Postao/la ilimzn » Sri lip 22, 2016 3:04 am
Prvo da razjasnimo pojmove:
Maksimalni hod membrane (mehanicki) je maksimalni pomak membrane bez mehanickih ostecenja, drugim rijecima, pozicija maksimalne istegnutosti gornjeg i/ili donjeg centratora. Ovakav hod je u pravilu nemoguce postici 'elektricki' - moguc je samo prilikom mehanicke rezonancije.
Maksimalni hod membrane (linearni) je onaj, pri kojem membrana slijedi elektricni signal s tocnoscu koja je specificirana. U praksi je moguce nekoliko nacina specifikacije, no kada gledamo izoblicenje signala, nagli porast istoga se pojavljuje kada rub zavojnice pokusavamo elektricnom pobudom ugurati u magnetni raspor (* za tipicnu konstrukciju gdje je visina zavojnice veca od visine magnetnog raspora).
Kako to? Ako se pogleda konstrukcija raspora, on je u pravilo napravljen tako da je maksimalno suzen, tj. taman malo veci od 'debljine' zavojnice. Kao sto struja ide putem najmanjeg otpora, tako i magnetske silnice najradije idu putem najmanjeg magnetnog otpora - dakle najvecim dijelom kroz zeljezo polnih nastavaka i magnet, a buduci da se magnetno polje zatvara s N na S pol kroz raspor, onda i jednim dijelom kroz zrak - pri cemu je naravno najmanji otpor najkraci put kroz zrak, tj. tamo gdje je raspor.
Sila koja pomice membranu je proporcionalna umnosku duljine zice zavojnice i magnetskog polja koji djeluje na svaki dio te duljine. Kako je najveci dio magnetskog polja u rasporu, to znaci da najvise sile proizvodi upravo onaj dio zavojnice koji je u tom trenu u zracnom rasporu. Kako se zavojnica krece gore-dolje u rasporu, tako dugo dok je u rasporu dio visine zavojnice jednak visini raspora, kolicina zice zavojnice u rasporu je konstanta, pa je tako i sila koju zavojnica razvija. Toj se sili opire elasticnost ovjesa, tako da je pod tim uvjetima pomak zavojnice proporcionalan struji kroz nju. U jednom trenu rub zavojnice i rub raspoora se poklapaju i svako daljnje kretanje zavojnice koje rub dovodi u raspor, zapravo sada smanjuje broj zavoja koji je u rasporu (u rasporu je vdio visine zavojnice manji od visine raspora). U tom slucaju je potrebna sve veca struja za daljnji sve manji pomak jer svaki pomak dodatno smanjuje broj zavoja u rasporu, drugim rijecima, dolazi do 'clippinga'.
Kao prva aproksimacija se za limit linearnog hoda upravo uzima trenutak kada je rub zavojnice poravnat s rubom raspora. Tako ce npr. raspor od 6mm visine s zavojnicom od 12mm visine dati maksimalni hod 6mm od vrha do vrha, tj. +-3mm.
U stvarnosti izoblicenje raste vec nesto prije toga jer magnetsko polje u rasporu nije homogeno i nesto je slabije oko rubova, no proteze se vise preko ruba. No, za prvu aproksimaciju je i jednostavna matematika gore vise nego dobvoljna.
Osjetljivost zvucnika je zvucni tlak koji zvucnik proizvodi uz neku datu pobudu. Uz MNOGO pojednostavljenja, moze se reci da je to povrsina memrane pomnozena s pomakom membrane kada se na zavojnicu dovede neka referentna pobuda. Povrsina membrane pomnozena s pomakom zapravo daje volumen zraka koji membrana pomakne. Ovo nam govori da osjetljivost zvucnika (sto je zapravo druga mjera za efikasnot) je tim veca sto avucnik ima vecu povrsinu, i tim veca sto pobuda proizvodi vecu silu kojom zavojnica pomice membranu. Nema nikakve direktne veze izmedju osjetljivosti i maksimalnog hoda - ono sto maksimalni hod (uz povrsinu membrane i efikasnot) daje, je maksimalna glasnoca koju zvucnik moze proizvesti 'bez izoblicenja' (u stvarnosti s izoblicenjima manjima od neke propisane granice).
Postoji medjutim indirektna veza izmedju osjetljivosti i maksimalnog hoda - i ta je obrnuto proporcionalna, dakle zvucnik s vecim maksimalnim hodom u pravilu ima manju osjetljivost, uz sve ostale parametre jednake.
Kako to? Kljuc je upravo u tome da veliki hod zahtijeva visoku zavojnicu (sjetimo se, maksimalni je hod visina zavojnice manje visina raspora). Ako ostavimo jednaki magnet, a njime je odredjena jacina magnetskog polja u rasporu koja se moze postici za odredjene dimenzije raspora (tu postoje konkretne fizikalne granice za dati materijal i volumen magneta kao i materijal polnih nastavaka), zvucnik s vecim hodom treba imati visu zavojnicu od onog s manjim hodom. No, rekli smo, svi ostali parametri ostaju isti - membrana, ovjes, i IMPEDANCIJA.
Ovo zadnje je jako bitno - pretpostavimo da imamo neku impedanciju, npr. 8 ohma. Ovo u biti govori koliko zavoja ima cijela zavojnica (opet, MNOG pojednostavljenja). Za avucnik s, primjerice, rasporom visokim 6mm a zavojnicom visokom 8mm, 2mm od tih 8mm visine zavojnice su zapravo uvije neaktivni, jer su izvan magnetskog polja. Radi se o cistom gubitku - mogli bi reci da ako je zavojnica 8 ohma i visoka 8mm, svega 6 od 8 ohma je 'aktivno' - ostala dva ohma su serijski otpor koji stvara gubitke.
Maksimalni hod takvog zvucnika je +-1mm, tj. 2mm od vrha do vrha. A sad se vratimo na nas prethodni primjer, gdje je zavojnica visoka 12mm i hod je +-3mm - ovdje je sada samo pola zavojnice aktivno, dakle mogli bi to karikirano reci kao da je samo 4 od 8 ohma aktivno. dakle, 33% zavojnice manje je aktivno u odnosu na prethodni primjer. Ali ne samo to, sada je i neaktivni dio duplo veci, tako da je ukupna situacija jos gora, zapravo zvucnik s dugim hodom ima 2.25x manje efikasnu zavojnicu, sto je cca 7dB manje. Naravno ovo je jako pojednostavljeni racun na nivou prve aproksimacije, no vec puno govori.
U gornjem primjeru, zvucnik s kracom zavojnicom je efikasniji, tj. glasniji za neku pobudu, ali je maksimalna dozvoljena pobuda manja jer se prije dostize maksimum hoda. A buduci da smo rekli da je sve ostalo isto, pa tako i povrsina membrane, iako je ovaj zvucnik efikasniji, maksimalna glasnoca koju moze postici je manja - volumien koji moze istisnuti membrana na rubu linearnog hoda je 3x manji od manje efikasnog primjera.
Naravno, u ovom su primjeru svi parametri odim zavojnice ostali isti - u stvarnosti je moguce varirati razne parametre, prvenstveno konstrukciju magneta, i postici vecu efikasnost s istim hodom i membranom, npr. No, postoje granice. Magneti mogu proizvesto odredjeno maksimalnopolje ovosno o materijalu i volumenu te poprecnom presjeku. Materijal polnih nastavaka, koji vodi magnetsko polje sa magneta u raspor gdje je potrebno, najcesce je zeljezo, koje takodjer ima limit koliko maksimalno jako polje moze biti a da ne dodje do zasicenja (pokusaj pojacavanja polja dovodi do toga da sav visak iznad maksimuma ide kao da je zeljezo postalo zrak). Zavojnica ima takodjer svoje limite, jer zica ima odredjen otpor i povecanje duljine zice u rasporu povecava otpornu komponentu impedancije, koja je u ovom slucaju cisti gubitak. Kako god bilo, povecanje efikasnosti zahtijeva sve egzoticnije materijale i sve precizniju izradu, citaj: SKUPO. A upravo je magnetni sustav njaskuplji dio zvucnika.
Jos mala napomena za konstrukcije zvucnika s tzv. dugim rasporom - ovdje se radi o konstrukciji gdje je zavojnica manje visine od raspora. Za sve druge parametre jednake, na kraju opet ispada ista prica, s jednom bitnom razlikom (ako se ne poduzmu dodatne mjere kod standardne konstrukcije s dugom zavojnicom, pri cemu razlike nestaju) a to je odvodjenje topline sa zavojnice. Maksimalni hod se ponovno postize kada je rub zavojnice poravnat s rubom rapsora, samo ovaj puta zavojnica rubom izlazi iz raspora a ne ulazi suprotnim rubom. No, za isti magnet, ukupno je magnetno polje prosireno na visi raspor tako da skracenje zavojnice da bude manja od raspora te da svi zavoji budu u rasporu, tocno kompenzira smanjenje magnetnog polja po jedinici duljine raspora, i vracamo se na istu pricu.