آشنایی با سیستم صوتی اتومبیل قسمت پنجم

اسپیکر:

در قسمت‌های قبلی این سری، در مورد هدیونیت و آمپلی فایر، اجزای تشکیل‌دهنده یک سیستم صوتی که سیگنال‌های صوتی را تولید و سپس تقویت می‌کنند صحبت کردیم. اما بدون اسپیکر، که سیگنال‌های الکتریکی را می‌گیرد و آن را به صدا تبدیل می‌کند، نمی توان چیزی شنید.

صدا چیست؟

برای درک اینکه اسپیکرها چطور صدا را تولید می‌کنند، بهتر است بدانید که صدا یک موج فشار است که در هوا عبور می‌کند. وقتی این امواج فشار به پرده گوش شما می‌رسد و موجب ارتعاش آن می‌شود، مغز این ارتعاش را به عنوان صدا تفسیر می‌کند. اسپیکر هم دقیقا همین کار را می‌کند: ارتعاش ایجاد می‌کند و باعث ایجاد فشار در هوا می‌شود و ما آن را به عنوان صدا می‌شنویم. معیار اندازه‌گیری این امواج صوتی یا ارتعاشات، تعداد دفعات آنها در هر ثانیه است. فرکانس امواج صوتی با هرتز، یا سیکل در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود. هرچه فرکانس این ارتعاشات پایین‌تر باشد (به عبارت دیگر یعنی در هر ثانیه تعداد کمتری موج تولید شود) صدا زیرتر خواهد بود. هرچه فرکانس این ارتعاشات بالاتر اشد (یعنی در هر ثانیه تعداد بیشتری ایجاد شود)، صدا بم‌تر خواهد بود. شنوایی انسان به فرکانس مشخصی (معمولا از ۲۰ تا ۲۰٫۰۰۰ هرتز) محدود است. بم‌ترین صدایی که ما می‌توانیم بشنویم تقریبا ۲۰ هرتز است، هرچند انسان‌ها درواقع این فرکانس‌های کمتری را با حواس دیگرشان احساس می‌کنند. بالاترین فرکانس زیری که ما می‌توانیم بشنویم حدود ۲۰٫۰۰۰ هرتز است. البته شنوایی افراد با یکدیگر متفاوت است. اکثر افراد با پا به سن گذاشتن، شنوایی خود را، به خصوص فرکانس‌های بالاتر، از دست می‌دهند. قرار گرفتن در معرض سر و صدای بسیار بلند یا مواجه طولانی مدت با صدای بلند باعث کاهش شنوایی می‌شود. به همین دلیل بهتر است از گوش خود در برابر صداهای بلند محافظت کنید و برای مدت طولانی با صدای بلند در ماشین یا با هدفون به موسیقی گوش ندهید. نوسان یا بلندی صدا با دسی‌بل اندازه‌گیری می‌شود. اگر در پس‌زمینه سر و صدایی نباشد، ما می‌توانیم صداهای بسیار ملایم تا زیر ۵۰dB را بشنویم. صدا از نظر انسان زمانی شروع به بلند شدن می‌کند که ۶۰-۷۰ دسی‌بل باشد. صدای ۸۰ دسی‌بل بسیار بلند است و قرار گرفتن طولانی مدت در معرض صدای حدود ۹۰ دسی‌بل می‌تواند مضر باشد. صداهای بلندتر، مثلا بیش از ۱۰۰ دسی‌بل که بعضی از سیستم‌های صوتی می‌توانند تولید کنند، به سرعت به شنوایی شما آسیب می‌زند.

اسپیکر چیست؟

حالا که متوجه شدید اسپیکر فشاری تولید می‌کند که ما آن را به عنوان صدا می‌شنویم، وقت آن است ببینیم خود اسپیکر چطور کار می‌کند. به اسپیکر، مبدل نیز گفته می‌شود، زیرا انرژی الکتریکی که از آمپلیفایر می‌آید را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند که پرده بلندگو را به حرکت درمی‌آورد. حرکت پرده باعث ایجاد فشار صدایی می‌شود که ما می‌شنویم. آمپلی فایرهای صوتی دارای خروجی‌های مثبت و منفی هستند که از طریق سیم به پایانه‌های ورودی بلندگو متصل می‌شوند. سپس جریان متناوب که از آپلیفر می‌آید، از طریق سیم‌پیچ‌هایی که کوئل صدا نام دارند و به وسیله سیم به پایانه‌های بلندگو متصل شده‌اند هدایت می‌شود. کوئل صدا، در اطراف انتهای کوچکتر و باریک‌تر مخروط بلندگو پیچیده شده است. این مخروط داخل یک آهنربا ثابت بر روی قاب بلندگو معلق است. جریانی که از آمپلی فایرها می‌آید، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف کوئل صدا ایجاد می‌کند. از آنجایی که آهنربا داخل قاب بلندگو ثابت است و کوئل صدا می‌تواند آزادانه حرکت کند، جریان متناوبی که از آپلیفرها می‌آید، مخروط بلندگو را حرکت داد و صدا ایجاد می‌شود.

اسپیکرهای تخصصی

ساده‌ترین نوع اسپیکر که در سیسم‌های صوتی ماشین نصب می‌شود، (فول رِنج) نام دارد و طراحی آن به گونه‌ای است که تمام محدوده فراکانسی که انسان می‌تواند بشنود را تولید می‌کند. اما این عملا از لحاظ فیزیکی غیرممکن است که یک اسپیکر بتواند چنین طیف وسیعی از صداها را به درستی پوشش دهد. به همین دلیل بهتر است از اسپیکرهای تخصصی استفاده کنید که برای تولید بخش خاصی از طیف فرکانس طراحی شده‌اند. به عنوان مثال توئیترها، از آنجا که مخروط‌های کوچک‌شان می‌توانند بسیار سریع حرکت کنند، می‌توانند فرکانس‌های بالا تولید می‌کنند. ووفرها و ساب‌ووفرها، اسپیکرهای بزرگی هستند که هوای بسیار بیشتری را فشار می‌دهند،آرامتر حرکت می‌کنند و فرکانس‌های بم ایجاد می‌کنند. اسپیکرهای میدرِنج نیز فرکانس‌هایی میان نوئیترها و ووفرها تولید می‌کنند. سیستم‌های صوتی پیچیده‌تر نیز برای هندل کردن فرکانس بین باس عمیق و میرنج، از محرک‌های میدباس استفاده می‌کنند. اسپیکرها دوطرفه، چندین محرک (مانند میدرنج و توئیتر) را با هم ترکیب می‌کنند تا فضای زیادی هم داخل اتومبیل گرفته نشود.

کراس‌اُور

تکان دادن مخروط بزرگ ساب‌ووفرها، نسبت به مخروط کوچک یک توئیتر، نیازمند قدرت بیشتری است. و سیگنال‌های صوتی تقویت شده برای یک ساب‌ووفرها، به توئیترها آسیب می‌رساند. در مقاله آمپلیفایرها در این سری، گفتیم که چطور همگذری (یا کراس‌اِور) مدارها، سیگنال صوتی را تقسیم می‌کند تا چند کانال آمپلی‌فایر بتوانند محدوده فرکانس خاصی را هندل کند. به این ترتیب اسپیکرها می‌توانند سیگنال‌های صوتی که برای تولید آنها طراحی شده‌اند و میزان قدرتی که برای هندل کردن این سینگال‌ها لازم است را دریافت کنید. در این مقاله ذکر شد که برخی از سیستم‌ها از هم کراس‌اُورهای «غیرفعال» (در مقابل کراس‌اُور «فعال» و یا مدار متقاطع الکترونیکی در آمپلی فایر) استفاده می‌کنند که در زنجیره سیگنال، پس از آمپلی‌فایر قرار دارند. کراس‌اُورهای غیرفعال در اسپیکرهای دوطرفه وجود دارد که فرکانس‌های را بین دو اسپیکر، اما در یک قاب واحد، تقسیم می‌کند.