Ako fungujú autohifi komponenty. 1. časť - Reproduktor

Ako fungujú autohifi komponenty. 1. časť - Reproduktor

     Na stránkach časopisu ATmag-u sa budete stretávať so seriálom článkov, kde si predstavíme a budeme rozoberať do detailov jednotlivé zariadenia – komponenty autohifi zostavy vo vašom aute.
     Prvý komponent, ktorému budeme venovať pozornosť na úvod je reproduktor. Povieme si, čo to vlastne reproduktor je.
     Reproduktor je elektricko-akustický menič, ktorý nám mení elektrický signál zo zosilňovača na mechanický pohyb membrány. Membrána svojim pohybom tvorí akustické vlnenie, ktoré vnímame ako zvuk.
Základné rozdelenie reproduktorov je podľa prenášaného frekvenčného pásma. Sú to výškové, stredové, basové, subbasové a širokopásmové reproduktory.

     Výškové reproduktory delíme na dve základné skupiny – tlakové (používajú sa do vonkajšieho prostredia) a klasické (do vnútorného prostredia). Výškový reproduktor do vnútorného prostredia sa ešte delí podľa prevedenia a použitia materiálu na samotný reproduktor.

Kalotový výškový reproduktor:
Hertz ET20     Jeho základom je neodymový alebo feroferitový magnet, na ktorom je umiestnená kalota (membrána) spojená s cievkou, v niektorých prípadoch chladená ferofluidom. Samotný výkmyt membrány je veľmi malý, nakoľko aj frekvencia je veľmi vysoká a jej vlnová dĺžka je malá.

     Samotné kaloty bývajú vyrobené z rôznych materiálov. V autohifi je najpoužívanejším materiálom hliník, titánium, hodváb alebo textília. Práve na materiáli, z ktorého je vyrobená kalota, záleží kvalita zvuku a dôveryhodnosť prenesených frekvencií. Prevedenie z titánu alebo hliníku je najpoužívanejšie v autohifi, majú veľmi dobre vlastnosti pri rôznych teplotách, vlhkosti a iných podmienkach, ktoré nastávajú v aute počas roka. No ich prejav je pre citlivé ucho audiofila dosť agresívny a preto dávajú prednosť textilným kalotám. Pre informáciu musíme spomenúť aj reproduktory pre domáce použitie, kde sa používajú reproduktory s klasickou konštrukciou (magnet, kôš, membrána) a piezoelektrické meniče. Piezoeletrické meniče nemajú magnet a tvorbu frekvencie používajú rozvibrovanie kovovej membrány pomocou piezoelektrického javu. Prejav týchto meničov je veľmi agresívny a nie príliš v kategórii hifi.

Hertz EV165

Obyčajne je reproduktor zložený z nasledujúcich prvkov:
kôš (9)
tvorí nosnú časť reproduktora
membrána (8) šíria sa ňou akustické vlny do prostredia, má väčšinou kužeľovitý tvar
Spider (6) vystreďuje membránu a umožňuje jej pohyb
Záves membrány (10), ním je pripevnená membrána ku košu
cievka (5) je navinutá na formely, spôsobuje kmitanie membrány
magnetický systém je tvorený permanentným magnetom (4), nosnými doskami (1,2) a jadrom (3) kontakty pre prívod elektrickej energie do cievky, (7) kopula, ktorá chráni celý systém proti prachu a nečistotám

Stredové reproduktory:
     Sú v klasickom prevedení (magnet, kôš, membrána) alebo aj v prevedení kalotového reproduktoru. Ich vlastnosťou je prenášať frekvencie v pásme od 500 Hz do 5000 Hz a v čo najlineárnejšej charakteristike. Nevyskytujú sa vo veľa setoch, nakoľko ich funkciu zväčša rozdeľujeme do basového a výškového reproduktora. No tí, ktorí si zakladajú na vyššej kvalite, používajú radšej trojpásmový systém s použitím stredového reproduktora.

Basový reproduktor:
     Býva v prevedení klasického reproduktora. Teraz si podrobnejšie rozoberieme tento výraz klasický reproduktor. Jeho základ tvorí kôš, magnet, membrána. Toto je len zjednodušené vymenovanie jeho konštrukcie. Ako je vidieť na obrázku, samotný reproduktor sa skladá z ďaleko viac komponentov. Teraz si ich podrobne rozoberieme.

Kôš – bývajú vyrobené ako výlisok z plechu, zväčša pri lacných reproduktoroch, nakoľko mechanická pevnosť takéhoto koša nie je moc vysoká. V kvalitnejších prevedeniach nájdeme kôš vyrobený z hliníkovej zliatiny, ktorá má ďaleko vyššiu mechanickú pevnosť a nezvýši nám hmotnosť. Nesie všetky ostatné diely reproduktora a za kôš sa reproduktor upevňuje k ozvučnici. Musí byť dostatočne tuhý, aby sa diely navzájom nepohybovali.

Magnet:
     Srdcom celého reproduktoru je magnet. Zväčša sa vyrába z feroferitového materiálu, ktorý má mohutné kovové pólové nadstavce. Stred systému tvorí duté oceľové jadro z masívneho magneticky vodivého materiálu (magneticky mäkká oceľ) Samotný magnet je pevne prichytený ku košu reproduktora. Kvôli zníženiu hmotnosti reproduktora, prípadne zmenšeniu magnetu sa používajú neodýmové magnety, ktoré pri zachovaní veľkosti magnetického pola sú menšie. Pri výkonných subwooferových reproduktoroch býva magnet mechanicky uspôsobený, aby pri pohybe membrány dochádzalo k chladeniu samotnej cievky.

 




Hertz ECX165
Technické údaje
Fs rezonančná frekvencia (Hz)
Sd efektívna plocha membrány (cm²)
Re jednosmerný odpor kmitacej cievky (ohm)
Qms mechanický činiteľ akosti
Qes elektrický činiteľ akosti
Qts celkový činiteľ akosti
Le indukčnosť kmitacej cievky (mH)
Vas ekvivalentný objem
Mms celková kmitacia hmotnosť (g)
Cms mechanická poddajnosť závesu (uM/Newton)
Bl silový faktor (Tm)
Xmax maximálna lineárna výchylka membrány (mm)
Mechanické údaje
Mounting hole montážny otvor
Mounting depth montážna hĺbka

Spider:
     Nad samotným magnetom nás upúta spider (brzda alebo vlnovec). Poväčšine je jasnej žltej farby a tak ho neprehliadneme. Základom väčšiny reproduktorov býva textilný spider, ktorý drží mechanický pohyb membrány v limitných medziach. V extrémnych montážach býva textilný spider nahradený kevlarovým, ktorý ma lepšie mechanické vlastnosti a odolá väčším záťažiam. V niektorých prípadoch sa používa aj papierový spider. Pri použití v subwooferových konštrukciách sa používajú aj niekoľkonásobné spideri, aby zamedzili extrémnym výkmytom membrány (brzdia membrány).

Formel:
     Je to tenká rúrka vyrobená z papiera alebo hliníku, na ktorej je navinutá samotná cievka. Formel zabezpečuje spojenie cievky a membrány a zároveň slúži na odvádzanie tepla zo samotnej cievky. Nakoľko sa pohybuje vo vzduchovej štrbine magnetu je kladený veľký dôraz na jeho presnosť a tiež aj na presné vystredenie pri montáži.

Hertz HX300

Cievka:
     Laicky by sa dala nazvať ako drôt, ktorý je navinutý v reproduktore. Ale ide o veľmi precízne navinutú cievku na formely. Býva vyrobená z hliníku alebo medi. Bežne máva drôt cievky kruhový priemer, no v extrémnych návrhoch sa používajú aj ploché drôty alebo trojuholníkové. Všetko sa to odvíja od jedinej špecifikácie, aby sme do čo najmenšej vzduchovej štrbiny dokázali dať určený počet závitov, čo najhrubšieho drôtu. Tu platí priama úmera – čím hrubší drôt, tým väčšie zaťaženie cievky. Preto pri rôznych súťažiach môžeme za vyhlásením – zhorel mi reproduktor – rozumieť jednoduché spálenie cievky. Samotná cievka je k formelu prichytená len jemným nástrekom laku. A tu pri preťažení tejto cievky vzniká problém, že sa cievka ešte nespáli ale spálil sa lak, a tým cievka stratí mechanickú súdržnosť s formelom a cievka začne škŕkať o magnet. Samotná cievka býva pripojená k terminálom reproduktora mäkkým ohybným vodičom alebo vodičom, ktorý je integrovaný do spidera (záleží od konštrukcie).

Hertz HX Terminals

Membrána:
     Je najdôležitejšou časťou reproduktora. Sú na ňu kladené veľké požiadavky. Má byť ľahká, pevná a zniesť veľký tlak. Membrány sa vyrábajú zvrstveného papiera, PVC, kevlaru alebo hliníka. Všetky tieto materiály nám spĺňajú požiadavky, no majú svoje medzné limity. Zväčša býva vyrobená v kónickom tvare kruhového priemeru, aby dokázala pri pohybe produkovať čo najväčší akustický tlak. No niektorí výrobcovia zachádzajú do extrémov a vyrábajú membrány štvorcové, trojuholníkové, niekoľkouholníkové. K membráne je pripojený formel s cievkou. Pri pretekaní prúdu cievkou, ktorá je v magnetickom poli permanentného magnetu, dochádza k pohybu membrány. Pohybom membrány vlníme vzduch, ktorý vnímame ako zvuk.

Materiály membrán:
 Papier: Najrozšírenejší, vyrába sa striekaním papierovej suspenzie na špeciálne sitá. Je lacný, a preto sa vyskytuje na väčšine reproduktorov. Z dôvodu zvýšenia tuhosti a k utlmeniu nežiadúcich vlastných kmitov, sa na papierovú membránu väčšinou nanáša špeciálny lak. Tento zároveň zvyšuje odolnosť membrány proti vlhkosti.

 Polypropylén: Lacná výroba a dostatočná tuhosť membrány bez nutnosti ďalších úprav. Výhodou tiež môže byť odolnosť proti vlhkosti.

 Uhlíkové vlákna: Veľmi kvalitné, ale zato veľmi drahé. Ako alternatíva sa používajú tiež aramidové (kevlar) alebo sklenené vlákna.

 Kovové membrány: Väčšinou hliníkové alebo horčíkové či titanové. Výhodou je nízka hmotnosť a tuhosť membrány. Nevýhodou je obvykle vysoká cena a hlavne vlastné rezonancie na vyšších kmitočtoch, ktoré sa musia potlačiť vhodným elektrickým zapojením.

 Sendvičové membrány: Skladajú sa z viacerých vrstiev (napr. papiera).

JBL GTO Subwoofers

Záves:
     Samotná membrána je ku košu uchytená pomocou závesu. Samotný záves sa vyrába z papiera, gumy alebo polyuretánu. Od jeho veľkosti sa odvíja možnosť lineárnej výchylky membrány, a tým aj veľkosť akustického tlaku. Záves musí byť veľmi pevný, no mechanicky poddajný, zachovávať si svoj tvar. Spolu s brzdou nám tvoria medzné limity výchylky membrány. Pri niektorých reproduktoroch v kategórii SPL pôsobí záves ako záhradná hadica. No je to z toho dôvodu, že tieto meniče mávajú lineárnu výchylku až niekoľko centimetrov. Tu platí pravidlo – čím väčšia výchylka, tým väčší akustický tlak.

     Pri niektorých reproduktoroch nám výrobcovia udávajú aj T-S parametre. Pokúsim sa vám niektoré ozrejmiť. Po prečítaní tohto článku už budete vedieť, čo sa deje s reproduktorom a v reproduktore keď hrá a uvedomíte si, že za zvukom vo vašom aute sa skrýva niekoľko zložitých fyzikálnych zariadení. Ich precíznosťou môžeme docieliť zlepšenie kvality prenosu signálu (zvuku). Tým, že je reproduktor na konci celého reťazca, veľmi ovplyvňuje aký zvuk budeme mať v aute.

     V nasledujúcom čísle si priblížime základ celého reťazca, čo je autorádio, v niektorých prípadoch nazývané aj head unit (hlavná jednotka).

Zdroj: AT magazín
comments powered by Disqus
comments powered by Disqus