Bir hoparlör veya hoparlör , bir bir elektro dönüştürücü üretmek için tasarlanmıştır ses bir mesafede elektrik sinyali . Bunda, mikrofonun tersidir . Uzantı olarak, bu terim bazen ses üretimi için tasarlanmış eksiksiz bir cihazı belirtmek için kullanılır (bkz. Hoparlör ).
Dört tip hoparlör, elektrodinamik , elektrostatik , piezoelektrik ve izodinamik, en yaygın güncel teknolojileri temsil eder. Pazarın yaklaşık %99'unu kapsayan elektrodinamik hoparlör, kitle teknolojisi için hala nispeten basit bir kullanıma sahiptir.
10 Aralık 1877, hareketli bobinli bir hoparlörün ilk patenti Werner von Siemens'e verildi . Hoparlör, çok çeşitli uygulamaları yerine getirir: hoparlörler hem tebrik kartlarında bulunur hem de konser güç amplifikatörlerine bağlanır .
Başlangıçta hoparlörler neredeyse yalnızca atölyelerde ve fabrikalarda çağrıları iletmek için kullanılıyordu. Daha sonra, rolleri genişledi ve hoparlör, çok sayıda dinleyici için yüksek sesle konuşmayı yeniden üreterek normal telefon alıcısının yerini aldığından kablosuz telefonun çalışmasına izin verdi.
Bir hoparlör, bir amplifikatörden gelen bir elektrik sinyalini mekanik bir sinyale (hava basıncındaki değişiklikler) dönüştürmelidir. Elektroniğin gelişmesinden ve dijital ses kaynaklarının ortaya çıkmasından bu yana, mekanik elemanlar içeren ve bu nedenle çok sayıda maddi kısıtlamaya tabi olan ses yeniden üretim zincirinin tek unsurudur. Bu nedenle, herhangi bir elektro-akustik sistemdeki zayıf halkadır.
Kaynak.
İdeal bir hoparlör, kayıt sırasında daha önce bir mikrofon tarafından alınan hava basıncındaki değişiklikleri aynı şekilde yeniden üretmelidir.
Homojen bir basınç cephesini yeniden yapılandırmak için ideal teorik model , işitilebilir spektrumun tüm frekanslarını (20 ila 20.000 Hz ) her yöne yayabilen bir nokta kaynak olan titreşimli küredir .
Zarının çapı, yayılan minimum dalga boyundan çok daha az olmalıdır . Örneğin, duyulabilir yüksekler (20.000 Hz ) için dalga boyu 1,7 cm'dir . Aksi takdirde, zarın bir kenarı tarafından yayılan havanın basıncı, diğer kenara doğru yayılma süresi, bu kenar tarafından o anda oluşturulan depresyonu iptal edecektir ('sinüzoidal bir sinyal durumunda').
Membranın hareketleri, bozulmaya neden olmamak için elektrik sinyalinin varyasyonlarını sadık bir şekilde takip etmelidir . Bunun için membranın basınç altında deforme olmaması ve kendisinin rezonansa girmemesi için sonsuz rijit olması gerekir.
Köleleştirme sistemlerinin yokluğunda :
Teorik modelden saparsak ve tüm spektrumu yeniden üretmek için birkaç kaynak kullanırsak, farklı kaynaklar arasında parazit oluşur ve ses alanı uzayda homojen olmaz. Bu nedenle dinleyici, kulağı ile farklı kaynaklar arasındaki göreceli mesafeye bağlı olarak farklı bir algıya sahip olacaktır.
Aşağıdaki prensibe göre çalışır:
Motor aşağıdaki gibi yapılmıştır:
Bu bobinden bir akım geçtiğinde , terminallerinde sabitlenen voltaj nedeniyle , bir kuvvet ( F ) bobinin eksenel yönde hava boşluğunun B alanından çıkmasına neden olur . bu kuvvet F = B · L · i · sin ( α ) ( Laplace kuvveti ) formülüyle tanımlanır , B hava boşluğundaki alandır, L hava boşluğuna sokulan bobinin telinin uzunluğu, i akım bobin içinden geçen akım, ve açı α vektör arasındaki açıya eşittir (a) B ve vektör I : bu yüzden, hoparlör, sin (durumunda a ), 1 olarak kuvvet eşit olacaktır F olduğu orantılı i ise, B (manyetik düzeneği de tasarlanmış ise durum) ve sabit L bobinin yerinden ne olursa olsun sabit ise: o bobin alanı göre simetrik olarak monte edilmiş olmasını sağlamak için, bu nedenle gerekli olan , böylece hava boşluğunu terk eden telin uzunluğu, hava boşluğuna giren tel ile telafi edilir.
Hoparlörün matematiksel modellemesi büyük ölçüde Thiele ve Small'un çalışmalarına dayanmaktadır. Bu modelde, hoparlör Thiele / Small (en) parametreleriyle karakterize edilir . Hoparlör dönüştürücünün karmaşıklığına bağlı bazı eksikliklere rağmen, bu model elektro-akustik ekipman tasarımcıları tarafından bugüne kadar en yaygın kullanılan model olmaya devam ediyor.
Elektrik-mekanik, ardından mekanik-akustik ikili enerji dönüşümü mükemmel değildir. Elektromekanik dönüşüm, esasen Joule etkisi ile verim kaybıyla gerçekleşir .
Bu ısıya karşı mücadele şunları sağlar:
Bu üç parametre, bobini hareket ettirirken bozulmayı mümkün olduğunca düşük tutmak için önemlidir. Bozulma, bobinin hareketleri artık akımın doğrusal bir fonksiyonu olmadığında meydana gelir. Üreticilerin çözümlerinin tümü aşağıdaki iki yaklaşımdan birine dayanmaktadır:
Güç tüketimindeki azalma, manyetik alanı artırarak veya bu alandaki dönüş sayısını artırarak yapılır ( endüktans formülüne bakın ), bu da eşdeğer bir ses seviyesine sahipken elektrik yoğunluğunu azaltmayı mümkün kılar.
Membranın kütlesini azaltarak veya süspansiyonu daha esnek hale getirerek yük ve dolayısıyla elektrik tüketimi de azalır.
termal dağılımIsı, ses bobini tarafından aşağıdaki formüle göre üretilir :
Bu ısı ön kısım için zar ve örümcek tarafından bloke edilir. Arkada, tahliyesi alan plakaları ve merkezi çekirdek veya bir silindir kapağı tarafından yavaşlatılır. Onu tahliye etmek için genellikle birlikte kullanılan birkaç çözüm vardır.
Radyatör
diyaframı Diyaframa bağlı ses bobini, diyaframlar arasındaki termal direnç düşükse diyaframa ısı iletebilir. Bu sistem, Akustik Enerjiden AE1'lerde kullanılır. Metal membran bir radyatör görevi görür. Bir AE1, 90 mm için 200 W etkili olduğunu kabul eder .
Ek radyatörler
Hoparlör kafasının çevresine radyatörler eklenerek, alan plakaları ve merkezi çekirdek tarafından yakalanan ısı tahliye edilir. Boston Acoustique'de bu çözüm çoğunlukla tweeter'larda kullanılır.
Radyatöre bağlı merkezi çekirdeğe metal bir çubuk sokarak, ısı bu termal ağ geçidi tarafından muhafazanın dışına iletilir. Ayrıca bir koç gibi davranarak kutuyu sertleştirmeyi mümkün kılar.
Havalandırma kuyuları
Merkezi çekirdeği veya silindir kapağını delerek bir hava geçişi oluşturulur. Bobin tarafından merkezi çekirdeğe iletilen ısı bu kuyudan dışarı atılır. Bu, JBL'nin Vented Gap Cooling'idir . Bu sistem, coilin ön kısma yakın kısmı ile sınırlı soğutma sağlar. JBL, bobini merkezi çekirdeğin çevresindeki üç küçük kuyudan havalandıran bir çözüm icat etti. Hava doğrudan bobinin kalbine ulaşır, bu JBL'den Süper Havalandırmalı Boşluktur. Dinamik sıkıştırma birkaç desibelde tutulur. EV gibi küçük çaplı bir bobine sahip bir hoparlör, 7 dB düzeyinde bir sıkıştırmaya maruz kalacaktır .
Daha basit bir çözüm, arka plakayı ve merkezi çekirdeği veya silindir kapağını delmektir. Delik, arka alan plakasına yol açar. Birkaç tahliye çözümü mümkündür.
Su soğutma Hava boşluğuna
bir ferro-sıvı yerleştirilerek , havaya karşı termal direnç azaltılır ve ısı, ön alan plakalarına ve daha sonra onu tahliye eden merkezi çekirdeğe daha iyi iletilir. Dynaudio'da ve Audax gibi birçok tweeter'da uygulanan bir çözümdür . Parçacıklar yaklaşık 10 nm'dir ve trifer tetroksite (Fe 3 O 4 ) dayanmaktadır . Bu malzeme aynı zamanda bobinin hareketlerini frenleyerek motorun genel verimini de düşürür. Öte yandan, izin verilen güç yükselir ve tweeter'lar için empedans eğrisi çok sönümlenir, bu nedenle olası daha düşük bir eğimde bir filtreleme sunar. Bu çözüm birçok üretici arasında yaygınlaştı.
Yan havalandırma
Bobinin etrafına bitişik olmayan dairesel mıknatıslar yerleştirilerek havanın dışarıya geçişi kolaylaştırılır, böylece sıcaklık düşürülür. Focal , üst düzey sistemlerinde çoklu mıknatısları benimser.
Çanak ile örümcek arasına bir boşluk yerleştirilerek, hava sirkülasyonu sağlamak için serpantin, Triangle'dan Stratos serisinde olduğu gibi ön kısmında soğutulur.
Tüm frekansların yeniden üretilmesinden sorumlu olan yassı bir zar, kütleye göre doğrudan birkaç bin voltluk (yaklaşık 5000 volt) potansiyel farkı ile yüklü iletken bir film ile kaplanmıştır . Membran, zarın her iki tarafına sabitlenmiş, hareket etmeyen iletkenler tarafından harekete geçirilir. Bu teller, voltajı bir elektrik transformatörü tarafından uyarlanan ses sinyali tarafından geçilir , böylece zarı statik olarak çeker veya iterler. Membran tüm frekans aralığını yeniden ürettiğinden, çaprazlama distorsiyonu yoktur .
İletken bir katmanla kaplanmış çok ince (200 µm ) polietilen tereftalat (PET) filme dahil edilmiş bir karbon nanotüp yapısına dayanan “ ultra-ince ve ultra-ince termo-akustik ” bir hoparlör prototipi üretildi. içindeşubat 2010. Filmin iki tarafı arasına uygulanan bir voltaj ile etkinleştirilir . Bu voltaj aniden ısınır ve bir ses üreten karbon nanotüpleri genişletir. Elektrik sinyali kesildiğinde nanotüpler önceki şekil ve konumlarına geri dönerler. Karbon nanotüplerin çok hızlı tepki süresi , insan kulağının algılamasına eşdeğer, 20 ila 20.000 Hz arasındaki frekansları kopyalayacak kadar kısadır . Organizmanın solunması veya nüfuz etmesi durumunda tehlikeli olabilen nanokarbon lifleri, bu hoparlörün üretimi ve ömrünün sona ermesi durumunda, işitme cihazlarını minyatürleştirmek isteyenlerin ilgisini çekerken bir sorun oluşturabilir. Ses yoğunluğu düşük kalır, ancak geliştirilebilirse bir bilgisayar ekranı, kara tahta veya duvar kağıdı hoparlör olabilir.
Genel olarak dört tür hoparlör vardır:
Bu sınıflandırmaya iki özel tip eklenebilir:
Bu bölünmeler yine de yapaydır.
Bir hoparlör, kullanım amacına bağlı olarak dikkate alınması gereken çeşitli teknik özelliklere sahiptir:
Kaliteli bir hoparlörün özelliklerinin gerçek kullanımı (yüksek doğruluk, ses güçlendirme ve diğer profesyonel uygulamalar için) Thiele ve Small parametrelerine sahip olmayı gerektirir.