Bassokaiutin - Woofer
Bassokaiutin tai basso kaiutin on tekninen termi kaiutin kuljettaja suunniteltu tuottamaan matalan taajuuden äänet, tyypillisesti 50 Hz: 1000 Hz. Nimi tulee onomatopoeettisesta englanninkielisestä sanasta koiran kuorelle, " woof " (toisin kuin nimi, jota käytetään kaiuttimissa, jotka on suunniteltu toistamaan korkeataajuisia ääniä, diskantti ). Yleisin bassokaiuttimen muotoilu on elektrodynamiikka -elementti, joka käyttää tyypillisesti jäykkää paperikartiota, jota ohjaa magneettikentän ympäröimä äänikela .
Äänikela on kiinnitetty liimoilla kaiuttimen kartion taakse. Puhekela ja magneetti muodostavat lineaarisen sähkömoottorin . Kun virta kulkee äänikelan läpi, kela liikkuu suhteessa runkoon Flemingin moottorin vasemman käden säännön mukaisesti , jolloin kela työntää tai vetää ohjauskarttaa männän kaltaisella tavalla. Tuloksena oleva kartion liike luo ääniaaltoja sen liikkuessa sisään ja ulos.
Tavallisilla äänenpainetasoilla (SPL) useimmat ihmiset voivat kuulla jopa 20 Hz: iin asti. Bassokaiuttimia käytetään yleensä kattamaan kaiuttimen taajuusalueen alimmat oktaavit. Kaksisuuntaisissa kaiutinjärjestelmissä alempia taajuuksia käsittelevien kuljettajien on myös katettava merkittävä osa keskialueesta, usein jopa 2000–5000 Hz; tällaisia ohjaimia kutsutaan yleisesti keskikaiuttimiksi . 1990 -luvulta lähtien kotiteatterijärjestelmissä ja PA -järjestelmissä on yleisesti käytetty bassoäänetyyppiä (nimeltään subwoofer ), joka on suunniteltu vain erittäin matalille taajuuksille . ne käsittelevät yleensä pienimpiä kaksi tai kolme oktaavia (eli aina 20 - 80 tai 120 Hz).
Bassokaiuttimen muotoilu
Hyvä bassokaiutin vaatii matalataajuisen vahvistinsignaalin tehokkaan muuntamisen mekaaniseksi ilmanliikkeeksi suurella tarkkuudella ja hyväksyttävällä tehokkuudella, ja sitä sekä avustaa että monimutkaistaa tarve käyttää kaiutinkoteloa kartion liikkeen yhdistämiseksi ilmaan. Jos se tehdään hyvin, monet muut bassokaiuttimen suunnittelun ongelmat (esimerkiksi lineaariset poikkeamat) vähenevät.
Useimmissa tapauksissa bassokaiutin ja sen kotelo on suunniteltava toimimaan yhdessä. Yleensä kotelo on suunniteltu sopimaan käytetyn kaiuttimen tai kaiuttimien ominaisuuksiin. Kotelon koko on pisin toistettavien aallonpituuksien (matalimpien taajuuksien) funktio, ja bassokaiuttimen kotelo on paljon suurempi kuin keskialueelle ja korkeille taajuuksille .
Jakosuodin , joko passiivisia tai aktiivisia, suodattaa taajuuskaista voidaan hoitaa bassokaiutin ja muut puhujat. Normaalisti crossoverin ja kaiutinjärjestelmän, bassokaiutin mukaan lukien, odotetaan muuntavan vahvistimen antama sähköinen signaali samanlaiseksi aaltomuodon akustiseksi signaaliksi ilman muuta vuorovaikutusta vahvistimen ja kaiuttimien välillä, vaikka joskus vahvistin ja kaiuttimet on suunniteltu yhdessä kaiuttimien kanssa vääristymien toimittaminen -negatiivisen palautteen korjaaminen vahvistimelle.
Bassokaiuttimien suunnittelussa ja valmistuksessa on monia haasteita. Useimmat liittyvät kartion liikkeen ohjaamiseen, joten bassokaiuttimen äänikelalle tuleva sähköinen signaali toistetaan uskollisesti kartion liikkeen tuottamilla ääniaalloilla. Ongelmiin kuuluu kartion vaimentaminen puhtaasti ilman kuultavaa vääristymistä, jotta se ei jatka liikkumistaan, mikä aiheuttaa soimista , kun hetkellinen tulosignaali putoaa nollaan jokaisen syklin aikana, ja suurten poikkeamien hallinta (yleensä vaaditaan kovien äänien toistamiseksi) pienellä vääristymällä. On myös haasteita esittää vahvistimelle sähköinen impedanssi, joka ei ole liian kaukana vakiosta kaikilla taajuuksilla.
Varhainen versio nyt laajalti käytetystä bassorefleksikaapin suunnittelusta patentoi Albert L. Thuras Bell Laboratoriesista vuonna 1932.
Aktiiviset kaiuttimet
Vuonna 1965 Sennheiser Electronics esitteli Philharmonic -äänijärjestelmän, joka käytti elektroniikkaa joidenkin tavallisten bassokaiuttimien osajärjestelmien ongelmien ratkaisemiseksi. He lisäsivät liikeanturin bassokaiuttimeen ja käyttivät sen todellista liikettä vastaavaa signaalia takaisinkytkentään ohjaustulona erityisesti suunniteltuun vahvistimeen. Jos tämä tehdään huolellisesti, se voi parantaa suorituskykyä (sekä "tiiviyttä" että matalan taajuuden suorituskyvyn laajentamista) huomattavasti joustavuuden (vahvistin ja kaiutin sidottu pysyvästi) ja kustannusten kustannuksella. Yhdysvalloissa LW Erath , öljyteollisuuden insinööri, esitteli sarjan huippuluokan kaiuttimia pitkälti samoilla linjoilla.
Elektroniikkakustannusten laskiessa on yleistynyt, että anturilla varustetut bassokaiuttimet ovat edullisissa musiikkijärjestelmissä, puomilaatikoissa tai jopa auton audiojärjestelmissä. Tämä tehdään yleensä yrittämällä saada parempaa suorituskykyä halvoilta tai alikokoisilta kuljettajilta kevyissä tai huonosti suunnitelluissa koteloissa. Tämä lähestymistapa aiheuttaa vaikeuksia, koska kaikkia vääristymiä ei voida poistaa servotekniikoilla , ja huonosti suunniteltu kotelo voi tuhota kaikki elektronisen korjauksen yritykset.
Tasapainotetut kaiuttimet
Koska kaiuttimen ominaisuudet voidaan mitata ja suuressa määrin ennustaa, on mahdollista suunnitella erityinen piiri, joka kompensoi jonkin verran kaiutinjärjestelmän puutteita.
Tasaustekniikoita käytetään useimmissa julkisen äänen ja äänen vahvistussovelluksissa . Tässä ongelma ei ole ensisijaisesti hifi-toisto, vaan akustisen ympäristön hallinta. Tässä tapauksessa taajuuskorjain on säädettävä yksilöllisesti vastaamaan käytettyjen kaiutinjärjestelmien erityisominaisuuksia ja tilaa, jossa niitä käytetään.
Digitaalinen suodatus crossover ja tasaus
Tietokonetekniikat, erityisesti digitaalinen signaalinkäsittely (DSP), mahdollistavat suuremman tarkkuuden jakamisen. Käyttämällä äärellistä impulssivastetta (FIR) ja muita digitaalisia tekniikoita, kaksoisvahvistetun tai kolmiamperatun järjestelmän jakosuodattimet voidaan suorittaa tarkasti, mikä ei ole mahdollista passiivisten tai aktiivisten analogisten suodattimien kanssa. Lisäksi monet kuljettajan erityispiirteet (yksittäiset vaihtelut mukaan lukien) voidaan korjata samanaikaisesti, kuten Kleinin ja Hummelin uusissa malleissa. Tämä lähestymistapa on monimutkainen, joten sitä ei todennäköisesti käytetä halvemmissa laitteissa.
Kartiomateriaalit
Kaikilla kartiomateriaaleilla on etuja ja haittoja. Kolme pääominaisuutta, joita suunnittelijat etsivät kartioista, ovat kevyt paino, jäykkyys ja värin puute ( soittoäänen puuttumisen vuoksi ). Eksoottiset materiaalit, kuten Kevlar ja magnesium, ovat kevyitä ja jäykkiä, mutta niillä voi olla soitto -ongelmia niiden valmistuksesta ja suunnittelusta riippuen. Materiaalit, kuten paperi (mukaan lukien päällystetyt paperikartiot) ja erilaiset polymeerit , soivat yleensä vähemmän kuin metallikalvot, mutta voivat olla raskaampia eivätkä yhtä jäykkiä. Kaikista kartiomateriaaleista on tehty hyviä ja huonoja bassokaiuttimia. Kartioihin on käytetty lähes kaikenlaista materiaalia, lasikuitua, bambukuitua, paisutettuja alumiinisia hunajakennoisia voileipiä ja kiillettäviä muovikartioita.
Kehyksen suunnittelu
Kehys tai kori on rakenne, joka pitää kartion, äänikelan ja magneetin oikeassa asennossa. Koska äänikelan aukko on melko kapea (välykset ovat tyypillisesti tuuman tuhannesosa), jäykkyys on tärkeää, jotta estetään äänikelan hankautuminen raon magneettirakennetta vastaan ja vältetään myös vieraat liikkeet. Metallirunkoja on kahta päätyyppiä, leimattuja ja valettuja. Leimatut korit (yleensä terästä) ovat edullisempia. Tämän tyyppisen kehyksen haittana on, että kori voi taipua, jos kaiutinta käytetään suurilla äänenvoimakkuuksilla, jolloin taivutuskestävyys on vain tietyissä suunnissa. Valetut korit ovat kalliimpia, mutta ne ovat yleensä jäykempiä kaikkiin suuntiin, niissä on parempi vaimennus (vähentävät omaa resonanssiaan), niillä voi olla monimutkaisempia muotoja ja siksi ne ovat yleensä parempia korkealaatuisille kuljettajille.
Tehon käsittely
Tärkeä bassokaiuttimen tekninen erittely on sen teholuokitus, teho, jonka bassokaiutin voi käsitellä vahingoittumatta. Sähkötehoa ei ole helppo luonnehtia, ja monet valmistajat mainitsevat huippuarvot, jotka voidaan saavuttaa vain hyvin lyhyiksi hetkiksi ilman vaurioita. Bassokaiuttimien tehoarvot ovat tärkeitä, kun kaiutin työnnetään äärimmäisyyksiin: sovellukset, jotka vaativat suurta lähtöä, vahvistimen ylikuormitusolosuhteet, epätavalliset signaalit (esim. Ei-musiikilliset), erittäin matalat taajuudet, joilla kotelo tarjoaa vähän tai ei lainkaan akustista kuormitusta (ja niin on suurin kartioretki) tai vahvistimen vika. Suuren äänenvoimakkuuden tilanteissa bassokaiuttimen äänikela kuumenee ja lisää sen vastusta aiheuttaen "tehon puristumista", mikä on tilanne, jossa lähtöäänen tehotaso laskee pitkän tehotehon jälkeen. Lisäkuumennus voi vääristää fyysisesti äänikelaa aiheuttaen naarmuja, oikosulkuja johtimien eristyksen heikentymisen vuoksi tai muita sähköisiä tai mekaanisia vaurioita. Äkillinen impulssienergia voi sulattaa osan äänikelajohdosta aiheuttaen avoimen piirin ja kuolleen bassokaiuttimen; tarvittava taso vaihtelee kuljettajan ominaisuuksien mukaan. Normaaleissa kuuntelutasoisissa musiikkisovelluksissa bassokaiuttimien sähköteholla ei yleensä ole merkitystä. se on edelleen tärkeä korkeamman taajuuden kuljettajille.
Kaiuttimien ohjaimissa, mukaan lukien bassokaiuttimet, on kolmen tyyppinen tehonkäsittely: lämpö (lämpö), sähkö (molemmat edellä) ja mekaaninen. Mekaanisen tehon käsittelyraja saavutetaan, kun kartion kulku ulottuu enimmäisrajaan. Lämpötehon käsittelyrajat voidaan saavuttaa, kun bassokaiuttimeen syötetään melko korkeita tehotasoja liian kauan, vaikka ne eivät ylittäisivät mekaanisia rajoja milloin tahansa. Suurin osa äänikelaan syötetystä energiasta muuttuu lämmöksi, ei ääneksi; kaikki lämpö siirtyy lopulta napakappaleeseen, muuhun magneettirakenteeseen ja runkoon. Lämpö haihtuu bassokaiuttimen rakenteesta lopulta ympäröivään ilmaan. Jotkut ohjaimet sisältävät säännöksiä paremmasta jäähdytyksestä (esim. Ilmaistut magneettinapakappaleet, erityiset lämmönjohtamisrakenteet) kelan/magneetin/rungon lämpenemisen vähentämiseksi käytön aikana, erityisesti korkean tehon olosuhteissa. Jos äänikelaan kohdistetaan liikaa virtaa verrattuna sen kykyyn erottaa lämpöä, se ylittää lopulta turvallisen enimmäislämpötilan. Liimat voivat sulaa, äänikelan muodostaja voi sulaa tai vääristyä tai äänikelan käämien eristävä eristys voi epäonnistua. Jokainen näistä tapahtumista vahingoittaa bassokaiutinta, ehkä yli käytettävyyden.
Julkinen osoite (PA) ja instrumenttisovellukset
Woofers suunniteltu kuulutusjärjestelmä (PA) ja väline vahvistin sovellukset ovat samanlaisia meikki Home Audio basso-, paitsi että ne on yleensä suunniteltu enemmän karun. Tyypillisesti suunnitteluvaihtoehtoja ovat: kaapit, jotka on rakennettu toistuvaan kuljetukseen ja käsittelyyn, suuret bassokaiutinkartiot korkeamman äänenpainetason mahdollistamiseksi, kestävämmät äänikelat kestämään suurempaa tehoa ja suurempi jousituksen jäykkyys. Yleensä PA-/instrumenttisovelluksessa käytettävän kotibassokaiuttimen voidaan odottaa epäonnistuvan nopeammin kuin PA/instrumentti -bassokaiutin. Toisaalta PA/instrumentti -bassokaiutin ei ole yhtä hyvä kotiteatterisovelluksessa, erityisesti pienillä äänenvoimakkuuksilla. PA -bassokaiutin ei tuota samaa kuultavaa korkeaa tarkkuutta, mikä on korkealaatuisen kotiäänen tavoite näiden erojen vuoksi.
PA -järjestelmän bassokaiuttimilla on tyypillisesti korkea hyötysuhde ja suuri tehonkäsittelykapasiteetti. Korkea hyötysuhde kohtuullisin kustannuksin on yleensä suhteellisen alhainen kiertokyky (eli kyvyttömyys liikkua "sisään ja ulos" niin paljon kuin monet kotikaiuttimet voivat), koska ne on tarkoitettu sarveille tai suurille refleksikoteloille. Ne eivät myöskään yleensä sovi laajennettuun matalaan bassovasteeseen, koska matalan taajuuden viimeinen oktaavi lisää kokoa ja kustannuksia huomattavasti, ja on yhä epätaloudellisempaa yrittää korkeita tasoja kuten PA-sovelluksessa. Kotitereo -bassokaiutin, koska sitä käytetään suhteellisen pienellä äänenvoimakkuudella, voi käsitellä hyvin matalia taajuuksia. Tästä syystä useimmat PA -bassokaiuttimet eivät sovellu käytettäväksi korkealaatuisissa ja luotettavissa kotisovelluksissa ja päinvastoin.
Taajuusalueet
Tavallisilla äänenpainetasoilla useimmat ihmiset voivat kuulla noin 20 Hz: n taajuudelle. Alimpien äänien toistamiseksi tarkasti bassokaiuttimen tai bassokaiutinryhmän on siirrettävä sopivasti suuri määrä ilmaa - tehtävä, joka vaikeutuu alemmilla taajuuksilla. Mitä suurempi huone, sitä enemmän ilmaa bassokaiuttimen on siirrettävä, jotta haluttu ääniteho saadaan aikaan matalilla taajuuksilla.
Katso myös
- Kaiuttimen kotelo
- Äänen crossover
- Koko alueen kaiutin
- Diskantti
- Super diskantti
- Keskialueen kaiutin
- Subwoofer
- Thiele/Pieni
- Liikepalaute