Dla laika budowa głośnika, zwłaszcza nisko i średniotonowego, sprowadza się do paru elementów: kosza, membrany (zwana też stożkiem), cewki i magnesu. Faktycznie, są to składniki głośnika, lecz po dokładnym przyjrzeniu się konstrukcji głośnika tych skladowych części jest znacznie więcej. A co gorsza, każdy ma mniejszy lub większy wpływ na brzmienie przetwornika, no i też kolumny głośnikowej. Jeszcze większy dylemat mają ich konstuktorzy, gdyż w paru przypadkach muszą pogodzić sprzeczne ze sobą wymagania. W praktyce najczęściej idą oni na kompromis.
W tej części zajmiemy się budową głośnika stożkowego, czyli posiadającego membranę najczęściej w kształcie stożka. Możemy je spotkać w każdej kolumnie głośnikowej jako głośniki nisko- i średniotonowe.
Na codzień z reguły spotykamy sie z głośnikami elektrodynamicznymi (magnetoelektrycznymi) cewkowymi. Jak sama nazwa wskazuje, posiadają cewkę, która pracuje w polu magnetycznym i wprawia w ruch membranę lub kopułkę. Są też głośniki bez cewki, ale o nich w następnej części. Dla lepszego rozeznania w nawiasach podajemy nazwy elementów używane w literaturze w języku angielskim.
Budowa głośnika membranowego (stożkowego)
Budowa głośnika na przykładzie przetwornika firmy Peerless:
A – nabiegunnik
B – cewka
C – magnes
D – szczelina powietrzna
E – kopułka przeciwpyłowa
F – zawieszenie cewki
G – zawieszenie membrany
H – membrana
I – kosz
Kosz
(
ang. chassis
)
wykonany jest on z blachy prasowanej, a w głośnikach wyższej klasy – z odlewu aluminiowego. Kosze odlewane mają większą wytrzymałość, zatem stosuje się je przy dużych obciążeniach. Spotykane są również kosze wykonane z tworzyw sztucznych lub z włókna szklanego. Służy on do zamocowania i wycentrowania elementów układu magnetycznego i drgającego oraz ułatwienia montażu w obudowie kolumny głośnikowej.
Oprócz sztywności ważną cechą jest jego wyprofilowanie, tak by powietrze oraz dźwięk wydobywający się z tylnej części membrany napotykały jak najmniejszy opór.
Magnes
(
ang. magnet
)
zbudowany jest ferrytu, taniego materiału magnetycznego. Ale również stosowane są droższe stopy o większej wartości indukcji, jak na przykład alni (alniko) lub neodym. Ogólnie im większy magnes tym większa sprawność głośnika i lepsze odtwarzanie impulsów. W skrócie: im większy magnes tym lepiej, zwłaszcza dla basów. Wewnątrz magnesu znajduje się szczelina powietrzna oraz rdzeń nabiegunnika. W szczelinie tej porusza się cewka i powinna ona być jak najwęższa. Im ten „luz” jest mniejszy, tym sprawność głośnika jest większa. Dlatego wynosi on części milimetra.
Rdzeń nabiegunnika to część magnesu znajdująca się wewnątrz drgającej cewki. Na swym końcu posiada on tzw. zwój zwarty, czyli pierścień miedziany, który zapobiega wzrostowi impendancji wraz ze wzrostem częstotliwości (podobnie jak
układ RC w zwrotnicy
) za cenę powstawania nadmiaru ciepła. Aby ułatwić odprowadzenie tego ciepła niektóre magnesy posiadają z tyłu otwór.
Cewka
(
ang. voice coil
)
jest to nawinięty na karkasie drut (około 10 m), miedziany lub aluminiowy, o przekroju okrągłym, prostokątnym, kwadratowym lub sześciokątnym. Drut o przekroju okrągłym jest najtańszy, ale utrudnia dobre upakowanie zwojów i gorzej odprowadza ciepło. Dla konstruktorów głośników problemem jest to, żeby cewka miała jak najwięcej zwojów przy jak najmniejszej jej wadze.
Karkas łączy cewkę z membraną. Stosuję się tu materiały lekkie i w miarę dobrze odprowadzający ciepło. Są to najczęściej papier, aluminium lub tworzywo sztuczne.
Zawieszenie (resor)
(
ang. suspension
)
głośnik membranowy posiada dwa resory, zaś kopułkowy – jeden. Ten, który często widzimy to zawieszenie membrany (
ang. surround
). Zwany jest też resorem membrany, zewnętrznym lub górnym. Ma za zadanie utrzymać membranę w możliwie stałym współczynniku sprężystości w całym zakresie wychylenia. Od jego sztywności zależy wartość wychylenia maksymalnego Xmax oraz
częstotliwość rezonansu Fs
. Z reguły wykonany jest z gumy, pianki (obecnie bardzo rzadko stosowanej), powlekanej tkaniny, a w specjalistycznych konstrukcjach – z tego samego materiału co membrana.
Drugi resor (wewnętrzny, dolny), czyli zawieszenie cewki ( ang. spider ), ma za zadanie utrzymać karkas cewki centralnie w szczelinie powietrznej. On też ma duży wpływ na częstotliwość rezonansową głośnika Fs oraz wychylenie membrany Xmax. Jako materiał wykorzystuje się tkaninę impregnowaną i jest najczęściej koloru jasnobrązowego lub żółtego. W głośnikach przystosowanych do dużych obciążeń montuje się dwa takie resory.
Membrana
(
ang. cone
,
diaphragm
)
to część najbardziej charakterystyczna w budowie głośnika i zarazem najbardziej dla słuchacza widoczna. Jej zadaniem jest wypychanie powietrza (a dokładnie – wprawianie w ruch cząsteczek powietrza znajdujące się w jej pobliżu, zarówno w przodu, jak i z tyłu). Musi spełniać dwa podstawowe wymagania, które ze względu na sprzeczość, są razem nie do spełnienia, czyli lekkość i sztywność. Te dwie cechy powodują, że konstruktorzy głośników z jednej strony przeprowadzają doświadczenia z różnymi materiałami, a z drugiej idą na kompromis. To właśnie ten element głośnika jest głównym powodem rozwoju technologii ich produkcji.
Od początku do jej budowy wykorzystuje się papier o długich włóknach. Oprócz niego stosuje się polipropylen, kevlar, utwardzaną piankę, aluminium oraz kombinacje tych materiałów tworząc tzw. strukturę kanapkową (wielowarstwową). Najczęściej produkuje się membrany papierowe powlekane polipropylenem, dzięki czemu są tanie i w miarę lekkie, a warstwa tworzywa tłumi jej rezonanse własne (zobacz też: http://loudspeaker.pl/znieksztalcenia-dzwieku-w-glosnikach/ ). Aby zwiększyć jej sztywność producenci często stosują dodatkowe pofałdowania na powierzchni i domieszki naturalnych materiałów, jak trzcina czy włókno drewna.
Wbrew pozorom kąt otwarcia stożka ma również znaczenie. Membrana o dużym kącie rozwarcia jest lżejsza, ale mniej sztywna niż w przypadku stożka o ostrym kącie.
Można spotkać głośniki o membranie płaskiej, w których cewka ma znacznie większą średnicę, a ich zaletą jest znacznie mniejszy problem z sfazowaniem z innymi głośnikami w kolumnie głośnikowej, gdyż ich środki akustyczne są w jednej płaszczyźnie, bardzo blisko przedniej obudowy zestawu.
Membrana jest wdzięcznym elementem dla domowych pasjonatów, gdyż można ją samodzielnie w warunkach domowych dowolnie przerabiać, ulepszać czy zastępować innym materiałem. Nic nie stoi na przeszkodzie, by przyczynić się w ten sposób do odkrycia nowych materiałów i uzyskania na nie patentu.
Pokrywa przeciwpyłowa
(
ang. dust cap
)
z jednej strony ten element chroni przed zanieczyszczeniem, a drugiej (czyli z tyłu) wypycha nadmiar ciepła z układu magnetycznego. Materiał tutaj użyty to papier, tkanina, tworzywo sztuczne lub aluminium. Często spotykany jest tu trik marketingowy: kopułka ta wykonana jest w kształcie stożka mającego sprawiać wrażenie korektora fazy. Różnica polega na tym, że prawdziwy korektor jest nieruchomy, bo przymocowany do nabiegunnika, zaś imitacja jest ruchoma, co można sprawdzić naciskając delikatnie membranę palcem.
Pozostały jeszcze przewody między cewką a złączem zamontowanym na koszu. Muszą być one bardzo elastyczne, dlatego nie stosuje się linki, a tym bardziej drutu miedzianego.
Budowa głośnika została bardzo ładnie przedstawiona na rysunkach firmy Taga: http://www.taga-audio.com/menu,88,platinum_slim
Jak widać budowa głośnika nie jest zbyt skomplikowana. Problemy dla każdego konstruktora zaczynają się, gdy od razu kumulują się wszystkie czynniki mające wpływ na brzmienie. A umiejętność panowania nad nimi jest wyznacznikiem klasy konstruktora kolumn głośnikowych.
Przeczytaj także o:
Na końcowy efekt dźwiękowy bardzo duży wpływ ma odpowiednie ...
Charakterystyka głośnika, zwana inaczej charakterystyką częs...
W większości przypadków stosuje się trzy rodzaje zwrotnic: p...
Gdy nacieszymy się swoimi głośnikami, kupionymi za niewielką...
Oprócz filtrów dolno i górnoprzepustowego czasami w zwrotnic...
Z reguły testowanie kolumn kojarzy się ze sprawdzaniem ich w...
