Michał Wilk kl. 3A

SŁUCHAWKI

Słuchawki - przetwornik elektroakustyczny, mający za zadanie przekształcenie sygnału elektrycznego w słyszalną falę dźwiękową podobnie, jak czyni to głośnik, od głośnika jednak odróżnia słuchawkę sposób, w jaki jest wykorzystywana: słuchawka służy do indywidualnego odbioru dźwięku, najczęściej umieszcza się ją w bezpośredniej bliskości ludzkiego ucha, a nawet wewnątrz ucha.

Budowa zewnętrzna na przykładzie słuchawek półotwartych:

Opis: A - muszla, B – głośnik, C - pałąk, D - kabel sygnałowy

Podział ze względu na użyty przetwornik elektroakustyczny:

Elektromagnetyczne ( nazywane "magnetycznymi") są to słuchawki, których membrana wykonana jest z materiału ferromagnetycznego np. stali. Jej ruch wzbudzany jest przez zmiany pola magnetycznego w nieruchomej cewce znajdującej się w bezpośredniej bliskości membrany.

Opis: 1- cewka nieruchoma, 2- magnes trwały,3-nabiegunnik magnetowodu oraz 4-membrana ferromagnetyczna.

Słuchawki elektrodynamiczne (nazywane "dynamicznymi") membrana wykonana jest z papieru lub z tworzywa sztucznego, której ruch wzbudzany jest przez przyklejoną do niej małą cewkę, umieszczoną w silnym stałym polu magnetycznym, poruszającą się wskutek

Opis: 1-cewka, 2-pudełko, 3-magnes trwały, 4-membrana, 5-nabiegunniki magnetowodu.

Piezoelektryczne słuchawki o takiej budowie zawdzięczają swoją nazwę zachodzącemu w nich zjawisku piezoelektrycznemu. Polega ono na mechanicznej deformacji wykonanej z piezopolimeru, spoczywającej na piankowej gąbce membrany, do której są przymocowane elektrody. Pod wpływem doprowadzonego do nich prądu membrana drga, wydając dźwięk, ot cały sekret.

Opis: 1-pierścień dociskający, 2-membrana, 3-gąbka poliuretanowa, 4-poduszka

Elektrostatyczne działają na tej samej zasadzie, co elektrostatyczne kolumny. Budowa nie jest skomplikowana. Kluczowym elementem jest polimerowa, bardzo cienka membrana (jej grubość liczona jest w mikronach – tysięcznych częściach milimetra). Przymocowana jest do niej cewka, do której doprowadzono wysokie napięcie, nawet o napięciu 1000 V. Membrana jest umieszczona pomiędzy statorami. To do nich jest doprowadzony sygnał ze wzmacniacza, który modulując odpowiednio pole elektrostatyczne, wprawia w ruch membranę, co owocuje dźwiękiem.

Podział ze względu na konstrukcję:

Słuchawki wokółuszne (zamknięte, półotwarte lub otwarte), w których cała małżowina uszna zakryta jest wraz ze słuchawką w niewielkiej komorze.

Słuchawki nauszne (zamknięte, półotwarte lub otwarte), w których małżowina uszna przykryta jest słuchawką w niewielkiej komorze.

Słuchawki otwarte, których używa się poprzez zbliżenie ucha do membrany słuchawki tak, że małżowina ucha pozostaje odsłonięta.

Słuchawki półotwarte, o konstrukcji częściowo osłaniającej ucho.

Słuchawki douszne, które wsuwa się (częściowo) do wnętrza kanału słuchowego.

Słuchawki dokanałowe, które do poprawnego odsłuchu wymagają uszczelnienia kanału słuchowego.

Parametry techniczne słuchawek:

THD (zniekształcenia harmoniczne) - jest to współczynnik zniekształceń, który wynika z nieliniowości głośników słuchawek. Zniekształcenia harmoniczne są dokuczliwe, jeśli ich procentowa zawartość w sygnale jest znacząca. Norma hi-fi określa dopuszczalny udział zniekształceń dźwięku jako 1%.
 

SPL - (Sound Pressure Level) - jest to poziom ciśnienia akustycznego mierzony w dB (siła głosu). Inaczej rzecz ujmując jest to głośność słuchawek. Im większy wskaźnik tego parametru tym słuchawki grają głośniej. SPL zależny jest od konstrukcji głośnika słuchawki np. jego wymiarów albo masy membrany.

Pasmo przenoszenia - jest to zakres częstotliwości, który zostanie poprawnie przeniesiony przez słuchawki.

Częstotliwość pracy systemu - jest to częstotliwość na której pracują nadajnik i odbiornik w słuchawkach bezprzewodowych.
 

Zwrotnice głośnikowe

Układ, który dzieli pasmo akustyczne na kilka węższych pasm. Każde z tych pasm jest następnie odtwarzane przez odpowiedni głośnik. Zwykle są to głośniki: wysokotonowy i niskośredniotonowy w kolumnach dwudrożnych albo niskotonowy, średniotonowy i wysokotonowy w kolumnach trójdrożnych. Na zwrotnicę składają się filtry: dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe i pasmowoprzepustowe. Używanie zwrotnic jest powszechne ponieważ głośniki z reguły nie są w stanie odtwarzać całego pasma akustycznego z zadowalającą jakością i każdy z nich jest przeznaczony tylko do odtwarzania określonego zakresu. Filtry zwrotnic projektuje się w ten sposób, by w miejscu odsłuchu sygnały z poszczególnych głośników zsumowały się prawidłowo i aby efekt tego sumowania jak najwierniej odwzorował pełnopasmowy sygnał wejściowy.

Podstawowe parametry zwrotnicy to: częstotliwość lub częstotliwości podziału; nachylenie zbocza (np. 12 dB/oktawę, 24 dB/okt., im większa liczba tym bardziej strome nachylenie zbocza); typ filtru (np. Bessela, Butterwortha, Linkwitz-Riley)

Stosuje się dwa rodzaje zwrotnic:

Zwrotnice pasywne składają się z elementów pasywnych (cewek, kondensatorów, rezystorów, sporadycznie także transformatorów) i zwykle są zainstalowane we wnętrzu obudowy zestawu głośnikowego (zawsze są one po wzmacniaczu mocy w torze). Sygnały ze zwrotnicy pasywnej są podłączone bezpośrednio do głośników

Zwrotnice aktywne wykorzystują elementy aktywne (układy scalone, tranzystory, lampy) i są umieszczone przed wzmacniaczami mocy. Za zwrotnicą aktywną znajdują się co najmniej dwa wzmacniacze mocy, które zasilają odpowiednie głośniki.

W większości przypadków stosuje się trzy rodzaje zwrotnic: pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu.

Zwrotnice głośnikowe pierwszego rzędu należą one do najprostszych, gdyż zawiera po jednym elemencie konstrukcyjnym. W przypadku filtru dolnoprzepustowego jest to cewka podłączona szeregowo w układ głośnika, zaś w filtrze górnoprzepustowym – kondensator szeregowy. Nachylenie obu charakterystyk w pasmie zaporowym wynosi 6dB/oktawę, a częstotliwość graniczna – w miejscu, gdzie efektywność spada o 3 dB. Zwrotnica ta idealnie nadaje się do sprzęgania zespołu dwóch głośników szerokopasmowych.

Zwrotnice głośnikowe drugiego rzędu w tego typu zwrotnicy stosuje się po dwa elementy konstrukcyjne: cewkę oraz kondensator, w odwrotnych konfiguracjach. Jest to najczęściej stosowany rodzaj z nachyleniem 12 dB na oktawę z tzw. charakterystyką Butterwortha. Jego zaletą jest skuteczniejsze oddzielenie poszczególnych zakresów częstotliwości niż w układzie 1-rzędu. Zatem każdy przetwornik może być lepiej wykorzystany, z mniejszym zagrożeniem przeciążenia głośnika wysokotonowego.

Zwrotnice głośnikowe trzeciego rzędu w tych zwrotnicach uzyskuje się nachylenie charakterystyk w pasmie zaporowym rzędu 18dB/oktawę, przy użyciu po 3 elementy konstrukcyjne. Ze względu na spore koszty budowy mają one zastosowanie w drogich zestawach oraz tam, gdzie taka charakterystyka jest wymagana.

OBUDOWY GŁOSNIKÓW

otwarte - mają one kształt odgrody, czyli sztywnej, grubej płyty lub skrzyni otwartej z tyłu, wypełnionej materiałem dźwiękochłonnym w celu wytłumienia fal dźwiękowych promieniowanych przez tył membrany

zamknięte (ang. compact) - następuje tu całkowite rozdzielenie pól akustycznych wytworzonych przez przednią i tylną stronę membrany; energia akustyczna promieniowana przez tylną stronę głośnika jest prawie całkowicie tracona (zamienia się na ciepło w ściankach obudowy i znajdującym się w niej materiale dźwiękochłonnym)

Z elementem stratnym w obudowie znajduje się otwór lub zespół otworów, które są wypełnione materiałem tłumiącym. Materiał tłumiący stawia opór dla przepływającego przez element stratny powietrza.

Membrana bierna to element stosowany w konstrukcji zestawów głośnikowych. Z zewnątrz wygląda tak samo jak zwykły głośnik. Tradycyjna membrana bierna jest ustrojem czysto mechnicznym. Składa się ona z kosza, samej membrany i zawieszenia.

Obudowa z otworem w rozwiązaniu tym obudowa ma otwór, przez który promieniowany jest użyteczny sygnał akustyczny. Otwór najczęściej przyjmuje postać plastikowego tunelu lub też szczeliny uformowanej przez odpowiednią konstrukcję skrzynki.