تکنولوژی ساخت اسپیکر

بلندگو یا اسپیکر یک مبدل الکترواکوستیک است . بدین مفهوم که سیگنالهایی را که به صورت جریان الکتریکی از طریق یک تقویت کننده صوتی دریافت می کند به صوت  تبدیل می نماید. بلندگو سیگنالی را به صورت جریان متناوب دریافت می کند و انرژی الکترومغناطیسی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. این انرژی مکانیکی چیزی نیست جز لرزشهایی که هوا را به حرکت در می آورد و آنرا به انرژی اکوستیک تبدیل می کند. بسته به نوع فرکانسی که بلندگو آنرا پخش می کند در ابعاد متفاوت و از مواد متنوع ساخته می شود. به عنوان مثال بلندگویی که جهت پخش فرکانسهای خیلی پایین طراحی و ساخته شده است در اصطلاح ” ساب ووفر”     (SUBWOOFER)نامیده میشود. طراحی این بلندگو به گونه ایست که جهت پخش فرکانسهای پایین تر از 200 هرتز بهینه ترین پاسخ را خواهد داشت. سیم پیچ ساب ووفرها بزرگ و ضخیم است و در بسیاری موارد از 4 لایه سیم و یا سیم پیچ دوبل در طراحی و ساخت آنها استفاده می شود. بلندگو هایی که جهت پخش فرکانسهای بالا طراحی و ساخته می شوند ، در اصطلاح توییتر یا درایور(Tweeter or Driver)نامیده می شوند.  این بلندگوها جهت پخش فرکانسهای بالاتر از 2 کیلوهرتز بهینه سازی شده اند و سیم پیچهایی کوچک دارند و در بسیاری موارد در ساختار آنها از صفحات پیزو الکتریک استفاده می شود.

موارد فوق به این معنی نیست که تمامی بلندگوها جهت پخش باند فرکانسی خاص و کوچک طراحی شده اند و باید این نکته را مدنظر قرار داد که بلنگوهای فول رنج از جمله بلندگوهایی هستند که جهت پخش کل  بازه فرکانس قابل شنیدن توسط انسان  طراحی و  ساخته شده اند.

ساختار بلندگو

یک بلندگو به سه بخش کلی تقسیم می شود :

1- بخش الکترومغناطیسی: که از آهنربا magnet ، یوغ یا هسته  yoke or core و سیم پیچ voice coilتشکیل شده است.

2- بخش مکانیکی: که شامل صفحه مخروطی cone و سیستم تعلیق می شود. صفحه مخروطی به سیم پیچ متصل شده است و بنابراین همراه با آن حرکت می کند.

3- بخش اکوستیک: که شامل هوای موجود در فضای آکوستیک است و بلندگو آنرا به حرکت در می آورد و موجب تولید صوت می شود.

یک بلندگو به طور متوسط از 10 بخش تشکیل شده است. تعداد بخشهای تشکیل دهنده یک بلندگو به نوع آن بستگی دارد. شرح ارائه شده در خصوص یک بلندگوی ووفر می باشد.

یوغ  YOKE

از قطعات انتهایی شروع می کنیم. اولین بخش یوغ یا Yoke نامیده می شود که شامل دو بخش است. بخش اول صفحه انتهاییBackplane  نامیده می شود که صفحه عقبی نیز نامیده می شود. بخش دیگر برد Board نامیده می شود . در بسیاری از بلنگوها این دو بخش به صورت پیوسته و یکپارچه به کار گرفته می شوند.

این قطعه در شکل نمایش داده شده است و به عنوان یوغ Yoke شناخته شده است و در حقیقت یک راهنمای داخلی برای حرکت سیم پیچ است . این قطعه به همراه آهنربا Magnet   مجموعه ای را تشکیل می دهند که سیم پیچ متحرک داخل آنها قرار می گیرد و آنرا در بر می گیرد.

یوغ Yoke معمولا از آهن ساخته می شود اما در برخی از بلندگو ها از کروم با کیفیت بالا جهت ساخت آن استفاده می شودو در بلنگوهای با قدرت بالا داخل ان سوراخی جهت ورود و خروج هوا در نظر گرفته می شود که به خنک شدن آهنربا و سیم پیچ کمک می کند . در برخی توییترها سیم های اتصال از سوراخ  مذکور عبور داده می شود.

آهنربا Magnet

از لحاظ مغناطیسی دو دسته بلندگو وجود دارد.دسته اول اصطلاحا از آهنربای غیر دائمی استفاده می کنند و زمانی آماده به کار خواهند شد که تغذیه لازم جهت راه اندازی بخش مغناطیس آنها متصل کردد. در این دسته از بلندگوها به جای آهنربای دائمی می توانید چیزی شبیه به یک ترانس مشاهده کنید. لازم به ذکر است که این دسته از بلندگوها امروزه کاربرد بسیار کم و محدودی دارند.

دسته دوم بلندگوهایی هستند که در ساختار آنها از آهنربای دائمی استفاده می شود و امروزه بسیار فراگیر هستند. این آهنربا ها طبیعی نیستند و از فریت سخت و مغناطیس شده ساخته می شوند.

اخیرا بلدنگوهایی که از آهنربای دائمی  با عنوان نئودمیوم Neodymium استفاده کرده اند ،تولید و به بازار عرضه شده اند. این آهنرباهای دائمی از آلیاژی با ترکیب نئودمیوم ، آهن و بور ساخته شده اند و توسط شرکت جنرال موتورز در سال 1982 توسعه یافته اند. آهنربا های نئودمیوم بسیار قویتر از آهنرباهای معمولی هستند و بلندگوهایی که با استفاده از این آهنربا ساخته می شوند بسیار با کیفیت تر و قویتر و سبک تر از بلندگوهای معمولی در یک سایز یکسان هستند .  از این بلنگوها عمدتا در سیستمهای صوتی خودرویی و فضای باز استفاده می شود.

واشر Washer

واشر یا صفحه جلویی یک حلقه یا دیسک فلزی است که در سایز آهنربا ساخته می شود و بین آهنربا و بدنه سبدی شکل Basket قرار می گیرد. 4 زائده ایجاد شده روی واشر که در شکل نیز مشخص شده است ، داخل بدنه سبدی شکل قرار می گیرند و با حالتی شبیه به پرس باعث اتصال واشر به آن خواهد شد. از چسب های اپوکسی جهت اتصال بهتر واشر به آهنربا و بدنه سبدی شکل استفاده می شود.امروزه در بلندگوهای برند از پیچ و مهره قفل شو جهت برقراری اتصال مذکور استفاده می شود.

بدنه سبدی شکل  Basket

بدنه سبدی شکل Basket  که ناقوس Bell  نیز نامیده می شود چارچوباصلی بلندگو را تشکیل می دهد. سوراخهایی روی لبه بیرونی آن جهت بستن بلنگو داخل جعبه یا محل خاص نصب بلندگو در نظر گرفته شده است. بدنه سبدی شکل از ورق آنودایز شده ساخته شده است بدین معنی که یک لایه از اکسید آلومینیوم روی ورق فلزی ساختار آنرا پوشانده است. این کار باعث افزایش استقامت ورق و در اصطلاح محکم تر شدن  و همچنین کاهش هدایت الکتریکی  آن می شود و بعلاوه از اکسید شدن ورق فلزی نیز جلوگیری خواهد کرد. معمولا بلندگوهای خوب دارایخطوط و برجستگیهایی روی این بخش هستند که استقامت بدنه سبدی شکل را تا حد امکان افزایش می دهد. امروزه در بسیاری از بلندگوهای پرقدرت از بدنه های ریخته گری شده و با استقامت بسیار بالا نیز استفاده می شود. جنس فلز استفاه شده جهت ساخت بدنه سبدی شکل عمدتا از آهن یا آلومینیوم است و عمدتا گرد هستند. در بلنگوهای خودرویی با توجه به کمبود فضا از بلنگوهای فول رنج بیضی شکل نیز استفاده می شود.

صفحه ممبران  Spider

این صفحه با توجه بهشکل خاص آن عنکبوت Spider نامیده می شود و با عنوان ممبران نیز شناخته شده است. یک صفحه دایره ای شکل است که از مواد متنوعی مانند کتان ، فیبر آرامید ، اکلریلیک و پلی استر ساخته می شود. این صفحه جهت حصول سختی مناسب به لاک خاصی آغشته می شود که با افزایش مقاومت فیزیکی صفحه شکل و خاصیت کشسانی آنرا تغییر نمی دهد. ممبران از داخل به انتهای صفحه مخروطی شکل  Cone و از بیرون به بدنه سبدی شکل متصل می گردد و باعث می شود که سیم پیچ متصل شده به انتهای صفحه مخروطی شکل Cone در محل صحیح خود قرار گیرد.

کاربرد اصلی ممبران اینست که امکان حرکت به بیرون و داخل فضای طراحی شده برای آن را بدون تماس اضافی ، برای سیم پیچ فراهم می نماید. وقتی سیم پیچ به سمت داخل یا خارج حرکت می کند نباید با قسمتهای فلزی برخورد داشته باشد چرا که این مورد باعث از بین رفتن عایق سیم پیچ و در نهایت ایجاد اتصالی ، ایجاد صوت مخدوش و در نهایت آسیب به بلندگو را به دنبال خواه داشت. در شکل نمایش داده شده 3 نوع متفاوت از ممبران ها را مشاهده می کنید.

سیم پیچ صوتی Voice Coil

سیم پیچ صوتی به شکل یک استوانه ساخته می شود. این سیم پیچ از پیچیده شدن سیم عایق دار (معمولا سیم لاکی) روی یک استوانه از جنس کاغذ ، آلومینیوم ، فایبر گلاس و … ساخته می شود.در بلنگوهای با قدرت بالا از فیبر کربن نیز جهت تهیه سیم پیچ صوتی استفاده می شود. سیم پیچهای صوتی جهت استحکام بیشتر به چسب های خاص آغشته می شوند تا علاوه بر استحکام  فیزیکی و مقاومت در برابر دمای بالا و رطوبت ، کاملا عایق و ایمن شوند.

در شکل نمایش داده شده یک سیم پیچ صوتی و یک استوانه آلومینیومی نمایش داده شده است . استوانه آلومینیومی ابزاریست که جهت پیچیدن سیمها استفاده می شود . با توجه به تعداد دور سیمهای پیچیده شده و راهنمای موجود روی استوانه آلومینیومی می توان امپدانس سیم پیچ را نیز تعیین کرد.

متصل شدن سیم پیچ به استوانه ای که روی آن پیچیده می شود از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و معمولا به این منظور از چسب های با کیفیت بالا با هدف استحکام حداکثر در حرکت و دمای بالا و همچنین رطوبت استفاده می شود. چسب های اپوکسی با قابلیت خشک شدن کند و سپس حرارت دادن به مجموعه جهت حصول شرایط مطلوب عمدتا به کار گرفته می شوند.

روند سیم پیچی می بایست با دقت بسیار بالا انجام شود تا سیم ها به صورت کاملا منظم و با حداقل فاصله ممکن در کنار یکدیگر پیچیده شوند چرا که این عمل اصلی ترین عامل در تعیین کیفیت یک بلندگو می باشد. به طور معمول سیم پیچ ها تک لایه هستند اما سیم پیچ های 3،2 یا 4 لایه نیز ساخته می شوند که بین لایه های آنها از رزین های اپوکسی  جهت چسبدنگی و یک پارچگی حداکثر استفاده می شود.

صفحه مخروطی The Cone

صفحه مخروطی در شکلهای متنوع و از مواد مختلفی ساخته می شود. به طور معمول جنس این صفحه از موادی مانند پارچه ، کاغذ قابل ارتجاع و سبک ، مواد پلاستیکی و …  ساخته می شوند. امروزه از فیبرهای کربن نیز جهت ساخت صفحه مخروطی استفاده می شود که استحکام بیشتری دارند. لازم به ذکر است که کیفیت مواد به کار رفته  در ساخت صفحه مخروطی به طور مستقیم درکیفیت بلند گو موثر خواهد بود.

طراحی صفحه مخروطی بسیار پیچیده است . به عنوان یک آزمون ساده، صفحه مخروطی خوب می بایست وقتی ضربه سبک و ظریف توسط انگشت به آن زده می شود ، صدایی با سطح قابل قبول پخش نماید. قطر صفحه مخروطی  به اینچ بیان می شود و سایز بلندگو را تعیین می نماید.

لبه بیرونی صفحه مخروطی به بخشی متصل می گردد که به آن سراند Surround گفته می شود. این قسمت که معمولا از لاستیک یا پارچه و موادی که خاصیت ارتجاعی مناسبی دارند ساخته می شود عمدتا به صورت یکپارچه با صفحه مخروطی تولید می شود اما در مواردی هم با توجه به آسیب پذیر بودن این قسمت ، سراند به صورت جداگانه نیز تولید و عرضه می گردد. صفحه مخروطی از پایین به سیم پیچ صوتی چسبانده می شود و لبه بیرونی آن نیز توسط چسب هایی که در صنعت تولید کفش نیز به کار گرفته می شوند به سراند و در نهایت به بدنه سبدی شکل متصل می گردد.

در پوش محافظ Dust cover

در پوش محافظ جهتجلوگیری از ورود گرد و خاک و سایر ذرات به محل قرار گیری سیم پیچ صوتی ، به شکل یک دایره محدب یا مقعر از جنس پلاستیک ، مقوا یا پارچه ساخته می شود. درپوش محافظ داخل صفحه مخروطی چسبانده می شود و محل اتصال سیم پیچ با صفحه مخروطی را می پوشاند.

سیم های تابیده شده   Braid

دو سر سیم پیچ صوتی محل اتصال سیگنال الکتریکی به بلندگو است و می بایست این دو سر جهت اتصال جریان الکتریکی از خروجی آمپلیفایر صوتی در دسترس کاربر قرار گیرد. با توجه به اینکه سیمهای استفاده شده در سیم پیچ صوتی نازک و شکننده هستند ، از سیمهای تابیده شده که ترکیبی از نایلون و سیم مسی یا نقره اندود هستند  و قابلیت ارتجائی بسیار مناسبی دارند ، جهت برقراری این اتصال استفاده می شوند.

اتصال به سیم پیچ صوتی معمولا  در زیر درپوش محافظ انجام می شود و از همان منطقه یا در نزدیکی آن ( بسته به اندازه درپوش محافظ)  سیمهای تابیده از بدنه صفحه مخروطی عبور داده می شوند و به ترمینال در نظر گرفته شده به همین منظور که روی بدنه سبدی شکل نصب می شود ، متصل می گردند. محل عبور سیم های به هم تابیده شده از صفحه مخروطی شکل را با چسب یا رزین خاص می پوشانند تا از حرکت احتمالی سیم در محل عبور ان از صفحه مخروطی شکل  جلوگیری شود. ترمینال های اتصال که پایه های آن با علامت های  مثبت + و منفی – مشخص شد ه است ، جهت اتصال سیمهای حامل جریان الکتریکی خروجی آمپلی فایر صوتی در نظر گرفته شده اند. با توجه به اینکه جریان متصل شونده به بلندگو از نوع متناوب است در نتیجه این سوال مطرح می شود که علت نامگذاری این پایه های به صورت مثبت و منفی چیست، در حالیکه اگر خروجی آمپلی فایر صوتی را در هر کدام از دو حالت ممکن به بلنگو متصل کنید ، تغییری در صدای خروجی بلندگو حس نخواهید کرد؟

پاسخ اینست که در مواقعی که نیاز به موازی کردن دویا چند بلندگو وجود داشته باشد و یا اینکه خروجی آمپلی فایر صوتی در حالت استریو قرار داشته باشد و اتصال صحیح انجام نشود ، صوت حاصل از بلندگوها از فاز در نظر گرفته شده برای آنها خارج می شود و کیفیت و قدرت مطلوب از مجموعه ای که با شرایط مذکور راه اندازی شده است دور از انتظار خواهد بود. دقت داشته باشید که “افت کیفیت صدای باس از جمله مهمترین علائم  اتصال نادرست می باشد” .