بلندگوها این دستگاه های باورنکردنی هستند که سیگنال های صوتی الکتریکی را برای لذت بردن (یا نارضایتی) ما به امواج صوتی تبدیل می کنند و بدون درایور نمی توانند این کار را انجام دهند. بنابراین ، ناگفته نماند که درایور بلندگو برای طراحی بلندگو ضروری هستند و ما باید نحوه عملکرد آنها را درک کنیم.


درایور اسپیکر چیست و چگونه کار می کند؟

 درایورهای بلندگو عناصر مبدل بلندگوها هستند که در نهایت مسئول تبدیل سیگنال صوتی (انرژی الکتریکی) به صدا (انرژی موج مکانیکی) هستند. اگرچه چندین نوع درایور وجود دارد ، اما عملاً همه آنها از یک عنصر رسانا برای حرکت دیافراگم و تولید صدا استفاده می کنند.


در این مقاله طولانی ، ما هر یک از انواع درایور بلندگو را مرور می کنیم و نحوه عملکرد آنها به عنوان مبدل و تولید امواج صوتی را شرح می دهیم.


"درایور بلندگو ها مبدل هستند"

اساسی ترین و مهمترین تعریف درایور بلندگو مبدل بودن آن است.


مبدل ها دستگاه هایی هستند که نوعی انرژی را به نوع دیگری از انرژی تبدیل می کنند. در مورد درایور بلندگو ، همانطور که اشاره کردیم ، این تبدیل انرژی الکتریکی را به انرژی موج مکانیکی تبدیل می کند.


انرژی الکتریکی به شکل سیگنال های صوتی است. به طور خاص ، مورت به صورت صدای آنالوگ است.


این سیگنالهای صوتی آنالوگ ، جریانهای متناوب پیچیده ای هستند که از فرکانسها معمولاً در محدوده شنیدنی (20 هرتز - 20000 هرتز) تشکیل شده اند. گفته می شود ، سیگنال های صوتی می توانند اطلاعاتی خارج از این محدوده شنیدنی داشته باشند.


این سیگنال های صوتی آنالوگ به طور کلی تقویت می شوند و قبل از رسیدن به درایورها از طریق شبکه های متقاطع عبور می کنند.


درایور بلندگو تا حدی با یک عنصر رسانا طراحی شده است که باید بخشی از مداری باشد که ولتاژ AC سیگنال صوتی را عبور می دهد.


به هر طریقی ، این جریان متناوب باعث می شود که درایور به نوبه خود امواج صوتی تولید کند. طراحی درایورهای با کیفیت شکل موج صوتی را به صورت صوتی دقیق بازتولید می کند.


ما در مورد انواع مختلف درایورها و نحوه طراحی آنها برای تبدیل صدا به صدا بحث خواهیم کرد. در حال حاضر ، مهم است که بدانید درایور بلندگو مبدل هستند.


تعریف جایگزین درایورهای بلندگو


توجه داشته باشید که هنگام صحبت با بلندگوهای رایانه ای "دیجیتال" با درجه مصرف کننده یا بلندگوهای رایانه ای داخلی ، عبارت درایور ممکن است معنای متفاوتی پیدا کند.


در این مورد ، "درایور" می تواند به درایور سخت افزار صوتی اشاره کند.


این درایور مجموعه ای از فایل ها است که به کامپیوتر و دستگاه های صوتی ، از جمله دستگاه (های) خروجی بلندگو اجازه می دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.


این یک مورد کوتاه اما قابل توجه است. وقتی در مورد درایورهای بلندگو صحبت می کنیم ، به ندرت ، در مورد درایورهای سخت افزار کامپیوتر صحبت می کنیم. با این وجود ، این را می توان به عنوان تعریف تفسیر کرد و شایان ذکر است که در این مقاله ذکر شود.



درایور بلندگوی پویا(داینامیک)


اکثر قریب به اتفاق بلندگوها با عناصر درایور پویا طراحی شده اند.


اگر تا به حال بلندگوی کامپیوتر را جدا کرده اید ؛ فراتر از جلوپنجره بلندگوی PA نگاه کرده باشید. بلندگوی خودرو را بررسی کنید ؛ در استودیویی با مانیتورهای استودیویی و غیره بوده اید ، پس مطمئناً درایور ای پویا دیده اید.


درایورهای پویا در طراحی هدفون و حتی طراحی میکروفون از محبوبیت فوق العاده ای برخوردارند (هرچند انتقال به صورت معکوس اتفاق می افتد).


بنابراین درایور بلندگوی پویا چیست؟


بیایید با نگاهی به طراحی درایور بلندگوی پویا ، به این سال پاسخ دهیم. در زیر یک نمودار مقطعی ساده از یک درایور بلندگوی پویا معمولی آورده شده است:



بیایید قبل از اینکه به نحوه عملکرد درایور بلندگوی پویا بپردازیم ، هر یک از این اجزا را با جزئیات بیشتری تعریف کنیم.


  • دیافراگم


دیافراگم بلندگو غشای متحرک بزرگی است که برای نوسان به جلو و عقب مطابق شکل موج سیگنال صوتی طراحی شده است. وقتی دیافراگم به جلو و عقب حرکت می کند ، به ترتیب هوا را هل می دهد و می کشد.


هل دادن و کشیدن هوا باعث فشرده سازی و نازک شدن هوا/محیط می شود و امواج صوتی را که در هوا/محیط پخش می شوند ارسال می کند.


دیافراگم از مخروط و سرپوش گرد (گنبد) تشکیل شده است.

  • مخروط

مخروط بزرگترین قسمت دیافراگم است و اغلب حتی به عنوان دیافراگم نیز نامیده می شود.


این غشای نسبتاً نازک در محیط داخلی به سیم پیچ صدا متصل شده و طوری طراحی شده است که همراه با حرکت سیم پیچ صدا به داخل و خارج حرکت کند.


در محیط خارجی ، مخروط به محیط متصل است. فراگیر به طور موثر آن را به سبد (محفظه/شاسی) متصل می کند در حالی که به مخروط اجازه می دهد تا جلو و عقب نوسان کند.


مخروط های بلندگو را می توان از طیف گسترده ای از مواد و ترکیب مواد تهیه کرد. می توان آنها را با انواع مختلف رزین و لاک در غلظت های مختلف نگه داری کرد.


شکل ، ضخامت ، سفتی ، وزن ، میرایی و انعطاف پذیری مخروط نقش مهمی در تعیین پاسخ فرکانسی و ویژگی صوتی درایور بلندگو دارد. برای بلندگوهای با کیفیت بالا دقت زیادی در نظر گرفته شده است تا طراحی مخروط برای عملکرد بهینه بلندگو مناسب باشد.


از آنجایی که مخروط دارای بیشترین نیاز مکانیکی از همه اجزای بلندگو است ، بر روی قدرت درایور بلندگو نیز تأثیر می گذارد.


  • کلاه گرد و غبار (گنبد)

درپوش گرد و غبار (که به گنبد نیز معروف است) درایور بلندگو گرد و غبار و دیگر زباله های هوایی را از سیم پیچ صدا دور می کند. برای انجام این کار ، باید به مخروط متصل شود و در واقع بخشی از دیافراگم بلندگو شود.

بنابراین ، گنبد تأثیر قابل توجهی در پاسخ فرکانسی درایور بلندگو و رفتار کلی دیافراگم دارد. گنبد در کاهش برخی از طنین های مخروطی در حالی که برخی دیگر را معرفی می کند ، نقش خواهد داشت.



  • تعلیق


سیستم تعلیق دیافراگم را به بدنه/سبد بلندگو متصل می کند. این امکان را برای گردش مناسب دیافراگم فراهم می کند در حالی که دیافراگم و سیم پیچ صدا را در محدوده حرکتی مناسب خود نگه می دارد. این به معنای حمایت از حرکت در امتداد محور Z است در حالی که حرکت در محورهای X و Y را محدود می کند.


سیستم تعلیق بلندگو از محیط اطراف و "اسپایدر" تشکیل شده است.


به عنوان یک نکته ، سیستم تعلیق یک اسپیکر جدید نسبتاً سفت است و باید قبل از رسیدن بلندگوی به آستانه تحمل نهایی شکسته شود. این به عنوان سوختن بلندگو معروف است.


  • احاطه


فراگیر (گاهی اوقات تعلیق جلو نامیده می شود) یک قطعه حلقه ای است که مخروط/دیافراگم را به سبد/شاسی درایور بلندگو متصل می کند.


به عنوان بخشی از سیستم تعلیق ، فراگیر به کنترل حرکت مخروطی (حرکت بیرونی و داخلی مخروط/دیافراگم) کمک می کند و نقش مهمی در تعیین محدوده های گشت و گذار دیافراگم ایفا می کند.


محیط اطراف نیز انرژی را از مخروط قبل از رسیدن به سبد جذب می کند و در نتیجه طنین کلی بلندگو را کاهش می دهد.


متأسفانه محیط اطراف به دلیل فشار مکرر خم شدن مکرر به داخل و خارج مستعد خرابی مکانیکی است.


اغلب اولین جزء است که خراب می شود و باعث بلند شدن بلندگو می شود. این امر در صورت عدم تعمیر منجر به اعوجاج شنیدنی و خرابی مکانیکی بیشتر در بلندگو می شود.


خوشبختانه محیط های نسبتاً آسان جایگزین می شوند و مشخصات آنها معمولاً جهانی تر از سایر اجزای بلندگو است و پیدا کردن  آنها را آسان تر می کند.



  • عنکبوت(اسپایدر)

عنکبوت قسمت داخلی سیستم تعلیق اسپیکر را تشکیل می دهد. هدف اصلی آن این است که سیم پیچ صدا را در جایی که باید باشد نگه دارد و اجازه حرکت در راستای محور Z و حرکت محدود کننده در محورهای X و Y را می دهد.


بدون عنکبوت ، خطر برخورد و یا چسبندگی سیم پیچ صدا به آهن ربا وجود دارد. این امر باعث غیر خطی بودن قابل توجهی در حرکت بلندگو می شود که به نوبه خود باعث ایجاد اعوجاج و حتی آسیب به بلندگو می شود.


عنکبوت به سیم پیچ داخلی به داخل و به سبد بیرونی آن متصل است.


سیستم تعلیق همچنین در تعیین پاسخ فرکانس پایین و کنترل قدرت بلندگو نقش دارد.



  • سیم پیچ صدا (وویس کویل)

سیم پیچ صدا یک سیم پیچ محکم (معمولاً استوانه ای شکل) از سیم رسانا است. دارای سیم سربی است که به هر دو انتهای آن متصل شده و بخشی از مداری است که سیگنال صوتی AC را عبور می دهد.


با اعمال ولتاژ AC در سیم پیچ صدا ، یک میدان مغناطیسی متغیر متفاوت در اطراف آن ایجاد می شود. این میدان مغناطیسی با میدان آهنربای دائمی در تعامل است و باعث حرکت سیم پیچ صدا (و دیافراگم متصل) می شود.


قوام کشش سیم پیچ ؛ استفاده از لعاب و چسب و ترکیب سیم همه بر عملکرد سیم پیچ تأثیر می گذارد و در تعیین راندمان و قدرت درایور بلندگو نقش دارد.



  • ساختار مغناطیسی


ساختار مغناطیسی یک میدان مغناطیسی دائمی متمرکز در درایور و به ویژه سیم پیچ صدا ایجاد می کند.


این میدان مغناطیسی برای حرکت سیم پیچ صوتی مناسب (و بنابراین دیافراگم) در درایور بلندگوی پویا مورد نیاز است. از آنجا که یک میدان مغناطیسی متفاوت از طریق سیگنال صوتی AC در صدا ایجاد می شود ، سیم پیچ با میدان مغناطیسی دائمی در تعامل است و نسبت به شکل موج سیگنال صوتی نوسان می کند.


ساختار مغناطیسی از آهن ربای اصلی و چندین قطب قطبی (صفحه/حلقه قطب بالا ، صفحه قطب پایین و قطب قطب) ساخته شده است.


  • آهن ربا


آهنربای اصلی منبع اصلی میدان مغناطیسی درایور بلندگو است (قطب قطب به سادگی قطب های مغناطیسی آهنربای اصلی را گسترش می دهد).


شکل ، اندازه و قدرت آهنربا باید طوری طراحی شود که با درایور بلندگو و محفظه ای که درایور در آن قرار دارد ، مطابقت داشته باشد.


  • صفحه قطب بالا


صفحه قطب بالا یک قطب مغناطیسی آهنربا را تا قسمت بیرونی سیم پیچ صدا امتداد می دهد.


شکل صفحه قطب بالا تأثیرات عمده ای بر عملکرد بلندگو دارد.


اگر صفحه قطب بالا بسیار نازک باشد ، درایور کارایی خود را از دست می دهد و شروع به اشباع/تحریف می کند. اگر بسیار ضخیم باشد ، پاسخ گذرا بلندگو دچار مشکل می شود.


فاصله بین قسمت بیرونی سیم پیچ صدا و صفحه قطب بالا نیز بسیار مهم است. شکاف های بزرگتر آسان تر تولید می شوند اما به دلیل قدرت میدان مغناطیسی کمتر و اتلاف گرما ضعیف تر عمل می کنند. شکاف های کوچکتر خطر لمس آهنرباها و سیم پیچ صدا را دارند که این امر باعث می شود طول عمر بلندگو کاهش یابد.



  • یوغ(یوک)

صفحه قطب پایینی و قطب به سمت بالا اغلب با هم یوغ "Yoke" نامیده می شوند.


این جزء نه تنها پشت بلندگو است بلکه قطب مغناطیسی مخالف را به داخل سیم پیچ صدا گسترش می دهد.



بنابراین یوغ نه تنها پس از پایداری ساختار مغناطیسی بلکه بر کارایی کلی درایور بلندگو نیز تأثیر می گذارد.


به طور مشابه با صفحه قطب بالا ، شکل و استحکام یوغ به همراه شکاف بین یوغ و سیم پیچ صوتی بر اتلاف حرارتی و کنترل قدرت درایور تأثیر می گذارد.



  • سبد (بسکت)


سبد (همچنین به عنوان شاسی یا محفظه شناخته می شود) محفظه فیزیکی ثابت است که به ساختار مغناطیسی در پایین متصل می شود. محیط اطراف در بالا ، و عنکبوت در جایی در وسط.


هر سبد دارای ویژگی های صوتی خاص خود (جذب ، رزونانس و غیره) است و باید طوری طراحی شود که نه تنها برای درایور بلکه برای عملکرد بلندگو نیز مفید باشد.




درایور اسپیکر پویا چگونه کار می کند؟


اکنون که نحوه درایور بلندگوی پویا را درک کرده ایم ، بیایید درک بیشتری از نحوه عملکرد درایور داشته باشیم.


من مجدداً نمودار سطح مقطع درایور بلندگوی پویا را برای کمک به بهبود تجربه شما ارسال می کنم:



بیایید با سیگنال صوتی شروع کنیم.


همانطور که قبلاً در بخش  گفته شد ، سیگنال صوتی باید آنالوگ باشد. این بدان معناست که سیگنال یک ولتاژ متناوب متغیر پیوسته است.


سیگنالهای صوتی دستگاههای پخش عموماً در سطح خط هستند و قبل از اینکه بتوانند درایور بلندگو را به طور موثر هدایت کنند ، باید در سطح بلندگو تقویت شوند.


توجه داشته باشید که کراس اوورها تقریباً همیشه با درایورهای بلندگو برای جدا کردن باند فرکانسی خاصی از سیگنال صوتی که درایور برای ایجاد وضوح بیشتر طراحی کرده است ، استفاده می شود.


پس از پردازش صحیح ، سیگنال صوتی از طریق سیم های برق الکتریکی به سیم پیچ درایور بلندگو ارسال می شود. این باعث ایجاد ولتاژ AC در سیم پیچ می شود.


القای الکترومغناطیسی بیان می کند که جریان الکتریکی از طریق یک هادی باعث ایجاد میدان مغناطیسی می شود. AC با وجود سیم پیچ صدا ، باعث ایجاد میدان مغناطیسی متناوب می شود.


میدان مغناطیسی متغیر سیم پیچ صدا در میدان مغناطیسی دائمی آهنرباهای درایور اتفاق می افتد. این تعامل باعث نوسان سیم پیچ صوتی می شود که از شکل موج سیگنال صوتی تقلید می کند.



از آنجا که سیم پیچ صدا به دیافراگم متصل است ، دیافراگم نیز با سیم پیچ صدا حرکت می کند.


به یاد داشته باشید که عنکبوت سیم پیچ صدا را فقط در محور Z حرکت می دهد و همراه با محیط اطراف ، حرکت دیافراگم را محدود می کند.


بنابراین سیم پیچ صدا و دیافراگم مطابق سیگنال صوتی حرکت می کنند. حرکت دیافراگم هوا را به اطراف فشار می دهد و می کشد و فشار موضعی را افزایش و کاهش می دهد.


این نوسانات فشار از بیرون درایور منتشر شده و به عنوان امواج صوتی شناخته می شوند.


و این چنین است که درایور بلندگوی پویا کار می کند!



ساب ووفرها ، ووفرها ، توییترها و موارد دیگر


همانطور که گفته شد ، درایور بلندگوی پویا رایج ترین نوع مبدل بلندگو است.


با این حال ، این درایور در بازتولید کل محدوده شنوایی انسان (20 هرتز - 20000 هرتز) بیش از حد مثر نیستند. بنابراین ، بلندگوها اغلب با انواع مختلفی از درایورهای بلندگوی پویا طراحی می شوند.



محبوب ترین انواع درایور بلندگوهای پویا به شرح زیر است:


  

  •    ساب ووفر: برای فرکانس های بسیار پایین
  •     ووفر: برای فرکانسهای پایین
  •      محدوده متوسط: برای فرکانس های میان برد
  •      توییتر: برای فرکانس های بالا
  •      سوپر توییتر: برای فرکانس های بسیار بالا

این نوع درایور ها بر اساس یک اصل و فلسفه طراحی کلی مشابه درایور پویای فوق الذکر کار می کنند.


تفاوت در ساختار آنها بر اساس محدوده فرکانسی است که برای تولید مثل طراحی شده اند. به طور کلی ، بازتولید فرکانس عمیق نیاز به قطر درایور بزرگتر و طراحی درایور قوی تری دارد.


ساب ووفرها معمولاً در محفظه های جداگانه خود ساخته می شوند و تقویت کننده های مخصوص به خود را دارند. آنها برای تولید انتهای پایین طیف فرکانس شنیدنی به انرژی و فضا زیادی نیاز دارند.


بلندگوهای دو طرفه (دارای 2 درایور) معمولاً از ووفر برای پوشش سطح پایین و از یک توییتر برای پوشش سطح بالا استفاده می کنند.


بلندگوهای 3 طرفه (دارای 3 درایور) معمولاً از ووفر برای دستگاه های رده پایین استفاده می کنند. یک درایور میان رده برای میان رده و یک توییتر برای رده بالا.

بلندگوهای 4 طرفه عموماً یک سوپر توییتر برای اضافه کردن طیف فرکانس قابل شنیدن برای بالا بردن بار از توییتر معمولی اضافه می کنند.

توجه داشته باشید که هیچ فرکانس استاندارد مطلق متقاطع برای انواع مختلف درایورهای پویا وجود ندارد.


کامپوننت در مقابل بلندگوهای کواکسیال

انواع درایور های بلندگوی پویا که در بالا ذکر شد به طور کلی در یکی از دو طرح بلندگو یافت می شوند: کامپوننت یا کواکسیال.

بلندگوهای کامپوننت درایورهای خود را در داخل یک محفظه بلندگو و/یا محفظه جدا کرده اند.




بلندگوهای کواکسیال رانندگان خود را روی هم قرار داده اند.