Har du noen gang lyttet til musikk og lurt på: «Hvordan fungerer høyttalere?»Problemet er at mens det er mange artikler der ute, er de bare ikke veldig gode.
for å hjelpe, har jeg bestemt meg for å gjøre noe med det! I denne detaljerte artikkelen, ved hjelp av klare forklaringer og diagrammer, vil jeg forklare hvordan de fungerer sammen med:
- delene inne i en høyttaler
- Enkelt kjegle vs koaksiale høyttalere
- 2-veis og 3-veis høyttalere forklart
- Høyttaler crossovers
- hva høyttalerimpedans, følsomhet og frekvensrespons bety
første ting først: hva er inne i en høyttaler?
mens det er noen unike og uvanlige høyttalere der ute, bruker nesten alle høyttalere, uavhengig av størrelse eller lydfunksjon, samme grunnleggende design og deler.
Hva er inne i en høyttaler?
de fleste høyttalere er laget av følgende deler som arbeider sammen for å skape lyd:
- Permanent magnet: en magnet brukes til å gi et fast magnetfelt rundt talespolen for å gjøre bevegelse mulig.
- Talespole og spole: spolen er et rundt rør festet til bunnen av høyttalerkeglen. En veldig lang og tett viklet trådspole, kalt talespolen, skaper et magnetfelt når elektrisitet strømmer gjennom det fra det musikalske signalet fra en forsterker.
- Edderkopp: edderkoppen er et bølgeformet tynt vevet materiale som støtter talespolens spolesamling og bidrar til å skyve kjeglen tilbake på plass når den beveger seg.
- Høyttalerkegle& støvhette: høyttalerkeglen er et kjegleformet stivt materiale som flyttes av magneten& talespole sammen for å flytte luft& lag lyd. Støvhetten er et tynt materiale (som en «hette») som dekker åpningen i høyttalerkeglen for å holde støv ute & smuss.
- Høyttalerkurv: kurven er et støpt metall eller stemplet metallramme som høyttalerdelene festes til, holder alt justert. Det gir også en måte å montere høyttalerenheten til en boks.
- Høyttalerterminaler & flettet ledning: høyttalerterminaler er metallfliker eller kontakter som kobler høyttalerledningen til høyttaleren. Disse kobles til talespolen ved hjelp av en fleksibel flettet ledning som beveger seg med høyttalerkeglen.
- Surround: dette er et fleksibelt og slitesterkt sirkulært materiale (vanligvis gummi eller en type skum) som fester den øvre kanten av høyttalerkeglen til kurven.
Hva gjør en høyttalermembran?
en høyttalerkegle er hovedhøyttalerkomponenten som er ansvarlig for å skape lyd ved å flytte luft frem og tilbake raskt. Disse er vanligvis laget av et lett, men stivt materiale som presset papir, plast, karbonfiber eller til og med tynt metall.
høyttalernavnet» kjegle » refererer til formen: en omvendt kjegleform med en sentral åpning der spolen& talespoleenhet er festet . En støvhett er festet til kjeglen over denne åpningen nederst for å hindre at forurensninger kommer inn.
høyttalerkonetyper varierer etter høyttalertype. For eksempel produserer subwoofere svært store basslydbølger og betydelig luftbevegelse og trenger en tykkere, mer stiv design.diskanthøyttalere bruker derimot en svært liten, kuppelformet og lett design for høyere frekvens, fordi dette lydområdet bruker mindre lydbølger.
når elektrisk strøm strømmer gjennom talespolen, opprettes et magnetfelt som beveger kjeglen bort fra eller mot permanentmagneten. Dette skaper lyd fra bevegelsen av luft når høyttalerkeglen beveger seg.
Hva gjør en høyttalermagnet?
Høyttalermagneter er vanligvis en permanent magnet med et tynt sirkulært gap der talespolen er suspendert. Magneten gir faste magnetfelt talespolen kan bevege seg mot eller bort fra for å flytte høyttalerkeglen.
formålet med en høyttalermagnet er å gi et fast magnetfelt som talespolen kan bevege seg mot og bort fra (vekslende) for å flytte kjeglen og skape lyd.
en permanent magnet (vanligvis keramisk eller neodym) er mest brukt. Neodymmagneter er sterkere for sin størrelse (tettere magnetfelt), men keramiske magneter, mens større, er mer kostnadseffektive. Det er en grunn til at keramiske magneter er mer populære for høyttalerbruk.
magneten er utformet for å gi et lite sirkulært gap der talespolen er suspendert for å holde den nær magnetens polariserte felt. Noen, men ikke alle, høyttalermagneter har et hull i midten for å holde talespolen kjølig under høy effekthåndtering.
hva er en dual voice coil høyttaler?
Dual talespole høyttalere tilbyr en andre talespole svingete i samme høyttaler og på samme talespole spole montering. Disse typer høyttalere tillate noen ekstra alternativer som single voice coil høyttalere ikke: Fleksibilitet i hvordan de er kablet (2 ohm, 4 ohm, 8 ohm, etc) for bedre kompatibilitet med forsterkere og stereo mottakere.
du vil oftest finne subwoofere som er tilgjengelige i en dual voice coil versjon for litt mer penger.
selv om de tilbyr flere konfigurasjonsalternativer for ledninger, gir ikke dvc-høyttalere bedre ytelse enn SVC-motparter (single voice coil).i Tillegg er høyttalere som diskanthøyttalere for diskantlyd og mellomtone høyttalere for instrument & vokal vanligvis ikke laget i en dobbel talespole versjon.
hvordan fungerer høyttalere? Steg for steg forklaring + animert diagram
I dette animerte diagrammet kan du se hvordan en høyttaler fungerer. En stereo eller forsterker driver høyttaleren med et elektrisk signal som veksler fra positivt til negativt i form av det musikalske signalet. når den gjør det, strømmer elektrisk strøm gjennom høyttalerens talespole, og skaper et magnetfelt som får den til å bevege seg mot eller bort fra magneten når den endres fra positiv til negativ. Dette beveger høyttalerkeglen som skaper lydbølger når luften beveger seg raskt. Høyttalere bruker vekselstrøm (AC).
Hvordan fungerer en høyttaler? Et trinnvis forklaring diagram
Høyttalere (også referert til som høyttalere, et navn fra eldre dager) bruker en vekselstrøm (AC) elektrisk strøm signal og drives av en stereo eller forsterker.det elektriske signalet til høyttaleren er en forsterket spenning som er en kopi av det opprinnelige musikalske signalet fra en lydkilde, men med nok strøm til å drive høyttalerne med et godt volum.
her er en trinnvis detalj av hvordan høyttalere fungerer:
- (Starter fra null utgangspunkt) en utgangsspenning som representerer den musikalske bølgeformen starter og begynner å stige. Den elektriske strømmen begynner å strømme gjennom høyttalerens talespole fra den positive siden til den negative siden.
- et magnetfelt dannes rundt talespolen og har samme polaritet som permanentmagneten som er festet til høyttalerkurven (rammen). (Husk at identiske magnetfelt frastøter og motsetninger tiltrekker)
- keglen begynner å bevege seg fremover og skyver luft, skaper lyd.
- når den elektriske signalspenningen stiger mot toppen av sinusbølgen i det musikalske signalet, øker strømmen, og talespolen øker magnetfeltstyrken.
- dette skyver høyttalerkeglen enda lenger ut.
- signalet passerer det høyeste utgangspunktet og begynner å falle. Strømmen begynner å falle også, og kjeglen vil begynne å gå tilbake nærmere sin off (null spenning) posisjon.
- signalet når null (også kalt «null spenning crossover terskel») og kjeglen er tilbake der den startet.
- det elektriske signalet begynner å reversere når det endres til en negativ spenning. Når dette skjer, strømmer strømmen fra den negative talespolesiden til den positive, og skaper et reversert polaritetsmagnetfelt.
- talespolemagnetfeltet er nå det motsatte av permanentmagneten som tiltrekker det og kjeglen begynner å bevege seg fra front til bak(i stedet for den opprinnelige bak til front).
- når signalet fortsetter, beveger høyttalerkeglen seg i revers, og skaper den andre halvdelen av lydbølgene som skapes av luftens bevegelse.
- forsterkeren eller stereoutgangen går tilbake til null, og det neste lydsignalet begynner når den nye signalutgangsspenningen begynner å stige, og syklusen starter igjen.
i et spørsmål om å snakke, høyttalere er bare en elektrisk motor slags: de fungerer (flytte luft ved hjelp av en kjegle) som dupliserer et elektrisk signal og endrer det til en mekanisk utgang i form av lyd du kan høre.
noen ganger refereres høyttalere til, i vitenskapelige termer, som transdusere. Dette betyr bare at de er en elektrisk enhet som konverterer elektriske signaler til lyd.
hva betyr høyttalerimpedans?
Høyttalerimpedans, målt I Ohm, er den totale motstanden mot strømmen av elektrisk strøm gjennom en høyttalers talespole.
I Motsetning til standard ledere, som talespolen er tett viklet i en spole gjør dette kompliserer ting fordi den legger induktans. Induktans er forskjellig fra motstand som det endres som frekvensen endres, og dette kalles induktiv reaktans.
Med andre ord, når magnetfeltene til talespolen er opprettet, motsetter de strømmen av elektrisk strøm litt.På grunn av fysikkens egenskap og hvordan induktans fungerer, er høyttaleren «impedans» (total motstand) ikke summen av motstanden og den induktive reaktansen – det er litt mer komplisert enn det.
I Stedet er det den algebraiske summen (kvadratroten av summen av kvadratene) av hver. Induktiv reaktans er vanligvis skrevet som » Xl » og måles I Ohm akkurat som standard motstand.
Høyttalerimpedansformel
hvis du liker fancy matte, kan du se her hvordan høyttalerimpedans beregnes. Det er den geometriske summen av motstanden i kobbertrådviklingen og motstanden forårsaket av induktansen ved en gitt frekvens.
det viktigste å forstå om høyttalerimpedans er:
- høyttalerimpedansen er alltid lik eller større enn talespolens ledningsmotstand. Du kan måle Dette Med En Ohm meter.impedansnummeret på en høyttaler er en generell retningslinje for kompatibilitet, ikke akkurat hva høyttaleren måler.
- impedansen endres litt (går opp) ettersom frekvensen som spilles øker.faktisk, hvis du skulle bruke en testmåler for å måle Ohm (impedans) av talespolen på en høyttaler, vil du finne en lesning på ca 3,2-3,6 ohm eller så for en 4 ohm høyttaler og 6 ohm eller høyere for en 8 ohm høyttaler.
Bilde som viser hvordan å måle høyttaler impedans med En Ohm meter. Dette måler bare likestrømsmotstanden til ledningen i talespolen, ikke den totale impedansen av den med musikk som spilles på grunn av induktans. det vil imidlertid være svært nært i de fleste tilfeller, og du kan fortelle høyttaleren Ohm kategori (4 ohm, 8 ohm, etc).
hvor kom 4 ohm og 8 ohm høyttalere fra?
4 ohm høyttalere (og noen ganger 2 ohm) er mest brukt for bilstereoanlegg. Praksisen begynte for lenge siden da radioer og høyttalere først ble installert fra fabrikken da biler ble bygget. Fordi bare en lavere spenning (12V) er tilgjengelig for å drive dem i biler, er det vanskeligere å produsere strøm til høyttaleren enn det er for hjemmestereoanlegg hvor mye spenning er tilgjengelig.
4 eller 2 ohm gir mer kraft til å bli levert til høyttalere med enkel & grunnleggende elektronikk som du finner i bilstereoer.
på denne måten ble 4 ohm høyttalere den uoffisielle standarden for bilhøyttalere da biler kom fra fabrikken med dem. Gjennom årene fulgte ettermarkedsprodusenter samme praksis også, og det ble vanlig.
likeledes er 8 ohm mest brukt for stereoanlegg høyttalere. Hjemmestereoanlegg drives av en høyere spenningskilde (110V som I USA), slik at de er enklere å designe og kan enkelt drive høyttalere med høyere impedans (8 ohm).
I Likhet med bilstereoradioer tilbake i dag, 8 ohm høyttalere ble vanlig og liksom ble en uoffisiell standard for stereoanlegg i hjemmet også.
hva er høyttalerfrekvensrespons og høyttalerfølsomhet?
hva er høyttalerfrekvensrespons?
et eksempel på en typisk høyttalerfrekvensresponsgraf vises her. Høyttalere er ikke perfekte og produserer ikke et helt jevnt volum over lydområdet vi kan høre. På grunn av det er det nyttig å kjenne deres frekvensrespons – eller hvordan de utfører over rekkevidden av musikkfrekvenser – for å velge riktig høyttaler eller rette problemer i lydytelsen.
Høyttalerfrekvensrespons Er den målte ytelsen til en høyttaler, i desibel (dB) av volum, over en rekke lydfrekvenser. Dette er vanligvis 20 Hertz (Hz) til 20 kiloHertz (KHz) området som brukes som standard for høyttalere.
20-20kHz-serien brukes fordi det er lydområdet et menneske med god hørsel kan oppleve, og musikk blir ofte registrert innenfor.
Høyttalerfrekvensrespons er nyttig av flere grunner:
- Matchende høyttalere sammen for 2 eller 3-veis systemer
- Velge de beste resultater høyttalere for en lyd design
- Designe høyttalersystemer og høyttaler crossovers
- Ved hjelp av lydutstyr Som en equalizer eller digital signalprosessor (DSP) for å korrigere områder der høyttaleren produserer for mye (en topp) eller ikke nok (en dip)
mens noen høyttalere har en graf eller andre spesifikasjoner for å hjelpe deg å forstå hvordan de utfører, ikke alle gjør. Det er noe du vanligvis finner fra forhandlere som lager bare høyttalere for mer avansert høyttalerdesign.De fleste hyllevare bil-eller hjemmehøyttalere inkluderer ikke den faktiske svargrafen, men i stedet et omtrentlig område i stedet. Dyrere høyttalere kan imidlertid gjøre det.
hvis du har riktig utstyr, kan du også måle det selv hjemme ved hjelp av et sanntidsanalysatorprogram (rta) og en mikrofon av høy kvalitet til dette formålet.
hva er høyttalerfølsomhet?
en høyttalers følsomhet er en måling laget av produsenten. Det er en måling av volumet som produseres ved en fast lydfrekvens, og (vanligvis) med 1 watt strøm leveres til høyttaleren på 1 meter (3,28 fot) fra testmikrofonen.
Høyttalerfølsomhet Er en produsentspesifikasjon som er nyttig for å sammenligne eller matche høyttalere. Det er en måling av volumet som produseres, i desibel (dB), fra en høyttaler på 1 meter (3,28 fot) fra en testmikrofon for en enkelt frekvens. følsomhetsparameteren uttrykkes vanligvis som «89dB @ 1w / 1M» for eksempel.I de fleste tilfeller er standardmålingen dB-volumet ved en watt strøm på 1 meter avstand, og ofte kan en lydfrekvens som 1KHz (avhengig av typen høyttaler) brukes.
følsomheten varierer fra høyttaler til høyttaler, med diskanthøyttalere som er mer «effektive» (produserer mer lyd på samme effektnivå) enn andre, og med subwoofere som er mindre effektive da de trenger mer kraft for å flytte den tunge kjeglen og skape lyd.Subwoofere har en tendens til å ha en følsomhet rundt 87dB, midrange høyttalere rundt 89dB eller så, og diskanthøyttalere så høyt på 93-102db avhengig av typen.Følsomhetsmålingsforskjeller
Følsomhet måles noen ganger litt annerledes. Det er fordi en annen spenning er nødvendig for 4 ohm vs 8 ohm høyttalere for å produsere samme mengde strøm som motstanden I Ohm (høyttalerimpedans) er forskjellig.
derfor strømmer mindre strøm gjennom en 8 ohm høyttaler, noe som får mindre strøm for samme spenning som en 4 ohm høyttaler.
i så fall kan en følsomhet på dB ved 2.83 V/1m brukes til 8 ohm høyttalere. Ved 2,83 v utvikler en 8 ohm høyttaler 1 watt strøm. På samme måte, for 4 ohm høyttalere, kan en dB PÅ 2V/1M brukes.Disse målingene er egentlig ikke standardisert i høyttalerindustrien, så målingene fra en produsent kan være «1W / M «eller» xV/M», avhengig av hva de tilfeldigvis gir. Når du bruker denne målingen for å sammenligne eller matche høyttalere, er det viktig å være oppmerksom på dette.
Hva er koaksiale høyttalere?
Koaksiale høyttalere er type 2-veis høyttaler designet for å ta opp mindre plass og erstatte single-kjegle høyttalere. De inkluderer vanligvis en egen diskant og en eller flere crossovers innebygd. Koaksiale høyttalere gir bedre lyd over en enkelt kjegle høyttaler og tillate flere prisvalg og installasjonsalternativer.Koaksialhøyttalere Er 2-veis høyttalere montert på samme «akse» eller i samme høyttalerenhet. De fleste koaksiale høyttalere gir en basshøyttaler og legger til en separat diskanthøyttaler med crossover for forbedret lydkvalitet& frekvensrespons versus en standard single cone høyttaler.Tenk på koaksiale høyttalere som et midtpunkt mellom single cone høyttalere (de mest grunnleggende høyttalere, med middelmådig eller dårlig lydkvalitet) og komponenthøyttalere (separate høyttalere med en ekstern høyttaler crossover). De tilbyr god lydkvalitet til en rimelig pris i de fleste tilfeller.
Koaksiale høyttalere tilbyr flere fordeler:
- Enkel lydoppgradering: de er en drop-in erstatning for eksisterende dårlig lydende single cone høyttalere.
- flere høyttalerproduksjonsalternativer og prisklasser for kjøpere(ulike nivåer av diskantkvalitet, crossover-design, kjeglematerialer, etc).
- Noe lignende ytelse til separate 2-veis komponent høyttalere uten behov for en klumpete separat crossover boks.De er veldig vanlige-faktisk er de den mest populære bilhøyttaleroppgraderingen, og de er enkle å finne når du handler.
- Veldig rimelig: gode koaksiale høyttalere kan bli funnet for rundt $25 og opp per par, avhengig av størrelsen & kvalitet.Koaksiale høyttalere kan fikse den dårlige frekvensresponsen (manglende lydfrekvenser) du finner med single-cone høyttalere.
Koaksial vs standard/single cone høyttalere
Koaksial høyttalere gir bedre lydytelse enn standard single-cone høyttalere, selv de med en»whizzer»kjegle lagt til for å forbedre Diskant lyden. Koaksiale høyttalere kan gi bedre frekvensrespons og lydkvalitet fordi de legger til en eller flere høyttalermembraner (vanligvis en diskant) for å produsere lyden som en enkelt kjegle woofer høyttaler er dårlig på.standard (single cone) høyttalere er beryktet for middelmådig – eller dårlig-lydkvalitet. Men hvorfor? Som du kan se fra bildet ovenfor, er de dårlige utøvere fordi det ikke er bra nok å ha bare en wooferkegle.Single cone høyttalere kan ikke produsere en flott lyd full-range lyd som 2-veis koaksiale høyttalere kan. Koaksialhøyttalere er utformet for å forbedre standard low-fidelity høyttalere ved å fylle ut det manglende lydområdet og gi en mye morsommere lytteopplevelse.
Koaksiale høyttalere høres bedre
Mens noen billigere standardhøyttalere kan ha en» whizzer » – kjegle lagt til, som er en liten 2. kjegle festet til støvhetten, for forbedret diskant, er de fortsatt skuffende. Jeg har ennå ikke hørt en som hørtes veldig bra ut.Koaksiale høyttalere, derimot, bruker minst en ekstra høyttalerkegle (vanligvis en diskant) for å gjøre opp forskjellen og produsere skarpere & høyere frekvenser med bedre lyd.faktisk, i alle mine år med bilhøyttaler installasjonsarbeid kan jeg ikke huske en enkelt standard høyttaler som ikke var god nok til å holde vs erstatte den med en koaksial modell.mens fabrikkinstallerte høyttalere ofte er svært lave kostnader, er koaksiale høyttalere – selv for et fint lydende par – ikke dyre. Du kan få et flott lydende par for $25 – $30 eller mer i disse dager og rundt $20 hvis du er på et ekstremt budsjett.
Hva er en 2-veis høyttaler? Hva er en 3-veis høyttaler?
Hva er en 2-veis høyttaler?
2-veis høyttalere bruker en diskant og separat woofer, arbeider sammen, til hele spekteret av musikkgjengivelse med bedre lydkvalitet. I denne typen høyttalersystem leveres diskanthøyttalere bare en høyfrekvent lyd fra en high-pass crossover mens wooferen mates mellomtone og bass fra low-pass crossover. Resultatet er en veldig klar & hyggelig lyd.
2-veis høyttalere er den vanligste lavpris høyttaler design i bruk i dag både for hjem og bilstereoer.
2-veis høyttalere bruker en diskanthøyttaler som bare mottar høyere frekvenser fra en high-pass crossover, og en woofer som bare mottar bass & mellomtone lyder fra en low-pass crossover, for å produsere hele spekteret av lyd med bedre klarhet & ytelse.
med andre ord, 2-veis høyttalere skille lyden du hører mellom to høyttalere for bedre resultater enn en enkelt høyttaler alene.
dette gjøres fordi basselementer ikke kan produsere høyere frekvens lyder godt og bør forhindres fra å produsere diskantfrekvenser. På samme måte blir diskanthøyttalere forvrengt når de prøver å produsere bass eller lavere frekvenslyder.bruk av en 2-veis høyttaler crossover system begrenser omfanget av lyd hver mottar, slik at for lavere forvrengning og bedre lydkvalitet på høyere volumer, også.
Hvordan fungerer en 2-veis høyttaler crossover?
2-veis høyttalere høres flott takket være crossovers de bruker til å dele lydsignalene mellom diskanthøyttaleren og wooferen. Sluttresultatet er god full-range lyd.
2-veis crossovers bruker elektriske komponenter til å filtrere og dele det elektriske musikksignalet fra en forsterker eller stereo og dele det mellom diskant og woofer.
high-pass crossover blokkerer forvrengningsfremkallende bass& mellomtone diskanthøyttaleren ikke kan håndtere. På samme måte blokkerer lavpassfilteret høyere frekvenser som en woofer ikke kan gjengi godt, og det vil føre til dårlig lydkvalitet hvis den produseres av den.
når høyttalerne spiller, resulterer den delte crossover-utgangen i en komplett full-range lydutgang som er mye bedre enn hva en enkelt høyttaler kan produsere.
Hva er en 3-veis høyttaler?
3-veis høyttalere er en forlengelse av 2-veis høyttalere med tillegg av en 3rd høyttaler ved hjelp av et bandpass crossover. 3rd høyttaler gir forbedret mellomtone og enda bedre lydproduksjon, senket forvrengning og klarhet ved lossing mellomtone lyd til en dedikert mellomtone høyttaler.imidlertid er crossover-designet (avhengig av crossover-rekkefølgen, eller brattheten til cutoff) mer komplisert for de med skarpere cutoff for å blokkere uønskede frekvenser.
3-veis høyttalere er mindre vanlig på grunn av den ekstra kostnaden & kompleksitet, men er et godt valg for høyttalerbyggere og lydentusiaster som ønsker mer avansert ytelse. De tilbyr også muligheten til å få bedre lyd ved hjelp av høy ytelse mellomtone høyttalere som er bedre egnet til det enn en woofer med sin større kjegle.
Mer flott høyttalerinfo, artikler, & diagrammer
det er mye mer å lære! Sjekk ut disse flotte artiklene også på nettstedet mitt:
- Koble høyttalerne dine? Sjekk ut denne artikkelen med stor høyttaler koblingsskjemaer her.
- Finn ut her hva diskanthøyttalere er og hva de gjør (og mye mer!).
- påvirker høyttalerkabelen lydkvaliteten? Les mer og finn ut.
- Finn ut mer om hva speaker crossovers gjør og hvordan de fungerer her.