Tuning & Styling FORUM // Street Race // Auto sport // Car audio

Princip rada zvučnika

]Što je zvučnik ?
Zvučnik je elektroakustični pretvarač, koji električnu energiju pretvara u akustičnu, odnosno zvučnik električni signal pretvara u zvučne valove

Malo povijesti....

Prvi zvučnik je bila telefonska slušalica koju je patentirao Alexander Graham Bell 1876. godine. Nedugo zatim uslijedila je poboljšana verzija Ernsta Siemensa u Njemačkoj i Engleskoj 1878. Vjeruje se da je sličnu napravu stvorio 1881. i Nikola Tesla. Modernu konstrukcija zvučnika s pomičnom zavojnicom ostvario je Oliver Lodge u Engleskoj 1898.

Princip pomične zavojnice patentirali su 1924. dva Amerikanaca, Chester W. Rice i Edward W. Kellog. Postoji dvojba kako je Britanac Paul Voigt prije njih podnio patentni zahtjev koji je tek naknadno prihvaćen. Voigt je 1928. napravio prvi zvučnik koji je mogao učinkovito reproducirati cijeli raspon frekvencija, a također je razvio i prvi sustav za kućnu upotrebu, međutim koristio je elektromagnete umjesto permanetnih magneta.

Prvi su zvučnici koristili elektromagnete jer je u to doba cijena permanentnih magneta potrebne veličine i snage bila prevelika. Elektromagnet se pobuđivao istosmjernom strujom kroz zavojnicu koja je obično služila i kao prigušnica u ispravljaču pojačala na koje je zvučnik bio priključen

Prema načinu pretvaranje električnih signala u zvučne valove, zvučnike možemo podijeliti na nekoliko osnovnih tipova :
Dinamički zvučnik
Elektrostatski zvučnici
Piezoelektrični zvučnici
Ionski zvučnici
Postoji još nekoliko tipova zvučnika, međutim kako se isti koriste u vrlo malom broju slučajeva, ili u eksperimentalne svrhe, o njima nećemo trošiti puno riječi.

Dinamički zvučnik

Dinamički zvučnici rade na principu pomaka vodiča kojim protječe promjenjiva ( izmjenična ) struja, a koji se nalazi u jakom konstantnom magnetskom polju.
Kada kroz vodič - zavojnicu poteče struja, stvara se magnetsko polje, koje zajedno sa zavojnicom, u skladu s promjenom smjera struje, mijenja svoj polaritet, odnosno orijentaciju. Zavojnica je smještena u polje permanentnog ( trajnog ) magneta. Polja trajnog magneta i zavojnice međusobno djeluju jedno na drugo, kao i svaka druga dva magneta. Kako je trajni magnet stacionaran, a zavojnica pokretljiva, mijenjanje polarizacije zavojnice i polja s promjenom struje rezultira titranjem zavojnice ( polje gura ili privlači zavojnicu, ovisno o trenutku ). Zavojnica potiskuje membranu, što proizvodi zvuk jer se širi zvučni val. Frekvencija zvučnog vala, odnosno dobivenog zvuka podudara se sa frekvencijom titranja zavojnice.

Ova vrsta zvučnika je najčešće primjenjivana u audio području jer daje visoku kvalitetu zvuka. Dinamički zvučnici izrađuju se za sva frekvencijska područja pa se mogu naći u niskopojasnim, širokopojasnim, srednjepojasnim pa i visokotonskim skupinama zvučnika.
Presjek dinamičkog zvučnika







Elektrostatski zvučnici

Ovi zvučnici rade na principu elektrostatičkog izbijanja naboja. Sastoje se od dva statora između kojih se nalazi membrana. Statori su konstantno nabijeni istosmjernim visokim naponom ( nekoliko tisuća V ), dok se na membranu dovodi zvučni signal. Izmjenični zvučni signal uzrokuje titranje membrane između statore, te proizvodnju zvučnih valova.

Kod elektrostatskih zvučnika bitno je skrenuti pozornost na nekoliko činjenica.

Istosmjerni napon kojima su nabijeni statori potpuno je bezopasan. Kako se ostvarivanje visokog napona najčešće ostvaruje takozvanim kaskadnim spojevima za povećanje napona, struja koja može proteći tijelom prilikom slučajnog dodira statora, jednaka je peckanju koje se osjeća prilikom skidanja pamučne majice.
Elektrostatski zvučnici u pravilu predstavljaju kapacitivni otpor za pojačalo, te se stoga ne spajaju izravno na izlazne priključke pojačala, već preko izlaznog audio transformatora, kojem je zadatak podići izlazni napon na dovoljno veliku vrijednost za pobudu membrane

Frekventni opseg reprodukcije elektrostatskog zvučnika u velikoj je mjeri ovisan o površini membrane ( između ostalog ). Na tržištu postoje elektrostatski zvučnici koji su sposobni reproducirati puni frekventni opseg ljudskog sluha ( 20 – 20000 Hz ) međutim, membrane tih zvučnika imaju izuzetno veliku površinu ( > 2 m2 ). Stoga se elektrostatski zvučnici najčešće izrađuju za određeni frekventni opseg, dok brigu za najniže oktave preuzima klasični dinamički zvučnik.
  





Piezoelektrični zvučnici

Piezolelektrični zvučnici rade na principu titranja piezoelektričnog kristala kada se isti pobudi električnim signalom. Zbog svoje izrazito jednostavne konstrukcije te načina rada, širu primjenu našli su u jeftinijim HiFi sustavima, slušalicama, "zujalicama" itd. Kako se radi o kapacitivnom otporu, ovi zvučnici ne zahtijevaju posebne skretnice, te se kao takvi mogu direktno priključiti na izlazno pojačalo. Zbog svojeg izrazito nelinearnog frekventnog odziva, te relativno male osjetljivosti, nisu našli širu primjenu u kvalitetnijim zvučničkim sustavima, odnosno upotrebljavaju se za reprodukciju, uobičajeno, samo jedne frekvencije.





Ionski zvučnici

Ova vrsta zvučnika odstupa od svih ostalih principa i djeluje fascinantno. Njihov princip rada se zasniva bez mehaničkog pokretanja bilo kakve membrane. Zvučni potisak u njima se stvara zagrijavanjem "plina" ili drugim riječima promjenjivim zagrijavanjem određenog volumena zraka čime se postiže izravno pokretanje molekula zraka. Dakle ovi zvučnici su jedina vrsta koja električni signal pretvara direktno u zvučni signal kretanjem iona u blizini elektrode koja im daje veliku kinetičku energiju koja uzrokuje međusobno sudaranje čestica što je u fizici povišenje temperature, a povišenje temperature je fizikalno širenje plina. Najpoznatiji proizvođači su: "Magnat", "IML", "Plasmatronics" i dr..










Eto, kratki sažetak nekih uobičajenih i neuobičajenih konstrukcija zvučnika naših svagdašnjih.
U autoakustici se najčešće upotrebljavaju dinamički zvučnici, dok neki naši članovi izlaze iz okvira uobičajenog i u svoje vozilo pokušavaju utrpati nešto što se ne viđa svaki dan. Poželimo im ( mu ) sreću

O parametrima zvučnika, njihovom radu u određenom frekventnom opsegu u nekom budućem članku, temi, postu….

[quote author=terrordrome link=topic=9826.msg112646#msg112646 date=1171214414]
Magnetostatski zvučnici

Radi se o zvučnicima čiji je ustroj i izvedba vrlo slična elektrostatimaa često se nazivaju i kvazi ribon. Tipičan primjer takvog zvučnika su Magneplanari proizvođača Magnepan.

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.


Konstrukcija upućuje na to da zvučnici rade bez ikakve "uobičajene" kutije pa se s obzirom na to i činjenicu da je čitava površina izvor, zvuk širi prostorom bez koloracija a krase ga artikulirano srednjetonsko područje, veoma brzi tranzijenti i koherentan gornji bas.

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.
Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.


Slično elektrostatima, magnetostat uključuje ravnu i vrlo tanku membranu velike površine čija je namjena prenositi određeni dio frekventnog opsega zvučnika. No, za razliku od elektrostata (kod kojih membrana titra u stalnom električnom polju) ovdje se membrana nalazi u konstantnom magnetskom polju. Velik broj stalno okomito položenih magneta u zajedničkoj ravnini preko koje je prevučena mylar membrana (0.5mm) tvori magnetostat. Za pobudu membrane koriste se vrlo tanke aluminijske trake (na bas panelu je deblja žica) na samoj membrani koja prolaskom audio signala bivaju kontrolirano privučene magnetima. Ovako stvorene vibracije membrane stvaraju zvuk.

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.

Analysis (sa svojom perjanicom Amphitryon-om):

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.

i nama u autoakustici najbliži a to je Monacor:

Gosti ne mogu vidjeti link. Molimo registrujte se ovdje da bi ste vidjeli link.
[/quote]

[quote author=sonny link=topic=9826.msg178264#msg178264 date=1190973959]


Koaksijalni i komponentni zvučnici

Dakle, kako je već prije spomenuto, na svijetu do sada nije proizvden zvučnik koji bi bio sposoban reproducirati cjelokupni frekventni opseg ljudskog sluha ( 20 Hz - 20 kHz ). Naravno postoje širokopojasni zvučnici koji su sposobni odraditi ovaj posao i kako treba, međutim uvijek su limitirani u najdonjim i najgornjim oktavama.... O njihovoj cijeni ne bih ovdje :vamp:

Zbog najvećeg broja, fokusirati ću se samo na dinamičke zvučnike, koji se danas mahom izrađuju na način da pokrivaju cijeli frekventni opseg. Kako ? Za reproduciranje bas područja, membrana zvučnika mora imati ili veliku površinu membrane ili veliki pomak iste. Međutim takvi zvučnici kvalitetno pokrivaju bas i srednjotonsko područje, ali ne i vidokotonsko. Stoga se u počecima izrade zvučnika na veliku membranu učvršćivala još jedna ( obično konusna ) manja, koja je bila zadužena za viskokotonsko područje. Ovakvi zvučnici nazivaju se i koaksijalni jer su obje membrane u istoj ravnini. Bitno je napomenuti da se neki od vrhunskih drivera izrađuju na ovakav način.



Nadalje, koaksijalni zvučnici mogu biti izrađeni i na način da se za svako frekventno područje koristi zaseban driver, pa tako razlikujemo dvostazne ( 2-way ), trostazne ( 3-way ) ili u novije vrijeme vrlo popularne n-way koaksijalne zvučnike :vamp:

Primjer 2-way koaksijalnog zvučnika




Primjer 3-way koaksijalnog zvučnika



U autoakustici koaksijalni zvučnici ne predstavljaju najbolje riješenje jer mjesta za prednje zvučnike postavljena najčešće u donji prednji rub vozačkih i suvozačkih vrata, što ne pruža dobru usmjerenost koaksijalnih zvučnika, što rezultira narušavanjem kompletne zvučne slike. Iz tog razloga upotrebljavaju se komponentni ( sistemski ) zvučnici, koji imaju fizički odvojene drivere radi lakšeg smještaja unutar vozila, te boljeg pozicioniranja zvučne pozornice. Hvala Bogu da su današnji dizajneri interijera vozila shvatili ovo ozbiljno pa se u većini modernih vozila tvornički nalaze mjesta za komponentne zvučnike.
Vrlo slično kao i kod koaksijalnih zvučnika, driveri se izrađuju za određeni frekventni opseg, pa tako opet razlikujemo dvostazne, trostazne....

Primjer 2-way komponentnog zvučnika



Kako se za komponentne zvučnike u pravilu biraju kvalitetniji materijali za njihovu izradu, to je i njihova cijena u pravilu viša od koaksijalnih zvučnika.

Bitno je napomenuti da zbog veličine drivera koji se upotrebljavaju za reprodukciju visokotonskog ili srednjetonskog područja, ovi zvučnici nisu sposobni odsvirati niže oktave ( bas područje ) i takav signal za njih znači preranu smrt. Iz tog razloga za srednjotonske i visokotonske drivere upotrebljavaju se ( najčešće ) pasivne skretnice, koje služe za sprečavanje prolaska zvučnog signala određene frekvencije na određeni zvučnik. Kao što je vidljivo iz gornje slike, pasivne skretnice su sastavni dio komponentnih zvučnika. Više o skretnicama u nekom budućem postu.....

Pozz
[/quote]