کاربرد بلندگوبلندگو یا اسپیکر چگونه كار مي‌كنند ؟
کاربرد بلندگو
بلندگو یا اسپیکر چگونه كار مي‌كنند ؟
بلندگوها چگونه كار مي‌كنند ؟
کاربرد بلندگو
مقدمه :
در تمام سيستم های صوتي ، كيفيت صدا به بلندگوهاي استفاده شده در آن سيستم بستگي دارد، اگر يك سيستم بسيار حرفه‌اي صوتي با آمپلي فاير بسيار پر قدرت، صدايي را كه با كيفيت بسيار خوب ضبط شده است، از بلندگويي ضعيف پخش كند، صدا بسيار نامطلوب خواهد بود .
بلندگوها ، سيگنالهاي الكترونيكي را از دستگاههايي همانند سي دي هاي صوتي و DVD ها دريافت كرده و تبديل به صداهاي قابل شنيدن براي ما مي‌كنند .
مقدمه‌اي بر صوت :
در درون گوش آدمي پرده بسيار نازكي به نام پرده صماخ وجود دارد، هنگامي كه اين پرده مرتعش مي‌شود، مغز انسان اين لرزشها را بصورت صوت تفسير خواهد كرد. يكي از عمده‌ترين عواملي كه باعث تحريك و مرتعش شدن اين پرده مي‌شود، تغيیرات فشار هوايي است كه با آن برخورد مي‌كند.
در عمل هنگامي كه جسمي در فضا حركت مي‌كند، هواي اطراف خود را منبسط كرده و اين انبساط باعث فشرده شدن هوا گرديده و اين تغیير فشار در هوا منتشر شده و به گوش رسيده و باعث مرتعش شدن پرده صماخ مي‌گردد.
تفاوت اصوات :
صداهاي اطراف ما را مي‌توان بر اساس دو فاكتور زير تقسيم‌بندي كرد :
- فركانس صوت : هرچه فركانس جسمي كه مرتعش مي‌شود بيشتر باشد، (سريعتر حركت كند و مرتعش شود)، مولكولهاي هوا با سرعت بيشتري تغير مكان مي‌دهند، لذا صدايي كه به گوش مي‌رسد صداي زير تري خواهد بود. اگر تعداد نوسانات در واحد ثانيه كم باشد، صدا بصورت بم به گوش خواهد رسيد .
- دامنه صوت : صدايي كه از دامنه بيشتري برخوردار باشد، هوا را بيشتر فشرده خواهد كرد و به علت اينكه قادر است پرده گوش را بيشتر به حركت در آورد، بلندتر شنيده خواهد شد .
ميكروفن‌ها عملي مشابه گوش ما انجام مي‌دهند. آنها نيز داراي صفحه نازكي همانند گوش مي‌باشند كه در اثر برخورد مولكولهاي متحرك هوا به آنها، تغيیراتي در ميزان ولتاژ عبوري از ميكروفون را باعث مي‌شوند و بدين ترتيب سيگنالهاي الكتريكي توليد شده را مي‌توان ثبت كرد.
در هنگام پخش نيز، بلندگو، عكس اين عمل را انجام داده و سيگنالهاي الكتريكي را به لرزه‌هاي فيزيكي و در نتيجه، امواج صوتي تبديل مي‌كند.
دسيبل :
دسيبل كه بطور مخفف آن را با dB نشان مي‌دهند، واحد اندازه‌گيري شدت صوت است. اصواتي كه ما قادر به شنيدن آن هستيم، بسيار متفاوتند.
ما مي‌توانيم صداي كشيدن انگشتان بر پوست دست و صداي يك جت جنگنده را بشنويم. صداي يك جت جنگنده ۱۰۰۰٫۰۰۰٫۰۰۰٫۰۰۰ (هزار میلیارد ) بار بيشتر از صداي انگشتان است، با اين حال گوش انسان قادر است خود را با اين شرايط وفق دهد.
واحد دسيبل بصورت لگاريتمي افزايش مي‌يابد. بدين صورت كه كمترين صوت قابل شنيدن، صفر دسيبل ( dB0) بوده و صدايي ده برابر قويتر از آن ( dB10) بوده و صدايي ۱۰۰ برابر آن (dB20) خواهد بود.
در زير مي‌توان اصوات معمول و شدت آن را مشاهده كرد :
نزديك به سكوت مطلق (dB) ۰ دسيبل
نجوا كردن (dB) ۱۵دسيبل
صحبت كردن عادي (dB) 60 دسيبل
صداي يك موتور سيكلت (dB) ۹۰ دسیبل
بوق اتوموبيل (dB) 110 دسیبل
موتور جت (dB) 120 دسیبل
انفجار (dB) ۱۴۰دسیبل
اصوات بيشتر از ۸۵ دسيبل باعث كاهش شنوايي مي‌شوند. البته ميزان نزديكي و دوري از منبع صوت و مدت زمان قرار گرفتن در معرض آن، خود عامل مهمي در ميزان صدمه خواهد بود.
قرار گرفتن مداوم به مدت ۸ ساعت در معرض اصوات با قدرت ۹۰ دسيبل باعث آسيب ديدن گوش شده و اصوات بالاي ۱۴۰ دسيبل، حتي اگر بطور لحظه‌اي با گوش برخورد كنند باعث پارگي پرده گوش و در شديد خواهند شد.
ساختار دروني بلندگوها:
بلندگو عمل عكس يك ميكروفون را انجام مي‌دهد و سيگنالهاي الكتريكي را به صوت تبديل مي‌كند.
ديافراگم بلندگو غالباً از كاغذ ساخته مي‌شود تا بتواند به راحتي تحرك كند.
مركز ديافراگم به مركز بلندگو كه سيم پيچ قرار دارد متصل شده است و از اطراف نيز از طريق ثابت كننده به بدنه بلندگو متصل شده است.
هنگامي كه جريان الكتريكي از طريق سيم هاي سيم‌پيچ بلندگو عبور مي‌كند، باعث بوجود آمدن ميدان مغناطيسي مي‌گردد كه در اثر مجاورت با آهن رباي بلندگو ، باعث بالا رفتن يا پايين آمدن هسته مركزي و درپوش محافظ شده و در نتيجه كاغذ ديافراگم را به داخل كشيده يا به خارج فشار خواهد داد. در اثر حركت سريع اين هسته و تغيرات پيوسته جريان الكتريسيته در داخل سيم‌پيچ، كاغذ ديافراگم بصورت پيوسته نوسان خواهد كرد كه خود باعث توليد صوت خواهد شد.
از الكترو مغناطيس اگر از سيمهاي پيچيده شده به دور يك هسته آهني، جريان عبور كند، باعث بوجود آمدن ميدان مغناطيسي مي‌شود.
اگر اين ميدان هم قطب با قطب آهنرباي ثابتي باشد كه در بلندگو وجود دارد، باعث دفع شدن هسته آهني از آهنربا مي‌گردد و در صورت غير هم قطب بودن آن، باعث جذب آهنربا مي‌گردد.
انواع بلندگوها :
کاربرد بلندگوها سه دسته می باشد :
۱- ووفر « Woofer» (ووفر) ها در فركانسهاي پايين كاربرد دارد.
۲- توئیتر « Tweeters» (توییتر) ها در فركانسهاي بالا كاربرد دارند.
۳- مید رنج « Midrange » (میدرنج) ها كه فركانسهاي مياني ناحيه شنوايي صوت را پخش مي‌كنند.
ووفر « Woofer » بلندگوي بزرگي است كه براي توليد اصوات با فركانس پايين توليد شده است. براي توليد اصوات با فركانس پايين، كاغذ ديافراگم، تحرك كمي خواهد داشت. به همين دليل اندازه اين بلندگوها بزرگ انتخاب شده است.
توئیتر « Tweeter» در ابعاد كوچك طراحي شده است تا كاغذ ديافراگم آن بتواند به سرعت مرتعش شود. بنابراين از اين بلنگوها براي پخش اصوات با فركانس بالا (اصوات زير) استفاده مي‌شود.
مید رنج « Midrange» با ابعادي متوسط ، توانايي توليد فركانس هاي مياني حوزه اصوات قابل شنيدن براي انسان را دارد. اندازه متوسط آن و طراحي آن به گونه‌اي است كه به جز اصوات بسيار زير و اصوات بسيار بم توانايي پخش بقيه اصوات را دارا مي‌باشد. بنابر اين در كاربردهاي خانگي و آماتوري بطور گسترده‌اي از آنها استفاه مي‌شود.
Crossover (کراس اور) :
گاهي براي توليد صدا با كيفيت بهتر، از تركيب يك ووفر «Woofer» و یک توئیتر «Tweeter» به طور همزمان استفاده مي‌شود.
در اين حالت لازم است كه فركانسهاي صوت به دو قسمت تقسيم شوند و فركانسهاي بالا از ووفر «Woofer» و فركانسهاي پايين از توئیتر «Tweeter» عبور كند. بلندگوهاي با كيفيت هر دو قسمت را در درون يك مجموعه قرار داده‌اند. به عمل تقسيم فركانس هاي صوتي جهت پخش از بلندگوي مناسب ؛ آن فركانس را کراس اوور «Crossover» می گويند.
کراس اوور ها «Crossover» به دو دسته تقسيم مي‌شوند:
- ۱ – غير فعال : اين دسته از خازن و سلف تشكيل شده است و به علت فعال شدن بوسيله سيگنالي كه از آن عبور مي‌كند، براي تغذيه به منبع خارجي نياز ندارند. ساده ترين نوع اين دسته را مي‌توان با كمك سلف و خازن توليد كرد.
هر خازن بر اساس مشخصات دروني خود، فركانسهاي پايين تر از حد مشخصي را عبور نخواهد داد و بصورت يك مدار باز عمل خواهد كرد. ولي هرگاه در مسير فركانسي بيشتر از آن قرار گيرد بصورت يك اتصال كوتاه عمل كرده و سيگنال را عبور خواهد داد. بدين وسيله مي‌توان فركانسهاي بالا را از فركانسهاي پايين جدا كرد.
سلفها عملي معكوس خازنها انجام مي‌دهند و در فركانسهاي پايين عمل رسانايي و انتقال فركانس را انجام داده و در فركانسهاي بالا سيگنال را به سختي عبور مي‌دهند، پس مي‌توان براي فيلتر كردن فركانسهاي بالا از آنها استفاده كرد.
۲- فعال: اين دسته از Crossoverها، از مدارهاي الكترونيكي تشكيل شده است و سيگنال صوتي را قبل از ورود به آمپلي فاير به آن فرستاده و از هركدام از خروجي‌هاي آن به طور مجزا به آمپلي فاير مخصوص خود فرستاده مي‌شوند. از مزاياي اين دسته نسبت به دسته غير فعال، مي‌توان به توانايي تنظيم فركانسهاي خروجي و كيفيت بسيار بالا اشاره كرد، ولي قيمت بسيار بالاي آن، يكي از معايب آن به شمار مي‌رود.
جعبه‌هاي عايق صوتي:
در سيستمهاي حرفه‌اي صوتي، براي توليد صدا با كيفيت بهتر، از يك جعبه كه داراي عايق بندي خاص صوتي بوده و در خود هر سه بلندگوي توئیتر «Tweeter» و ووفر«Woofer» و میدرنج «Midrange» را دارد استفاده مي‌شود. بدين طريق، هم يك سيستم صوتي يكپارچه وجود خواهد داشت و هم از مزاياي كيفيت بهتر آن استفاده می گردد.
ساده‌ترين عملي كه يك جعبه بلندگو انجام مي‌دهد، ثابت نگهداشتن بلندگوها و سهولت حمل و نقل است.
جعبه‌هاي بلندگو را معمولا از چوب سخت يا اجسام بسيار سخت كه توانايي جذب لرزشهاي بلندگو را داشته باشد، مي‌سازند. علاوه بر مزاياي ذكر شده، جعبه‌هاي بلندگو، بر نحوه توليد صدا، تاثير زيادي دارند. در هنگام توليد صدا، صفحه ديافراگم بلندگو شروع به بالا و پايين رفتن كرده و با تغيرات فشار هوايي كه ايجاد مي‌كند، صدا توليد مي‌شود، در هنگام بالا و پايين رفتن صفحه ديافراگم، نه تنها تغييرات فشار در جلوي ديافراگم ايجاد مي‌شود، بلكه در پشت آن نيز هوا فشرده شده و در پشت آن نيز صدا توليد مي‌شود.
هر جعبه بلندگو براي مهار اين بازتاب صوتي، روش مخصوص به خود دارد.
جعبه عايق بندي شده :
اين نوع جعبه كه متداول ترين نوع جعبه‌هاي بلندگو مي‌باشد، از جعبه‌اي تشكيل شده كه كاملا عايق بندي شده و هوا به داخل آن راه ندارد. بدين طريق هنگام توليد امواج صوتي، در حالت فشار به بيرون بلندگو ، هوا به سمت اطاق ، فشار داده مي‌شود و هنگامي كه صفحه بلندگو به داخل كشيده مي‌شود، فشار هوا به داخل جعبه وارد مي‌شود.
پس در هر دو حالت، بلندگو نسبت به حالت سكون، فشار ايجاد كرده است كه تمايل به رفع آن دارد.
اين نوع جعبه‌ها از بازده خوب برخوردار نيستند، زيرا آمپلي فاير مي‌بايست سيگنال صوتي را آنقدر تقويت كند تا بتواند بر فشار هواي داخل و خارج جعبه غلبه كند.
با اين حال اين فشار همانند يك فنر به صفحه عمل كرده و باعث توليد اصوات با دقت خوب مي‌گردد.
جعبه بازتاب اصوات بم (Bass Reflect):
در اين جعبه‌ها حفره‌كوچكي در جلو جعبه قرارداده مي‌شود كه در هنگام حركت رو به عقب ديافراگم، هواي داخل جعبه را به خارج هدايت كرده و در هنگام حركت رو به جلوي ديافراگم، هوا را به داخل جعبه هدايت مي‌كند. بدين طريق اصوات بلندتري توليد مي‌گردد.
از مزاياي اين جعبه، مي‌توان به بهره مناسب و از معايب آن به عدم وجود حالت فنري جهت باز گرداندن صفحه ديافراگم به حالت اوليه خود، و در نتيجه دقت كم صوتي اشاره كرد.
جعبه با بلندگوي غير فعال:
جهت به حداقل رساندن معايب دو دسته فوق و به حداكثر رساندن مزاياي آن دو دسته مي‌توان از جعبه زير كمك گرفت. اين جعبه كه داراي يك بلندگو در جلو و يك بلندگوي غير فعال در عقب مي‌باشد، ساخته شده است. بلندگوي غير فعال همانند يك بلندگوي معمولي بوده با اين تفاوت كه سيم‌پيچ و آهنرباي آن حذف شده است.
بدين طريق هنگامي كه بلندگوي اصلي شروع به نوسان مي‌كند، فشار هوايي كه در داخل جعبه ايجاد مي‌كند، باعث تحريك صفحه بلندگوي غير فعال شده و در نتيجه باعث توليد صوت مي‌گردد.
اين نوع جعبه‌ها از نوع عايق ، بهره بهتري داشته و از نوع بازتابي دقت بيشتري دارد.
انواع ديگر بلندگو :
به جز بلندگوهاي ذكر شده ، بلندگوهاي ديگري نيز وجود دارد كه از روشهاي ديگري جهت توليد اصوات استفاده مي‌كنند.
يكي از اين انواع، بلندگوي الكترواستاتيك است. اين بلندگو از خاصيت الكترومغناطيسي براي توليد صوت استفاده نمي‌كند. بلندگوهاي الكترو استاتيك، با مرتعش شدن يك صفحه نازك رسانا، باعث توليد صوت مي‌گردند. اين صفحه در بين دو صفحه رساناي ثابت كه به ترتيب داراي جريان مثبت و منفي هستند و در اطراف آن قرار دارد احاطه شده است. اين دو صفحه مثبت و منفي، در بين خود توليد ميدان الكترومغناطيسي مي‌كنند. صفحه رساناي مياني نيز به سيگنال الكتريكي متصل مي‌گردد. هنگامي كه اين سيگنال مثبت باشد، به صفحه ديافراگم به سمت صفحه ثابت با بار منفي كشيده شده و در صورتي كه سيگنال منفي باشد، به سمت صفحه با بار مثبت جذب خواهد شد. بدين طريق، با حركت سريع صفحه متحرك رساناي مياني، صوت توليد مي‌شود.
به علت نازكي صفحه‌هاي اين نوع بلندگو، به سرعت به تغيیرات صوت پاسخ داده و اصوات فوق‌العاده دقيق و با كيفيتي توليد مي‌كند. با اين حال به علت تحرك كم صفحات، اين نوع بلندگو جهت توليد اصوات بم و فركانسهاي پايين مناسب نمي‌باشد.
