Hvad er en god højttaler?
For at være præcis bør vi kalde" højttalere" et højttalersystem. Det er et system, der består af nogle transducere, en frekvensdeler, et kabinet og nogle ekstra dele.
Højttalersystemdesigneren skal forstå de komplekse interaktioner mellem komponenterne i højttalersystemet.
At samle gode dele sammen garanterer ikke et godt system. (Bemærk: I den næste artikel vil jeg blot henvise til højttalersystemet som højttaler.)
Hvis et ord skal bruges til at beskrive højttalerdesignprocessen, tror jeg, at udtrykket"trade-off" er den bedst egnede. For der er en afvejning mellem højttalerens ydeevne og den endelige pris.
Derfor er det svært for os at sammenligne højttalere fra forskellige producenter. Hvis du bare ser på et bestemt ydeevneindeks (såsom nominel effekt), kan en bestemt højttaler se bedre ud. Men når vi betragter højttalersystemets overordnede ydeevne, kan den være lidt ringere.
Hvorfor er nogle højttalere så meget dyrere? For bedre at forstå dette problem, lad's tage et kig på højttalerkomponenterne.
Sandheden om transduceren
Transduceren er højttalerens hjerte. Disse transducere omdanner elektrisk energi til lydenergi. De fleste af de lydforstærkende transducere er stempeltransducere.
Sammenlignet med de transducere, der blev undersøgt og produceret i begyndelsen af forrige århundrede, har moderne design stort set ikke ændret sig meget i arbejdsprincippet. Med udviklingen af teknologi er der dukket bedre materialer op med let vægt og lave omkostninger. Lydprincippet for højttaleren er dog grundlæggende vibrationen af de omgivende luftmolekyler gennem stemplets bevægelse.
Der er ingen transducer, der kan levere den nødvendige energi til at lytte i hele frekvensområdet. Derfor er de fleste højttalere designet med to- eller tre-vejs frekvens, med indbyggede dedikerede lav-, mellem- og/eller højfrekvente transducere.
Sammenlignet med tovejsdesignet kræver trevejsdesignet flere transducere, så trevejsdesignet er dyrere.
Meget vigtig del af design af bassinets ramme
Designprocessen af bassinrammen er en vigtig faktor, der påvirker prisen på lavfrekvente transducere. Højttalerbassinet fremstillet ved stemplingsprocessen har en lavere pris på grund af dens enkle fremstillingsproces og lave forbrug af råmaterialer. Højttalerrammen lavet af trykstøbningsprocessen er mindre tilbøjelig til at blive deformeret på grund af keglevibrationer.
På samme tid, sammenlignet med stemplingstypen, er den støbte bassinramme større i kvalitet og vægt, og tilsvarende er produktionsomkostningerne også højere. Da det meste af den elektriske energi, der indlæses i transduceren, forbruges i form af varmeenergi, kan vi optimere dens ydeevne ved at forbedre varmeafledningsevnen.
Udvælgelsen af keglemateriale skal veje dets kvalitet, styrke og pris. Selvom vi har været i stand til at bruge nogle specielle materialer (esoteriske materialer) til at lave højttalerkegler, er papirmaterialer stadig de mest brugte, fordi det er et godt valg efter at have vejet forskellige egenskaber. Omkostningerne ved en lavfrekvent transducer er sandsynligvis mellem snesevis af dollars til hundredvis af dollars.
Designmotivationen for højttalersystemdesignere bestemmer, hvilket keglemateriale de vælger. Hvis der er pris- og omkostningsbegrænsninger, vil de vælge en enhed med lavere omkostninger. Hvis det er for at forfølge højere kvalitet og ydeevne, vil de have tendens til at vælge dyrere enhedsmodeller.
Midtfrekvensenheden og højfrekvensenheden i højttaleren i lydforstærkningssystemet anvender normalt hornbelastningsdesignet. Mens hornbelastningen giver høje lydtryksniveauer, kan den også styre lydstrålingsmønsteret. Hornet kan være lavet af mange materialer, herunder træ, metal, glasfiber og plastik.
ABS-plasthorn er mest almindeligt brugt på grund af dets lave omkostninger, lette vægt og enkle produktion. Glasfiberhornet er stærkere, men fordi det er svært at lave, stiger omkostningerne tilsvarende. Størrelsen på lavfrekvent horn er stor, så træmaterialer bruges ofte.
Horndriveren (transduceren) spiller en central rolle i højttalersystemet. Piezo-drivere med relativt lave omkostninger eller kompressionsdrivere kan bruges til design af hornbelastninger. Keglehøjttalere kan også bruges som horndrivere.
Kompressionsdriver er det bedste valg til genforstærkning af mellem- og højfrekvenser. Kompressionsdrivere er bedre end billige piezoelektriske drivere på grund af deres højere effektivitet og pålidelighed.
Transducerens magnetstruktur er også en vigtig faktor, der påvirker omkostningerne. Den store magnetstruktur kan generere en større magnetfelttæthed (generelt svarende til højere effektivitet), hvilket vil øge magnetens vægt tilsvarende. Denne form for magnetstruktur skal have en trykstøbt kummeramme som støtte, før den kan bruges. Sjældne jordarters elementer, såsom neodym, kræver kun en lille del af neodym for at generere et stærkere magnetfelt sammenlignet med traditionelle magnetiske materialer. Neodym er også det dyreste af almindeligt anvendte magnetiske materialer.
Nogle højttalerproducenter producerer deres egne transducere. Dette giver dem mulighed for bedre at kontrollere forsyningskæden og optimere ydeevnen af komponenter i et specifikt højttalersystem.
De fleste højttalerproducenter vil betragte OEM-producenter som deres transducerleverandører. OEM'er er meget effektive i produktionen, fordi det er det, de er gode til. De fleste OEM-producenter producerer og sælger transducere til almindelige formål til almindelige kunder. Samtidig udfører de også patenterede designs efter højttalerproducenternes specifikationer.
Vital skillevæg
Selvom delefilterets funktion ikke er blevet taget seriøst, er delefilteret uden tvivl den sværeste del af højttalerdesignet. Hovedopgaven ved frekvensdeling er at båndbegrænse signalet, der sendes til hver transducer, og transduceren fungerer kun inden for det frekvensområde, hvor den kan omdannes til lydenergi. I princippet svarer frekvensdeleren til transmissionssystemet i en biltransmission.
Når du jævnt fremskynder bilen fra 0 til 60 mph, kan et godt transmissionssystem få hjulene til at dreje hurtigere (øget frekvens). Gearskiftet skal være naturligt, glat og perfekt. Et godt frekvensdeler design bør være det samme. Det kan gnidningsløst skifte mellem lav frekvens, mellemfrekvens og høj frekvens.
Passiv frekvensdeler er på den anden side et filternetværk sammensat af passive elektriske enheder, såsom modstande, kondensatorer og induktorer. Masseproducerede almenpræfabrikater kan bruges som passive frekvensdelere, men i sidste ende skal frekvensdeleren optimeres i henhold til dens tilsvarende transducer. Dette arbejde udføres bedst af en designingeniør.
Nogle frekvensdelere vil blive monteret på printkortet (PCB). Denne installation er ikke kun enkel og smuk, men også nem at masseproducere, hvilket vil reducere produktionsomkostningerne tilsvarende. Denne installationsmetode er meget velegnet til laveffektapplikationer, men hvis driveren er overbelastet, vil printkortet blive beskadiget på grund af overophedning.
Printplade (PCB) kan også bøje eller gå i stykker på grund af for høj induktans. Dette er grunden til, at mange producenter insisterer på det hårde ledningsdesign af frekvensdeleren (Hard Wire). Hårdt forbindelsesdesign skal udføres manuelt, og udseendeeffekten efter færdiggørelsen er ofte ikke særlig god. Men sammenlignet med en PCB-deler er en hard-wired design-deler mere robust (og dyrere).
Nogle højttalersystemer har ikke indbygget delefilter. Denne type højttalersystem drives af professionelt elektronisk behandlingsudstyr. Efter at signalet er sendt til effektforstærkeren for at fuldføre signalbehandlingsprocessen, kalder vi det et aktivt delefilter.
I teorien skulle et sådant design kunne spare selve højtalerens produktionsomkostninger (færre komponenter), men denne type højttaler kræver en ekstern processor, når systemet bygges, og endnu flere effektforstærkerkanaler, så de endelige omkostninger har tendens til at være højere. Sammenlignet med passive crossover-højttalere kan aktive delefilter-højttalere give højere kvalitet og højere lydtryksniveau (SPL).
Ikke desto mindre, sammenlignet med det aktive crossover-design, kan en højkvalitets passiv crossover-designhøjttaler give fremragende lydkvalitet til en lavere samlet pris, og den er relativt enkel at tilslutte og fejle.
Boks
Højttalerskabet og dets opbygning er også vigtige faktorer, der påvirker prisen på højttalere. Skabet skal være meget stærkt og robust. Selve den vibrerende boks er en transducer, som vil interagere med andre transducere og reducere ydelsen af hele systemet. En robust æske kræver meget kvalitet, mange ribben eller begge dele. Prisen er skabets tunge vægt.
Beton er et godt valg som kassemateriale, men det er kun egnet til tilpasset subwoofersystem. Medium density fiberboard (MDF) er også et mere velegnet materiale til fremstilling af skabe. Medium-density fiberboard har høj tæthed og lav pris, men selve materialet er meget tungt, og det er nemt at bøje efter at være fugtigt.
Æsker lavet af spånplader har lave omkostninger, men bør undgås så meget som muligt. Krydsfiner er lettere og stærkere end MDF, men der er mellemrum mellem lagene. Baltisk birkekrydsfiner er det bedste valg til kabinetmaterialet (mere end 11 lag, og der er ingen mellemrum mellem lagene), men det er også det dyreste træ ved fremstilling af højttalere.
Kompositmaterialet har høj styrke og lav vægt, men omkostningerne er høje. Glasfiber har høj stivhed og vejrbestandigt, men fordi det er svært at fremstille, er omkostningerne højere end træ og plast.
I de senere år er Formstøbt plast efterhånden blevet et almindeligt brugt højttalerskab. Den formstøbte æske har en lille vægt og kan bearbejdes for at gøre den vejrbestandig. Efter mange års masseproduktion kan de oprindelige høje formomkostninger fortyndes. Denne type kabinetstruktur er meget praktisk til højttalere med mindre kabinetter, men højttalere med store kabinetter kræver mere stive materialer.
De højttalere, der hejses over auditoriet, skal have specielle ophængningsdele (hængepunkter). Og skal igennem en træktest (Pull test) for at sikre fasthed og sikkerhed af kasse og hængende dele.
Der er ikke den store forskel i udseendet mellem loftsmonterede højttalere og gulvmonterede højttalere og søjlemonterede højttalere. Men loftsmonterede højttalere har højere krav til kabinetstruktur, understøttende seler og test, så omkostningerne er ofte meget højere.
