hvordan fungerer højttalere? En Højttalervejledning til alle – med diagrammer

har du nogensinde lyttet til musik og spekuleret på, “hvordan fungerer højttalere?”Problemet er, at selvom der er masser af artikler derude, er de bare ikke særlig gode.

for at hjælpe, har jeg besluttet at gøre noget ved det! I denne detaljerede artikel, ved hjælp af klare forklaringer og diagrammer, forklarer jeg, hvordan de fungerer sammen med:

• delene inde i en højttaler
• Single cone vs koaksiale højttalere
• 2-vejs og 3-vejs højttalere forklaret
• Speaker crossovers
• hvilken højttalerimpedans, følsomhed og frekvensrespons betyder

første ting først: Hvad er der inde i en højttaler?

mens der er nogle unikke og usædvanlige højttalere derude, bruger næsten alle højttalere, uanset deres størrelse eller lydfunktion, det samme grundlæggende design og dele.

Hvad er der inde i en højttaler?

de fleste højttalere er lavet af følgende dele, der arbejder sammen for at skabe lyd:

• Permanent magnet: en magnet bruges til at tilvejebringe et fast magnetfelt omkring stemmespolen for at muliggøre bevægelse.svingspole og spole: spolen er et rundt rør fastgjort til bunden af højttalerkeglen. En meget lang og tæt viklet trådspole, kaldet stemmespolen, skaber et magnetfelt, når elektricitet strømmer gennem det fra det musikalske signal fra en forstærker.
• Spider: edderkoppen er et bølget formet tyndt vævet materiale, der understøtter spolespolen og hjælper med at skubbe keglen tilbage på plads, når den bevæger sig.
• Højttalerkegle & støvhætte: højttalerkeglen er et kegleformet stift materiale, der bevæges af magneten & stemmespole sammen for at flytte luft & Opret lyd. Støvhætten er et tyndt materiale (som en “hætte”), der dækker åbningen i højttalerkeglen for at holde støv & snavs.
• Højttalerkurv: kurven er et støbt metal eller stemplet metalramme, som højttalerdelene fastgøres til en holder alt på linje. Det giver også en måde at montere højttalerenheden på en kasse.
• højttalerterminaler& flettet ledning: højttalerterminaler er metalflig eller stik, der forbinder højttalerkabel til højttaleren. Disse forbinder til stemmespolen ved hjælp af en fleksibel flettet ledning, der bevæger sig med højttalerkeglen.
• Surround: dette er et fleksibelt og holdbart cirkulært materiale (normalt gummi eller en slags skum), der fastgør den øverste kant af højttalerkeglen til kurven.

Hvad gør en højttalerkegle?

en højttalerkegle er den vigtigste højttalerkomponent, der er ansvarlig for at skabe lyd ved hurtigt at flytte luft frem og tilbage. Disse er typisk lavet af et let, men stift materiale såsom presset papir, plast, kulfiber eller endda tyndt metal.

højttalerens “kegle” navn refererer til dens form: en omvendt kegleform med en central åbning, hvor spolen & svingspolesamling er fastgjort. En støvhætte er fastgjort til keglen over denne åbning i bunden for at forhindre forurenende stoffer i at komme ind.

Højttalerkegeltyper varierer afhængigt af højttalertypen. For eksempel producerer undertøjere meget store baslydbølger og betydelig luftbevægelse og har brug for et tykkere, mere stift design.

i modsætning hertil bruger diskanter et meget lille, kuppelformet og let design til højere frekvens ydeevne, fordi dette lydområde bruger mindre lydbølger.

når elektrisk strøm strømmer gennem stemmespolen, oprettes et magnetfelt, der bevæger keglen væk fra eller mod den permanente magnet. Dette skaber lyd fra luftens bevægelse, når højttalerkeglen bevæger sig.

Hvad gør en højttalermagnet?

Højttalermagneter er normalt en permanent magnet med et tyndt cirkulært mellemrum, hvor stemmespolen er ophængt. Magneten giver faste magnetfelter, som stemmespolen kan bevæge sig mod eller væk fra for at bevæge højttalerkeglen.

formålet med en højttalermagnet er at tilvejebringe et fast magnetfeltområde, som stemmespolen kan bevæge sig mod og væk fra (skiftevis) for at bevæge keglen og skabe lyd.

en permanent magnet (normalt keramisk eller neodym) anvendes mest. Neodymmagneter er stærkere for deres størrelse (tættere magnetfelter), men keramiske magneter, mens de er større, er mere omkostningseffektive. Det er en af grundene til, at keramiske magneter er mere populære til højttalerbrug.magneten er designet til at give et lille cirkulært hul, hvor stemmespolen er ophængt for at holde den tæt på magnetens polariserede felter. Nogle, men ikke alle, højttalermagneter har et hul i midten for at hjælpe med at holde stemmespolen kølig under håndtering med høj effekt.

Hvad er en dual voice coil højttaler?

Dual voice coil-højttalere tilbyder en anden stemmespole-vikling i den samme højttaler og på den samme stemmespolespolesamling. Disse typer højttalere tillader nogle ekstra muligheder, som single voice coil-højttalere ikke gør:

• fleksibilitet i, hvordan de er kablet (2 ohm, 4 ohm, 8 ohm osv.) for bedre kompatibilitet med forstærkere og stereomodtagere.
• for underhøjttalere eller andre større højttalere kan du tænde dem med flere ledningskonfigurationer eller endda 2 forstærkere, som du ikke kan gøre med modeller med en enkelt stemmespole.
• disse kan drives med 2 kanaler fra forstærkere, der ikke kan Broes for mere strøm.

du vil oftest finde undertrøjer, der er tilgængelige i en dual voice coil-version for lidt flere penge.

mens de tilbyder flere ledningskonfigurationsmuligheder, tilbyder DVC-højttalere (dual voice coil) ikke bedre ydelse end deres SVC-kolleger (single voice coil).

derudover er højttalere som diskanthøjttalere til diskantlyd og mellemtonehøjttalere til instrument& vokal normalt ikke lavet i en dual voice coil-version.

eksempler på to højttaler spoler med dual voice coils. Venstre: de to spoler er ikke sammen, mens (højre) på dette eksempel basenhed de er lagdelt oven på den anden.

hvordan fungerer højttalere? Trin for trin forklaring + animeret diagram

i dette animerede diagram kan du se, hvordan en højttaler fungerer. En stereo eller forstærker driver højttaleren med et elektrisk signal, der skifter fra positivt til negativt i form af det musikalske signal.

når den gør det, strømmer elektrisk strøm gennem højttalerens stemmespole og skaber et magnetfelt, der får det til at bevæge sig mod eller væk fra magneten, når det skifter fra positivt til negativt. Dette bevæger højttalerkeglen, der skaber lydbølger, når luften bevæger sig hurtigt. Højttalere bruger vekselstrøm (AC).

hvordan fungerer en højttaler? Et trin for trin forklaringsdiagram

højttalere (også kaldet højttalere, et navn fra de ældre dage) bruger et vekselstrøm (AC) elektrisk strømsignal og drives af et stereoanlæg eller et stereoanlæg, der fungerer som et forstærker.

det elektriske signal til højttaleren er en forstærket spænding, der er en kopi af det originale musikalske signal fra en lydkilde, men med tilstrækkelig strøm til at drive højttalerne med en god lydstyrke.

Her er en trinvis detalje om, hvordan højttalere fungerer:

1. (startende fra nuludgangspunktet) en udgangsspænding, der repræsenterer den musikalske bølgeform, starter og begynder at stige. Den elektriske strøm begynder at strømme gennem højttalerens stemmespole fra den positive side til den negative side.
2. Der oprettes et magnetfelt omkring stemmespolen og er den samme polaritet som den permanente magnet, der er fastgjort til højttalerkurven (ramme). (Husk at identiske magnetfelter afviser og modsætninger tiltrækker)
3. keglen begynder at bevæge sig fremad og skubber luft og skaber lyd.
4. når den elektriske Signalspænding stiger mod toppen af sinusbølgen i det musikalske signal, øges strømmen, og stemmespolen øger dens magnetfeltstyrke.
5. dette skubber højttalerkeglen endnu længere ud.
6. signalet passerer det højeste outputpunkt og begynder at falde. Strømmen begynder også at falde, og keglen begynder at vende tilbage tættere på sin slukket (nul spænding) position.
7. signalet når nul (også kaldet “nulspændingsovergangstærsklen”), og keglen er tilbage, hvor den startede.
8. det elektriske signal begynder at vende, når det skifter til en negativ spænding. Når dette sker, strømmer strømmen fra den negative stemmespoleside til den positive, hvilket skaber et omvendt polaritetsmagnetfelt.stemmespolemagnetfeltet er nu det modsatte af den permanente magnet, der tiltrækker den, og keglen begynder at bevæge sig fra forreste til bageste (i stedet for den originale bageste til forreste).
9. når signalet fortsætter, bevæger højttalerkeglen sig omvendt og skaber den anden halvdel af lydbølgerne skabt af luftens bevægelse.
10. forstærkeren eller stereoudgangen vender tilbage til nul, og det næste lydsignal begynder, når den nye signaludgangsspænding begynder at stige, hvor cyklussen starter igen.

i et spørgsmål om at tale er højttalere bare en slags elektrisk motor: de fungerer (bevægelig luft ved hjælp af en kegle), der duplikerer et elektrisk signal og ændrer det til en mekanisk udgang i form af lyd, du kan høre.

nogle gange omtales højttalere i videnskabelige termer som transducere. Dette betyder bare, at de er en elektrisk enhed, der konverterer elektriske signaler til lyd.

hvad betyder højttalerimpedans? (Højttaler Ohm ratings forklaret)

Højttalerimpedans, målt i Ohm, er den samlede modstand mod strømmen af elektrisk strøm gennem en højttalerspole.

I modsætning til standardledere, da stemmespolen er tæt viklet i en spole, gør dette det komplicerer ting, fordi det tilføjer induktans. Induktans er forskellig fra modstand, da den ændrer sig, når frekvensen ændres, og dette kaldes induktiv reaktans.

med andre ord, når de magnetiske felter i stemmespolen oprettes, modsætter de strømmen af elektrisk strøm lidt.

på grund af fysikens egenskab og hvordan induktans fungerer, er højttaleren “impedans” (total modstand) ikke summen af modstanden og den induktive reaktans – det er lidt mere kompliceret end det.

i stedet er det den algebraiske sum (kvadratroden af summen af kvadraterne) af hver. Induktiv reaktans skrives almindeligvis som” HL ” og måles i ohm ligesom standardmodstand.

Højttalerimpedansformel

Hvis du kan lide fancy matematik, kan du se her, hvordan højttalerimpedans beregnes. Det er den geometriske sum af modstanden i stemmen kobbertrådvikling og modstanden forårsaget af dens induktans ved en given frekvens.

den vigtigste ting at forstå om højttalerimpedans er:

• højttalerimpedansen er altid lig med eller større end stemmespoletrådets modstand. Du kan måle dette med en Ohm meter.impedansnummeret på en højttaler er en generel retningslinje for kompatibilitet, ikke nøjagtigt hvad højttaleren måler.
• impedansen ændres lidt (går op), når frekvensen, der afspilles, øges.

faktisk, hvis du skulle bruge en testmåler til at måle ohm (impedans) af stemmespolen på en højttaler, ville du finde en læsning på omkring 3,2-3,6 ohm eller deromkring for en 4 ohm højttaler og 6 ohm eller højere for en 8 ohm højttaler.

billede, der viser, hvordan man måler højttalerimpedans med en Ohm-måler. Dette måler kun ledningens jævnstrøm (DC) modstand i stemmespolen, ikke den samlede impedans af den med musikafspilning på grund af induktans. det vil dog være meget tæt i de fleste tilfælde, og du kan fortælle højttaleren Ohm kategori (4 ohm, 8 ohm osv.).

hvor kom 4 ohm og 8 ohm højttalere fra?

4 ohm-højttalere (og nogle gange 2 ohm) bruges mest til bilstereosystemer. Øvelsen begyndte for længe siden, da radioer og højttalere først blev installeret fra fabrikken, da biler blev bygget. Fordi kun en lavere spænding (12V) er tilgængelig til at drive dem i biler, er det sværere at producere strøm til højttaleren, end det er til hjemme stereoanlæg, hvor der er masser af spænding.

4 eller 2 ohm gør det muligt at levere mere strøm til højttalere med simpel & grundlæggende elektronik, som du finder i bilstereoanlæg.

på denne måde blev 4 ohm-højttalere den uofficielle standard for bilhøjttalere, da biler kom fra fabrikken med dem. I årenes løb, eftermarkedsproducenter fulgte også den samme praksis, og det blev almindeligt.

ligeledes er 8 ohm mest almindeligt anvendt til stereoanlæg til hjemmet højttalere. Hjem stereoanlæg er drevet af en højere spændingskilde (110V ligesom i USA), så de er nemmere at designe og kan drive højere impedans (8 ohm) højttalere nemt.

I lighed med bilstereo radioer tilbage på dagen blev 8 ohm højttalere almindelige og blev også en uofficiel standard for stereoanlæg til hjemmet.

hvad er højttalerfrekvensrespons og højttalerfølsomhed?

hvad er højttalerfrekvensrespons?

et eksempel på en typisk højttalerfrekvensresponsgraf vises her. Højttalere er ikke perfekte og producerer ikke en perfekt jævn lydstyrke over det lydområde, vi kan høre. På grund af det er det nyttigt at kende deres frekvensrespons – eller hvordan de udfører over rækkevidden af musikfrekvenser – for at vælge den rigtige højttaler eller rette problemer i lydydelsen.

Højttalerfrekvensrespons er den målte ydelse for en højttaler i decibel (dB) af lydstyrke over en række lydfrekvenser. Dette er normalt det 20.Til 20. til 20. kilohert-interval, der bruges som standard til lydhøjttalere.

20-20kh-serien bruges, fordi det er det lydområde, et menneske med god hørelse kan opfatte, og musik optages ofte inden for.

Højttalerfrekvensrespons er nyttigt af flere grunde:

• matchende højttalere sammen til 2-eller 3-vejs systemer
• valg af de bedst ydende højttalere til et lyddesign
• design af højttalersystemer og højttalerovergange
• brug af lydudstyr såsom en udligning eller digital signalprocessor (DSP) til at korrigere områder, hvor højttaleren producerer for meget (en top) eller ikke nok (en dip)

mens nogle højttalere inkluderer en graf eller andre specifikationer, der hjælper dig med at forstå, hvordan de fungerer, ikke alle gør. Det er noget, du normalt finder fra detailhandlere, der lagerfører bare højttalere til mere avanceret højttalerdesign.

de fleste off-the-shelf bil-eller hjemmehøjttalere inkluderer ikke den faktiske responsgraf, men i stedet et omtrentligt interval i stedet. Dyrere højttalere kan dog gøre det.

Hvis du har det rigtige udstyr, kan du også måle det selv derhjemme ved hjælp af et realtidsanalysatorprogram (RTA) og en mikrofon af høj kvalitet til dette formål.

hvad er højttalerfølsomhed?

en højttalers følsomhed er en måling foretaget af producenten. Det er en måling af lydstyrken produceret ved en fast lydfrekvens og (normalt) med 1 effekt strøm leveres til højttaleren ved 1 meter (3,28 fod) fra testmikrofonen.

Højttalerfølsomhed er en producentspecifikation, der er nyttig til sammenligning eller matchning af højttalere. Det er en måling af det producerede volumen i decibel (dB) fra en højttaler på 1 meter (3,28 fod) fra en testmikrofon til en enkelt frekvens.

følsomhedsparameteren udtrykkes normalt som “89dB @ 1V / 1m” for eksempel.

i de fleste tilfælde er standardmålingen dB-lydstyrken ved en effekt på 1 meters afstand, og ofte kan der anvendes en lydfrekvens som 1 kg (afhængigt af højttalertypen).

følsomhedsmålingsforskelle

følsomhed måles undertiden lidt anderledes. Det skyldes, at der er behov for en anden spænding for 4 ohm vs 8 ohm-højttalere for at producere den samme mængde strøm, som modstanden i ohm (højttalerimpedans) er forskellig.

derfor strømmer mindre strøm gennem en 8 ohm højttaler, hvilket får den til at modtage mindre strøm til samme spænding som en 4 ohm højttaler.

i så fald kan en følsomhed på dB ved 2,83 V/1m anvendes til 8 ohm højttalere. Ved 2,83 v udvikler en 8 ohm højttaler 1 strøm. Tilsvarende kan der for 4 ohm-højttalere anvendes en dB på 2V / 1m.

disse målinger er ikke rigtig standardiserede i højttalerindustrien, så målingerne fra en producent kan være “1V/M” eller “hv/M”, afhængigt af hvad de tilfældigvis leverer. Når du bruger denne måling til at sammenligne eller matche højttalere, er det vigtigt at være opmærksom på dette.

Hvad er koaksiale højttalere?

koaksiale højttalere er type 2-vejs højttaler designet til at tage mindre plads og erstatte single-cone højttalere. De inkluderer normalt en separat diskant og en eller flere crossovers indbygget. Koaksiale højttalere giver forbedret lyd over en enkelt keglehøjttaler og giver mulighed for flere prisvalg og installationsmuligheder.

koaksiale højttalere er 2-vejs højttalere monteret på samme “akse” eller i samme højttalersamling. De fleste koaksiale højttalere giver en bashøjttaler kegle og tilføje en separat diskant med crossover for forbedret lydkvalitet & frekvensrespons versus en standard enkelt kegle højttaler.

tænk på koaksiale højttalere som et midtpunkt mellem enkeltkeglehøjttalere (de mest basale højttalere med middelmådig eller dårlig lydkvalitet) og komponenthøjttalere (separate højttalere med en ekstern højttalerovergang). De tilbyder god lydkvalitet til en overkommelig pris i de fleste tilfælde.

koaksiale højttalere tilbyder flere fordele:

• nem lydopgradering: de er en drop-in erstatning for eksisterende dårlig klingende enkelt kegle højttalere.
• flere højttalerproduktionsmuligheder og prisklasser for købere (forskellige niveauer af diskantkvalitet, crossover-design, keglematerialer osv.).
• noget lignende ydelse til separate 2-vejs komponenthøjttalere uden behov for en voluminøs separat crossover-boks.
• de er meget almindelige-Faktisk er de den mest populære bilhøjttaleropgradering, og de er nemme at finde, når de handler.
• meget overkommelig: gode koaksiale højttalere kan findes for omkring $25 og op per par afhængigt af størrelsen & kvalitet.
• koaksiale højttalere kan rette den dårlige frekvensrespons (manglende lydfrekvenser), du finder med single-cone højttalere.

koaksial vs standard/Single cone højttalere

koaksial højttalere tilbyder bedre lydydelse end standard single-cone højttalere, selv dem med en “susende” kegle tilføjet for at forbedre Diskantlyden. Koaksiale højttalere kan give bedre frekvensrespons og lydkvalitet, fordi de tilføjer en eller flere højttalerkegler (normalt en diskant) for at producere den lyd, som en enkelt keglehøjttaler er dårlig til.

Standard (Single cone) højttalere er berygtede for middelmådig – eller dårlig – lydkvalitet. Men hvorfor? Som du kan se fra billedet ovenfor, er de dårlige kunstnere, fordi det kun er godt nok at have en bashøjttalerkegle.

Single cone-højttalere kan ikke producere en fantastisk lyd i fuld rækkevidde, som 2-vejs koaksiale højttalere kan. Koaksiale højttalere er designet til at forbedre standardhøjttalere med lav tro ved at udfylde det manglende lydområde og give en meget sjovere lytteoplevelse.

koaksiale højttalere lyder bedre

mens nogle billigere standardhøjttalere muligvis har tilføjet en “susende” kegle, som er en lille 2.kegle fastgjort til støvhætten, for forbedret diskant, er de stadig skuffende. Jeg har endnu ikke hørt en, der lød meget godt.

koaksiale højttalere bruger på den anden side mindst en ekstra højttalerkegle (normalt en diskant) til at kompensere for forskellen og producere skarpere& bedre klingende højere frekvenser.

faktisk kan jeg i alle mine år med installation af bilhøjttalere ikke huske en enkelt standardhøjttaler, der ikke var god nok til at holde vs erstatte den med en koaksial model.

mens fabriksinstallerede højttalere ofte er meget lave omkostninger, er koaksiale højttalere-selv for et dejligt lydende par – ikke dyre. Du kan få et godt lydende par til $25 – $30 eller mere i disse dage og omkring $20, hvis du har et ekstremt budget.

Hvad er en 2-vejs højttaler? Hvad er en 3-vejs højttaler?

Hvad er en 2-vejs højttaler?

2-vejs højttalere bruger en diskant og separat basenhed, der arbejder sammen til hele spektret af musikgengivelse med bedre lydkvalitet. I denne type højttalersystem leveres diskanter kun en højfrekvent lyd fra en high-pass crossover, mens bashøjttaleren tilføres mellemtone og bas fra lavpas crossover. Resultatet er en meget klar & fornøjelig lyd.

2-vejs højttalere er det mest almindelige billige højttalerdesign, der bruges i dag både til stereoanlæg til hjemmet og bilen.

2-vejs højttalere bruger en diskant, der kun modtager højere frekvenser fra en high-pass crossover, og en basenhed, der kun modtager bas & mellemtone lyde fra en lavpas crossover, for at producere hele lydområdet med bedre klarhed & ydeevne.

med andre ord adskiller 2-vejs højttalere den lyd, du hører mellem to højttalere, for bedre resultater end en enkelt højttaler alene.

dette gøres, fordi bashøjttalere ikke kan producere højere frekvenslyde godt og bør forhindres i at producere diskantfrekvenser. Tilsvarende bliver diskanthøjttalere forvrænget, når de forsøger at producere bas-eller lavfrekvente lyde.

brugen af et 2-vejs højttalerovergangssystem begrænser det lydområde, som hver modtager, hvilket giver mulighed for lavere forvrængning og bedre lydkvalitet ved højere volumener.

Hvordan fungerer en 2-vejs højttaler crossover?

2-vejs højttalere lyder godt takket være de crossovers, de bruger til at opdele lydsignalerne mellem diskanten og bashøjttaleren. Slutresultatet er god lyd i fuld rækkevidde.

2-vejs crossovers bruger elektriske komponenter til at filtrere og opdele det elektriske musiksignal fra en forstærker eller stereo og opdele det mellem diskant og basenhed.

high-pass crossover blokerer forvrængning-forårsager bas & mellemtone diskanten kan ikke håndtere. Ligeledes blokerer lavpasfilteret højere frekvenser, som en basenhed ikke kan gengive godt, og som ville medføre en dårlig lydkvalitet, hvis den produceres af den.

når højttalerne afspilles, resulterer den opdelte crossover-output i en komplet lydudgang i fuld rækkevidde, der er meget bedre end hvad en enkelt højttaler kunne producere.

Hvad er en 3-vejs højttaler?

3-vejs højttalere er en udvidelse af 2-vejs højttalere med tilføjelsen af en 3.højttaler ved hjælp af en bandpass crossover. Den 3. højttaler giver forbedret mellemtone og endnu bedre lydproduktion, sænket forvrængning og klarhed ved at aflæse mellemtone lyd til en dedikeret mellemtone højttaler.

imidlertid er crossover-designet (afhængigt af crossover-rækkefølgen eller cutoffens stejlhed) mere kompliceret for dem med en skarpere cutoff for at blokere uønskede frekvenser.

3-vejs højttalere er mindre almindelige på grund af de ekstra omkostninger & kompleksitet, men er et godt valg for højttalerbyggere og audiofiler, der ønsker mere avanceret ydelse. De tilbyder også mulighed for at få forbedret lyd ved hjælp af højtydende mellemtone højttalere, der er bedre egnet til det end en basenhed med sin større kegle.

flere store højttaler info, artikler, & diagrammer

Der er meget mere at lære! Tjek disse fantastiske artikler også på min side:

• tilslutning af dine højttalere? Tjek denne artikel med store højttaler ledningsdiagrammer her.
• Find ud af her, hvad diskanthøjttalere er, og hvad de gør (og meget mere!).
• påvirker højttalerkablet lydkvaliteten? Læs mere og find ud af det.
• Find ud af flere detaljer om, hvad speaker crossovers gør, og hvordan de fungerer her.