Achtergrond
Een luidspreker of luidspreker is een apparaat dat elektrische energiegolven omzet in mechanische energiegolven of hoorbare geluiden. Geluid wordt geproduceerd door de trilling van een voorwerp. Deze trilling veroorzaakt een reeks rimpelingen of golven, vergelijkbaar met wat men ziet wanneer een steen in een vijver wordt gegooid. Luidsprekers geven geluidsgolven (of audio) met verschillende frequenties weer. De frequentie is de snelheid waarmee de deeltjes in de lucht trillen. Het geluid dat het menselijk oor kan horen, varieert van ongeveer 20 hertz (Hz) tot 20.000 Hz of 20 kilohertz (kHz). Luidsprekers worden gebruikt in alle soorten communicatie- en amusementsapparatuur, zoals radio- en televisieontvangers, bandrecorders, telefoonbeantwoorders, babyfoons en stereo home-entertainmentsystemen
Geschiedenis
Het basisprincipe van een dynamische luidspreker is weinig veranderd sinds het in 1874 door Ernst Siemens werd gepatenteerd. Siemens beschreef zijn uitvinding als een middel om mechanische beweging van een elektrische spoel te verkrijgen uit elektrische stromen die er doorheen liepen. De oorspronkelijke bedoeling van zijn uitvinding was een telegraafarm in beweging te brengen. Alexander Graham Bell paste de principes van Siemens twee jaar later toe op de telefoon. Thomas Edison wordt gecrediteerd voor de uitvinding van de luidspreker zoals die vandaag bekend is. Hij bestond uit een flexibel diafragma (kegel) bevestigd aan de keel van een akoestische hoorn.
Voor de kegels van vroege luidsprekers werden verschillende materialen gebruikt, zoals dunne metalen platen, leer, en papier. Papier werd (en wordt nog steeds) gebruikt bij de constructie van luidsprekerkegels omdat het goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar is.
Grondstoffen
De dynamische luidspreker is in tientallen jaren niet veranderd. Het frame is gemaakt van gestampt ijzer of aluminium. De permanente magneet is een keramisch ferriet materiaal bestaande uit ijzeroxide, strontium, en een keramisch bindmiddel. De conus, surround en spin zijn gemaakt van behandeld papier dat is bedekt met een kleefstof. De spreekspoel bestaat uit een plastic spoel met fijn geïsoleerd koperdraad eromheen gewonden.
Ontwerp
De meest gebruikelijke luidspreker is de dynamische luidspreker. Hij bestaat uit een frame, een permanente magneet, een zachte ijzeren kern, een spreekspoel en een conus. Het frame ondersteunt de conus en de permanente magneet. De spreekspoel bestaat uit een geïsoleerde draad die rond een plastic spoel is gewikkeld. Een uiteinde van de spoel is bevestigd aan de conus en het lichaam van de spoel glijdt over de zachte ijzeren kern.
De draden van de spreekspoel zijn verbonden met een audio-versterker. Wanneer elektrische audiosignalen van de versterker op de spreekspoel worden toegepast, wordt rond de spreekspoel een elektromagnetisch veld opgewekt. Hierdoor beweegt de spreekspoel heen en weer langs de zachte ijzeren kern, die het door de permanente magneet geproduceerde magnetische veld helpt of juist tegenwerkt. De beweging van de spreekspoel brengt de aangehechte conus in trilling en produceert geluid.
Er zijn vier hoofdtypen luidsprekers: full-range, tweeter, mid-range, en woofer. De full-range luidspreker kan het grootste deel van het audiogeluidsspectrum weergeven. Een enkele luidspreker kan echter niet het gehele audiofrequentiebereik van het menselijk oor nauwkeurig weergeven. Daarom werden andere luidsprekers ontworpen om de beperkingen van de full-range luidspreker te ondervangen.
De tweeter is bedoeld voor de hogere audiofrequenties of hoge tonen in het bereik van 4-20 kHz. Ze zijn zeer klein, meestal ongeveer 2 in (5,1 cm) in diameter of minder. De middentonenluidspreker reproduceert geluiden in het frequentiebereik van 1.000 Hz tot 10 kHz. De diameter van deze luidsprekers varieert van 5,1-20,3 cm (2 in) tot 8 in (8 in). De woofer reproduceert de lage tonen of zeer lage tonen in het frequentiebereik van 20-1.000 Hz. Een subwoofer kan dit uitbreiden tot zo laag als 3 Hz. Woofers hebben een diameter van 10,2-38,1 cm (4 in tot 15 in), waarbij een diameter van 25,4-30,2 cm (10-12 in) het meest gangbaar is.
Akio Morita werd geboren op 26 januari 1921 in het Japanse dorp Kosugaya. Morita zou de vijftiende generatie erfgenaam zijn geweest van de 300 jaar oude sakehandel van zijn familie, maar ging in plaats daarvan naar de prestigieuze Achtste Hogere School als hoofdvak natuurkunde.
In plaats van te worden opgeroepen voor de Tweede Wereldoorlog, ging Morita naar de Osaka Imperial University en stemde ermee in om na zijn afstuderen te dienen in de Japanse Keizerlijke Marine. Daar ontmoette Morita Masura Ibuka, een elektronica-ingenieur. Na de oorlog richtten Morita en Ibuka de Tokyo Telecommunications Engineering Corporation op met slechts 500 dollar en 20 werknemers. In 1953 kocht Morita de rechten op de transistor, een miniatuurelektronicacircuit dat was ontwikkeld door het Amerikaanse Bell Laboratories en dat als onpraktisch werd beschouwd. Binnen twee jaar creëerden Morita en Ibuka de AM transistorradio. Nog eens twee jaar later begonnen zij met de productie van de transistorradio in zakformaat, de AM-FM transistorradio en de eerste volledig transistortelevisie.
In 1958 veranderde Morita de naam van het bedrijf in Sony Corporation en verhuisde naar New York om activiteiten in de Verenigde Staten op te zetten. Sony werd het eerste bedrijf in buitenlandse handen dat in de Verenigde Staten aandelen te koop aanbood, en in 1970 werd het het eerste Japanse bedrijf dat aan de New York Stock Exchange genoteerd stond.
In de jaren tachtig en begin jaren negentig schreef Morita twee boeken over carrières in het bedrijfsleven en internationale handel: Made in Japan (1986) en The Japan That Can Say No (1991). In 1994 ging hij op 73-jarige leeftijd met pensioen, nadat hij een invaliderende beroerte had gehad. Morita stierf aan longontsteking in Tokio op 3 oktober 1999.
Het fabricageproces
- De permanente magneet wordt geconstrueerd door ijzeroxide met strontium te mengen en de verbinding vervolgens te malen tot een zeer fijne kracht. De kracht wordt gemengd met een keramisch bindmiddel en vervolgens in een metalen matrijs gesloten. De matrijs wordt dan geplaatst in oven en gesinterd om het mengsel samen te binden.
- Het frame is gemaakt van een aluminium of stalen plaat. De plaat komt voorgevormd aan in de fabriek. Het wordt dan op een transportband geplaatst en naar een snijmachine vervoerd die een hydraulische pers gebruikt om gaten in de plaat te snijden om vrije luchtbeweging van de kegel mogelijk te maken. De plaat wordt vervolgens gevormd door een hydraulische pers die de plaat in een matrijs met de gewenste vorm drukt. De montagegaten worden dan geboord op hun juiste plaatsen.
- De conus, surround en spin worden afzonderlijk gevormd uit composietpapier en dan als een geheel aan elkaar gelijmd.
- De spreekspoel wordt opgebouwd door vele windingen van zeer fijn geïsoleerd koperdraad op een plastic spoel te wikkelen. Het spoeltje en de spreekspoel worden op de stofkap van de conus gelijmd.
- Het frame, de zachte ijzeren kern en de permanente magneet worden als één geheel aan elkaar geschroefd.
- De kegelassemblage wordt dan aan het frameassemblage vastgemaakt door eerst de spin manueel aan de basis van het frame te lijmen en dan de surround aan de bovenkant van het frame te lijmen.
Kwaliteitscontrole
Inspecteurs controleren alle stappen van het fabricageproces. De permanente magneet wordt gecontroleerd op spanen of scheuren. De papieren kegels worden geïnspecteerd op gebreken of gaten in het materiaal, en de juiste verlijming van de kegel assemblage. De gehele assemblage wordt geïnspecteerd op algehele kwaliteit en het voldoen aan de specificaties.
De uiteindelijke luidsprekerassemblage wordt aangesloten op een audiogenerator die de frequentierespons en het vermogen van de luidspreker test om er zeker van te zijn dat hij geluid produceert binnen de vereiste specificaties.
Bijproducten/Afval
Metaalschroot van het frame en papierafval van de conus gaan naar recyclingbedrijven voor hergebruik. Exotische materialen, zoals strontium, moeten volgens de overheidsvoorschriften worden afgevoerd.
De toekomst
De industrie experimenteert voortdurend met grondstoffen om de geluidskwaliteit, de frequentierespons en het uitgangsvermogen van luidsprekers te verbeteren. Nieuwe technologieën worden ontwikkeld in de vorm van een direct-drive luidspreker die geen conus gebruikt.
Waar vindt u meer informatie
Boeken
Prompt Publications. Luidsprekers voor uw huis en auto. Indianapolis: 1992.
Overige
McIntosh Laboratory Web Page. December 2001. < http://www.mcintoshlabs.com >.
Ernst S. Sibberson
