محرك مكبر صوت كهروديناميكي

مُشغّل مكبر الصوت الكهروديناميكي ، والذي يُطلق عليه غالبًا اسم مُشغّل مكبر الصوت عندما يكون نوعه غير مُحدد، هو مُحوّل طاقة فردي يُحوّل إشارة الصوت الكهربائية إلى موجات صوتية . على الرغم من أن المصطلح يُستخدم أحيانًا بشكل مُتبادل مع مُصطلح مكبر الصوت ( مكبر الصوت )، إلا أنه يُطلق عادةً على مُحوّلات الطاقة المُتخصصة التي تُعيد إنتاج جزء فقط من نطاق الترددات المسموعة ، أو على مُشغّل واحد أو أكثر داخل صندوق مكبر الصوت (أو ببساطة "مكبر الصوت"). من أجل إعادة إنتاج الصوت بدقة عالية ، غالبًا ما يتم تركيب مكبرات صوت مُتعددة في نفس الصندوق ، حيث يُعيد كل منها إنتاج جزء مُختلف من نطاق الترددات المسموعة. في هذه الحالة، يُشار إلى مكبرات الصوت الفردية باسم مُشغّلات ، وتُسمى الوحدة بأكملها مكبر صوت . تُسمى المُشغّلات المُصممة لإعادة إنتاج الترددات الصوتية العالية بمُكبّرات الترددات العالية (تويتر) ، وتُسمى تلك المُصممة للترددات المتوسطة بمُشغّلات الترددات المتوسطة (نادرًا ما تُسمى بمُكبّرات الترددات المنخفضة)، بينما تُسمى تلك المُصممة لنطاق الترددات المنخفضة جدًا بمُكبّرات الترددات المنخفضة جدًا ( ساب ووفر ). من أنواع مكبرات الصوت الأقل شيوعًا مكبرات الصوت فائقة التردد ومكبرات الصوت الدوارة .

تُعدّ الآلية الكهروصوتية الأكثر شيوعًا في مكبرات الصوت لتحويل التيار الكهربائي إلى موجات صوتية هي المحرك الديناميكي أو الكهروديناميكي ، الذي اخترعه إدوارد دبليو كيلوج وتشستر دبليو رايس عام 1925 ، والذي يُنتج الصوت باستخدام ملف سلكي يُسمى ملف الصوت مُعلق بين قطبي مغناطيس . وهناك آليات أخرى أقل استخدامًا بكثير، منها: المحركات الكهروستاتيكية ، والمحركات الكهروإجهادية ، والمحركات المغناطيسية المستوية ، ومحركات حركة الهواء من نوع هايل ، والمحركات الأيونية ، بالإضافة إلى تصاميم أخرى لمكبرات الصوت . ^{[ 1 ]}

يستخدم النوع الأكثر شيوعًا من مكبرات الصوت، والذي يُعرف عادةً باسم مكبر الصوت الديناميكي ، غشاءً خفيف الوزن ، أو مخروطًا ، متصلًا بهيكل صلب ، أو إطار ، عبر نظام تعليق مرن، يُعرف عادةً باسم " العنكبوت" ، والذي يُقيد حركة ملف الصوت محوريًا عبر فجوة مغناطيسية أسطوانية. ويمنع غطاء واقٍ من الغبار ، مُلصق في مركز المخروط، دخول الغبار، وخاصةً الحطام المغناطيسي الحديدي ، إلى الفجوة.

عند تطبيق إشارة كهربائية على ملف الصوت، يتولد مجال مغناطيسي بفعل التيار الكهربائي فيه، مما يجعله مغناطيسًا كهربائيًا متغيرًا. يتفاعل الملف والنظام المغناطيسي للسماعة بطريقة مشابهة للملف اللولبي ، مولدًا قوة ميكانيكية تحرك الملف (وبالتالي المخروط المتصل به). يؤدي تطبيق التيار المتردد إلى تحريك المخروط ذهابًا وإيابًا، مما يُسرّع الصوت ويُعيد إنتاجه تحت سيطرة الإشارة الكهربائية القادمة من المُضخّم.

فيما يلي وصف للمكونات الفردية لهذا النوع من مكبرات الصوت.

تتضمن مكبرات الصوت غشاءً يتحرك ذهابًا وإيابًا لتوليد موجات ضغط في عمود الهواء الأمامي، وتبعًا للتطبيق، بزاوية معينة على الجانبين. عادةً ما يكون الغشاء على شكل مخروط للترددات المنخفضة والمتوسطة، أو قبة للترددات العالية، أو في حالات أقل شيوعًا، شريطًا، وعادةً ما يُصنع من ورق مطلي أو غير مطلي أو بلاستيك البولي بروبيلين. ^{[ 5 ]} تُستخدم مواد أكثر تطورًا في بعض مكبرات الصوت، مثل الألياف الزجاجية المنسوجة ، وألياف الكربون ، والألومنيوم ، والتيتانيوم ، والكربون المتشابك النقي، بينما يستخدم عدد قليل جدًا منها أغشية بلاستيكية مثل البولي إيثيلين إيمين (PEI)، والبولي إيميد، والبولي إيثيلين تيريفثالات (PET) كغشاء مخروطي أو قبة أو مشع.

تحتوي جميع مكبرات الصوت على آلية لتحفيز الحركة الترددية كهربائيًا. عادةً، يوجد ملف ملفوف بإحكام من سلك معزول (يُعرف بملف الصوت ) مُثبّت على عنق مخروط مكبر الصوت. في مكبرات الصوت الشريطية، قد يكون ملف الصوت مطبوعًا أو مُلصقًا على ورقة رقيقة جدًا من الورق أو الألومنيوم أو الألياف الزجاجية أو البلاستيك. يُثبّت هذا المخروط أو القبة أو أي مُشعّع آخر من حافته الخارجية بواسطة غلاف مرن على إطار صلب يدعم مغناطيسًا دائمًا بالقرب من ملف الصوت. ولتحقيق الكفاءة، يُعدّ ملف الصوت والمخروط خفيفي الوزن نسبيًا الأجزاء المتحركة في مكبر الصوت، بينما يبقى المغناطيس الأثقل وزنًا ثابتًا. تشمل المكونات النموذجية الأخرى العنكبوت أو المخمد، المستخدم كعنصر تعليق خلفي، وموصلات بسيطة أو أعمدة توصيل لتوصيل إشارة الصوت، وربما حشية مرنة لإحكام إغلاق الوصلة بين الهيكل والعلبة.

تُثبّت مكبرات الصوت عادةً داخل غلاف صلب مصنوع من الخشب أو البلاستيك، أو أحيانًا المعدن. يعمل هذا الغلاف على عزل الطاقة الصوتية القادمة من مقدمة المخروط عن تلك القادمة من مؤخرته. ويمكن استخدام بوق لزيادة الكفاءة وتوجيه الصوت. كما تُستخدم عادةً شبكة أو قماش أو أي غطاء محايد صوتيًا لإخفاء مكبرات الصوت ومكوناتها، وحماية مكبر الصوت من التلف المادي.

أثناء التشغيل، تُرسل إشارة إلى ملف الصوت عبر أسلاك كهربائية، من المُضخّم عبر كابل السماعة ، ثم عبر سلك مرن إلى الملف المتحرك. يُولّد التيار مجالًا مغناطيسيًا يُجبر غشاء السماعة على التحرك بالتناوب في اتجاهين، بفعل المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المتدفق في ملف الصوت، في مواجهة المجال المُنشأ في الفجوة المغناطيسية بواسطة بنية المغناطيس الثابتة، وذلك مع تغير الإشارة الكهربائية. تُحرك هذه الحركة الترددية الهواء أمام غشاء السماعة، مُحدثةً فروقًا في الضغط تنتقل على شكل موجات صوتية .

يعمل كل من العنكبوت والإطار المحيط به كآلية زنبركية لاستعادة الوضع الأصلي عند تحريك السماعة بعيدًا عن الوضع المتوازن الذي تم ضبطه عند تجميعها في المصنع. بالإضافة إلى ذلك، يساهم كل منهما في توسيط ملف الصوت والمخروط، بشكل متمركز داخل مجموعة المغناطيس، ومن الأمام إلى الخلف، مما يعيد ملف الصوت إلى وضع دقيق داخل الفجوة المغناطيسية، بحيث لا يميل إلى أي من الطرفين.

يشكل ملف الصوت والمغناطيس محركًا خطيًا يعمل ضد قوة الشد الزنبركية التي يفرضها غشاء السماعة والحافة. ​​لو لم يكن هناك قيد على مسافة الحركة يفرضه غشاء السماعة والحافة، لكان من الممكن أن ينفصل ملف الصوت عن مجموعة المغناطيس عند مستويات طاقة عالية، أو أن يتحرك للداخل بعمق كافٍ ليصطدم بالجزء الخلفي من مجموعة المغناطيس. تعمل معظم وحدات تشغيل السماعات فقط ضد قوى التمركز التي يفرضها غشاء السماعة والحافة، ولا تراقب موضع عنصر التشغيل أو تحاول تحديد موضعه بدقة. تتضمن بعض تصميمات وحدات تشغيل السماعات آليات للقيام بذلك (تُسمى عادةً آليات مؤازرة )؛ وتُستخدم هذه الآليات عمومًا في مكبرات الصوت المنخفضة التردد، وخاصةً مكبرات الصوت الفرعية، نظرًا لزيادة حركة المخروط المطلوبة بشكل كبير عند تلك الترددات في وحدة تشغيل يكون حجم مخروطها أصغر بكثير من الطول الموجي لبعض الأصوات التي صُممت لإعادة إنتاجها (أي ترددات الجهير التي تقل عن 100 هرتز تقريبًا).

قد تُصمَّم وحدات مكبرات الصوت للعمل ضمن نطاق تردد واسع أو ضيق . لا تُناسب الأغشية الصغيرة تحريك كمية الهواء الكبيرة اللازمة لاستجابة جيدة للترددات المنخفضة. في المقابل، قد تحتوي الوحدات الكبيرة على ملفات صوتية ومخاريط ثقيلة تحدّ من قدرتها على العمل عند الترددات العالية جدًا. قد تُعاني الوحدات التي تتجاوز حدود تصميمها من تشويه عالٍ . في نظام مكبرات الصوت متعدد الاتجاهات، تُستخدم وحدات متخصصة لإنتاج نطاقات تردد محددة، ويتم تقسيم الإشارة الواردة بواسطة مُقسِّم ترددات . يمكن تصنيف الوحدات إلى عدة أنواع فرعية: مكبرات الصوت كاملة النطاق ، ومكبرات الصوت عالية التردد (التويتر) ، ومكبرات الصوت فائقة التردد (التويتر) ، ومكبرات الصوت متوسطة المدى ، ومكبرات الصوت منخفضة التردد (الووفر) ، ومكبرات الصوت منخفضة التردد جدًا ( الساب ووفر) .

تُعدّ مكبرات الصوت الوسيلة الأساسية لإعادة إنتاج الصوت. وتُستخدم في العديد من التطبيقات الصوتية، مثل مكبرات الصوت، وسماعات الرأس ، والهواتف ، ومكبرات الصوت ، ومضخمات الآلات الموسيقية ، ومكبرات صوت التلفزيون والشاشات ، وأنظمة الصوت العامة ، وأجهزة الراديو المحمولة ، والألعاب ، وفي العديد من الأجهزة الإلكترونية المصممة لإصدار الصوت.

• الخصائص الكهربائية لمكبرات الصوت الديناميكية ، أهم الخصائص الكهربائية لمحرك مكبر الصوت الديناميكي
• مكبر الصوت §  تصميم المحرك: مكبرات صوت ديناميكية
• صندوق مكبر الصوت
• قدرة تحمل الطاقة