editor thumb

Difuzorul

autor:Infoelectronica copy:Infoelectronica sursa:interna contact:infoelectronica@gmail.com

Ceva ar lipsi la prezentarea difuzorului daca nu am lua in discutie “semnalul sonor” si “incinta acustica”, deci, articolul are trei capitole :

1.Semnalul sonor;

2.Difuzorul;

3.Incintele acustice.

 

Prezentarea este mai detaliată dar chiar și așa capitolele vor pune accent pe difuzor, nu pe semnalul sonor și incinte. Sunt arătate unele aspecte, pentru o înțelegere clară.

 

I. Semnalul sonor.

Undele sonore se transmit prin intermediul aerului si sunt unde longitudinale. Cand vin in contact cu urechea, mai precis, timpanul, dau nastere senzatiei de sunet. Difuzorul realizează variatii ale presiunii aerului ce ajung la ureche, timpan, iar astfel percepem sunetul (Fig.1), adică aceste vibrații de amplitudine și frecventă diferite a particulelor de aer. Daca nu ar exista aer, deci ar fi vid, difuzoarele nu au cum sa produca acest efect, unda sonora neputandu-se transmite … nu se poate forma. Cantitatea maxima prin care presiunea diferă de cea atmosferică se numește amplitudinea presiunii, notata cu P. Intensitatea unei unde este puterea medie transportată prin unitatea de suprafată.

 

 

                                                Fig.1

Viteza undei este data de proprietațile mediului prin care se propaga și intervin proprietatea elastica B si proprietatea inertiala.

In tabelul 1 se pot vedea vitezele undelor sonore longitudinale in diferite medii.

Urechea umana fiind sensibila la un interval larg de intensitati, scala logaritmica este mai comoda decat cea aritmetica. Deci, nivelul intensitatii sonore al unui sunet poate fi definit de ecuatia :

   

Io = intensitate de referinta, arbitrara, a carei valoare este :

 

Nivelul intensitatii maxime sonore suportabila de urechea umana este de aproximativ 120 dB, (1W x m^-2).

Pentru o imagine mai clara asupra intensitatii sonore, este aratat, in tabelul de jos (2), nivelul de zgomot al diferitelor surse. 

 

Un grafic ce ne arata cum sunt percepute frecventele (Fig.2)

  

                                       Fig.2

 Mai jos, spetrul frecventelor.

                                             Fig.3 (Sub - Joase)

 

                                            Fig.4 (Joase)

                                              Fig.5 (Medii - Joase)

                                            Fig.6 (Medii)

                                            Fig.7 (Medii - Inalte)

                                            Fig.8 (Inalte - Prezenta)

                                            Fig.9 (Inalte - Stralucire)

 

Gama frecventelor in care lucreaza anumite instrumente si vocea omeneasca este redata intr-o alta forma grafica si in figura de mai jos (Fig.10).

 

 

                                Fig.10

II. Difuzorul.

 

Difuzorul putem spune ca este un aparat (electro-mecanic) ce transforma semnalul electric, de joasa frecventa (20Hz -20KHz), in semnal sonor, de aceeasi frecventa. Prin difuzor are loc conversia energiei electrice in energie acustica.

Principalii parametrii ai unui difuzor sunt puterea, banda de frecventa in care poate lucra si fidelitatea  

Tipurile de difuzoare sunt si ele mai multe iar o impartire a acestora se poate face dupa diverse criterii, de exemplu : 1) tehnologia de realizare, adica principului dupa care lucreaza; 2) banda de frecventa ce o poate reda; 3) spatiul sau scopul in care sunt utilizate.

 

Istoric.

1874 - Erns W. Siemens, a prezentat miscarea unei bobine intr-un camp magnetic, astfel sustinuta incat sa poata efectua o miscare axiala, brevet nr. 149 797, in 14 aprilie.

1898 - Oliver Lodge, a depus un brevet ce prezinta o forma inbunatatita a unui difuzor, brevet nr. 9712 , brevetul a fost Britanic.

1901 - John Stroh a fost primul ce a realizat diafragma conica de hartie care se termina la marginea difuzorului intr-o seciune care era plata, cu excepia ondulaiilor, brevetul britanic nr. 3393 din 16 februarie 1901, acordata pe 14 decembrie 1901.

1908 - Anton Pollak a imbunatatit difuzorul cu bobina mobila prin adaugarea unei suspensi pentru centrare, brevet, U.S. No. 939,625, a fost depus pe data de 7 august 1908 si acceptat pe 9 noiembrie 1909.

1911 - Edwin S. Pridham si Peter L. Jenson din Napa, California, au inventat un difuzor cu bobina mobila pe care l-au denumit "Magnavox" folosit de Woodrow Wilson in San Diego, 1919.

1915 - Harold Arnold a inceput programul la Bell Lab pentru a imbunatati inregistrarea fonografica. Prioritatea a fost amplificatorul electronic care folosea noul tub de vacum, a urmat microfonul iar al treilea a fost difuzorul. Dupa primul razboi mondial, J. P. Maxfield a condus proiectul, dupa care a fost produs difuzorul cu bobina in miscare, a lui E. C. Wente. 

1918 - Henry Egerton, pe 01/08 a depus un brevet referitor la armatura mobila, infasurata cu bobina ce se afla intre polii unui magnet permanent, actionata de o membrana, utilizata in laboratoarele Bell ( Bell Labs). Se baza pe brevetul lui Thomas Watson, din 24 octombrie 1882, similar cu dispozitivele dezvoltate de Siemens si Frank Capps.  

1921 - Americanul Clair L. Farrand a obținut brevetul nr. 1.847.935, inregistrat la 23 aprilie 1921, pe un sistem de “difuzor dinamic”. Acest difuzor se numește Phonetron.

Principiul se bazează pe o descriere a lui Ernst W. Siemens, din 1874.

1923 - Thorophone-ul a fost un “difuzor”, de tip “gat de lebada” , cu bobina mobila.

1925 - Lucrarea de cercetare a lui Chester W. Rice si Edward W. Kellogg de la General Electric a fost importanta in stabilirea principiului de baza al difuzorului cu radiator.

 

Tipuri de difuzoare si modul in care functioneaza acestea.

 

1. Difuzorul Horn.

Modul de redare a sunetului, prin “horn”, a fost dezvoltat de Thomas Edison, Magnavox si Victrola, din anii 1880 pina in 1920.

Tipul acesta de “difuzor” (megafonul) se deosebeste in primul rand prin geometrie, adica prin “hornu” (palnia), ce il are dispus in fata, pentru a putea reda mai bine sunetul, adica pentru a-i mari eficienta.

Aceasta modalitate, “horn” a fost cea mai veche forma de amplificare a sunetului (vezi modul de a pune mana la gura cand vrei sa fi auzit mai tare).

La inceput nu se utiliza energia electrica, hornul era un element pasiv dispus in fata sursei de semnal audio ce era omul. In aceasta forma, difuzorul horn, ramane un subiect pentru pasionatii si colectionarii de astazi ... 

 

                                   Fig.11

                                      Fig.12     

Ulterior, “hornul” nu a ramas un obiect ce amplifica numai datorita geometriei, a devenit un ansamblu activ, practic un difuzor.

Difuzoarele horn, daca pastram amintirea … se pot imparti in active si pasive.

 

2. Difuzorul Electrodinamic.

Principiul pe care lucreaza difuzorul este extrem de simplu:

Semnalul electric (muzical) pune in miscare o bobina care se afla intr-un camp magnetic, iar de bobina este fixata o membrana. Membrana miscandu-se datorita bobinei, antreneaza aerul, care transmite mai departe prin unde acustice, semnalul sonor. Calitatea sunetului o da si volumul de aer pus in miscare, adica aria membranei si finetea cu care aceasta se misca. Puterea semnalului sonor, deci a difuzorului, este si ea data de raportul dintre aria membranei si forta cu care aceasta deplaseaza volumul de aer.

               

                                  Fig.13

3. Difuzor Electrostatic (ESL) 

Tipul de difuzor electrostatic obtine unda sonora prin intermediul fortei (atractiei) electrostatice.

Fata de difuzoarele clasice, adica eletrodinamice, difuzoarele electrostatite se bazeaza pe alt principiu, ele nu utilizeaza forta electrodinamica, forta Lorentz, ci pe cea electrostatica F = Q x U/d.

 Forta Lorent ia nastere in prezenta unui camp magnetic sau electric, F = B x i x l.

 

Prima data a fost utilizat fenomenul electrostatic pentru redarea sunetului in 1968 cand au fost realizate primele casti stereofonice , de catre inginerii firmei KOSS, utilizand acest principiu.          

                                 Fig.14

4. Difuzorul Piezoelectric.

Piezoelectricitatea, efectul piezoelectric, sau scurt piezoefect, a fost descoperită în 1880 de fizicienii francezi Jacques și Pierre Curie. Cuvântul, piezoelectricitate, înseamnă electricitatea rezultată din presiune. Adica, daca pe suprafetele unui material piezoelectric se aplica o presiune mecanica (adica este comprimat, ii modificam geometria) acesta genereaza tensiune electromagnetica, si invers, poate genera oscilatii mecanicanice (isimodifica geometria) daca i se aplica o tensiune electrica.

Numai difuzoarele de putere foarte mica utilizeaza efectul piezoelectric. Putere mica, frecventa > 800 Hz.  

                                 Fig.15

5. Difuzorul Electromagnetic. 

Si functionarea acestui difuzor se bazeaza pe campul electromagnetic produs de semnalul electric, muzical, adica deplasarea membranei este obtinuta indirect de forta electromagnetica.

 

In figura 16 se poate vedea, detaliat, mecanismul unui difuzor electromagnetic cu armatura vibranta simpla. Avem : 1 = magnet, 2 = armatura mobila, 3 = membrana, 4 = bobina. Lamela “2” (armatura mobila) vibreaza cu frecventa data de curentul “i” ce trece prin bobina “4”. De lamela fiind fixata membrana “3” , si aceasta se deplaseaza cu frecventa semmnalului electric, adica a lamelei “2”.

 

                     Fig.16 

 

O varianta imbunatatita este aratata in schita din figura 17, (este cu “armatura echilibrata”).

1 = magnet, 2 = armatura, 3 = membrana, 4 = bobina, 5 = piese polare, 6 = pivot, 7 = tija de conectare, 8 = parghie de miscare

 

Un difuzor similar se poate vedea si in desenul din figura de mai jos.

                    Fig.17

 

Un difuzor similar se poate vedea si in desenul din figura de mai jos.

                      Fig.18 

 

 

Urmeaza ... descrierea tehnologiei de rebobinare.

Comentarii:

Nu exista nici un comentariu la acest articol


Adauga comentariul tau:

comentariile inaccesibile
spacer
spacer