Noha mind a hangszórók tervezésében, mind a gyártásban jelentős előrelépések történtek, a hangszóró meghajtótechnológia alapjai közel 100 éve nem változtak: Edward Kellogg és Chester Rice 1925-ös dinamikus meghajtója még mindig gyakorlatilag minden ma kapható hangszóró alapját képezi, a telefonunkban lévő hangszórótól kezdve a házimozi rendszerünkben lévő hangszórókig.
De hogyan működnek a hangszórók? Kezdjük az alapokkal.
Szerkesztői megjegyzés: ezt a cikket 2021. március 12-én frissítettük, hogy több technikai információt tartalmazzon.
Hogyan működnek a hangszórók: az alapok
A hangszóró meghajtó az a nyers elektroakusztikai komponens, amely a hangszóró működését biztosítja. Átalakítóként az a feladata, hogy az energiát egyik formából a másikba alakítsa át. Pontosabban, ez az átalakító a lejátszóeszközödről – legyen az a telefonod vagy a lemezjátszód kazettája – érkező felerősített elektromos hullámokat alakítja át a levegőben lévő hangnyomáshullámokká, amelyeket a füled érzékelhet.
Wikipedia
A hangszóró meghajtó: egy egyszerű, mégis zseniális elektromágneses motor
Az erősítő a hangszóró hátulján lévő két csatlakozóra táplál egy jelet. Ezek a terminálok az áramot egy hengeres huzaltekercsbe vezetik, amely egy állandó mágnes pólusai közötti kör alakú résbe van felfüggesztve. Ez a tekercs oda-vissza mozog a mágneses mezőben, mivel a rajta áthaladó áram iránya a Faraday-törvény szerint váltakozik az alkalmazott jellel. A hangszóró kúpjának középpontja az egyik végéhez van rögzítve, amelyet a mozgó tekercs előre-hátra mozgat. Ezt a kúpot a széleinél egy légmentes felfüggesztés vagy körülzárás tartja. Ahogy a kúp mozog, nyomja és húzza a környező levegőt; ezáltal nyomáshullámokat hoz létre a levegőben, amit hangnak nevezünk.
Így működik tehát a hangszóró meghajtó, de miért van az, hogy mindig dobozokba szerelik őket? Ha a hangszóró magától is hangot ad, akkor mire való a doboz? És mi van a nyílásnyílásokkal és a többi aprósággal?
Miért helyezik a hangszórókat dobozokba?
Minden Fluance Ai40 könyvespolc hangszóró egy 1″ magas- és egy 5″ mélysugárzóval rendelkezik.
Amint a hangszóró meghajtó kúpja mozog, elölről és hátulról is nyomáshullámot hoz létre. Miközben Ön felé mozog, nyomja a levegőt és pozitív nyomást hoz létre, ezzel egyidejűleg húzza maga után a levegőt, negatív nyomást létrehozva. Ha a visszaadott jel frekvenciájának megfelelő hullámhossz a hangszóró méretéhez képest nagy, akkor a hangszóró két oldala által keltett nyomás gyakorlatilag kioltja egymást. Így bármilyen hasznos távolságban az alacsony frekvenciák (basszus) hallhatatlanná válnak. Ha ezt otthon szeretné kipróbálni, vegye ki a hangszórót a házából. Észre fogja venni az “ónos” hangminőséget ahhoz képest, ahogy a hangszóró összeszereléskor szólt.
Ahhoz, hogy egy hangszóró minden frekvencián jól működjön, meg kell akadályoznunk, hogy a hangszórókúp hátsó része által létrehozott nyomáshullám kioltsa a kúp elülső része által létrehozott hullámot. Ha a hangszórót egy nagy, merev anyaglapba (terelőlemezbe) szerelnénk, ugyanezt a hatást érhetnénk el. A terelőlemeznek nagynak kell lennie ahhoz, hogy megakadályozza az alacsony frekvenciák kioltását, így ez a legtöbb alkalmazásban nem kivitelezhető. A zárt dobozok praktikusabb megoldást tesznek lehetővé.
Nem minden hangszóródoboz doboz alakú…
A hangszóró mechanikai tulajdonságainak és a doboz méretének kombinációja határozza meg egy összeszerelt zárt dobozos hangszórórendszer mélyfrekvenciás viselkedését. Anélkül, hogy szupertechnikussá válnánk, a dobozban lévő levegő úgy viselkedik, mint egy rugó, amelyet a kúp nyom és húz, és ennek a rendszernek van egy rezonanciafrekvenciája, amely alatt a teljesítménye jelentősen lecsökken.
A hangszóróknak légmentesen kell zárniuk: a dobozban lévő szivárgások lehetővé teszik az általunk elkerülni kívánt kioltást.
Miért vannak egyes hangszórókon lyukak?
Elképzelhető, hogy észrevette, hogy sok hangszóródobozon kör alakú lyukak, vagy néha rések vannak, általában elöl vagy hátul. Amit lát, azok nyílások vagy szellőzőnyílások, és ez azonosítja az úgynevezett basszusreflexes burkolatot.
A basszusreflexes burkolat lényegében ugyanúgy működik, mint amikor egy nyitott sörösüveg fölött levegőt fújunk, és megszólal egy hang. A hang a palackban lévő folyadék mennyiségétől függően változik, mivel a palackban lévő levegő térfogata változik. Ha képes lennél megnyújtani a palack üvegnyakát, az is megváltoztatná a hangot. Ez egy rezonáns rendszer, amely a nyílásméretek (az üveg nyakának) vagy a ház (az üveg) térfogatának beállításával hangolható.
Ez a basszusreflex hangszóró egy hátulról tüzelő basszusnyílással rendelkezik.
A megfelelő hangolás esetén ez egy rezonanciát hoz létre közvetlenül az alatt a pont alatt, ahol a hangszóró válasza normális esetben lecseng, ami hatékonyan meghosszabbítja a rendszer basszusteljesítményét. Ahhoz, hogy ez megfelelően működjön, a porthangolást az adott hangszóróra kell kiszámítani az adott házban lévő adott hangszóróra. Ha kicseréli a hangszórót egy másik típusra, még akkor is, ha az azonos kúpátmérőjű, a doboz és a port hangolása már nem lesz megfelelő, és nem fog jól szólni.
A passzív sugárzókat használó hangsugárzók ugyanezen az alapelven működnek, de egy tömeggel terhelt, tápfeszültség nélküli hangszórókúppal, amely a mélyrezonanciát a zárt légtérfogattal hozza létre.
Hangszórók és mélysugárzók
Most már észrevehette, hogy a legtöbb hangszóróban, különösen, ha azok nagyobbak, mint a kis hordozható boom boxok, több hangszóró meghajtót láthat – általában egy kisebb átmérőjű hangszórót egy nagyobb tetején.
Ezekben a hangszórókban kétféle méretű hangszóró meghajtó van: fent a magas- és lent a mélysugárzók
Az, hogy a hangszórók több különböző méretű meghajtót használnak, több okból is adódik. Bár igaz, hogy egyetlen hangsugárzó önmagában szinte az egész hallható spektrumot le tudja fedni, számos korlátba ütközik. Ha a meghajtó kicsi, nem tud sok levegőt megmozgatni, és nehezen tud hasznos szintű basszust generálni.
Tudjon meg többet:
A nagyobb meghajtók több levegőt tudnak mozgatni, de a probléma az, hogy a hangszórók irányítottá válnak, ahogy a lejátszott frekvenciák emelkednek. Ezt nevezzük sugárzásnak.
Amint nő a frekvencia, úgy csökken a hozzá tartozó hullámhossz; a hangszóró meghajtók általában olyan frekvencián kezdenek sugározni, amelynek hullámhossza megegyezik a sugárzó kúp átmérőjével. Ez azt jelenti, hogy csak akkor hallja a magasabb frekvenciákat, ha pontosan a hangszóró tengelyében van. Ez nem eredményez kiegyensúlyozott hangzást vagy jó hangszórót. Az egyszerű megoldás az, hogy különböző méretű meghajtókat használnak, amelyek mindegyike egy adott frekvenciatartomány – a hallható spektrum különböző részeinek (mély és magas hangok, vagy mély, közép, magas hangok) – reprodukálására van szabva.
Hangszórók és magas hangszórók és portok, ó, te jó ég!
Ez a koncepció a hangszóró dobozában lévő frekvenciaosztó hálózattal, az úgynevezett crossoverrel együtt működik. A crossover a megfelelő frekvenciatartományt delegálja az egyes meghajtótípusokhoz: a magas hangszórók a magasakhoz és a mélyhangszórók a mélyekhez.
Miért érdemes tudni, hogyan működnek a hangszórók
Nem kell ismernie a hangszórók mögötti tudományt ahhoz, hogy képes legyen hallgatni és élvezni őket. De ha komolyabb dohányt szándékozik költeni audioeszközökre, mindig jó ötlet, ha először felvértezi magát némi tudással. Egy kis alapismeret segít megérteni, hogy miért hoztak bizonyos tervezési döntéseket, hogyan befolyásolják a hangzást, és segít felismerni a kígyóolaj-árusokat.