Un haut-parleur électrodynamique est un appareil qui convertit un signal électrique en son en déplaçant une bobine avec du courant dans le champ magnétique d'un aimant permanent. Nous utilisons ces appareils au quotidien. Même si vous n'êtes pas un grand fan de musique et que vous ne passez pas une demi-journée au casque. Les téléviseurs, les radios dans les voitures et même les téléphones sont équipés de haut-parleurs. Ce mécanisme qui nous est familier est en fait un ensemble complexe d'éléments, et son dispositif est une véritable œuvre d'art technique.
Dans cet article, nous examinerons de plus près le haut-parleur. Discutons en quoi consiste cet appareil et comment ils fonctionnent.
Histoire
Day commence une petite digression dans l'histoire de l'invention de l'électrodynamique. Des haut-parleurs d'un type similaire ont été utilisés dès la fin des années 1920. Le téléphone de Bell fonctionnait sur un principe similaire. Il s'agissait d'une membrane qui se déplaçait dans le champ magnétique d'un aimant permanent. Ces enceintes présentaient de nombreux défauts graves: distorsion de fréquence, perte de son. Pour résoudre les problèmes liés aux haut-parleurs classiques, Oliver Lorde a suggéré d'utiliser son travail. Sa spirale traversa les lignes de force. un peuplus tard, deux de ses collègues ont adapté la technologie pour le marché grand public et breveté une nouvelle conception de l'électrodynamique qui est toujours utilisée aujourd'hui.
Haut-parleur
Le haut-parleur a une conception assez complexe et se compose de nombreux éléments. Le schéma de l'enceinte (ci-dessous) montre les éléments clés qui permettent à l'enceinte de fonctionner correctement.
Le haut-parleur acoustique comprend les pièces suivantes:
- suspension (ou ondulation des bords);
- diffuseur (ou membrane);
- cap;
- bobine mobile;
- core;
- système magnétique;
- support diffuseur;
- fils flexibles.
Différents modèles d'enceintes peuvent utiliser différents éléments de conception uniques. Le haut-parleur classique ressemble exactement à ceci.
Considérons chaque élément de conception individuel plus en détail.
Ondulation des bords
Cet élément est aussi appelé "collier". Il s'agit d'une bordure en plastique ou en caoutchouc qui décrit le mécanisme électrodynamique sur toute la surface. Parfois, des tissus naturels avec un revêtement spécial anti-vibrations sont utilisés comme matériau principal. Les ondulations sont divisées non seulement par le type de matériau à partir duquel elles sont fabriquées, mais également par leur forme. Le sous-type le plus populaire est celui des profils semi-toroïdaux.
Il existe un certain nombre d'exigences pour le "collier", dont le respect indique sa haute qualité. La première exigence est une grande flexibilité. Fréquence de résonance d'ondulationdevrait être faible. La deuxième exigence est que l'ondulation doit être bien fixée et ne fournir qu'un seul type d'oscillation - parallèle. La troisième exigence est la fiabilité. Le "collier" doit répondre de manière adéquate aux changements de température et à l'usure "normale", en conservant sa forme pendant longtemps.
Pour obtenir le meilleur équilibre sonore, des ondulations en caoutchouc sont utilisées dans les haut-parleurs à basse fréquence et des ondulations en papier dans les hautes fréquences.
Diffuseur
Le principal objet rayonnant en électrodynamique est un diffuseur. Le cône du haut-parleur est une sorte de piston qui se déplace en ligne droite de haut en bas et maintient la caractéristique amplitude-fréquence (ci-après appelée réponse en fréquence) sous une forme linéaire. Lorsque la fréquence d'oscillation augmente, le diffuseur commence à se plier. Pour cette raison, des ondes dites stationnaires apparaissent, qui, à leur tour, entraînent des creux et des hausses dans le graphique de réponse en fréquence. Pour minimiser cet effet, les concepteurs utilisent des diffuseurs plus rigides fabriqués à partir de matériaux de plus faible densité. Si la taille du haut-parleur est de 12 pouces, la plage de fréquences qu'il contient variera de 1 kilohertz pour les basses fréquences, de 3 kilohertz pour les moyennes et de 16 kilohertz pour les hautes fréquences.
- Les diffuseurs peuvent être rigides. Ils sont en céramique ou en aluminium. Ces produits offrent le niveau de distorsion sonore le plus bas. Les haut-parleurs à cône rigide sont beaucoup plus chers que leurs homologues.
- Les diffuseurs Soft sont en polypropylène. De tels échantillons fournissent le son le plus doux et le plus chaud en raison de l'absorption des ondes par un matériau souple.
- Les diffuseurs semi-rigides sont un compromis. Ils sont fabriqués à partir de Kevlar ou de fibre de verre. La distorsion provoquée par un tel cône est plus élevée que les dures, mais inférieure aux douces.
Casquette
Le capuchon est une coque synthétique ou en tissu dont la fonction principale est de protéger les enceintes de la poussière. De plus, le capuchon joue un rôle important dans la formation d'un certain son. En particulier, lors de la lecture de fréquences moyennes. Dans le but de la fixation la plus rigide, les capuchons sont arrondis, leur donnant une légère courbure. Comme vous l'avez probablement déjà compris, la variété des matériaux est la même afin d'obtenir un certain son. Des tissus avec diverses imprégnations, des films, des compositions de cellulose et même des treillis métalliques sont utilisés. Ce dernier, à son tour, remplit également la fonction de radiateur. Un treillis en aluminium ou en métal évacue l'excès de chaleur du serpentin.
Puck
Parfois, on l'appelle aussi "araignée". Il s'agit d'une pièce de poids située entre le cône du haut-parleur et son corps. Le but de la rondelle est de maintenir une résonance stable pour les woofers. Ceci est particulièrement important en cas de brusques changements de température dans la pièce. La rondelle fixe la position de la bobine et de l'ensemble du système de déplacement, et ferme également l'entrefer magnétique, empêchant la poussière d'y pénétrer. Les rondelles classiques sont un disque ondulé rond. Les options plus modernes semblent un peu différentes. Certains fabricants modifient délibérément la forme des ondulations afin d'augmenter la linéaritéfréquences et stabiliser la forme de la rondelle. Cette conception affecte grandement le prix de l'enceinte. Les rondelles sont en nylon, en calicot grossier ou en cuivre. La dernière option, comme dans le cas du bouchon, agit comme un mini-radiateur.
Bobine mobile et système magnétique
Nous sommes donc arrivés à l'élément, qui, en fait, est responsable de la reproduction sonore. Le système magnétique est situé dans un petit espace du circuit magnétique et, avec la bobine, convertit l'énergie électrique. Le système magnétique lui-même est un système d'un aimant sous la forme d'un anneau et d'un noyau. Entre eux, au moment de la reproduction sonore, la bobine mobile se déplace. Une tâche importante pour les concepteurs est de créer un champ magnétique uniforme dans un système magnétique. Pour ce faire, les fabricants d'enceintes alignent soigneusement les pôles et équipent le noyau d'une pointe en cuivre. Le courant de la bobine acoustique est fourni par les fils flexibles du haut-parleur - un fil ordinaire enroulé sur un fil synthétique.
Principe de fonctionnement
Nous avons compris le haut-parleur, passons au principe de fonctionnement. Le principe de fonctionnement du haut-parleur est le suivant: le courant allant dans la bobine la fait osciller perpendiculairement dans le champ magnétique. Ce système entraîne le diffuseur avec lui, le faisant osciller à la fréquence du courant appliqué, et crée des ondes déchargées. Le diffuseur commence à osciller et crée des ondes sonores qui peuvent être perçues par l'oreille humaine. Ils sont transmis sous forme de signal électrique à l'amplificateur. C'est de là que vient le son.
Gamme de fréquence directementdépend de l'épaisseur des noyaux magnétiques et de la taille du haut-parleur. Avec un circuit magnétique plus grand, l'écart dans le système magnétique augmente et, avec lui, la partie efficace de la bobine augmente. C'est pourquoi les haut-parleurs compacts ne peuvent pas gérer les basses fréquences de l'ordre de 16 à 250 hertz. Leur seuil de fréquence minimum commence à 300 hertz et se termine à 12 000 hertz. C'est pourquoi les haut-parleurs crépitent lorsque vous augmentez le volume.
Résistance électrique nominale
Le fil qui fournit le courant à la bobine a une résistance active et réactive. Pour déterminer le niveau de ce dernier, les ingénieurs le mesurent à une fréquence de 1000 hertz et ajoutent la résistance active de la bobine mobile à la valeur résultante. La plupart des haut-parleurs ont un niveau d'impédance de 2, 4, 6 ou 8 ohms. Ce paramètre doit être pris en compte lors de l'achat d'un amplificateur. Il est important de s'entendre sur le niveau de charge de travail.
Plage de fréquence
Il a déjà été dit plus haut que la plupart de l'électrodynamique ne reproduit qu'une partie des fréquences qu'une personne peut percevoir. Il est impossible de fabriquer un haut-parleur universel capable de reproduire toute la gamme de 16 hertz à 20 kilohertz, c'est pourquoi les fréquences ont été divisées en trois groupes: basses, moyennes et hautes. Après cela, les concepteurs ont commencé à créer des haut-parleurs séparément pour chaque fréquence. Cela signifie que les woofers sont les meilleurs pour gérer les basses. Ils fonctionnent dans la gamme de 25 hertz à 5 kilohertz. Les hautes fréquences sont conçues pour fonctionner avec des tops grinçants (d'où le nom commun - "tweeter"). Ils travaillent dansgamme de fréquence 2 kilohertz - 20 kilohertz. Les haut-parleurs de milieu de gamme fonctionnent dans la gamme de 200 hertz à 7 kilohertz. Les ingénieurs essaient toujours de créer un haut-parleur large bande de qualité. Hélas, le prix de l'enceinte va à l'encontre de sa qualité et ne la justifie en rien.
Un peu sur les haut-parleurs mobiles
Les haut-parleurs pour un téléphone diffèrent des modèles "adultes" de manière constructive. Il est irréaliste de placer un mécanisme aussi complexe dans un boîtier mobile, alors les ingénieurs sont allés à l'astuce et ont remplacé un certain nombre d'éléments. Par exemple, les bobines sont devenues fixes et une membrane est utilisée à la place d'un diffuseur. Les haut-parleurs du téléphone sont trop simplifiés, alors ne vous attendez pas à une qualité sonore élevée de leur part.
La gamme de fréquences qu'un tel élément peut couvrir est considérablement réduite. En termes de son, il est plus proche des appareils à haute fréquence, car il n'y a pas d'espace supplémentaire dans le boîtier du téléphone pour installer des noyaux magnétiques épais.
Le haut-parleur d'un téléphone portable diffère non seulement par sa taille, mais aussi par son manque d'indépendance. Les capacités de l'appareil sont limitées par le logiciel. Ceci est fait pour protéger la conception des haut-parleurs. De nombreuses personnes suppriment cette limite manuellement, puis se demandent: "Pourquoi les haut-parleurs sifflent-ils ?"
Dans un smartphone moyen, deux éléments de ce type sont installés. L'un est parlé, l'autre est musical. Parfois, ils sont combinés pour obtenir un effet stéréo. D'une manière ou d'une autre, vous ne pouvez atteindre la profondeur et la richesse du son qu'avec un système stéréo à part entière.
