Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником
Шрифт:
Рис. 18. Громкоговорители:
а — внешний вид;б — вид в разрезе (1 — диффузородержатель; 2 — подвес; 3 — диффузор; 4 — пылезащитный колпачок; 5 — звуковая катушка: 6 — гибкие выводы; 7 — магнит; 8 —
Катушка, располагаемая в кольцевом зазоре магнита, и жестко связанная с ней диафрагма вместе с магнитной системой образуют так называемую головку громкоговорителя. Взаимодействие тока с магнитным полем вызывает механические колебания диафрагмы, сопровождающиеся излучением звуковых волн либо непосредственно (громкоговорители прямого излучения), либо через рупор (в рупорных громкоговорителях). Качество звучания существенно зависит от типа корпуса, в который помещают громкоговоритель.
Характерные значения сопротивления звуковой катушки электродинамических громкоговорителей составляют 4 и 8 Ом. Типичные значения полной электрической мощности лежат в пределах 0,05…100 ВА. Узкополосные громкоговорители обеспечивают воспроизведение в сравнительно узком интервале частот: сабвуфер (сверхнизкочастотный громкоговоритель) — 20…120 Гц; вуфер (низкочастотный громкоговоритель) — 150…250 Гц; мидрендж (среднечастотный громкоговоритель) — 250…2000 Гц; твитер (высокочастотный громкоговоритель) — 3,5 кГц и выше. Широкополосные громкоговорители обеспечивают работу в большом интервале частот, например 40…15 000 Гц.
В пьезокерамических источниках звука используется «обратный пьезоэффект» — механическая деформация пьезоэлектриков (кварц, сегнетова соль, пьезокерамика) в электрическом поле. Очевидно, первой технической конструкцией подобного излучателя следует считать кварцевый излучатель Шиловского-Ланжевена, изобретенный 1916 г. и использованный в гидролокации.
Современные пьезокерамические излучатели звука выполняют двух- и трехэлектродными. В двухэлектродных излучателях пьезокварцевая пластинка, имеющая металлизированное покрытие с двух сторон, одной из них прикрепляется к металлической диафрагме.
Переменное напряжение, подводимое к диафрагме и другой стороне токопроводящего покрытия на пластинке, вызывает переменные деформации системы, приводящие к излучению звука в окружающую среду. Трехэлектродные устройства имеют дополнительный электрод типа язычка, доходящего до центра пластинки. Сигнал, снимаемый с этого электрода, находится в противофазе с основным возбуждающим сигналом, подаваемым на основные электроды и используется для обратной связи в системе управления. Подобные устройства используют как высокочастотные громкоговорители и излучатели ультразвука (рис. 19).
Рис. 19. Пьезоизлучатель МастерКИТ AK076:
а — внешний вид; б — модельный пьезокварц в EWB
В конце прошлого века британское министерство обороны объявило о разработках результатов исследований звукоизоляции в кабинах военных самолетов активными шумоподавителями в виде плоского панельного громкоговорителя системы NXT(New Transducer Technology — новые технологии преобразования). NXT — это технология плоских панелей, при которой ее возбуждение осуществляется из одной точки с помощью электродинамических, пьезоэлектрических или других возбудителей. Материалом панели могут служить картон, пластмасса, композиты из углеродного волокна и т. д. Основная
В отличие от обычных многополосных громкоговорителей, для воспроизведения всего звукового диапазона используется одна панель NXT, возбуждаемая при помощи одного-единственного преобразователя. При площади 0,6 кв. м нижняя граничная частота составляет 100 Гц, а верхняя — 18 кГц, отклонения частотной характеристики при этом сравнимы с обычными громкоговорителями.
При увеличении площади до 1,5 м2 низкочастотная граница уменьшается до 60 Гц. Панели NXT могут работать при размерах от 25 см2 до 100 м2. Самые маленькие могут быть использованы в системах мультимедиа совместно с ноутбуком (в том числе в сопряжении с «антибликовым» экраном), а самые большие — в кинотеатрах, служа одновременно экраном. В автомобильной акустике подобные устройства могут быть выполнены в виде полки под задним стеклом или фрагмента дверной обшивки, а в помещениях — имитировать его архитектурные фрагменты. При воспроизведении Hi-Fi к относительным недостаткам NXT можно отнести некоторое ограничение полосы низких частот, а также утрату точной локализации.
Существует большое количество самых разнообразных телефонов (наушников, головных телефонов), отличающихся как по принципу действия, так и по конструктивному оформлению. Наиболее распространены электромагнитные телефоны, которые берут свое начало от телефона Белла. Их принцип действия заключается в следующем. На постоянный магнитный поток системы, состоящей из постоянного магнита и магнитопровода (полюсных наконечников), накладывается переменный поток звуковой частоты, создаваемый надетыми на магнитопровод катушками, к которым подводится напряжение звуковой частоты. Перед полюсными наконечниками находится ферромагнитная диафрагма (мембрана). Под воздействием постоянного и переменного магнитных потоков, пронизывающих диафрагму, мембрана колеблется в такт с переменным магнитным потоком и излучает звук.
Для прослушивания радиопередач, звукового сопровождения телепередач и звукозаписи применяются стереофонические телефоны в основном электродинамического типа (рис. 20).
В корпусе находится малый электродинамический громкоговоритель с диффузором или полусферической диафрагмой. Пространство между ним и корпусом заполнено звукопоглощающим материалом (поролон). Перед громкоговорителем находится перфорированная решетка.
Специальные типы телефонов могут обеспечить также и квадрофонические эффекты восприятия звука.
Рис. 20. Головные телефоны:
а — внешний вид; б — УГО наушника
Несмотря на интенсивное развитие электроники как таковой, практически любое электронное устройство имеет в своем составе те или иные электромеханические компоненты. Это связано с рядом обстоятельств. Отдельные внутренние функции ряда систем проще выполняются подобными устройствами. Кроме того, человеку как оператору присуще управление системами посредством механических движений, и замещение «механики на электронику» из этих сфер происходит весьма медленно (например, введение «голосового управления»). Наконец там, где ряд входных или выходных функций устройств являются по своей природе механическими (датчики, привод и т. п.) — подобная электромеханика только совершенствуется, а не исчезает.