linkedin facebook google+ youtube facebook twitter instagram

Κατασκευή & Λειτουργία Ηχείων (20/3/2007)

Γενικά


Υπάρχουν δύο κατηγορίες ηχείων τα αυτοενισχυόμενα-ενεργά και τα παθητικά. Τα αυτοενισχυόμενα έχουν εσωτερικά τον ενισχυτή για την οδήγηση των μεγαφώνων ενώ τα παθητικά χρειάζονται εξωτερικό ενισχυτή. Το αυτοενισχυόμενο ηχείο είναι πολύ πιο δύσκολο στην κατασκευή του καθώς χρειάζονται περισσότερες γνώσεις ηλεκτρονικών για την κατασκευή των εσωτερικών ενισχυτών του.

Οι λεγόμενοι δρόμοι στα ηχεία είναι πολύ απλά ο διαχωρισμός των ακουστικών συχνοτήτων ανά μπάντες στα κατάλληλα μεγάφωνα που αφορούν την αναπαραγωγή τους. Τα ηχείο 2 δρόμων συνήθως περιλαμβάνει δύο μεγάφωνα το ένα είναι το woofer για τις χαμηλές συχνότητες και το tweeter για τις υψηλές. Το ηχείο 3 δρόμων περιλαμβάνει το woofer για τις χαμηλές συχνότητες, ένα μεγάφωνο κατάλληλο για την αναπαραγωγή των μεσαίων συχνοτήτων και το tweeter για τις υψηλές. Δεν σημαίνει απαραίτητα ότι περισσότεροι δρόμοι θα αποδώσουν και καλύτερο ήχο. Όσο περισσότερα μεγάφωνα-δρόμους έχει ένα ηχείο τόσο περισσότερο δύσκολο είναι να έρθουν σε ισορροπία χρόνου, συχνοτήτων κατευθυντικότητας κλπ. Συνήθως τα επαγγελματικά ηχεία είναι δύο δρόμων για την καλύτερη δυνατή ποιότητα και κατευθυντικότητα.

Η ποιότητα και η ένταση εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες. Η ένταση του ηχείου δεν καθορίζεται μόνο από τα watt αλλά κυρίως από την ευαισθησία του σε μέτρηση ισχύς 1W στο 1 μέτρο. Όσο πιο ευαίσθητο είναι το μεγάφωνο τόσο περισσότερη ακουστική ισχύ παράγει. Πάντοτε στην επιλογή του ηχείου πρέπει να ελέγχουμε πρώτα την ευαισθησία και μετά την ισχύ. Π.χ. Ένα ηχείο ισχύος 100W 98dB 1W/1m συγκρινόμενο με ένα ηχείο 200W 92dB 1W/1m θα ακουστεί πιο πολύ από το δεύτερο.

Τα βασικά μέρη ενός ηχείου για να λειτουργήσει είναι:
1. Το κουτί (καμπίνα)
2. Το μεγάφωνο χαμηλών συχνοτήτων το οποίο συντονίζεται με την καμπίνα για την σωστή λειτουργία και απόδοση των χαμηλών συχνοτήτων
3. Το μεγάφωνο υψηλών συχνοτήτων το οποίο αναλαμβάνει την αναπαραγωγή των μέσω-υψηλών συχνοτήτων.
4. Το crossover παθητικό συνήθως για τον διαχωρισμό συχνοτήτων προς το μεγάφωνο για τις χαμηλές και προς το μέσω-υψηλών για τις αντίστοιχες συχνότητες.


Λειτουργία Μεγαφώνου

Την λειτουργία του μεγαφώνου με ένα ημιτονοειδές σήμα σταθερής συχνότητας μπορείτε να δείτε κάνοντας κλικ εδώ...

Η παρακάτω τομή μας δείχνει τα μέρη που αποτελείται ένα μεγάφωνο.



Το υλικό της μεμβράνης των μεγαφώνων χαμηλών συχνοτήτων (Woofer) συνήθως είναι από ειδικά επεξεργασμένο χαρτί για την καλύτερη δυνατή απόδοση. Το μεγάφωνο χαμηλών συχνοτήτων έχει κάποια χαρακτηριστικά, τα λεγόμενα Thiele & Small Parameters, για να μπορέσει να ταιριάξει με την καμπίνα.

Τα μεγάφωνα υψηλών συχνοτήτων έχουν διαφορετική δομή και υλικό λόγω του μικρότερου μήκους κύματος(υψηλές συχνότητες). Το υλικό του διαφράγματος συνήθως είναι από τιτάνιο, mylar, πολυπροπυλένιο κ.α. για την καλύτερη δυνατή ποιότητα. Η μεμβράνη βρίσκεται σε συμπιεσμένο θόλο απομονωμένο και μπροστά στο στόμιο τοποθετείται ανάλογη χοάνη για την κατευθυντικότητα του ήχου. Υπάρχουν πολλά ήδη χοάνης. Οι πιο διαδεδομένες είναι χοάνες σταθερής κατευθυντικότητας constant directivity, asymmetric ασύμμετρης διασποράς, radial horns, biradial horns, twin bessel horns, folded horns. Στις παρακάτω εικόνες δείτε την εγκάρσια τομή ενώς compression driver με χοάνη ή χωρίς, και την τομή ενός tweeter bullet.




Καμπίνες

Υπάρχουν πάρα πολλά είδη φόρτωσης καμπίνας. Μερικά από αυτά δείτε στην παρακάτω φωτογραφία. Το πιο συνηθισμένο και καλύτερο σε απόδοση είναι το ηχείο bass-reflex καθώς συνδυάζει και προσθέτει (εάν έχει μελετηθεί σωστά) τα πίσω ηχητικά κύματα με τα μπροστά για την καλύτερη απόδοση.


Η παρακάτω εικόνα προβάλει την τομή ενός ηχείου φόρτωσης bass-reflex. Το μεγάφωνο έχει μία συχνότητα συντονισμού η λεγόμενη Fs η οποία θα πρέπει να συνδυαστεί σωστά με την συχνότητα συντονισμού της οπής για τον σωστό συγχρονισμό των πίσω κυμάτων με τα μπροστά. Προτείνετε στο εσωτερικό της καμπίνας να τοποθετηθεί στα τοιχώματα ήχο-απορροφητικό υλικό , όπως βάτα, για τον περιορισμό των στάσιμων κυμάτων και την απορρόφηση των εσωτερικών ανακλάσεων. Αυτό βελτιώνει αρκετά τον ήχο. Σημαντικό είναι επίσης η σωστή και καλή κατασκευή του κουτιού. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί χοντρό ξύλο ~2mm όπως κόντρα πλακέ θαλάσσης ή MDF με επιπλέον δοκούς σύνδεσης εσωτερικά της καμπίνας ιδιαίτερα στις μεγάλες επιφάνειες.

Θα πρέπει να υπολογιστούν οι ανάγκες σε όγκο και οι οπές ή οπή για τον συνδυασμό των εμπρός και των πίσω κυμάτων του μεγαφώνου σε καμπίνα φόρτωσης bass-reflex. Τα δύο ηχητικά κύματα θα πρέπει να είναι σε φάση (συμφασικά) για την αποφυγή της αλληλοαναίρεσης. Στην πράξη μπορείτε να δοκιμάσετε ένα μεγάφωνο εκτός καμπίνας το οποίο δεν μπορεί να αποδώσει χαμηλές συχνότητες(καθόλου μπάσο).Αντίθετα βάζοντας το σε καμπίνα αυτομάτα αλλάζει συμπεριφορά και ήχο διότι τα πίσω κύματα δεν ακυρώνουν τα μπροστά.

Η απόκριση ηλεκτρικής αντίστασης και η συχνότητα συντονισμού του ηχείου είναι διαφορετική με αυτή του μεγαφώνου. Η συχνότητα συντονισμού του ηχείου διαπιστώνεται στην βύθιση μεταξύ των δύο υψωμάτων ενώ του ελεύθερου μεγαφώνου στην κορυφή της απόκρισης ηλεκτρικής αντίστασης.

Στην παρακάτω μέτρηση παρατηρούμε ότι η συχνότητα συντονισμού του ηχείου είναι περίπου στα 46Hz. Αυτό φαίνεται στην βύθιση μεταξύ των δύο κορυφών που δημιουργείται στις χαμηλές συχνότητες. Επίσης παρατηρούμαι και την συχνότητα συντονισμού της κόρνας στις μέσο υψηλές συχνότητες 2Khz.

Η απόκριση συχνότητας στις χαμηλές συχνότητες διαφέρει από το είδος της καμπίνας. Στην απεικόνιση θα δείτε τις διαφορετικές αποκρίσεις συχνότητας ανάλογα με την καμπίνα που λειτουργεί ένα μεγάφωνο. Σε φόρτωση bass-reflex κερδίζουμε περισσότερο μπάσο, όπως προαναφέραμε, με πιο γρήγορη αποκοπή σε σχέση με του κλειστού τύπου ακόμα και κάτω από την συχνότητα συντονισμού του μεγαφώνου.

Στο παρακάτω διάγραμμα μπορείτε να υπολογίσετε, εκτυπώνοντας το, την συνολική διάμετρο οπών (bass-reflex) που θα χρειαστεί να ανοίξετε στην καμπίνα σας βάση της συχνότητας συντονισμού και του όγκου που επιθυμείτε. Θα πρέπει να υπολογίσετε τα λίτρα ή τον όγκο σε σε κυβικά πόδια Ft3 για τον σωστό υπολογισμό. Η στήλη αριστερά προβάλει τον εσωτερικό όγκο που έχει η καμπίνα σας σε ft3. Η μεσαία προβάλει την επιθυμητή συχνότητα συντονισμού. Δεξιά ο πίνακας προβάλει το συνολικό εμβαδόν σε τετραγωνικά εκατοστά και το μήκος του σωλήνα σε ίντσες στο κάτω μέρος.


Crossover


Το crossover είναι μία πολύ σημαντική ηλεκτρονική διάταξη για τον διαχωρισμό των συχνοτήτων στα αντίστοιχα μεγάφωνα. Όπως βλέπετε στις παρακάτω εικόνες το κάθε μεγάφωνο τροφοδοτείται με ένα συγκεκριμένο φάσμα συχνοτήτων για τις οποίες έχει κατασκευαστεί να αναπαράγει. Υπάρχουν διαφορετικά ήδη crossover ανάλογα με την καμπύλη στην συχνότητα αποκοπής. Τα είδη αυτά είναι butterworth, linkwitz riley, bessel, chebychev.

Σύνδεση ηχείου από ενισχυτή και δρομολόγηση του σήματος μέσω του παθητικού crossover 2 δρόμων 6dB/οκτάβα.

3ων δρόμων (3 way crossover) 6dB ανά οκτάβα.

Αναλύοντας τα στοιχεία που χρειάζονται για τον διαχωρισμό των συχνοτήτων, παρατηρούμε ότι ο πυκνωτής στο παρακάτω σχέδιο παρουσιάζει μεγαλύτερη αντίσταση στις χαμηλές συχνότητες (high pass filter). Ο πυκνωτής επιτρέπει την διέλευση των υψηλών συχνότητων για την σωστή λειτουργία του tweeter. Χωρίς αυτόν, το tweeter καίγεται διότι δεν είναι κατασκευασμένο για την αναπαραγωγή χαμηλών συχνοτήτων.


Το πηνίο επιτρέπει την διέλευση των χαμηλών συχνοτήτων (low pass filter) για την τροφοδότηση του woofer με χαμηλές συχνότητες.


Ο συνδυασμός των δύο στοιχείων δηλαδή πηνίου και πυκνωτή έχει ως αποτέλεσμα την αποκοπή χαμηλών συχνοτήτων και των υψηλών (band pass filter). Εάν σχεδιάζουμε ηχείο 3ων δρόμων σαφώς θα χρησιμοποιήσουμε μεγάφωνο μεσαίων συχνοτήτων και χρήση του φίλτρου αυτού για την αποκοπή των ακραίων συχνοτήτων.

Τοποθετώντας μόνο ένα πυκνωτή ή ένα πηνίο η συχνότητα αποκοπής είναι πολύ αργή με μείωση 6dB ανά οκτάβα. Προτείνεται η χρήση 12dB ανά οκτάβα για την αποφυγή αναπαραγωγής ιδίων συχνοτήτων από ξεχωριστά μεγάφωνα με διαφορετικό ακουστικό κέντρο. Ειδικά για την κόρνα συνιστάται, για την αποφυγή διέλευσης χαμηλών συχνοτήτων(κάψιμο), να χρησιμοποιηθεί τουλάχιστον 12dB ανά οκτάβα φίλτρο. Στα παρακάτω σχέδια απεικονίζονται οι διατάξεις των φίλτρων και η αποκοπή σε decibell ανά οκτάβα.

 

Εάν σας είναι δύσκολο ή δεν διαθέτεται τόσο χρόνο, μπορείτε να παραγγείλετε έτοιμο crossover κοιτάζοντας στην αντίστοιχη υποκατηγορία.


-CROSSOVERS

Περισσότερες πληροφορίες

Αποστείλετε email στο service@djshop.gr για να σας σταλλούν μετρήσεις χαρακτηριστικά και "thiele & small parameters" των μεγαφώνων.

Περισσότερες πληροφορίες, που σαφώς θα χρειαστείτε, για την κατασκευή ηχείων θα βρείτε στα παρακάτω link.

http://www.trueaudio.com/st_index.htm

http://www.ht-audio.com/

http://www.colomar.com/Shavano/cons_cabinets.html


http://www.colomar.com/Shavano/cons_structure.html

http://www.colomar.com/Shavano/construction.html

http://www.trueaudio.com/st_trade.htm


http://www.ishtek.com/spkr_basics.htm

http://www.trueaudio.com/st_steth.htm


Προγράμματα για σχεδίαση μελέτη και υπολογισμό καμπινών και ηχείων.


http://www.audua.com Speaker Workshop Freeware

http://www.trueaudio.com

http://www.hi-audio.com

Γιατί καίγονται τα ηχεία?

Όπως προαναφέραμε στο παραπάνω κείμενο την δημιουργία ενός ηχείου θα θέλαμε να αναφερθούμε και στους τρόπους αποφυγής καψίματος ενός ηχείου. Ενημερωθείτε, ανατρέχοντας στο αντίστοιχο τεχνικό άρθρο, σχετικά με τις αιτίες που οδηγούν στο κάψιμο ενός ηχείου

ΠΝΕΥΜΑΤΙΚΗ ΙΔΙΟΚΤΗΣΙΑ

ΡΗΤΑ ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ Η ΟΠΟΙΑΔΗΠΟΤΕ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ Η ΜΕΡΟΥΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΑΣ, ΟΠΩΣ ΕΜΦΑΝΙΖΕΤΑΙ ΚΑΙ ΕΜΠΕΡΙΕΧΕΤΑΙ ΚΑΘΕ ΦΟΡΑ ΣΤΗ ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ, Η ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ Ή Η ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΕ ΟΠΟΙΟΔΗΠΟΤΕ ΥΛΙΚΟ ΦΟΡΕΑ, ΜΕ ΟΠΟΙΟΔΗΠΟΤΕ ΤΡΟΠΟ (ΦΩΤΟΤΥΠΙΚΟ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ, ΜΕ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΣΕ ΣΚΛΗΡΟ ΔΙΣΚΟ, ΜΕ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΝΕΑΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΑΣ Η ΜΕ ΑΛΛΟΥΣ ΤΡΟΠΟΥΣ) ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΗΝ ΠΡΟΣΕΛΚΥΣΗ ΑΛΛΩΝ ΧΡΗΣΤΩΝ (INTERNET Ή INTRANET) ΚΑΙ Η ΕΜΠΟΡΙΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΠΟΥ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΟ ΤΟΠΟ ΧΩΡΙΣ ΓΡΑΠΤΗ ΑΔΕΙΑ ΤΟΥ DJSHOP.GR. ΕΠΙΣΗΣ ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ Η ΔΙΑΘΕΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ ΓΙΑ ΕΜΠΟΡΙΚΟΥΣ ΣΚΟΠΟΥΣ.

Copyright © djshop.gr All rights reserved