Stereofonní reproduktor

Pozadí

Reproduktor neboli reproduktor je zařízení, které převádí elektrické energetické vlnění na mechanické energetické vlnění nebo slyšitelné zvuky. Zvuk vzniká chvěním nějakého předmětu. Tato vibrace vytváří řadu vln nebo vlnění podobně, jako když hodíte kámen do rybníka. Reproduktory reprodukují zvukové vlny (neboli zvuk) o různých frekvencích. Frekvence je rychlost, s jakou částice ve vzduchu vibrují. Zvuk, který lidské ucho slyší, má frekvenci přibližně od 20 hertzů (Hz) do 20 000 Hz neboli 20 kilohertzů (kHz). Reproduktory se používají ve všech typech komunikačních a zábavních zařízení, jako jsou rozhlasové a televizní přijímače, magnetofony, telefonní záznamníky, dětské chůvičky a stereofonní systémy domácí zábavy

Historie

Základní princip dynamického reproduktoru se od roku 1874, kdy jej patentoval Ernst Siemens, změnil jen málo. Siemens svůj vynález popsal jako prostředek k získání mechanického pohybu elektrické cívky z elektrického proudu, který jí protéká. Původním záměrem jeho vynálezu byl pohyb telegrafního ramene. O dva roky později použil Alexander Graham Bell principy Siemensova zařízení pro telefon. Thomas Edison se zasloužil o vynález reproduktoru, jak jej známe dnes. Skládal se z pružné membrány (kuželu) připevněné k hrdlu akustického rohu.

Kužely prvních reproduktorů používaly různé materiály, například tenké kovové pláty, kůži a papír. Při konstrukci kuželů reproduktorů se používal (a stále používá) papír, protože je levný a snadno dostupný.

Suroviny

Dynamický reproduktor se po desetiletí nezměnil. Rám je vyroben z lisovaného železa nebo hliníku. Permanentní magnet je keramický feritový materiál složený z oxidu železa, stroncia a keramického pojiva. Kužel, surround a pavouk jsou vyrobeny z upraveného papíru potaženého lepidlem. Kmitací cívka se skládá z plastové cívky, na kterou je navinut jemný izolovaný měděný drát.

Konstrukce

Nejběžnějším reproduktorem je dynamický reproduktor. Skládá se z rámu, permanentního magnetu, jádra z měkkého železa, kmitací cívky a membrány. Rám podpírá sestavu kuželky a permanentního magnetu. Kmitací cívka se skládá z izolovaného drátu navinutého kolem plastové cívky. Jeden konec cívky je připevněn ke kuželu a tělo cívky klouže po měkkém železném jádru.

Vodiče od kmitací cívky jsou připojeny ke zvukovému zesilovači. Když se na kmitací cívku přivedou elektrické zvukové signály ze zesilovače, vytvoří se kolem kmitací cívky elektromagnetické pole. To způsobuje, že se kmitací cívka pohybuje tam a zpět podél jádra z měkkého železa, které napomáhá nebo působí proti magnetickému poli vytvářenému permanentním magnetem. Pohyb kmitací cívky způsobuje, že připojený kužel vibruje a vydává zvuk.

Existují čtyři hlavní typy reproduktorů: plnorozsahové, výškové, středotónové a basové. Plnorozsahový reproduktor dokáže reprodukovat většinu zvukového spektra. Jediný reproduktor však nedokáže přesně reprodukovat celý frekvenční rozsah zvuku lidského ucha. Proto byly navrženy další reproduktory, které mají překonat omezení plnorozsahového reproduktoru.

Výškový reproduktor je určen pro vyšší zvukové frekvence nebo vysoké tóny v rozsahu 4-20 kHz. Jsou velmi malé, obvykle mají průměr kolem 2 palců (5,1 cm) nebo méně. Středotónový reproduktor reprodukuje zvuky ve frekvenčním rozsahu 1 000 Hz až 10 kHz. Jejich velikost se pohybuje od 5,1 do 20,3 cm v průměru. Nízkofrekvenční reproduktor reprodukuje basy nebo velmi nízké zvuky ve frekvenčním rozsahu 20-1 000 Hz. Subwoofer může tento rozsah rozšířit až na 3 Hz. Průměr wooferů se pohybuje od 10,2-38,1 cm (4 palce) do 15 palců, přičemž nejběžnější je průměr 10-12 palců (25,4-30,2 cm).

Výrobní proces

1. Permanentní magnet se vyrábí smícháním oxidu železa se stronciem a následným rozemletím této směsi na velmi jemnou sílu. Síla se smísí s keramickým pojivem a poté se uzavře v kovové matrici. Následně je matrice umístěna do pece a slinuta, aby se směs spojila dohromady.
2. Rám je vyroben z hliníkového nebo ocelového plechu. Plech přichází do závodu předtvarovaný. Poté je umístěn na dopravníkový pás a přepraven k řezacímu stroji, který pomocí hydraulického lisu vyřízne do plechu otvory umožňující volný pohyb vzduchu z kužele. Poté je plech tvarován hydraulickým lisem, který jej vtlačí do matrice požadovaného tvaru. Poté se na příslušných místech vyvrtají montážní otvory.
3. Kužel, okolí a pavouk se jednotlivě vytvarují z kompozitního papíru a pak se slepí dohromady jako sestava.
4. Kmitací cívka je vyrobena navinutím mnoha závitů velmi jemného izolovaného měděného drátu na plastovou cívku. Sestava cívky a kmitací cívky je přilepena k prachovému krytu kuželové sestavy.
5. Rám, jádro z měkkého železa a permanentní magnet jsou sešroubovány dohromady jako celek.
6. Sestava kuželu se poté připevní k sestavě rámu tak, že se nejprve ručně přilepí pavouk k základně rámu a poté se přilepí okolí k horní části rámu.

Kontrola kvality

Inspektoři sledují všechny kroky výrobního procesu. Permanentní magnet se kontroluje, zda není oprýskaný nebo prasklý. Papírové kužely se kontrolují, zda nemají vady nebo díry v materiálu, a správné slepení sestavy kuželů. Celá sestava se kontroluje z hlediska celkové kvality a dodržení specifikací.

Konečná sestava reproduktoru je připojena ke zvukovému generátoru, který testuje frekvenční odezvu a výkonové možnosti reproduktoru, aby bylo zajištěno, že reproduktor produkuje zvuk v souladu s požadovanými specifikacemi.

Vedlejší produkty/odpad

Kovový šrot z rámu a papírový odpad z kuželu se předávají k recyklaci do recyklačních závodů. Exotické materiály, jako je stroncium, musí být zlikvidovány v souladu s vládními předpisy.

Budoucnost

V průmyslu se neustále experimentuje se surovinami, aby se zlepšila kvalita zvuku reproduktorů, jejich frekvenční odezva a výkon. Vyvíjejí se nové technologie v podobě reproduktoru s přímým pohonem, který nepoužívá žádnou membránu.

.