. Несмотря на свою традиционность, такие колонки издают далеко не идеальный звук, поскольку прямоугольная форма располагает к созданию резонанса и сопутствующих ему эффектов.
  • Форма с непрямыми углами – трапеция, пирамида.
  • Круглые формы – эллипс или шар. Для широкополосных колонок скругленные стенки подходят лучше всего.

Таким образом, для обычных колонок, которые отвечают за основной диапазон звуковых частот, наиболее пригодны круглые формы. Эта особенность часто используется инженерами для компенсации качества дешевых колонок. В них передняя стенка делается прямой, а задняя и боковые объединяются в одну изогнутую поверхность, что позволяет эффективно отражать и направлять звуковые волны в сторону слушателя.

Самодельный корпус колонки

Сабвуферы же чаще кубические – это связано с особенностями воспроизведения низких частот. Также в них гораздо чаще, чем в обычные колонки, встраивается фазоинвертор – полая труба, насквозь проходящая сквозь одну из стенок и фокусирующая звуковые волны.

Материалы так же могут быть разными. В основном это, конечно, пластмасса или древесина разных типов. Могут встречаться следующие варианты исполнения корпуса колонок:

  • ДВП, ДСП, фанера средней плотности. Колонки из продуктов деревоперерабатывающей промышленности получаются, по мнению многих аудиолюбителей, наиболее качественными и издают мягкие, чистые звуки. Однако используется такой вариант не слишком часто – особенно он был распространен в старых советских акустических системах. Колонки из дерева получаются массивными, поэтому они чаще всего напольные.
  • Дорогие специальные полимеры. Несмотря на худшие показатели звукоизоляции, пластик, разработанный специально для производства колонок, неплохо подходит для формирования корпусов этих устройств. Однако устройства из высококачественного пластика имеют весьма высокую стоимость.
  • Дешевый пластик – обыкновенный полистирол. Такие колонки зачастую совсем не поглощают звук, что приводит к множеству посторонних шумов. На большой громкости гулы и гудения слышны особенно отчетливо.

Изнутри стенки корпуса обычно отделываются дополнительным звукоизоляционным материалом – чаще всего самым простым поролоном. Это позволяет несколько улучшить характеристики даже самого дешевого материала.

Динамики

Динамические излучатели – это главная часть схемы устройства колонок. Именно они занимаются производством звуковых волн. Динамика их заключается в работе подвижной катушки. Как же работает эта часть колонки?

Схема динамика довольно проста, в нее входят самые основные электротехнические части.

Конструкция излучателя

Работает весь этот комплекс деталей также весьма просто. На корпусе колонки надежно закрепляется постоянный магнит – в отличие от электромагнита, это позволяет непрерывно создавать магнитное поле в любых условиях. В дешевых моделях используются старые материалы – магниты из обычного феррита. Более современные, технологичные и дорогие колонки оснащаются качественными неодимовыми магнитами, создающими статичное поле. Несравнимо более высокое качество таких устройств и до сих пор не слишком широкая их распространенность позволяет производителям указывать использование неодима как отличительную особенность своей продукции.

Постоянное магнитное поле окружает катушку из медного провода, находящегося под действием переменного тока, исходящего от электрической сети, аккумулятора или USB-порта в зависимости от типа колонок. Стоит отметить, что устройства работают с высокоуровневыми токами – напряжение измеряется в вольтах, десятках и, в некоторых случаях, даже тысячами вольт, а сила тока – в амперах и десятках ампер. Это создает необходимость для обеспечения линейности сигнала.

Поток электронов модулируется акустическим сигналом и, в соответствие с законами физики, создает вокруг себя электромагнитное поле. Его взаимодействие со статичным полем от постоянного магнита придает катушке динамику. Движение катушки, в свою очередь, приводит к вибрированию диффузорной мембраны, вибрации вызывают колебания воздуха, которые и воспринимаются человеческим ухом как звук.

Материал исполнения мембраны может быть разным: используются как искусственные полимеры, так и натуральные соединения, например целлюлоза. В дорогих моделях колонок может применяться тонкая титановая пластина. От этого параметра, конечно, сильно зависит качество издаваемого динамическим излучателем звука.

Разнообразие динамиков

Динамики различаются по воспроизводимому ими диапазону звуковых частот. Существуют следующие виды излучателей:

  • низкочастотные (сабвуферы) – излучают звук в диапазоне 20-120 Гц;
  • среднечастотные – занимаются воспроизведением основной массы звука, вплоть до 5 кГц;
  • высокочастотные (твиттеры) – излучают самые высокие звуки, от 2 до 20 кГц в зависимости от технических особенностей.
2-х компонентная акустическая система

Все эти динамики различаются не только особенностями исполнения элементов конструкции, но и размерами. Так, сабвуфер обычно самый большой – от величины его диаметра зависит качество исполнения низких частот. Твиттер, наоборот, маленький, чтобы волны получались как можно более короткими.

Усилитель

Колонки могут быть активными или пассивными. В колонки первого типа встраивается собственный усилитель звука – устройство, которое преобразовывает поступающий сигнал, подстраивая его под мощность колонок. Без усиления колонки звучали бы слишком тихо.

Если используемые колонки относятся к пассивному типу, усилитель подключается к ним отдельно посредством акустических кабелей с клеммами. Усилители бывают разными и не только занимаются собственно преобразованием мощности сигнала, но и сбором и объединением сигналов от разных колонок в многоканальных акустических системах. Помимо усилителя, преобразованием может заниматься такое устройство, как ресивер.

Применение правильных материалов, снижение силы искажений звука приводит к существенному повышению качества акустической системы. Инженеры обязаны уделять разработке колонок максимум внимания, ведь колонки должны не просто издавать звук – их задача состоит в том, чтобы правильно создать звуковое поле, соответствующее десятку реальных источников звука, используя всего лишь несколько громкоговорителей.

Несмотря на весьма распространенное мнение, что на качество акустической системы влияет буквально каждый ее элемент: источник звука, ресивер, усилитель и даже сами акустические провода и кабели, звук...  12997

Ассортимент колонок – устройств, являющихся совокупностью динамических излучателей, их корпусов и дополнительной электроники – на сегодняшнем рынке неимоверно широк. В магазинах можно встретить самые...  8468

На удобство пользования акустической системой, а также на сложность подключения ее элементов друг к другу и способ введения системы в эксплуатацию влияет целый ряд параметров. Это и количество...  5869

zvukoved.net

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

Устройство динамика

Электродинамический громкоговоритель, динамический громкоговоритель, динамик, динамическая головка прямого излучения – это разнообразные названия одного и того же прибора служащего для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в колебания воздуха, которые и воспринимаются нами как звук.

Звуковые динамики или по-другому динамические головки прямого излучения вы не раз видели. Они активно применяются в бытовой электронике. Именно громкоговоритель преобразует электрический сигнал на выходе усилителя звуковой частоты в слышимый звук. Стоит отметить, что КПД (коэффициент полезного действия) звукового динамика очень низкий и составляет около 2 - 3%. Это, конечно, огромный минус, но до сих пор ничего лучше не придумали. Хотя стоит отметить, что кроме электродинамического громкоговорителя существуют и другие приборы для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в акустические колебания.

Чтобы понять, как работает электродинамический громкоговоритель, обратимся к рисунку.

Динамик состоит из магнитной системы – она расположена с тыльной стороны. В её состав входит кольцевой магнит. Он изготавливается из специальных магнитных сплавов или же магнитной керамики. Магнитная керамика – это особым образом спрессованные и «спечённые» порошки, в составе которых присутствуют ферромагнитные вещества – ферриты. Также в магнитную систему входят стальные фланцы и стальной цилиндр, который называют керном. Фланцы, керн и кольцевой магнит формируют магнитную цепь.

Между керном и стальным фланцем имеется зазор, в котором образуется магнитное поле. В зазор, который очень мал, помещается катушка. Катушка представляет собой жёсткий цилиндрический каркас, на который намотан тонкий медный провод. Эту катушку ещё называют звуковой катушкой. Каркас звуковой катушки соединяется с диффузором – он то и «толкает» воздух, создавая сжатия и разряжения окружающего воздуха – акустические волны.

Диффузор может выполняться из разных материалов, но чаще его делают из спрессованной или отлитой бумажной массы. Технологии не стоят на месте и в ходу можно встретить диффузоры из пластмассы, бумаги с металлизированным покрытием и других материалов.

Чтобы звуковая катушка не задевала за стенки керна и фланец постоянного магнита её устанавливают точно в середине магнитного зазора с помощью центрирующей шайбы. Центрирующая шайба гофрирована. Именно благодаря этому звуковая катушка может свободно двигаться в зазоре и при этом не касаться стенок керна.

Диффузор укреплён на металлическом корпусе - корзине. Края диффузора гофрированы, что позволяет ему свободно колебаться. Гофрированные края диффузора формируют так называемый верхний подвес, а нижний подвес - это центрирующая шайба.

Тонкие провода от звуковой катушки выводятся на внешнюю сторону диффузора и крепятся заклёпками. А с внутренней стороны диффузора к заклёпкам крепится многожильный медный провод. Далее эти многожильные проводники припаиваются к лепесткам, которые закреплены на изолированной от металлического корпуса пластинке. За счёт контактных лепестков, к которым припаяны многожильные выводы звуковой катушки, динамик подключается к схеме.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Page 2

Если пропустить через звуковую катушку динамика переменный электрический ток, то магнитное поле катушки будет взаимодействовать с постоянным магнитным полем магнитной системы динамика. Это заставит звуковую катушку либо втягиваться внутрь зазора при одном направлении тока в катушке, либо выталкиваться из него при другом. Механические колебания звуковой катушки передаются диффузору, который начинает колебаться в такт с частотой переменного тока, создавая при этом акустические волны.

Обозначение динамика на схеме.

Условное графическое обозначение динамика имеет следующий вид.

Рядом с обозначением пишутся буквы B или BA, а далее порядковый номер динамика в принципиальной схеме (1, 2, 3 и т.д.). Условное изображение динамика на схеме очень точно передаёт реальную конструкцию электродинамического громкоговорителя.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

studopedia.ru

Принцип работы динамика

Динамик (громкоговоритель) – аппарат, который переводит электрические импульсы в звуковые вибрации и излучает их в окружающую среду, в качестве которой как правило выступает воздух, но может и вода и др. Начало изобретению динамика положил в 1876 году Александер Грэм Белл, который создал электродинамическую головку (капсюль) для своего телефона.

Устройство динамика довольно просто: внутрь постоянного магнита помещена катушка из тонкой проволоки, прочно укрепленная к диффузору. Причем она не связана механически с постоянным магнитом, но находится в его поле.

Принцип работы динамика: когда по катушке протекает изменяющийся ток, она выступает как электромагнит, а от силы тока зависит, насколько сильно она притягивается или отталкивается от магнита. Поскольку к катушке прикреплен диффузор, колебания катушки передаются и ему. Диффузор приводит к колебанию воздуха, вибрации которого воспринимаются ухом как звук.

О том, на чем основан принцип работы динамика, наглядно и остроумно показано на видео.

На сайте есть материалы про особые эффекты, которые можно получить благодаря динамикам.

izobreteniya.net

Как работает динамик

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

Как устроены акустические системы. Окончание

Приветствую, друзья!

В первой части статьи мы познакомились с устройством основных компонентов акустических систем – динамиков.

Магнит, катушка и бумага заставляют наши сердца биться быстрее, особенно когда звучит любимая мелодия.

Теперь самое время задать вопрос — а сколько акустических систем надо?

Как вы думаете – зачем используют две (или больше) акустических систем, а не одну?

Зачем эти дополнительные затраты, а?

Да и место на столе этот «лишний» ящик занимает…

Затем же, зачем человек имеет два органа слуха, которые нужны ему не только для красоты и симметрии.  Имея два уха, человек может различать направление прихода звуков. Звуковая картина при этом приобретает красоту, полноту и объем!

Этот факт можно отразить сухим техническим языком: звуковые сигналы, попавшие в органы слуха, обрабатываются звуковым процессором, расположенном в межушном пространстве, и рассчитывается направление их прихода. А если серьезно, то ведь как прекрасно, гуляя в лесу или парке, слушать пение птиц, доносящееся с разных сторон!

Следует отметить, что существует разные подходы к воспроизведению многоканального звука.

Первый (который мы рассмотрели) – это две одинаковые двух- или трехполосных АС. Для эффективного воспроизведения низких частот они должны иметь достаточно большие размеры.

Но человеческое ухо не в состоянии локализовать направление, откуда приходит звук именно низких частот. Поэтому один большой низкочастотный динамик вполне справится с задачей.

Таким образом, нужен один громоздкий ящик (а не два), который можно установить где-нибудь  под столом.

Такую штуковину называют сабвуфером.

Он, как правило, содержат в себе фазоинвертор. Средне-высокочастотные динамики (сателлиты) при этом устанавливаются в небольшие дополнительные корпуса. В последние годы появились новые стандарты звуковоспроизведения (так называемые многоканальные системы), при этом сателлитов может быть два, четыре или еще больше.

Если сателлита четыре, то два из них устанавливают спереди от слушателя, а два – сзади. После того как все подсоединено и включено, можно начинать палить в монстров из гранатомета. Звук из сабвуфера может послужить поражающим фактором и для самого игрока )))

Активные и пассивные акустические системы

Пассивные акустические системы содержат только динамики и фильтры. Активные  имеют в себе еще и встроенные усилители. Дело в том, что стандартный выход звуковой карты обладает небольшим уровнем мощности и не может обеспечить необходимую громкость АС.

Чтобы не возиться с дополнительными коробками и проводами, усилитель мощности придумали встраивать прямо в акустическую систему.

Большинство компьютерных акустических систем (АС) – активные.

Начинка этих АС  включает в себя, кроме усилителей, и блоки питания.

Источник питания недорогих АС – это обычно понижающий трансформатор, выпрямитель (диодный мост) и фильтрующий конденсатор.

Этот источник преобразует переменное сетевое напряжение 220 В в постоянное в диапазоне (ориентировочно) 12 – 24 В.

Усилители даже самых дешевых моделей акустических систем содержат регулятор громкости, как вещь совершенно необходимую.

Более качественные системы содержат и регуляторы тембра.

Усилители мощности большинства компьютерных колонок сделаны на основе интегральных микросхем.

Такая микросхема содержит в себе  почти все компоненты усилителя и устанавливается на радиатор, отводящий тепло.

Усилитель и блок питания уменьшают внутренний объем АС, что, вообще говоря, ухудшает воспроизведение низких частот.

Впрочем, качественное воспроизведение — это отдельная большая и сложная тема. Большинство компьютерных АС такого воспроизведения, увы, не обеспечивают.

В самом деле, о каком качестве может идти речь, если корпуса акустических систем нередко пластмассовые, а их объем – 1 – 2 литра?

А почему магнита не видно?

Если вы внимательно читали статью, рассматривали рисунок с устройством динамика и смотрели на свои акустические системы, то у вас мог возникнуть вопрос. Почему снаружи не видно магнитного стержня?

Действительно, в низкочастотных динамиках центральный керн обычно закрыт полукруглым колпачком.

Он защищает подвижную катушку и зазор от попадания посторонних частиц. Этот зазор имеет небольшую толщину (1 – 2 мм), в нем действует сильное магнитное поле.

Если туда попадут металлические частицы или опилки – их ничем оттуда не достанешь! И звук будет воспроизводиться со скрежетом и искажениями.

Кроме защиты, колпачок выполняет и другую функцию – расширяет диапазон воспроизводимых головкой звуковых частот в верхнюю сторону. Он работает как небольшой дополнительный диффузор. Высшие звуковые частоты он не воспроизводит, но со средними вполне справляется.

Таким образом, низкочастотная головка становится низко-среднечастотной. И можно ограничиться двух- (а не трех-) полосной акустической системой. Хорошо придумано, не правда ли?

В заключение скажем несколько слов

 О параметрах акустических систем

Вообще говоря, таких параметров много. Акустика и качественное воспроизведение звука – вещи, прямо скажем, весьма сложные. Укажем только на некоторые, чтобы не забивать голову излишними подробностями.

Output Power (RMS)

Это выходная мощность. RMS – это Root Mean Square, среднеквадратическое значение, ограниченное нелинейными искажениями. Измеряется в ваттах (Вт). Чем она больше, тем громче могут звучать акустические системы.

PMPO (Peak Music Power Output)

Это пиковая кратковременная музыкальная мощность. Величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за некоторый минимальный промежуток времени.

Измеряется в ваттах, обычно в несколько раз выше Output Power. Это исключительно маркетинговая уловка, которую не стоит брать во внимание. Применяется для характеристики дешевых АС.

Frequency Response

Это диапазон воспроизводимых частот. Напомним, что человеческое ухо слышит (в идеальном случае) звуки с частотой от 16 до 20 000 Герц. Поэтому некая «идеальная сферическая АС в вакууме» должна этот диапазон воспроизводить.

На практике такого чаще всего не бывает. Нижняя граница определяется размерами низкочастотного динамика и корпуса, верхняя – диапазоном частот, воспроизводимых высокочастотным динамиком.

Встроенный усилитель, естественно, также должен воспроизводить весь этот диапазон частот. К счастью, это легко обеспечить. Если воспроизводятся звуки в диапазоне 40 – 18 000 Герц – это уже неплохо.

Signal to Noise Ration (SNR)

Это  отношение сигнал/шум (точнее говоря, отношение мощности полезного сигнала к мощности шума). Измеряется в децибеллах (дБ). Характеризует не динамики активных акустических систем, а параметры встроенного в них усилителя.

Чем оно больше, тем лучше. Шумы вы можете услышать в паузе (когда звука нет), если установите максимальную громкость.

Или если вплотную поднесете ухо к динамику. Услышите неприятное на слух шипение.

Запись вида «SNR 80 dB» (или S/N ration) означает, что напряжение полезного сигнала больше напряжения шума  в 10 000 раз.

Это, кстати сказать, не так уж и много.

Вот так, друзья!

Теперь некоторые надписи сзади корпуса АС перестали быть для вас непонятными иероглифами. Не так ли?

Можно еще почитать.

Что такое термопредохранители.

До встречи на  блоге!

vsbot.ru


Смотрите также