Всё о динамиках

Динамики - это компоненты акустических систем, преобразующие электрические сигналы в звуковые волны. Именно они ответственны за то, что попадает в наши уши. Динамики бывают разных размеров, могут быть изготовлены из различных материалов, разные динамики предназначены для передачи разных частотных диапазонов.

Понимание роли динамиков в акустической системе имеет решающее значение при выборе акустики. Разные задачи требуют разных решений, поэтому правильный выбор динамиков с их акустическими характеристиками может существенно повлиять на качество производимого звука. Поэтому сегодня поговорим о разных типах динамиков, их особенностях и о том, как они звучат совместно.

Строение и принцип действия

Динамики работают на принципах электромагнетизма, преобразуя электромагнитные колебания (переменный ток) в механические (звуковые).

Динамик состоит из каркаса, который также называют корзиной или пауком, на нем закреплены все остальные элементы. В задней части корзины находится магнитная система из кольцевого магнита и керна, образующих кольцевой зазор. В зазоре размещена звуковая катушка, которая под воздействием переменного тока, повторяющего форму звуковых колебаний, двигается вперед и назад. Обычно звуковая катушка сделана из проволоки, намотанной вокруг цилиндра и покрытой лаком. Звуковая катушка прикреплена к диффузору, который воспроизводит звуковые волны. Диффузор может двигаться благодаря подвесам: верхнему (внешнему) и нижнему, которые представляют собой гибкие шайбы.

Факторы, влияющие на работу динамиков

1.Материал. Материал, из которого изготовлена диафрагма динамика, может оказать существенное влияние на его производительность. Наиболее распространенными материалами, используемыми для драйверов, являются бумага, пластик и металл. Бумажные диафрагмы обычно легкие и воспроизводят теплый, естественный звук, но могут быть склонны к искажениям при большой громкости. Пластиковые более жесткие и могут воспроизводить более чистый звук, но им может не хватать теплоты бумаги. Металлические же являются самыми жесткими и могут воспроизводить наиболее точный звук, но также могут быть и самыми дорогими.

2.Размер. Размер динамика также может влиять на его производительность. Драйверы большего размера, как правило, лучше воспроизводят более низкие частоты, в то время как динамики меньшего размера лучше работают на более высоких частотах. Однако более крупными диафрагмами может быть сложнее управлять, что может привести к искажениям звука. Важно подбирать размер динамика в соответствии с размером корпуса и предполагаемой сферой применения.

3.Форма. Конические драйверы являются наиболее распространенными и воспроизводят более естественный звук, но могут быть склонны к искажениям при высокой громкости. Купольные драйверы более жесткие и могут воспроизводить более чистый звук, но им может не хватать теплоты конических динамиков. Рупорные драйверы являются самыми жесткими и могут воспроизводить наиболее точный звук, но могут быть и самыми дорогими.

Материал, размер и форма драйвера - все это важные факторы, которые могут повлиять на его производительность. Но важно выбрать драйвер, соответствующий предполагаемому использованию динамика, и подобрать его к размеру корпуса.

Виды динамиков

Существует несколько видов динамиков. Они могут отличаться по мощности, частотному диапазону, области применения и многим другим параметрам. Рассмотри некоторые из них.

1.Вуфер

Вуферы или НЧ-динамики предназначены для воспроизведения низкочастотных звуков. Обычно это самые большие динамики в колонке, их размер может варьироваться от 4 до 15 дюймов. Из-за своего размера они способны перемещать большое количество воздуха, что необходимо для создания глубоких басовых звуков.

Диффузор НЧ-динамика должен быть жестким, иногда для достижения этой жесткости увеличивают его вес. Дело в том, что на низких частотах наш слух менее чувствителен к искажениям, и амплитуда колебаний диффузора важнее его гибкости. Диффузоры иногда делают в виде крыла самолета из нескольких слоев материала, заполняя внутренние полости легкими ячеистыми или сотовыми структурами. Амплитуда колебаний вуферов - самая большая среди всех типов динамиков, поэтому они оснащены удлиненной звуковой катушкой. Внешний подвес сделан из резины, что позволяет диффузору иметь большую амплитуду колебаний. Обычно вуферы изготавливаются из таких материалов, как бумага, полипропилен или кевлар.

2.Твитер

Твитер или ВЧ-динамик отвечает за воспроизведение высокочастотных звуков. Они намного меньше низкочастотных динамиков и могут иметь размер от 0,5 дюйма до 3 дюймов, изготавливаются из таких материалов, как шелк, полипропилен или металл. Твитеры имеют небольшую площадь диффузора и легкую, но жесткую мембрану для воспроизведения высоких частот. Купольные твитеры являются наиболее распространенным типом высокочастотных динамиков в акустических системах.

Из-за своих небольших размеров они способны воспроизводить очень высокие звуки. Важно, чтобы частота резонанса твитера была ниже диапазона воспроизводимых частот, чтобы избежать искажений звука. Для ограничения рабочего диапазона частот твитера и отсечения частот ее резонанса используется кроссовер.

3.Динамик средних частот

Как понятно из названия, динамик средних частот, или мидренч, отвечает за воспроизведение частотного диапазона между вуфером и твитером. Как правило, они имеют размер от 3 до 8 дюймов и способны воспроизводить достаточно широкий диапазон частот, что делает их важным компонентом любой акустической системы.

Диффузор среднечастотного динамика должен быть легким, но при этом достаточно жестким, чтобы скорости его центральной и периферийной частей совпадали по фазе. Это достигается путем экспериментов с конструкцией динамика и материалами, из которых изготавливают диффузор: чаще всего используют стекловолокно, углеволокно, кевлар и целлюлозу с различными наполнителями.

4.Сабвуфер

Драйверы сабвуфера предназначены для работы с самыми низкими частотами в акустической системе. Обычно они имеют размер от 8 до 18 дюймов и изготавливаются из таких материалов, как бумага, полипропилен или кевлар. Сабвуферы имеют очень мощные магнитные системы и, следовательно, довольно много весят. Так как они подключаются к мощным полупроводниковым усилителям, катушки динамиков должны быть низкоомными (1-2 Ом). Сабы способны воспроизводить очень глубокие басы, что делает их незаменимым компонентом любого домашнего кинотеатра или музыкальной системы.

5.Широкополосные динамики

Широкополосные динамики (или драйверы полного диапазона) предназначены для работы с широким диапазоном частот. Обычно они имеют размер от 3 до 8 дюймов, изготавливаются из таких материалов, как бумага, полипропилен или кевлар и являются хорошим выбором для небольших акустических систем с ограниченным пространством.

Широкополосные динамики могут воспроизводить весь спектр звуков, которые может уловить человеческое ухо: от 20 Гц до 20 кГц. Однако есть проблема с их эффективностью на границе воспроизводимого частотного диапазона. Проблема заключается в том, что для воспроизведения звука необходимо, чтобы вся поверхность диффузора колебалась синхронно. Для воспроизведения низких частот (около 40 герц) диффузор должен иметь относительно большой размер - около 30 см. Однако когда частота вибрации возрастает, большой диффузор начинает испытывать сложности с передачей колебаний по всей своей поверхности. Поэтому возникла необходимость улучшения конструкции динамика, например, чтобы ВЧ звучали лучше, диффузор может быть снабжен дополнительным приспособлением, которое называется «конус-визер», вклеивается в центр динамика и улучшает звучание высоких частот.

6.Коаксиальные излучатели

В двух- или трехполосных акустических системах с разнесенными твитером, мидренчем и вуфером при небольшом пространстве помещения может возникнуть негативный эффект, который заключается в том, что мозг улавливает, что источники звука различной частоты находятся в разных точках, и это нарушает общий эффект звучания.

Одним из возможных решений этой проблемы является использование коаксиального типа динамика, который представляет собой комбинацию нескольких динамиков в одной конструкции. В двухканальном варианте высокочастотный динамик размещается в центре низкочастотного, что может быть сложно реализовать из-за технических ограничений. Однако акустические системы с такими динамиками обеспечивают наиболее мощный стереоэффект и занимают минимальное пространство. В связи с этим некоторые производители оснащают свои акустические системы коаксиальными динамиками.

7.Динамики для особых условий эксплуатации

Существует множество различных видов акустики, предназначенных для определенных условий ее эксплуатации. К ним относятся всепогодная акустика для использования на открытом воздухе, ландшафтная акустика для использования в парках и других открытых пространствах, а также акустика для использования во влажных помещениях или в местах с высоким уровнем пыли. В таких условиях акустика должна быть устойчивой к воздействию, соответственно, влаги, пыли, прямых солнечных лучей и других факторов.

Поэтому к таким колонкам предъявляются особые требования. При создании динамиков для такой акустики основное внимание уделяется их долговечности и надежности. Это достигается за счет значительных конструктивных изменений и использования соответствующих материалов для изготовления динамиков. Также разработчики уделяют большое внимание защите наиболее уязвимых компонентов.

8.Динамики наушников

При разработке динамиков для наушников, основное внимание уделяется минимизации их размера. Размеры внутриканальных наушников составляют от 6 до 12 мм, а накладных - от 40 до 60 мм. Большинство из них являются широкополосными.

Малые размеры излучателей требуют использования особых материалов. Обычно для их изготовления применяются различные сочетания синтетических материалов, а также целлюлоза. Небольшие размеры магнитной системы позволяют использовать неодимовые магниты, что значительно повышает максимальную чувствительность (до 120 дБ). Однако, это также приводит к существенному увеличению стоимости таких наушников. Еще одной существенной особенностью является большое сопротивление этих динамиков: выше 16 Ом, а профессиональные - до 800 Ом и даже выше.

Проблемы в работе динамиков

Как и любое техническое устройство, динамики не застрахованы от проблем, которые могут возникнуть со временем. Рассмотрим некоторые из них.

1.Перегорание

Перегоревшие драйверы - распространенная проблема, возникающая, когда динамик выходит за пределы своих возможностей, что приводит к его перегреву и выходу из строя. Это может произойти по целому ряду причин, таких как слишком громкое воспроизведение музыки или использование слишком мощного для динамика усилителя.

Чтобы предотвратить перегорание, важно выбирать усилитель, соответствующий номинальной мощности динамика, и избегать воспроизведения музыки на чрезмерно высокой громкости.

2.Искажения

Искажения - еще одна распространенная проблема, которая может возникнуть с динамиками. Искажения возникают, когда драйвер не может точно воспроизвести исходный звук по ряду причин: поврежденная диафрагма или звуковая катушка и т.д.

Чтобы предотвратить искажение звука нужно избегать воздействия на динамик экстремальных температур, влажности и пыли, осторожно обращаться с ним при перемещении.

Уход за динамиками

Обслуживание и ремонт драйверов динамиков - важный аспект обеспечения их оптимальной работы. Вот несколько советов, которые помогут вам поддерживать драйверы в хорошем состоянии.

• Регулярная чистка. С помощью мягкой щетки или салфетки регулярно удаляйте пыль с диффузора динамика.

• Избегайте перегрузки. Не превышайте рекомендуемые уровни мощности для ваших динамиков.

• Проверьте соединения. Незакрепленные или поврежденные соединения могут вызывать жужжание и разбалтываться еще больше, поэтому регулярно проверяйте соединения, плотно затягивая их.

• Ремонт – дело профессионалов. Чаще всего лучше заменить динамик, чем ремонтировать его, но если очень надо, то доверьте это дело профессионалам, иначе можете сделать только хуже.

Современные технологии

За прошедшее столетие технология динамиков шагнула далеко вперед, что привело к улучшению качества звука и общей производительности акустических систем.

• Материалы: использование легких материалов, таких как углеродное волокно, кевлар и титан, привело к улучшению частотной характеристики и уменьшению искажений.

• Магнитная технология: неодимовые магниты меньше и легче традиционных магнитов, что обеспечивает более компактную конструкцию без ущерба для производительности.

• Цифровая обработка сигналов: с появлением цифровой обработки сигналов (DSP), которую можно использовать для исправления неравномерностей частотной характеристики и других недостатков акустической системы, появилась возможность тонкой настройки динамиков для достижения оптимального качества звука.

• Многополосные системы: использование нескольких драйверов в одной акустической системе позволяет добиться более точного и детального воспроизведения звука.

Динамики – это сердце любой акустической системы. Понимание различных компонентов драйверов динамиков и того, как они работают вместе, важно для принятия правильного решения о покупке, советующей вашим потребностям в звуке. При покупке колонок важно обращать особое внимание на конфигурацию динамиков, их тип, размер, качество используемых материалов.

Современные технологии привели к значительному улучшению качества звука и общей производительности акустических систем. Поскольку технологии продолжают развиваться, в будущем мы ожидаем появления еще более интересных разработок в мире акустических систем, в целом, и динамиков, в частности. А пока наслаждайтесь хорошим звуком, где бы вы ни были!