Принцип дії і пристрій гучномовців
3. ПРИНЦИП ДІЇ І ПРИСТРІЙ гучномовці
Електродинамічний гучномовець є електроакусті-ного перетворювачем.
Принцип його роботи заснований на взаємодії провідника з то-ком і постійного магнітного поля. Схематично цей принцип, від-носиться до будь-електродинамічної системі, показаний на рис. 2 і полягає в наступному. Якщо в магнітне поле, обра- поклику полюсами магніту, поміщений провідник, по кото-рому проходить постійний електричний струм, то на провідник буде діяти ме-ханических сила, звана електродинамічної. Ця си-ла прагне виштовхнути провідник із зони дії магнітного поля в напрямку, перпендикулярному силовим лініям поля і напрямку струму (правило "лівої руки"). У тому випадку якщо струм, проте-розкаювана по провіднику, буде змінним, то сила, витягнемо-Кивающая провідник, буде змінювати свій напрямок з частотою змінного струму і провідник буде здійснювати коливання в магнітному полі з тією ж частотою. У електродинамічному гучномовці, типова конструкція якого показана на рис. 3, магнітне поле зосереджено в кільці-вом зазорі, а провідник намотаний на циліндричній каркасі у вигляді звукової котушки. Сила взаємодії змінного струму, протека-ющего по звуковій котушці, і магнітного поля призводить до аксіальне (осьовий) коливальний рух котушку і жорстко з'єднаний з нею дифузор (конус). Кількісно ця сила (F) пропорції-нальна магнітної індукції в кільцевому зазорі (В, вб / м 2; 1 вб / м 2 = 10 4 гс), довжині провідника звукової котушки (l. М) і силі струму (I. а) , т. е.
Пристрій електродинамічного гучномовця видно з рис. 3. Постійний магніт 1 створює сильне магнітне поле в коль-цевом зазорі між керном 2 і переднім фланцем 3. У цьому зазорі поміщається звукова котушка 4, жорстко з'єднана з дифузором конічної форми 5. Звукова котушка розташована посередині кільцевого зазору завдяки наявності центрирующей шайби 6, при-клеєної до дифузора поблизу місця з'єднання його із звуковою котушкою. Краї дифузора і центрує шайби у вигляді плоского коміра кріпляться до діффузородержателя 7. має прорізи (вікна). Звукова котушка разом з дифузором і центрує шайбою утворюють рухливу систему гучномовця. Переміщення (коливання) дифузора збуджують в навколишньому повітряному просторі звукові хвилі, що сприймаються людським вухом як звуки.
Основна резонансна частота рухомий системи (частота ме-ханических резонансу гучномовця) залежить від її маси і гинув-кістки (пружності): чим більше маса і більше гнучкість, тим нижче резонансна частота. Гнучкість рухомої системи визначається гнучкістю центрирующей шайби і під-ваги дифузора; гнучкість підвісу дифузора зазвичай більше, ніж гнучкість центрирующей шайби. Маса рухомої-ної системи в основному складається з мас звукової котушки, дифузора і соколеблющегося з дифузором (при-з'єднаної) маси повітря. При вос-творі сигналу з частотою, поблизу-кою або рівній частоті основного Резо-Нансі рухомий системи громкогово-розчинника, і постійному струмі в звуковий котушці амплітуда коливань Діффі-зазору збільшується і підвищується зву-ковое тиск на цих частотах.
Магнітна система. Амплітуда ко-лебанія дифузора, як вказувалося раніше, залежить від величини магнітної індукції, що існує в кільцевому зазорі, де поміщається звукова ка-тушка. У свою чергу величина ін-продукції залежить від конструкції деталей магнітної системи і якості постійного-ного магніту. Магнітна система грім-коговорітеля складається з магніту і муздрамтеатру. Магніт зазвичай має форму кільця (рис. 4, а, г) або керна (рис. 4, 6, в). Коль-цевие магніти відливають зі спеціальних алюмінієвих-нікелевих сплавів (типу «альні» ЮНД4) з присадками інших матеріалів; для створення ну-жних індукції в зазорі вони мають досить великий обсяг і вага. Кернові магни-ти мають менші розміри і вагу, так як виготовляються з більш високоякісних алюміній, нікелю-кобаль-вих сплавів з домішками інших дорогих металів (на-приклад, сплави ЮНДК24, ЮНДК25БА і ін.).
Для муздрамтеатру використовують сталь (наприклад, "армко"). Магнитопровод виконують закритим - у вигляді склянки (рис. 4, б) або відкритим - у вигляді скоби (рис. 4, в). Внаслідок труднощів виготовлення магнітного керна з кінцем потрібного діаметру і з мінімальними допусками, на торцеву частину керна наклеюють круглу сталеву пластинку. Її товщина дорівнює товщині переднього фланця. Платівка і круглий отвір фланця утворюють кільцевої зазор. Кернові магніти дозволяють створити магнітну систему гучномовця зі значно меншим зовнішнім магнітним полем розсіювання. Це дуже важливо для гучномовців, які застосовуються в телевізорах і радіоприймачах з внутрішніми магнітними антенами; гучномовці з кільці-вимі магнітами там не можуть використовуватися. Поряд з магнітами з металевих сплавів широко застосовуються магніти, пресовані з феррітбарія (марки 2БА і ЗБА). Вони мають вигляд порівняно тонкої, але широкої шайби для зменшення магнітного опору-лення. Магнітна система в цьому випадку відрізняється малою висотою (рис. 4, г).
Звукова котушка. Звукову котушку намотують мідним або алюмінієвим дротом на каркасі з щільних сортів паперу (в ма-ломощних гучномовцях) або алюмінію, міді, а також пласт-маси (в потужних гучномовцях). Число шарів завжди робиться парних, щоб висновки котушки були з одного боку; найчастіше робляться два або чотири шари. Завдяки гарному відведення тепла допускається велика щільність струму в обмотці - від 30 до 90 а / мм 2. Для скріплення обмотки з каркасом витки склеюють між собою і з каркасом лаком. Згідно ГОСТ 9010-67 повний електричний опір звукової котушки має бути одним з наступних номіналів: 4; 6,5; 8; 12,5; 16; 30; 60 Ом. Висновки обмотки приклеюють до каркаса і дифузора, а їх кінці припаюють до порожнистим заклепкам або дужках, встановленим на дифузорі.
До останніх припаюють також спеціальні гнучкі і дуже міцні провідники, які іншими кінцями приєднуються до вивідних контактів гучномовця, встановленим на діффузородержателя. З метою зменшення нелінійних спотворень висота звукової котушки робиться або менше, або більше висоти кільцевого зазору. В обох цих випадках котушка робить осьові переміщення в незмінному по силі магнітному полі, тобто зберігається постійним середнє значення індукції.
Центруюча шайба. Правильне положення звукової котушки по ширині магнітного зазору забезпечується центрирующей шайбою, яка володіє значно більшою жорсткістю в поперечному осі котушки (радіальному) напрямку, ніж в поздовжньому. Попі-річкова жорсткість важлива для стабільної установки звукової Катуша-ки в магнітному зазорі так, щоб вона не стосувалася ні керна, ні фланця. Осьова гнучкість необхідна для отримання досить низької частоти основного резонансу рухомої системи громкогово-розчинника. У тих випадках, коли частота основного резонансу порівняй тельно висока, наприклад у високочастотних гучномовців, осьова жорсткість центрирующей шайби може бути також увели-чена.
Застосовуються центруючі шайби гофрованої (рис. 5, a) або паучковою (рис. 5,6) конструкції. Перші, які отримали у нас найбільше поширення, мають концентричні гофри з числом гофр два - п'ять різноманітного профілю (синусоїдального, трапецеидального і інших) і робляться з просоченої бакеліто-вим або цапон-лаком бавовняної або шовкової тканини. Паучковою центруючі шайби виготовляються штампуванням з тонкого текстоліту. У більшості гучномовців центрирующая шай-ба розташована із зовнішнього боку дифузора (рис. 5, а, б), однак вона може бути розташована і всередині дифузора (рис. 5, в), буду-чи прикріпленою своєю центральною частиною до керну. Внутрішня центрирующая шайба не допускає великих переміщень звукової котушки без порушення лінійності її пружності. Тому вона при-змінюється тільки в малопотужних і високочастотних Гучномовець-лях, у яких переміщення звукової котушки малі.
Досить часто, особливо в гучномовцях великий потужно-сті центрирующая шайба встановлюється на передньому фланці маг-нітних системи.
Дифузор. Дифузор є випромінюють елементом гучного-ворітеля, в значній мірі визначає його основні еле-троакустіческіе характеристики. Як одне ціле (як поршень) дифузор коливається тільки в області нижчих частот; на середніх і вищих частотах різні ділянки дифузора коливаються з раз-ними амплітудами і фазами, в результаті чого в частотної харак-теристик гучномовця з'являються піки і провали. Зазвичай дифузор має конічну форму. Широко застосовуються два типи дифузорів: круглі і овальні (еліптичні). У останніх до вершини конуса, де до нього прикріплюється каркас звукової Катуша-ки, овал переходить в коло. Овальна форма дифузора не покращує електроакустичні параметри гучномовця, а лише більш зручна при розміщенні гучномовця в ящиках телевізорів, магнітофонів і деяких типів приймачів. Дифузори штампу-ють з цільних листів паперу або відливають з паперової маси, іноді з домішкою вовни, на сітках; товщина дифузорів коливається від 0,1 мм в мініатюрних гучномовцях до 0,4 мм в гучномовцях потужністю 5-10 пн. У деяких зарубіжних гучномовцях застосовують дифузори з полімерів і Пеноплен-ста, армованого з двох сторін алюмінієвою фольгою, а також з металу-титану. Край дифузора (підстава конуса) має кон-центричні гофри, які переходять в плоский комір, при-обклеюються до діффузородержателя. Концентричні гофри, називаються ваемие підвісом дифузора, забезпечують йому можливість здійснювати осьові переміщення.
У деяких гучномовцях замість кільцевого гофра при-черезтрансформаційних комір з дугоподібних смужок тонкої шкіри або іншого гнучкого матеріалу.
Висота (глибина) дифузора робиться такий, щоб забезпечити симетричне положення звукової котушки по висоті магнітного зазору; дотримання цього сприяє зменшенню нелінійних ис-каженій гучномовця.
Для хорошого відтворення вищих звукових частот диф-фузор повинен бути жорстким і мати меншу масу. Щоб дифузор володів достатньою жорсткістю, йому зазвичай надають коні-чний форму з кутом розкриття від 100 до 120-130 ° С. При біль-ших кутах дифузор виявляється недостатньо жорстким, а при менших - занадто важким, так як при цьому зростає глибина дифузора. Жорсткість конічної частини дифузора можна пови-сить вживанням більш жорстких сортів целюлози і подальші-щей просоченням частини дифузора, що прилягає до звукової котушці, лаками. Цій же меті сприяє кривизна утворює конуса (рис. 6, а), яка призначена головним чином для зниження субгармоніческіх колеба-ний дифузора (на поло-вини збудливою часто-ти). Крім того, іноді застосовують додаткових-ний дифузор (конус) з меншим кутом розкриття, який прикріплюється сво-їй вершиною до основного дифузора (рис. 6, б). Вів-рій дифузор, будучи жорсткіше, краще відтворює вищі частоти, розширюючи вгору кордон програванням дімих частот. Іноді в гучномовцях потужно-стю 5 Вт і вище застосовують дифузори з кільцевої гофруванням (рис. 6, б), у яких завдяки гнучкості гофра частина дифузора, прилегла до його основи, як би відключається на вищих ча-СТОТ, зменшуючи масу рухомої системи і покращуючи програванням дення цих частот.
Диффузородержатель. Диффузородержатель призначений для установки в ньому дифузора, елементів рухомої системи і креп-лення гучномовця в зовнішньому оформленні, часто називає-мим акустичним. Діффузородержателя роблять переважно зі сталі глибокої витяжки, твердих сортів алюмінію або відпливу-ють з силуміну (сплаву алюмінію з кремнієм). Значно рідше роблять діффузородержатель з пластмаси.
У діффузородержателя робляться бічні прорізи (вікна). Дуже важливо, щоб в діффузородержателя була забезпечена парал-лельность між площинами, до яких кріпляться комір диф-фузора, центрирующая шайба і передній фланець магнітної систе-ми. До переднього фланця діффузородержатель прикріплюється заклепками або гвинтами, рідше за допомогою зварювання.
Класифікація електродинамічних гучномовців. Елек-тродінаміческіе гучномовці поділяються по електроакусті-ного, конструктивним і експлуатаційним ознаками. До перших відносяться: смуга відтворюваних частот (шірококополосние або вузькосмугові гучномовці), номінальна електрична мощ-ність, активний опір звукової котушки (низькоомні або високоомні гучномовці). До конструктивних ознак належать: пристрій рухомий системи (один дифузор або два, одна звукова котушка або дві, одиночний або спарений голосно-говорітеля), пристрій магнітної системи, форма дифузора - кругла або овальна. До експлуатаційних ознак належать температурні і кліматичні умови роботи гучномовця і його вологостійкість. Згідно ГОСТ 9010-67 скорочені позначення-чення гучномовців вживаються в такому значенні: перша цифра вказує номінальну потужність гучномовця у ВАТ, бук-ви вказують тип гучномовця (ГД - гучномовець елек-тродінаміческій, КЗ - колонка звукова), друга - номер розроб-лення гучномовця . Третя цифра вказує значення частоти механічного резонансу, якщо цей тип гучномовця випуску-ється з різними резонансними частотами. Гучномовці, призначені для роботи в тропічних умовах, мають в кон-це позначення букву Т.