ما هي الطاقة التي يجب أن أستخدمها لمكبر الصوت متوسط ​​المدى؟ مكبرات صوت عالية التردد: يمكنك التعامل حتى مع أعلى النغمات

قوة مكبر الصوت
​

الحد الأقصى من قوة الضوضاء لمكبر الصوت، والحد الأقصى من قوة السماعة على المدى الطويل، والحد الأقصى من قوة السماعة على المدى القصير.

حد قوة الضوضاء (PHC)- القوة التي يمكن أن يتحملها الرأس الديناميكي لفترة طويلة دون حدوث أضرار حرارية وميكانيكية. يتم تحديد مدة الاختبار المستمر من قبل الشركة المصنعة بالساعات وبأي إشارة.

حد الطاقة المستمر (RMS)- القوة التي يمكن أن يتحملها الرأس الديناميكي دون حدوث أضرار حرارية وميكانيكية لمدة دقيقة واحدة بفاصل دقيقتين لمدة 10 دورات متتالية.

الحد الأقصى للطاقة على المدى القصير (PMPO)- القوة التي يمكن أن يتحملها الرأس الديناميكي دون حدوث أضرار حرارية وميكانيكية لمدة ثانية واحدة بفاصل 60 ثانية لمدة 60 دورة متتالية.

من خلال كلمة "القوة" في الكلام العامي، يقصد الكثيرون "القوة"، "القوة". لذلك، من الطبيعي أن يربط المستهلكون القوة بالحجم: "كلما زادت القوة، كلما كان صوت مكبرات الصوت أفضل وأعلى صوتًا". إلا أن هذا الاعتقاد الشائع خاطئ تماماً! ليس الحال دائمًا أن مكبر الصوت بقوة 100 واط سيعمل بصوت أعلى أو أفضل من مكبر صوت بقوة 50 واط "فقط". لا تتحدث قيمة الطاقة عن الحجم، بل عن الموثوقية الميكانيكية للصوتيات. نفس 50 أو 100 واط لا يمثل على الإطلاق حجم الصوت الذي ينتجه مكبر الصوت. حتى أفضل السائقين الديناميكيين أنفسهم لديهم كفاءة منخفضة ويحولون 2-3٪ فقط من قوة الإشارة الكهربائية المقدمة لهم إلى اهتزازات صوتية، وبالنسبة لمعظم مكبرات الصوت أقل من ذلك (على الرغم من أن الصوت الناتج يكفي لإنشاء موسيقى تصويرية).
القيمة التي أشارت إليها الشركة المصنعة في جواز سفر السماعة أو النظام ككل تشير فقط إلى أنه عند توفير إشارة الطاقة المحددة، لن يفشل الرأس الديناميكي أو نظام السماعة (بسبب التسخين الحرج وقصر الدائرة الكهربائية السلك، "عض" إطار الملف، تمزق الناشر، تلف نظام التعليق المرن، وما إلى ذلك).

وبالتالي، فإن قوة النظام الصوتي هي معلمة تقنية، لا ترتبط قيمتها مباشرة بجهارة الصوتيات، على الرغم من أنها مرتبطة بها إلى حد ما. قد تختلف قيم الطاقة المقدرة للرؤوس الديناميكية ومسار مكبر الصوت ونظام السماعات. يتم الإشارة إليها بدلاً من ذلك من أجل التوجيه والاقتران الأمثل بين المكونات. على سبيل المثال، يمكن لمكبر صوت ذو طاقة أقل أو أعلى بكثير أن يلحق الضرر بالسماعة في أقصى مواضع التحكم في مستوى الصوت في كلا مكبري الصوت: في الأول - بسبب المستوى العالي من التشويه، في الثاني - بسبب التشغيل غير الطبيعي للمضخم مكبر الصوت.

يمكن قياس القدرة بطرق مختلفة وتحت ظروف اختبار مختلفة. هناك معايير مقبولة بشكل عام لهذه القياسات. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعضها، والتي تستخدم غالبًا في خصائص منتجات الشركات الغربية:

RMS(جذر متوسط ​​التربيع - جذر متوسط ​​قيمة المربع). يتم قياس القدرة من خلال تطبيق موجة جيبية 1000 هرتز حتى يتم الوصول إلى مستوى معين من التشوه التوافقي. عادة ما يكون مكتوبًا في جواز سفر المنتج على النحو التالي: 15 واط (RMS). تشير هذه القيمة إلى أن نظام السماعات، عند تزويده بإشارة 15 وات، يمكن أن يعمل لفترة طويلة دون حدوث ضرر ميكانيكي للرؤوس الديناميكية. بالنسبة للسماعات الرخيصة، يتم الحصول على قيم الطاقة بالواط (RMS) الأعلى من مكبرات الصوت Hi-Fi بسبب القياسات ذات التشوه التوافقي العالي جدًا، والذي يصل غالبًا إلى 10٪. مع مثل هذه التشوهات، يكاد يكون من المستحيل الاستماع إلى الموسيقى التصويرية بسبب الصفير القوي والنغمات في الرأس الديناميكي.

بمبو(ذروة خرج طاقة الموسيقى - ذروة قوة الموسيقى). في هذه الحالة، يتم قياس القدرة من خلال تطبيق موجة جيبية قصيرة المدى مدتها أقل من ثانية واحدة وتردد أقل من 250 هرتز (عادة 100 هرتز). وفي هذه الحالة، لا يؤخذ في الاعتبار مستوى التشوهات غير الخطية. على سبيل المثال، تبلغ قوة مكبر الصوت 500 واط (PMPO). تشير هذه الحقيقة إلى أن نظام السماعات، بعد تشغيل إشارة منخفضة التردد قصيرة المدى، لم يكن لديه أي ضرر ميكانيكي للرؤوس الديناميكية. تُسمى وحدات الطاقة بالواط (PMPO) شعبيًا باسم “الواط الصيني” نظرًا لحقيقة أن قيم الطاقة باستخدام تقنية القياس هذه تصل إلى آلاف الواط! تخيل - مكبرات صوت صغيرة يبلغ قطرها 10 سم يتم تشغيلها من جهاز balalaika (مسجل شريط راديو) رخيص الثمن، ولديها طاقة كهربائية تبلغ 15 فولت أمبير وتطور قوة موسيقية قصوى تبلغ 1500 واط (PMPO).

الرعاية الصحية الأوليةالحد الأقصى (الحد الأقصى) لقوة الضوضاء (لوحة الاسم) (قدرة التعامل مع الطاقة باللغة الإنجليزية)، والتي تميز مقاومة النظام الصوتي للضرر الحراري والميكانيكي أثناء التشغيل طويل الأمد (لمدة 100 ساعة) مع إشارة ضوضاء من نوع "الضوضاء الوردية"، ويقترب طيفها من طيف الإشارات الموسيقية الحقيقية؛

إلى جانب المعايير الغربية، هناك أيضًا معايير سوفيتية لأنواع مختلفة من القوة. يتم تنظيمها بواسطة GOST 16122-87 وGOST 23262-88، والتي لا تزال سارية حتى اليوم. تحدد هذه المعايير مفاهيم مثل الحد الأقصى للضوضاء، والحد الأقصى للجيوب الأنفية، والحد الأقصى على المدى الطويل، والحد الأقصى من الطاقة على المدى القصير. بعضها مذكور في جواز السفر للمعدات السوفيتية (وما بعد الاتحاد السوفيتي). وبطبيعة الحال، لا يتم استخدام هذه المعايير في الممارسة العالمية، لذلك لن نتوقف عنها.

استخلاص النتائج: الأهم من الناحية العملية هي قيمة الطاقة المحددة بالواط (RMS) عند قيم التشوه التوافقي (THD) البالغة 1٪ أو أقل. ومع ذلك، فإن مقارنة المنتجات حتى بهذا المؤشر هي تقريبية للغاية وقد لا يكون لها أي علاقة بالواقع، لأن حجم الصوت يتميز بمستوى ضغط الصوت. ولذلك، فإن محتوى المعلومات الخاص بمؤشر "طاقة نظام السماعة" هو صفر.

حساسية

حساسية (SPL)- إحدى المعلمات التي أشارت إليها الشركة المصنعة في خصائص أنظمة السماعات. تميز القيمة شدة ضغط الصوت الذي طوره مكبر الصوت على مسافة متر واحد عند إمداد الإشارة بتردد 1000 هرتز وقوة 1 وات. يتم قياس الحساسية بالديسيبل (ديسيبل) بالنسبة لعتبة السمع (مستوى ضغط الصوت صفر هو 2*10^-5 باسكال). في بعض الأحيان يتم استخدام مستوى الحساسية المميز (SPL، مستوى ضغط الصوت). في هذه الحالة، للإيجاز، في العمود الذي يحتوي على وحدات القياس، تتم الإشارة إلى dB/W*m أو dB/W^1/2*m (أو 2.83V).
من المهم أن نفهم أن الحساسية ليست معامل تناسب خطي بين مستوى ضغط الصوت وقوة الإشارة والمسافة إلى المصدر. تشير العديد من الشركات إلى خصائص حساسية المحركات الديناميكية التي يتم قياسها في ظل ظروف غير قياسية.

حساسية - خاصية أكثر أهمية عند تصميم الأنظمة الصوتية الخاصة بك. إذا كنت لا تفهم تماما ما تعنيه هذه المعلمة، فعند اختيار الصوتيات، لا يمكنك إيلاء اهتمام خاص للحساسية (لحسن الحظ، لا يتم الإشارة إليها في كثير من الأحيان) إذا كان لديك مضخم طاقة خارجي.

مكبرات الصوت المهنيةمصممة للتركيب في التركيب متعدد الاتجاهات والصوتيات الخاصة بالحفلات الموسيقية. يجب أن تتمتع مكبرات الصوت الاحترافية عالية التردد بإخراج صوت متزايد، مما يوفر للسماعات التي تم تركيبها فيها القدرة على تغطية الغرف الكبيرة بالكامل، فضلاً عن الموثوقية العالية. يتم استخدام الصوتيات الاحترافية بشكل تقليدي مع زيادة مدخلات الطاقة لفترة طويلة. يعد وضع التشغيل هذا خطيرًا بشكل خاص بالنسبة لمكبرات الصوت عالية التردد، والتي نظرًا للأبعاد الصغيرة نسبيًا للأنظمة المغناطيسية، تكون عرضة لارتفاع درجة الحرارة والفشل. بالإضافة إلى ذلك، فإن مكبرات الصوت التي تعمل عند الحد الأقصى تقريبًا من طاقة الخرج تولد قدرًا كبيرًا من التشويه، أيضًا في منطقة التردد العالي.

عادةً ما تكون مكبرات الصوت HF المخصصة للصوتيات الاحترافية ذات أبعاد أكبر، وهي مجهزة لزيادة إخراج الصوت. غالبًا ما يتم ملء الفجوات المغناطيسية في ملفات الصوت الخاصة بها بسائل التبريد، وتحتوي العلب على عناصر خاصة تسمح لها بتبديد الحرارة بشكل فعال. بخلاف ذلك، ينبغي التعامل مع اختيار مكبر الصوت للصوتيات الاحترافية بنفس الطريقة التي يتم بها التعامل مع مكبرات الصوت العادية، بناءً على نطاق التردد المطلوب للترددات المستنسخة والمقاومة والحساسية. وبطبيعة الحال، من الضروري تشغيل مكبر الصوت الاحترافي عالي التردد من خلال مرشح عزل مناسب، والذي قد يحتوي أيضًا على عناصر لحمايته.

أولاً، دعونا نضع النقاط على الحروف ونفهم المصطلحات.

مكبر الصوت الكهروديناميكي، مكبر الصوت الديناميكي، مكبر الصوت، الرأس الديناميكي للإشعاع المباشر هي أسماء مختلفة لنفس الجهاز الذي يعمل على تحويل الاهتزازات الكهربائية لتردد الصوت إلى اهتزازات هوائية، والتي ندركها على أنها صوت.

لقد رأيت مكبرات صوت أو بمعنى آخر رؤوسًا ديناميكية للإشعاع المباشر أكثر من مرة. يتم استخدامها بنشاط في الالكترونيات الاستهلاكية. هو مكبر الصوت الذي يحول الإشارة الكهربائية عند إخراج مكبر الصوت إلى صوت مسموع.

ومن الجدير بالذكر أن كفاءة (كفاءة) مكبر الصوت منخفضة جدًا وتبلغ حوالي 2 – 3%. وهذا بالطبع ناقص كبير، ولكن حتى الآن لم يتم اختراع أي شيء أفضل. على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى مكبر الصوت الكهروديناميكي، هناك أجهزة أخرى لتحويل الاهتزازات الكهربائية لتردد الصوت إلى اهتزازات صوتية. هذه ، على سبيل المثال ، مكبرات الصوت من النوع الكهروستاتيكي والكهرضغطي والكهرومغناطيسي ، ولكن مكبرات الصوت من النوع الكهروديناميكي تستخدم على نطاق واسع وتستخدم في الإلكترونيات.

كيف يعمل المتحدث؟

لفهم كيفية عمل مكبر الصوت الكهروديناميكي، دعونا نلقي نظرة على الشكل.

يتكون مكبر الصوت من نظام مغناطيسي – وهو موجود في الجانب الخلفي. يتضمن خاتمًا مغناطيس. وهي مصنوعة من سبائك مغناطيسية خاصة أو سيراميك مغناطيسي. السيراميك المغناطيسي عبارة عن مساحيق مضغوطة ومتكلسة خصيصًا تحتوي على مواد مغناطيسية حديدية - الفريت. يتضمن النظام المغناطيسي أيضًا الفولاذ الشفاهواسطوانة فولاذية تسمى جوهر. تشكل الشفاه والمغناطيس الأساسي والحلقة دائرة مغناطيسية.

توجد فجوة بين القلب والشفة الفولاذية يتشكل فيها مجال مغناطيسي. يتم وضع الملف في الفجوة، وهي صغيرة جدًا. الملف عبارة عن إطار أسطواني صلب يُلف عليه سلك نحاسي رفيع. ويسمى هذا الملف أيضا ملف صوتي. يتم توصيل إطار الملف الصوتي بـ الناشر- ثم "يدفع" الهواء، مما يؤدي إلى ضغط وتخلخل الهواء المحيط - الموجات الصوتية.

يمكن تصنيع الناشر من مواد مختلفة، ولكن في كثير من الأحيان يتم تصنيعه من عجينة الورق المضغوط أو المصبوب. التقنيات لا تقف مكتوفة الأيدي ويمكنك العثور على ناشرات مصنوعة من البلاستيك والورق المطلي بالمعدن ومواد أخرى قيد الاستخدام.

لمنع الملف الصوتي من ملامسة جدران القلب وشفة المغناطيس الدائم، يتم تثبيته بالضبط في منتصف الفجوة المغناطيسية باستخدام غسالة توسيط. الغسالة المركزية مموجة. وبفضل هذا يمكن للملف الصوتي التحرك بحرية في الفجوة دون لمس جدران القلب.

يتم تركيب الناشر على جسم معدني – سلة. حواف الناشر مموجة، مما يسمح له بالتأرجح بحرية. تشكل الحواف المموجة للناشر ما يسمى التعليق العلوي، أ تعليق أقل- هذه غسالة مركزية.

يتم إخراج أسلاك رفيعة من الملف الصوتي إلى الخارج من الناشر ويتم تثبيتها بالمسامير. وفي الجزء الداخلي من الناشر، يتم ربط الأسلاك النحاسية المجدولة بالمسامير. بعد ذلك، يتم لحام هذه الموصلات متعددة النواة بالبتلات، والتي يتم تركيبها على لوحة معزولة عن الجسم المعدني. بفضل بتلات التلامس التي يتم لحام أسلاك الملف الصوتي متعددة النواة بها، يتم توصيل مكبر الصوت بالدائرة.

كيف يعمل المتحدث؟

إذا قمت بتمرير تيار كهربائي متناوب عبر الملف الصوتي لمكبر الصوت، فإن المجال المغناطيسي للملف سوف يتفاعل مع المجال المغناطيسي الثابت للنظام المغناطيسي لمكبر الصوت. سيؤدي ذلك إلى سحب الملف الصوتي إلى الفجوة في اتجاه واحد للتيار في الملف، أو دفعه خارجًا في الاتجاه الآخر. تنتقل الاهتزازات الميكانيكية للملف الصوتي إلى الناشر، الذي يبدأ في التأرجح مع تردد التيار المتردد، مما يؤدي إلى إنشاء موجات صوتية.

تعيين المتحدث على الرسم البياني.

الرمز الرسومي للمتكلم هو كما يلي.

تتم كتابة الحروف بجانب التعيين ب أو بكالوريوس. ، ثم الرقم التسلسلي لمكبر الصوت في مخطط الدائرة (1، 2، 3، إلخ). تنقل الصورة التقليدية للسماعة في الرسم التخطيطي بدقة شديدة التصميم الحقيقي لمكبر الصوت الكهروديناميكي.

المعلمات الأساسية لمكبر الصوت.

المعلمات الرئيسية لمكبر الصوت التي يجب عليك الانتباه إليها:

ولكن بالإضافة إلى المقاومة النشطة، يتمتع الملف الصوتي أيضًا بمفاعلة. تتشكل المفاعلة لأن الملف الصوتي هو في الواقع ملف حث عادي ومحاثاته تقاوم التيار المتردد. تعتمد المفاعلة على تردد التيار المتردد.

يشكل النشاط والمفاعلة للملف الصوتي المعاوقة الكلية للملف الصوتي. ويشار إليه بالحرف ز(ما يسمى معاوقة). وتبين أن المقاومة النشطة للملف لا تتغير، ولكن تتغير المفاعلة تبعا لتردد التيار. لتحقيق النظام، يتم قياس مفاعلة الملف الصوتي لمكبر الصوت عند تردد ثابت قدره 1000 هرتز وتضاف المقاومة النشطة للملف إلى هذه القيمة.

والنتيجة هي معلمة تسمى المقاومة الكهربائية الاسمية (أو الكلية) للملف الصوتي. بالنسبة لمعظم الرؤوس الديناميكية، تكون هذه القيمة 2، 4، 6، 8 أوم. وتتوفر أيضًا مكبرات صوت ذات مقاومة 16 أوم. كقاعدة عامة، تتم الإشارة إلى هذه القيمة على غلاف مكبرات الصوت المستوردة، على سبيل المثال، مثل هذا - 8Ωأو 8 أوم.

ومن الجدير بالذكر أن المقاومة الإجمالية للملف تتراوح ما بين 10 إلى 20% أكبر من المقاومة النشطة. لذلك، يمكن تحديده بكل بساطة. تحتاج فقط إلى قياس المقاومة النشطة للملف الصوتي باستخدام مقياس الأومومتر وزيادة القيمة الناتجة بنسبة 10-20٪. في معظم الحالات، يمكن أن تؤخذ في الاعتبار فقط المقاومة النشطة البحتة.

تعد المقاومة الكهربائية الاسمية للملف الصوتي إحدى المعلمات المهمة، حيث يجب أخذها في الاعتبار عند مطابقة مكبر الصوت والحمل (مكبر الصوت).

نطاق الترددات هو نطاق الترددات الصوتية التي يمكن للمتكلم إعادة إنتاجها. تقاس بالهرتز (هرتز). دعونا نتذكر أن الأذن البشرية تستقبل ترددات في حدود 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. وهذه مجرد أذن جيدة جدًا :).

لا يمكن لأي مكبر صوت إعادة إنتاج نطاق التردد المسموع بالكامل بدقة. ستظل جودة إعادة إنتاج الصوت مختلفة عما هو مطلوب.

لذلك، تم تقسيم النطاق المسموع للترددات الصوتية بشكل تقليدي إلى 3 أجزاء: التردد المنخفض ( LF) ، التردد المتوسط ​​( المدى المتوسط) والتردد العالي ( التردد العالي). لذلك، على سبيل المثال، من الأفضل إعادة إنتاج مكبرات الصوت للترددات المنخفضة - الجهير، والترددات العالية - "الصرير" و"الرنين" - ولهذا السبب يطلق عليهم مكبرات الصوت. هناك أيضًا مكبرات صوت كاملة النطاق. إنهم يعيدون إنتاج النطاق الصوتي بأكمله تقريبًا، لكن جودة تشغيلهم متوسطة. نحن نفوز بشيء واحد - نحن نغطي نطاق التردد بأكمله، ونخسر في شيء آخر - في الجودة. لذلك، يتم دمج مكبرات الصوت ذات النطاق العريض في أجهزة الراديو والتلفزيون والأجهزة الأخرى، حيث لا يتطلب الأمر في بعض الأحيان صوتًا عالي الجودة، ولكن يلزم فقط نقل الصوت والكلام بوضوح.



للحصول على إنتاج صوت عالي الجودة، يتم دمج مكبرات الصوت الجهير والمتوسط ​​ومكبر الصوت في مبيت واحد ومجهز بمرشحات التردد. هذه هي أنظمة السماعات. نظرًا لأن كل مكبر صوت يعيد إنتاج الجزء الخاص به فقط من نطاق الصوت، فإن إجمالي عمل جميع مكبرات الصوت يزيد بشكل كبير من جودة الصوت.

عادة، تم تصميم مكبرات الصوت لإعادة إنتاج الترددات من 25 هرتز إلى 5000 هرتز. تحتوي مكبرات الصوت عادة على مخروط ذو قطر كبير ونظام مغناطيسي ضخم.

تم تصميم مكبرات الصوت متوسطة المدى لإعادة إنتاج نطاق تردد من 200 هرتز إلى 7000 هرتز. أبعادها أصغر قليلاً من مكبرات الصوت (حسب القوة).

تقوم مكبرات الصوت بإعادة إنتاج الترددات بشكل مثالي من 2000 هرتز إلى 20000 هرتز وما فوق، حتى 25 كيلو هرتز. عادة ما يكون قطر الناشر لهذه السماعات صغيرًا، على الرغم من أن النظام المغناطيسي يمكن أن يكون كبيرًا جدًا.

الطاقة المقدرة (ث) - هذه هي الطاقة الكهربائية لتيار التردد الصوتي التي يمكن إمداد السماعة بها دون التهديد بالتلف أو التلف. تقاس بالواط ( دبليو) والملي واط ( ميغاواط). تذكر أن 1 واط = 1000 ميجاوات. يمكنك قراءة المزيد عن التدوين المختصر للقيم الرقمية.

يمكن الإشارة إلى مقدار الطاقة التي تم تصميم مكبر صوت معين للتعامل معها على غلافه. على سبيل المثال، مثل هذا - 1 واط(1 واط).



وهذا يعني أنه يمكن استخدام مثل هذا مكبر الصوت بسهولة مع مكبر الصوت الذي لا تتجاوز طاقة خرجه 0.5 - 1 واط. بالطبع، من الأفضل اختيار مكبر صوت به بعض احتياطي الطاقة. تظهر الصورة أيضًا أن المقاومة الكهربائية الاسمية موضحة - 4Ω(4 أوم).

إذا قمت بتطبيق طاقة أكبر على مكبر الصوت مما تم تصميمه من أجله، فسوف يعمل مع التحميل الزائد، ويبدأ في "الأزيز"، ويشوه الصوت، وسرعان ما يفشل.

دعونا نتذكر أن كفاءة السماعة تبلغ حوالي 2 – 3%. وهذا يعني أنه إذا تم تزويد مكبر الصوت بقدرة كهربائية قدرها 10 واط، فإنه سيحول 0.2 - 0.3 واط فقط إلى موجات صوتية. إلى حد ما، أليس كذلك؟ لكن الأذن البشرية متطورة للغاية، وهي قادرة على سماع الصوت إذا قام الباعث بإعادة إنتاج قوة صوتية تبلغ حوالي 1 - 3 ميجاوات على مسافة عدة أمتار منها. في هذه الحالة، يجب توفير طاقة كهربائية تتراوح من 50 إلى 100 ميجاوات إلى الباعث - في هذه الحالة، مكبر الصوت. لذلك، ليس كل شيء سيئًا للغاية وللحصول على صوت مريح لغرفة صغيرة، يكفي توفير 1-3 واط من الطاقة الكهربائية للمتكلم.

هذه مجرد ثلاث معلمات أساسية للمتحدث. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا مستوى الحساسية، وتردد الرنين، واستجابة تردد السعة (AFC)، وعامل الجودة، وما إلى ذلك.