Difuzorul

Ceva ar lipsi la prezentarea difuzorului dacă nu am lua în discuție “semnalul sonor” și “incinta acustică”, 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 și sunt unde longitudinale. Când vin în contact cu urechea, mai precis, timpanul, dau naștere senzației de sunet.

Difuzorul realizează variații 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. Dacă nu ar există aer, deci ar fi vid, difuzoarele nu au cum să producă acest efect, unda sonoră neputându-se transmite, nu se poate forma. Cantitatea maximă prin care presiunea diferă de cea atmosferică se numește amplitudinea presiunii, P. Intensitatea unei, unde este puterea medie transportată prin unitatea de suprafată.

Fig.1

Viteza undei este dată de proprietățile mediului prin care se propagă, intervenind proprietatea elastică B și proprietatea inerțială.

Tabelul 1 arată vitezele undelor sonore longitudinale în diferite medii.

Urechea umană fiind sensibilă la un interval larg de intensități, scara logaritmică este mai comodă decât cea aritmetică. Nivelul intensității sonore este definit de ecuația :

Io = intensitate de referință, arbitrară, a cărei valoare este :

Nivelul intensității maxime sonore suportabilă de urechea umană este de aproximativ 120 dB, (1W x m^-2).

Pentru o imagine mai clară asupra intensității sonore, este arătat în tabelul de jos (2), nivelul de zgomot al diferitelor surse.

Un grafic ce arată cum sunt percepute frecvențele (Fig.2).

Mai jos, spetrul frecvențelor.

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 frecvențelor în care lucrează anumite instrumente și vocea omenească este redată într-o altă formă grafică și în figura de mai jos (Fig.10).

Fig.10

II. Difuzorul.

Difuzorul este un aparat (electro-mecanic) ce transformă semnalul electric, de joasă frecvență (20Hz - 20KHz), în semnal sonor, de aceeași frecvență. Aceasta înseamnă că, prin difuzor are loc conversia energiei electrice în energie acustică.

Principalii parametrii ai unui difuzor sunt puterea, banda de frecvență în care poate lucra și fidelitatea.

Tipurile de difuzoare sunt și ele mai multe iar o împărțire a acestora se poate face după diverse criterii, de exemplu : 1) tehnologia de realizare, adică principului după care lucrează; 2) banda de frecvență ce o poate reda; 3) spațiul sau scopul în care sunt utilizate.

Istoric.

1874 - Erns W. Siemens, a prezentat mișcarea unei bobine într-un câmp magnetic, astfel susținută încât să poată efectua o mișcare axială, brevet nr. 149 797, în 14 aprilie.

1898 - Oliver Lodge, a depus un brevet ce prezintă o formă înbunătățită a unui difuzor, brevet nr. 9712 , brevetul a fost Britanic.

1901- John Stroh a fost primul ce a realizat diafragma conică de hârtie care se termină la marginea difuzorulu într-o seciune care era plată, cu excepia ondulațiilor, brevetul britanic nr. 3393 din 16 februarie 1901, acordat pe 14 decembrie 1901.

1908 - Anton Pollak a îmbunătățit difuzorul cu bobină mobilă prin adăugarea unei suspensi pentru centrare, brevet, U.S. No. 939,625, a fost depus pe dată de 7 august 1908 și acceptat pe 9 noiembrie 1909.

1911 - Edwin S. Pridham și Peter L. Jenson din Napa, California, au inventat un difuzor cu bobină mobilă pe care l-au denumit "Magnavox" folosit de Woodrow Wilson în San Diego, 1919.

1915 - Harold Arnold a început programul la Bell Lab pentru a îmbunătăți înregistrarea fonografica. Prioritatea a fost amplificatorul electronic care folosea noul tub de vacum, a urmat microfonul iar al treilea a fost difuzorul. După primul război mondial, J. P. Maxfield a condus proiectul, după care a fost produs difuzorul cu bobină în mișcare, a lui E. C. Wente.

1918 - Henry Egerton, pe 01/08 a depus un brevet referitor la armătura mobilă, înfășurată cu bobină ce se află între polii unui magnet permanent, acționată de o membrană, utilizată în laboratoarele Bell ( Bell Labs). Se baza pe brevetul lui Thomas Watson, din 24 octombrie 1882, similar cu dispozitivele dezvoltate de Siemens și Frank Capps.

1921 - Americanul Clair L. Farrand a obținut brevetul nr. 1.847.935, înregistrat 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 “gât de lebădă” , cu bobină mobilă.

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

Tipuri de difuzoare și modul în care funcționează acestea.

1.Difuzorul Horn.

Modul de redare a sunetului, prin “horn”, a fost dezvoltat de Thomas Edison, Magnavox și Victrola, din anii 1880 pînă în 1920.

Tipul acesta de “difuzor” (megafonul) se deosebește în primul rând prin geometrie, adică prin “hornu” (pâlnia), ce îl are dispus în față, pentru a putea reda mai bine sunetul, adică pentru a-i mări eficiența.

Această modalitate, “horn” a fost cea mai veche formă de amplificare a sunetului (vezi modul de a pune mâna la gură când vrei să fi auzit mai tare).

La început nu se utiliza energia electrică, hornul era un element pasiv dispus în fața sursei de semnal audio ce era omul. În această formă, difuzorul horn, rămâne un subiect pentru pasionații și colecționarii de astăzi ...

Fig.11

Fig.12

Ulterior, “hornul” nu a rămas un obiect ce amplifică numai datorită geometriei, a devenit un ansamblu activ, practic un difuzor.

Difuzoarele horn, dacă păstrăm amintirea … se pot împărți în active și pasive.

2.Difuzorul Electrodinamic.

Principiul pe care lucrează difuzorul este simplu:

Semnalul electric (provenit de la sursa audio) pune în mișcare o bobină care se află într-un câmp magnetic, iar de bobina este fixată o membrană. Membrana mișcându-se, datorită bobinei, antrenează aerul, care transmite mai departe prin unde acustice, semnalul sonor. Calitatea sunetului o dă aria membranei , prin volumul de aer pus în mișcare, și finețea cu care aceasta se mișcă. Puterea semnalului sonor, deci a difuzorului, este și ea dată de raportul dintre aria membranei și forța cu care aceasta deplasează volumul de aer.

Fig.13

3.Difuzor Electrostatic (ESL)

Față de difuzoarele clasice, adică eletrodinamice, difuzoarele electrostatite se bazează pe alt principiu. Ele nu utilizează forța electrodinamică, forța Lorentz (forța Lorent ia naștere în prezența unui câmp magnetic sau electric, F = B x i x l), ci pe cea electrostatică F = Q x U/d. Difuzorul electrostatic obținănd astfel unda sonoră prin intermediul forței (atracției) electrostatice.

Prima dată a fost utilizat fenomenul electrostatic pentru redarea sunetului în 1968 când au fost realizate căștile stereofonice, de către inginerii firmei KOSS, utilizând 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. Piezoelectricitate înseamnă electricitatea rezultată din presiune ... dacă pe suprafețele unui material piezoelectric se aplică o presiune mecanică (este comprimat), modificandu-si geometria, acesta generează tensiune electromagnetică, și invers, poate genera oscilații mecanicanice dacă i se aplică o tensiune electrică.

Numai difuzoarele de putere foarte mică utilizează efectul piezoelectric. Putere mică, frecvența > 800 Hz.

Fig.15

5. Difuzorul Electromagnetic.

Funcționarea acestui difuzor se bazează tot pe câmpul electromagnetic produs de semnalul electric, muzical, adică deplasarea membranei este obținută indirect de forța electromagnetică.

În figura 16 se poate vedea, mecanismul unui difuzor electromagnetic cu armătura vibrantă simplă. Avem : 1 = magnet, 2 = armătura mobilă, 3 = membrana, 4 = bobina. Lamela “2” (armătura mobilă) vibrează cu frecvența dată de curentul “i” ce trece prin bobina “4”. De lamelă fiind fixată membrana “3” , și aceasta se deplasează cu frecvența semmnalului electric, adică a lamelei “2”.

Fig.16

O variantă îmbunătățită este arătată în schița din figura 17, (cu “armătură echilibrată”).

1 = magnet, 2 = armătura, 3 = membrana, 4 = bobina, 5 = piese polare, 6 = pivot, 7 = tija de conectare, 8 = pârghie de mișcare.

Un difuzor similar se poate vedea și în desenul din figura de mai jos.

Fig.17

Fig.18

Articolul va continua cu descrierea detaliata a reconditionarii difuzoarelor si incintelor acustice.

Sursa: vechiul portal InfoElectronica

autor: InfoElectronica ⓒ

Toate articolele de pe acest blog sunt protejate de legea dreptului de autor (legea 8/1996).

Reproducerea integrala, distribuirea sau modificarea acestora fără permisiunea autorului este interzisă. Este permisă reproducerea si distribuirea partiala a articolelor, cu condiția ca sursa să fie menționată în mod clar