Podstawowe informacje o głośnikach

Kardynalnym zadaniem głośnika jest spowodowanie ruchu powietrza poprzez zamianę energii elektrycznej na ciśnienie akustyczne. Tak ogólnikowo przedstawia się funkcja głośnika.

Jednakże można opisać szczegółowo sposób działania wyżej wymienionego.

Głośniki dynamiczne to rodzina praktycznie wszystkich wyrobów tego typu dostępnych na rynku. Należą do nich wszelkie konstrukcje, które posiadają membranę, która pod wpływem ruchu drga, wzbudzając falę dzwiękową.

Oczywiście membrana samoistnie nie posiada zdolności przenoszenia żadnych drgań. Do tego są potrzebne inne składniki. Należy do nich cewka, magnes i płynący prąd.

Jak właściwie działa głośnik?

Membrana głośnika jest wprawiana w ruch poprzez cewkę, która jest z nią stabilnie połączona. Przez cewkę przepływa prąd zmienny, zazwyczaj związany z muzyką, wysyłany z jakiegoś źródła dźwięku, wytwarzając pole magnetyczne, które wraz z polem magnetycznym magnesu głośnika, powoduje odpychanie albo przyciąganie cewki.

Sala prób Wrocław. Sala prob. Co oferujemy w naszych salach?

Do głównych parametrów głośników zaliczamy: Impedancję, moc, efektywność, częstotliwość rezonansu mechanicznego, dobroć elektryczną, mechaniczną,  całkowitą, objętość równoważną oraz parametry mechaniczne.

Impedancją nazywamy opór jaki musi pokonać prąd zmienny w cewce głośnika. Opór zależy od natężenia prądu, od długości i średnicy przewodnika cewki. Zazwyczaj produkuje się głośniki o trzech impedancjach 4 ohm , 8 ohm lub 16 ohm choć czasem także 6-cio Ohmowe. Głośniki o oporze większym niż 4 ohmy, są stabilniejsze linearnie, to znaczy podczas ich działania jest mniej zniekształceń dźwiękowych ale potrzebują za to więcej mocy do skuteczniejszego odtwarzania.

Moc głośnika wynika wprost z odporności temperaturowej cewki użytej w nim samym. Oznacza to, że możemy użyć takiego prądu płynącego ze wzmacniacza, który nie podgrzeje cewki do temperatury, która doprowadzi do jej spalenia.

Największa ilość mocy, którą przyjmuje cewka, jest przetwarzana w energię cieplną i przeto sama cewka ma ograniczone możliwości jego oddawania. Sala prób Wrocław. Sala prob.

Dlatego ważnym jest aby korpus na który jest ona nawinięta, był  z materiału dobrze odprowadzającego wcześniej wymienione. Warto nadmienić, że obciążalność termiczna dla głośników niskotonowych jest inaczej rozpatrywana.

Prąd jaki spaliłby cewkę temperaturą w głośnika średniotonowym i w wysokotonowym, w niskotonowym mógłby doprowadzić do zniszczenia głośnika, poprzez duże skoki membrany, przed uszkodzeniem cewki.

Efektywność głośnika to nic innego jak jego skuteczność w przenoszeniu wszystkich częstotliwości bez wpadania w rezonans.

Wyraża się ją w dB. Przyjmuje się, że materiał, z jakiego jest wykonana membrana a właściwie jej sztywność jest miarą efektywności.

Im później drgania muzyczne wprowadzą w rezonans całą membranę tym lepiej. Rezonans powoduje przejście ze stanu pełnej sztywności do "chwiania" się całej powierzchni membrany, powodując nie mniej nie więcej "deformację" dźwięku. Sala prób Wrocław. Sala prob.

Częstotliwość rezonansu mechanicznego to fachowa nazwa wyżej wymienionego "chwiania" membrany. Aby jej zapobiegać głośnik konstruuje się tak aby wygaszać zbyteczne drgania. Do tego służą: zawieszenie centrujące i zewnętrzne zawieszenie membrany i są  zazwyczaj wykonane z płótna, specjalnie przygotowanego, pozwalającego się membranie wychylać w przód i w tył, dla zawieszenia centrującego oraz dla zewnętrznego zawieszenia, wykonane z gumy, tworzywa piankowego lub także specjalnego płótna.

Dobroć ogólnie mówi nam o jakości tłumienia rezonansu mechanicznego poprzez wszystkie efekty tarcia mechanicznego. Na dobroć wpływa także tłumienie elektromagnetyczne mechanizmu napędowego głośnika, wzmacniacz oraz opory kabli i opory zwrotnic.

Objętość równoważna mówi o ilości powietrza, które musi znaleźć się za głośnikiem lub przed nim aby drgania "muzyczne" głośnika nie były przez te powietrze hamowane. To bardzo istotny wskaźnik podczas projektowania obudów i kolumn. Podstawowe informacje o głośnikach.

Sala prób Wrocław. Jak obsługiwać nagłośnienie w sali prób? Sala prob.

Wyróżniamy kilkanaście rodzajów głośników, do których należą:

Głośniki stożkowe są typem konstrukcji, które zazwyczaj stosuje się do każdego zakresu częstotliwości. W tej technologii są budowane głośniki niskotonowe, średniotonowe oraz wysokotonowe (twittery)

Głośniki kopułkowe są pozbawione stożków, są mniejsze. Przenoszą wysokie i średnie częstotliwości. Stosuje się je do układów dwu i trzydrożnych.

Głośniki kopułkowe z kopułką wklęsłą są analogami głośników powyższych. O zbliżonych parametrach. Nieco stabilniejsze jeśli idzie o efektywność. Wysokotonowe i średniotonowe.

Sala prób Wrocław. Sala prob.

Głośnik z membraną płaską  jest konstrukcją, która pretenduje do najbardziej skutecznej w zakresie wszystkich parametrów.

Wszystkie częstotliwości są wypromieniowywane przez całą powierzchnię membrany, nie pojawią się tzw. "przesunięcia fazowe", czyli membrana nie drga różnie na całej swej powierzchni, co zniekształca dźwięk.

Jednak przy przekroczeniu częstotliwości maksymalnej, dochodzi do pojawiania się drgań cząstkowych (wyglądają jak woda wlana do głośnika, gdy ten pracuje).

Głośnik tubowy wyróżnia się budową.

Elementem wprawiającym w ruch powietrze nie jest membrana w ścisłym znaczeniu tego słowa a masa powietrza wydostająca się z tuby. Głośniki tubowe posiadają najmniej zniekształceń dźwięku, przy zachowaniu pewnych parametrów częstotliwości (po ich przekroczeniu, pojawiają sie drgania cząstkowe, które zaburzają dźwięk i powodują spadek ciśnienia akustycznego). Najskuteczniejszymi głośnikami tubowymi są te o stożkowym kształcie tuby.

Sala prób Wrocław. Sala prob.

Są najczęściej stosowane jak promienniki wysokotonowe ale można je swobodnie stosować jak średniotonowe jak i niskotonowe, z zaznaczeniem, że tuby niskotonowe są zazwyczaj dużych rozmiarów. 

Soczewka akustyczna jest pewnego rodzaju rozpraszaczem wysokich częstotliwości. Wysokie tony mają tendencję do jednokierunkowego promieniowania, przez co są słyszalne na wprost głośnika, natomiast soczewka służy, do ich "rozpraszania" na większe szerokości, co umożliwia odbiór dźwięku z boku głośnika.

Głośnik wstęgowy nie posiada typowej membrany wykonanej z kartonu, tkanin, natomiast jest wyposażony w cienką taśmę metalową o grubości około 5 mikronów, która znajdując się w polu magnetycznym magnesu stałego, po przepuszczaniu prądy drga, wzbudzając powietrze. Tego typu głośnik nie ma dużej efektywności, ale nadaje się przede wszystkim do przenoszenia wysokich tonów, jeden rodzaj emituje dźwięk kierunkowo, drugi, przez zwinięcie "cewki", dookólnie. Głośniki te posiadają bardzo jednorodny obraz dźwiękowy.

Głośnik  elektrostatyczny przypomina w budowie kondensator. Membrana, którą jest folia metalowa, jest osadzona równolegle przy metalowej płytce a przepływający prąd przez obie części wytwarza pole elektryczne. Jako, że folia jest elastyczna, drga pod częstotliwość prądu, wytwarzając tym samym dźwięk. Tego typu głośniki przenoszą średnio niskie tony aż do wysokich. Są doskonałe do odtwarzania muzyki klasycznej. 

Sala prób Wrocław. Sala prob.

Głośnik Mangera działa na zasadzie fal gnących. Jest zbudowany z jednej membrany, która jest rozciągnięta i przymocowana do obudowy. Cewki drgające przenoszą od spodu  pełen zakres częstotliwości na powierzchnię membrany, która na swoim środku generuje wysokie tony, nawet do 30 kHz a im dalej od niego średnie częstotliwości a zbliżając się do obwodu pasma niskotonowe. Jego efektywność wynosi około 87dB. 

Głośnik AMT  jest zupełnie niestandardową konstrukcją. Jej działanie jest oparte o zasysanie powietrze i wypychanie go spomiędzy równolegle ułożonych listewek o kształcie litery u, które pod wpływem działania elektromagnesów, się kurczą i rozszerzają, powodując powstawania dźwięku. Stosuje się jako głośniki średnio i wysokotonowe.

Sala prób Wrocław. Sala prob.

Głośnik DML działa w oparciu o "wadę" głośników stożkowych. Jego membrana ma kształt prostokąta, która po przekazaniu drgań z cewki, wpada w drgania cząstkowe, które w zależności od przepuszczonego prądu, osiąga niski lub wysoki rejestr. Jako, że promieniuje całą powierzchnią, można go stosować w małych pomieszczeniach. Przenosi od 400 Hz do 20kHz (8 oktaw). 

Głośnik piezoelektryczny  jest oparty na zasadzie kurczenia się i  zmiany położenia kryształów, które są oddzielone płytką z miedzi, przez które przepływa prąd ze wzmacniacza, powodując drgania powietrza i powstawanie dźwięku. Nadaje się tylko do generowania wysokich tonów. 

Głośnik jonowy działa w oparciu o jonizację gazu. Mechanizm jego działa jest związany z rozszerzalnością gazu po przyłożeniu wysokiego napięcia o różnym natężeniu. Gdy wzmacniacz przesyła impulsy elektryczne do takiego głośnika, gaz zmieniając swoją objętość, wytwarza słyszalny dźwięk. W tej technologii wykonuje się wysoko i średnio tonowe sprzęty.

Głośnik współosiowy to najprościej rzecz ujmując taki sprzęt, który zawiera na jednej osi, dwa rodzaje głośników. Jeden o większym stożku, to głośnik nisko tonowy, drugi, wysokotonowy, osadzony w rejonie cewki drgającej nisko tonowego. Ten rodzaj konstrukcji jest pozbawiony wad związanych z dodatkowymi drganiami własnymi i stosowany jest z studiach nagrań, służąc jako monitor. Podstawowe informacje o głośnikach. Sala prób Wrocław. Sala prob.

Zwrotnice elektryczne w najprostszym ujęciu są przyrządami, które "filtrują" prąd dochodzący do głośników. Jeśli posiadamy kolumnę głośnikową, która jest zbudowana w systemie dla przykładu dwudrożnym (posiada dwa głośniki), to rzeczą znamienną i ze wszech istotną, jest konieczność stosowanie zwrotnicy.

Zastosowanie zwrotnic elektrycznych

Ich głównym zadaniem jest rozdział prądu, o częstotliwościach akustycznych, który wychodzi z wzmacniacza, na poszczególne częstotliwości i skierowanie ich do odpowiednich głośników., które przetworzą te częstotliwości na dźwięk.

Są zbudowane z cewek, oporników oraz kondensatorów. 

Mechanizm działania zwrotnicy powoduje, że zazwyczaj głośniki są obciążane procentową ilością prądu, która układa się w następujący sposób: 50% prądu jest kierowane do głośnika niskotonowego, 35% do głośnika średniotonowego oraz 15% do wysokotonowego.

Zasadnicze działanie zwrotnicy opiera się o uzyskanie jednorodnej głośności zestawów głośników. Sala prób Wrocław. Sala prob.