1. камеры
  2. Аудио & Электроника автомобиля
  3. Главная Аудио
  4. Личная Аудио
  5. телевизоры
  6. Умный дом
  >> Россия Электронный Технологии >  >> Личная Аудио >> Boomboxes

Как работают динамики? Руководство по Super Speaker с диаграммами

Вы когда-нибудь слушали музыку и задавались вопросом, как громкоговоритель может создавать звук? В этой подробной статье с помощью clear объяснения и диаграммы, я объясню, как они работают.

Вы также узнаете:

  • Части внутри динамика
  • Одноконусные и коаксиальные динамики
  • Объяснение двухполосных и трехполосных динамиков
  • Кроссоверы динамиков
  • Что означают импеданс, чувствительность и частотная характеристика динамика

Главное:что внутри динамика?

Громкоговоритель иногда называют электродинамическим громкоговорителем потому что он превращает электричество в движение через магнитные поля, создаваемые музыкальным электрическим сигналом. драйвер динамика представляет собой единый узел динамика, используемый для сборки акустической системы.

Что внутри динамика?

Большинство динамиков состоят из следующих частей, которые работают вместе для создания звука:

  • Постоянный магнит :магнит используется для создания постоянного магнитного поля, окружающего звуковую катушку, чтобы сделать движение возможным.
  • Звуковая катушка и шпулька: Бобина представляет собой круглую трубку, прикрепленную к нижней части конуса. Очень длинная и плотно намотанная проволочная катушка, называемая звуковой катушкой, создает магнитное поле, поскольку через нее проходит электрический ток музыкального сигнала от усилителя.
  • Паук или приостановка: крестовина представляет собой тонкий тканый материал волнистой формы, который поддерживает узел бобины звуковой катушки и помогает возвращать конус на место при его движении.
  • Конус (диафрагма) и пылезащитный колпачок :это конусообразный жесткий материал, который перемещается вместе с магнитом и звуковой катушкой для перемещения воздуха и создания звука. Пылезащитный колпачок представляет собой тонкий материал (например, «колпачок»), который закрывает отверстие в центре для защиты от пыли и грязи.
  • Корзина для динамиков: корзина представляет собой литую или штампованную металлическую раму, к которой крепятся части динамика, чтобы все было выровнено. Он также обеспечивает возможность крепления динамика в коробке.
  • Клеммы для динамиков и плетеный провод: клеммы динамика — это металлические выступы или разъемы, которые соединяют провод динамика с динамиком. Они соединяются со звуковой катушкой с помощью гибкого плетеного провода, который движется вместе с конусом.
  • Объемное: это гибкий и прочный материал круглой формы (обычно из резины или вспененного материала), который прикрепляет верхний край конуса к корзине.

Что делает диффузор динамика?

Конус динамика (также называемый диафрагмой) — это основной компонент динамика, отвечающий за создание звуковой волны каждый раз, когда он быстро перемещает воздух вперед и назад. Обычно они изготавливаются из легких, но жестких материалов, таких как прессованная бумага, пластик, углеродное волокно или даже тонкий металл.

Название динамика «конус» относится к его форме:форма перевернутого конуса с центральным отверстием, к которому крепится узел бобины и звуковой катушки. Над этим отверстием внизу к конусу прикреплен пылезащитный колпачок, чтобы предотвратить попадание загрязнений внутрь. Оба они поддерживаются снизу жестким, но гибким материалом, который иногда называют «пауком».

Тип и конструкция зависят от динамика. Например, сабвуферы создают очень большие басовые звуковые волны и существенное движение воздуха, поэтому им нужна более толстая и жесткая конструкция.

Напротив, твитеры имеют очень маленькую, куполообразную и легкую конструкцию для воспроизведения более высоких частот, поскольку в этом звуковом диапазоне используются меньшие звуковые волны.

Что делает магнит динамика?

Магниты громкоговорителей обычно представляют собой постоянный магнит (обычно из магнитного материала керамического или неодимового типа) с тонким круглым зазором, в котором подвешена звуковая катушка. Магнит обеспечивает стабильную область магнитного поля, которая притягивает или отталкивает звуковую катушку.

Поскольку катушка создает магнитное поле, она чем-то похожа на электромагнит. Неодимовые магниты прочнее из-за своего размера (более плотные магнитные поля), но керамические магниты, хотя и крупнее, более экономичны. Это одна из причин, почему керамические магниты более популярны для использования в колонках.

Некоторые, но не все, магниты динамиков имеют отверстие в центре, которое помогает вентилировать звуковую катушку и сохранять ее прохладной.

Что такое динамик с двойной звуковой катушкой?

Динамики с двойной звуковой катушкой предлагают вторую обмотку звуковой катушки в том же динамике и на том же узле бобины звуковой катушки. Эти типы динамиков предоставляют некоторые дополнительные возможности, которых нет у динамиков с одной катушкой:

  • Гибкие способы подключения (2 Ом, 4 Ом, 8 Ом и т. д.) для лучшей совместимости с усилителями и стереоресиверами.
  • Что касается сабвуферов или других более крупных динамиков, вы можете подключить их с помощью большего количества конфигураций проводки или даже с двумя усилителями, каждый из которых вы не можете сделать с моделями с одной звуковой катушкой.
  • Они могут управляться двумя каналами от усилителей, которые нельзя соединить мостом для большей мощности.

Чаще всего вы найдете сабвуферы с двойной звуковой катушкой, которые стоят немного дороже.

Хотя они предлагают больше вариантов конфигурации проводки, динамики с двойной звуковой катушкой (DVC) не обеспечивают лучшую производительность, чем их аналоги с одной звуковой катушкой (SVC).

Кроме того, такие динамики, как твитеры для высоких частот и среднечастотные динамики для инструментов и вокала, обычно не изготавливаются в версии с двойной звуковой катушкой.

Примеры двух катушек динамиков с двойными звуковыми катушками. Слева:две катушки не соединены вместе, а (справа) в этом примере они расположены одна поверх другой.

Как работают динамики? Пошаговое объяснение + анимированная схема

На этой анимированной схеме показано, как работает громкоговоритель. Стереосистема или усилитель подает на динамик электрический сигнал, который меняется от положительного к отрицательному в форме музыкального сигнала.

При этом электрический ток протекает через звуковую катушку динамика, создавая магнитное поле, которое заставляет катушку перемещаться к магниту или от него при изменении его положительного значения на отрицательное. Это перемещает узел конуса, который создает звуковые волны при быстром движении воздуха. В динамиках используется переменный ток (AC), который меняет направление (полярность) точно так же, как звуковые волны в реальной жизни.

Полная схема работы динамиков

Динамик (также известный как громкоговоритель, название из прошлого) использует электрический сигнал переменного тока (AC) и приводится в действие стереосистемой или усилителем.

Электрический сигнал на динамик представляет собой усиленное напряжение, дублирующее исходный музыкальный сигнал от источника звука, но с достаточной мощностью для обеспечения хорошей громкости динамиков.

Вот пошаговое описание работы динамиков:

  1. (Начиная с нулевой точки выхода) Выходное напряжение, представляющее форму музыкального сигнала, запускается и начинает расти. Электрический ток начинает течь через звуковую катушку динамика с положительной стороны на отрицательную.
  2. Вокруг звуковой катушки создается магнитное поле той же полярности, что и постоянный магнит, прикрепленный к корзине динамика (раме). (Помните, что одинаковые магнитные поля отталкиваются, а противоположные притягиваются)
  3. Конус/диафрагма начинает двигаться вперед и создает давление воздуха, создавая звук.
  4. По мере того, как напряжение электрического сигнала возрастает по направлению к вершине синусоиды музыкального сигнала, ток увеличивается, и звуковая катушка увеличивает напряженность своего магнитного поля.
  5. Это выталкивает конус еще дальше.
  6. Сигнал проходит наивысшую выходную точку и начинает падать. Ток также начнет падать, и конус начнет возвращаться ближе к выключенному (нулевому напряжению) положению.
  7. Сигнал достигает нуля (это также называется "порог перехода при нулевом напряжении"), и конус возвращается в исходное положение.
  8. Электрический сигнал начинает меняться, когда он изменяется на отрицательное напряжение. Когда это происходит, ток течет от отрицательной стороны звуковой катушки к положительной, создавая магнитное поле обратной полярности.
  9. Магнитное поле звуковой катушки теперь противоположно притягивающему его постоянному магниту, и диффузор начинает двигаться спереди назад (вместо первоначального движения сзади вперед).
  10. По мере того, как сигнал продолжается, конус движется в обратном направлении, создавая вторую половину звуковых волн, создаваемых движением воздуха.
  11. Выходной сигнал усилителя или стерео возвращается к нулю, и начинается следующий аудиосигнал, когда выходное напряжение нового сигнала начинает расти, при этом цикл начинается снова.

Говоря проще, динамики — это своего рода электродвигатель:они питаются от электрического сигнала и преобразуют его в механический выход:движение воздуха для создания музыкальных звуков.

Иногда динамики называют преобразователями. .

Что означает импеданс динамика? (Объяснение значений сопротивления динамиков)

Сопротивление динамика, измеряемое в Омах, представляет собой общее сопротивление потоку электрического тока через звуковую катушку динамика.

В отличие от стандартных проводников, поскольку звуковая катушка плотно намотана на катушку, это усложняет ситуацию, поскольку добавляет индуктивность. Индуктивность отличается от сопротивления тем, что она изменяется при изменении частоты, и это называется индуктивным реактивным сопротивлением.

Другими словами, когда магнитные поля звуковой катушки создаются, они немного противодействуют потоку электрического тока.

Из-за свойства физики и того, как работает индуктивность, «импеданс» динамика (общее сопротивление) не является суммой сопротивления и индуктивного сопротивления — это немного сложнее.

Вместо этого это алгебраическая сумма (квадратный корень из суммы квадратов) каждого. Индуктивное сопротивление обычно обозначается как «Xl» и измеряется в Омах, как и стандартное сопротивление.

Формула импеданса динамика

Если вам нравится причудливая математика, вы можете увидеть здесь, как рассчитывается импеданс динамика. Это геометрическая сумма сопротивления обмотки звукового медного провода и сопротивления, вызванного его индуктивностью на данной частоте.

Самое важное, что нужно знать об импедансе динамика:

  • Сопротивление динамика всегда равно или больше сопротивления провода звуковой катушки. Вы можете измерить это с помощью омметра.
  • Количество импеданса динамика — это общее руководство по совместимости, а не то, что измеряет сам динамик.
  • По мере увеличения воспроизводимой частоты импеданс незначительно изменяется (увеличивается).

На самом деле, если бы вы использовали тестовый измеритель для измерения Ом (импеданса) звуковой катушки на динамике, вы бы нашли показание около 3,2-3,6 Ом или около того для динамика на 4 Ом и 6 Ом или выше. для динамика 8 Ом.

Изображение, показывающее, как измерить импеданс динамика с помощью омметра. Он измеряет только сопротивление постоянному току (DC) провода в звуковой катушке, а не его полное сопротивление при воспроизведении музыки из-за индуктивности. однако в большинстве случаев оно будет очень близким, и вы сможете определить категорию сопротивления динамика (4 Ом, 8 Ом и т. д.).

Откуда взялись динамики на 4 и 8 Ом?

Динамики сопротивлением 4 Ом (а иногда и 2 Ом) чаще всего используются для автомобильных стереосистем. Эта практика началась давно, когда радиоприемники и динамики впервые были установлены на заводе при сборке автомобилей.

Поскольку для их питания в автомобилях доступно только более низкое напряжение (12 В), обеспечить питание для динамиков сложнее, чем для домашних стереосистем, где доступно большое напряжение.

8 Ом чаще всего используются для динамиков домашней стереосистемы. Домашние стереосистемы питаются от источника более высокого напряжения (110 В, как в США), поэтому их проще проектировать, и они могут легко питать динамики с более высоким импедансом (8 Ом). В обоих случаях эти значения сопротивления в Омах стали общими для домашних и автомобильных динамиков.

Зачем нужен корпус динамика?

Корпус громкоговорителя («коробка») очень важен по нескольким причинам:

  • Предотвращение помех передним звуковым волнам и подавление задних звуковых волн.
  • Позволение правильному воспроизведению, настройке или усилению низкочастотного басового звука.
  • Погашение вибрации динамиков во время их работы.
  • Управление распространением звука.

Коробка для динамика (или «шкаф для динамика») обычно изготавливается из толстого материала, такого как дерево или древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ), поскольку они прочные и не сильно гнутся. В то время как сабвуфер или среднечастотный динамик необходимо использовать в герметичной конструкции, твитеры этого не делают.

Это связано с тем, что твитеры направляют звук только вперед и не создают звуковых волн назад. В некоторых случаях (например, для динамиков объемного звучания) они могут быть меньше, чем пара передних (основных) корпусов динамиков.

Что такое частотная характеристика динамика и чувствительность динамика?

Что такое частотная характеристика динамика?

Здесь показан пример типичного графика частотной характеристики динамика. Динамики не идеальны и не обеспечивают идеально ровную громкость во всем диапазоне звука, который мы можем слышать. По этой причине полезно знать диапазон частот, в котором они хорошо работают.

Частотная характеристика динамика — это измеренная производительность динамика в децибелах (дБ) громкости в диапазоне звуковых частот. Обычно это диапазон от 20 герц (Гц) до 20 килогерц (кГц), используемый в качестве стандарта для аудиоколонок.

Диапазон 20–20 кГц используется потому, что это диапазон звука, который может воспринимать человек с хорошим слухом, и в котором часто записывается музыка.

Частотная характеристика динамика важна по нескольким причинам:

  • Подбор динамиков для двух- и трехполосных систем
  • Выбор наиболее эффективных динамиков для аудиосистемы.
  • Проектирование акустических систем и кроссоверов.
  • Использование звукового оборудования, такого как эквалайзер или цифровой сигнальный процессор (DSP), для исправления областей, в которых динамик производит слишком много звука (пик) или недостаточно (провал).

Хотя некоторые динамики содержат график или другие характеристики, которые помогут вам понять, как они работают, не все. Это то, что вы обычно найдете у розничных продавцов, которые продают динамики без корпуса для более продвинутого дизайна динамиков.

Большинство готовых автомобильных или домашних динамиков не включают фактический график отклика, а вместо этого указывают приблизительный диапазон. Однако более дорогие динамики могут сделать это.

Если у вас есть подходящее оборудование, вы также можете измерить его самостоятельно дома, используя для этой цели программу анализатора реального времени (RTA) и высококачественный микрофон.

Что такое чувствительность динамика?

Чувствительность динамика измеряется производителем. Это измерение громкости, воспроизводимой на фиксированной звуковой частоте и (обычно) с мощностью 1 Вт, подаваемой на динамик на расстоянии 1 метра (3,28 фута) от тестового микрофона.

Чувствительность динамиков — это спецификация, предоставленная производителем. Она полезна для сравнения или сопоставления динамиков. Это измерение громкости в децибелах (дБ) из динамика на расстоянии 1 метра (3,28 фута) от тестового микрофона для одной частоты.

Например, параметр чувствительности обычно выражается как «89 дБ при 1 Вт/1 м».

В большинстве случаев стандартным измерением является громкость в дБ при мощности в один ватт на расстоянии 1 метр, и часто может использоваться звуковая частота, например 1 кГц (в зависимости от типа динамика).

Чувствительность варьируется от динамика к динамику, при этом твитеры более эффективны (производят больше звука при том же уровне мощности), чем другие. Сабвуферы менее эффективны, поскольку им требуется больше мощности для перемещения тяжелого диффузора и создания звука.

Сабвуферы, как правило, имеют чувствительность около 87 дБ, среднечастотные громкоговорители — около 89 дБ или около того, а твитеры — от 93 до 102 дБ в зависимости от типа.

Различия в измерениях чувствительности

Чувствительность иногда измеряется несколько иначе. Это связано с тем, что для 4-омных и 8-омных динамиков требуется разное напряжение, чтобы производить одинаковую мощность, поскольку сопротивление в Омах (импеданс динамика) отличается.

Поэтому через 8-омный динамик протекает меньший ток, что приводит к меньшей мощности при том же напряжении, что и 4-омный динамик.

В этом случае для 8-омных динамиков можно использовать чувствительность дБ при 2,83 В/1 м. При напряжении 2,83 В 8-омный динамик развивает мощность 1 Вт. Точно так же для 4-омных динамиков можно использовать дБ 2В/1М.

Эти измерения на самом деле не стандартизированы в индустрии акустических систем, поэтому измерения, предоставляемые производителем, могут быть «1 Вт / М» или «x В / М», в зависимости от того, что они обеспечивают. При использовании этого показателя для сравнения или сопоставления говорящих важно обратить на это внимание.

Что такое коаксиальные динамики?

Коаксиальные динамики – это тип двухполосных динамиков, которые занимают меньше места и заменяют динамики с одним диффузором. Обычно они включают в себя отдельный твитер и один или несколько встроенных кроссоверов. Коаксиальные динамики обеспечивают улучшенный звук по сравнению с одним конусным динамиком, а также предоставляют больше вариантов ценообразования и вариантов установки.

Коаксиальные динамики — это двухполосные динамики, установленные на одной «оси» или в одном узле динамика. Большинство коаксиальных динамиков имеют полнодиапазонный диффузор и добавляют отдельный твитер с кроссовером для улучшения качества звука и частотной характеристики по сравнению со стандартным динамиком с одним диффузором.

Думайте о коаксиальных динамиках как о средней точке между динамиками с одним диффузором (самые простые динамики с посредственными или плохими характеристиками) и компонентными динамиками (отдельные динамики с внешним кроссовером). В большинстве случаев они предлагают хорошую точность воспроизведения по доступной цене.

Коаксиальные динамики имеют несколько преимуществ:

  • Простое обновление звука:они легко заменяют существующие плохо звучащие одноконусные динамики.
  • Больше вариантов изготовления динамиков и ценовых диапазонов для покупателей (разные уровни качества твитера, дизайн кроссовера, материалы диффузора и т. д.).
  • Характеристики примерно такие же, как у отдельных двухполосных компонентных динамиков без необходимости использования громоздкого отдельного кроссовера.
  • Они очень распространены – на самом деле, они являются самым популярным обновлением для автомобильных динамиков, и их легко найти в магазине.
  • Очень доступные:хорошие коаксиальные динамики можно найти по цене от 25 долларов США за пару в зависимости от размера и качества.
  • Коаксиальные динамики могут исправить плохую частотную характеристику (отсутствие звуковых частот), характерную для одноконусных динамиков.

Коаксиальные и стандартные/одноконусные динамики

Коаксиальные динамики обеспечивают лучшее качество звука, чем стандартные динамики с одним диффузором, даже с добавленным диффузором «whizzer» для улучшения высоких частот. Они обеспечивают лучшую частотную характеристику, поскольку добавляют один или несколько диффузоров (обычно это твитер) для воспроизведения верхнего диапазона звука (высоких частот), чего обычно не может сделать один диффузор.

Коаксиальные динамики звучат лучше

В то время как некоторые более дешевые стандартные динамики могут иметь добавленный конус «whizzer», который представляет собой небольшой второй конус, прикрепленный к большему конусу для улучшения высоких частот, они все равно разочаровывают. Я еще не слышал ни одного, который звучал бы очень хорошо.

Коаксиальные динамики, с другой стороны, используют по крайней мере один дополнительный динамик (обычно твитер), чтобы восполнить разницу и воспроизвести более четкие и лучше звучащие высокие частоты.

На самом деле, за все годы работы по установке автомобильных динамиков я не могу вспомнить ни одного стандартного динамика, который был бы недостаточно хорош, чтобы оставить его или заменить на коаксиальную модель.

В то время как установленные на заводе динамики часто очень дешевы, коаксиальные динамики — даже для пары с хорошим звучанием — недороги. В наши дни вы можете получить великолепно звучащую пару за 25–30 долларов или больше, а при ограниченном бюджете — около 20 долларов США.

Что такое двухполосный динамик? Что такое трехполосный динамик?

Что такое двухполосный динамик?

Двухполосные динамики используют твитер и отдельный низкочастотный динамик, работая вместе, чтобы создать полный диапазон воспроизведения музыки. В этом типе акустической системы на твитеры подается только высокочастотный звук от кроссовера высоких частот, в то время как на основной драйвер подаются средние и низкие частоты от кроссовера низких частот. В результате получается очень чистый и приятный звук.

2-полосные динамики являются наиболее распространенной недорогой конструкцией динамиков, используемых сегодня как для домашних, так и для автомобильных стереосистем. Они используют твитер, получающий только высокие частоты от кроссовера верхних частот, и низкочастотный динамик, получающий только низкие и средние частоты от кроссовера нижних частот, для воспроизведения полного звукового диапазона.

Другими словами, они разделяют звук, который вы слышите, между двумя динамиками для достижения лучших результатов, чем один динамик. Это сделано потому, что низкочастотные динамики не могут хорошо воспроизводить высокочастотные звуки, и им следует запретить воспроизводить высокие частоты.

Точно так же твитеры искажаются при попытке воспроизвести басы или низкочастотные звуки. Использование двухполосной системы кроссовера динамиков ограничивает диапазон принимаемого звука, что позволяет уменьшить искажения и улучшить качество звука при высокой громкости.

Как работает двухполосный кроссовер?

Двухполосные кроссоверы используют электрические компоненты для фильтрации и разделения электрического музыкального сигнала от усилителя или стереосистемы и разделения его между твитером и низкочастотным динамиком для улучшения звука.

Кроссовер верхних частот блокирует вызывающие искажения низкие и средние частоты, с которыми твитер не справляется. Аналогичным образом, фильтр нижних частот блокирует более высокие частоты, которые низкочастотный динамик не может хорошо воспроизвести и которые могут привести к ухудшению качества звука при его использовании.

При воспроизведении динамиков разделенный выход кроссовера приводит к полному полнодиапазонному аудиовыходу, который намного лучше, чем тот, который мог бы воспроизводить один динамик.

Что такое трехполосный динамик?

Трехполосные динамики – это расширение двухполосных динамиков с добавлением третьего динамика с полосовым кроссовером. Третий динамик позволяет улучшить среднечастотный и даже более качественный звук, снизить уровень искажений и повысить четкость за счет переноса средних частот на специальный среднечастотный динамик.

Однако конструкция кроссовера (в зависимости от порядка кроссовера или крутизны среза) более сложна для тех, у кого более резкий срез для блокировки нежелательных частот.

3-полосные динамики менее распространены из-за дополнительной стоимости и сложности, но являются хорошим выбором для производителей динамиков и аудиофилов, которым требуется более продвинутая производительность. Они также предлагают возможность улучшить звук с помощью высокопроизводительных среднечастотных динамиков, которые лучше подходят для этого, чем мидбасовые модели.

Что такое Bluetooth-динамик?

Диаграмма, показывающая, как работает динамик Bluetooth. Подобные беспроводные динамики принимают аудиосигнал в цифровом формате, преобразуют его обратно в аналоговый, усиливают, а затем передают внутрь громкоговорителя.

Динамики Bluetooth представляют собой портативную звуковую систему, состоящую из аккумулятора, встроенного беспроводного приемника и усилителя, а также динамиков. Они подключаются по беспроводному протоколу BT к смартфонам, телевизорам и другим устройствам. Музыка передается в цифровом формате на ресивер, затем преобразуется обратно в исходный сигнал, а затем усиливается для питания драйвера динамика или драйверов внутри.

Поскольку для их питания используется батарея, они очень портативны и отлично подходят, когда вам не нужен большой стереоресивер или усилитель.

Больше полезной информации о докладчиках, статей и диаграмм

Есть чему поучиться! Ознакомьтесь с этими замечательными статьями также на моем сайте:

  • Подключаете динамики? Прочтите эту статью со схемами подключения колонок здесь.
  • Узнайте здесь, что такое твитеры и что они делают (и многое другое!).
  • Влияет ли провод динамика на качество звука? Узнайте больше и узнайте.
  • Подробнее о том, что делают кроссоверы динамиков и как они работают, читайте здесь.

  1. Как Подходим Мощность колонок с усилителем
  2. Как 5.1 Акустические системы работы
  3. Как использовать динамик с наушниками подключен
  4. Как Угол колонки конной С Замочная скважина
  5. Выступающие, которые поддерживаются с 5-дюймовым Зенит Радио Зенит