Jeg fikk spørsmål om hva som avgjør følsomheten til en høyttaler. Jeg tenkte dette kunne ha allmen interesse så derfor ny tråd.
Lydtrykk:
Først og fremst, om vi snakker om en lukket kasse/infinite baffel-løsning så vil lydtrykket alltid være en funksjon av mengden luft som flyttes. For å effektivt regne på slike ting må man alltid forutsette ett og annet. I dette tilfellet forutsetter vi at systemet ikke har resonanser etter at lydbølgene forlater membranen, og at systemet er rundstrålende. Vi forutsetter også at vi ikke har med å gjøre et system med ekstrem resonansvillighet.
Grunnleggende følsomhet:
Så kan vi se på følsomheten i et slikt tilfelle. Det vil alltid være et spørsmål om hvor mye luft man kan flytte med en gitt mengde effekt. Man kan si at om membranarealet og frekvensen er gitt så koker det hele ned til hvor langt membranen beveger seg pr effektenhet, eller hvor mye effekt som skal til for å få membranen til å bevege seg en gitt lengde. Det er kun to faktorer som bestemmer dette, og det er forholdet mellom hvor mye kraft selve motoren genererer for en gitt effekt, og hvor mye motstand det er i membranen/massen som skal flyttes.
Motoren:
Selve magnetsystemet vil, sammen med spolen, generere kraften som flytter membranen. Den enkle funksjonen som ligger til grunn er Newton/Ampere, og den kan også uttrykkes i Tesla*meter. Førstnevnte uttrykker hvor mye kraft i Newton som genereres mellom spolen og magnetkretsen for 1 Ampere strøm i spoletråden. Man kan se for seg at i en driver med dobbel spole, der spolene er koblet i parallell, vil strømmen deles på to. Imidlertid kommer spolens elektriske motstand med i regnestykket. I praksis varierer denne, men for enkelhets skyld kan vi late som om denne er konstant. Med to spoler i parallell vil det dermed gå dobbelt så mye strøm og dermed effekt, og derfor vil kraftfaktoren forbli konstant selv om virkningsgraden øker. Vi kan også se for oss at de to spolene kobles i serie. Da vil det være dobbelt så mye tråd tilgjengelig i magnetgapet, og ved samme strøm vil dermed kraftfaktoren dobles. Imidlertid vil effekten halveres, så det man ender med er at følsomheten er uendret. Man kan også bruke uttrykket Tesla*meter, og se for seg at flustettheten i selve gapet kan multipliseres med antall meter tråd. I beregningsmodeller bruker man gjerne et integral som tar for seg hele lengden på spolen og beregner små fragmenter av magnetfeltet (både i og utenfor gapet) for hver vikling på spolen.
Motorkraften vil påvirke følsomheten ved alle frekvenser i det vi kaller passbåndet.
Massen:
En del av den motstanden motoren skal jobbe mot er den bevegelige massen. Det er ikke stort mer å si om den enn at den gjerne består av deler av opphenget, selve membranen, litt lim, spoleform, eventuell støvhette, spoletråden og deler av trådene som kobler spolen til terminalene. En reduksjon av massen vil øke følsomheten.
Massen vil påvirke følsomheten ved alle frekvenser i det vi kaller passbåndet.
Opphenget:
Opphenget til en driver følger to mekaniske hovedprinsipper. Den ene er kapasitiv, og den andre er resistiv. Den kapasitive komponenten er det vi kan kalle opphengets evne til å opptre som en fjær. Dette vil som regel føre til tre ulike effekter, hhv over, under og på selve den fundamentale resonansen til driveren. Over den fundamentale resonansen påvirker opphenget følsomheten veldig lite. Når det kommer til den fundamentale resonansen så er opphenget med på å bestemme hvor høyt denne havner i frekvens. Under resonansfrekvensen vil opphenget til en viss grad bidra til å begrense slaglengden, og dermed også følsomheten. Vi kan se for oss at man har en driver med en gitt resonansfrekvens. Så gjør man opphenget strammere. Da vil følsomheten ved den frekvensen som opprinnelig var resonansfrekvensen gå ned, men selve resonansfrekvensen vil flyttes oppover. Man har da på sett og vis dratt følsomheten ned ved å stramme opphenget, men ikke ved alle frekvenser.
Den resistive komponenten er opphengets rene tap. Dette vil ta bort følsomhet, men denne komponenten er typisk så liten at man kan se bort fra den i følsomhetsregnestykket.
Lukket kabinett:
Et lukket kabinett vil på mange måter gjøre det samme som et oppheng, men her er gjerne den kapasitive komponenten svært dominerende. Når man konstruerer en driver tar man høyde for en viss mekanisk motstand. Når en driver har høy masse og kraftig motor vil den fungere i et lite kabinett. Man er helt avhengig av en viss balanse mellom oppheng og masse, og man er også avhengig av en viss balanse mellom motor og masse. Hvilken rolle selve opphenget på driveren spiller og hvilken rolle kabinettet spiller er sånn sett uvesentlig. Imidlertid kan ingen av de to være null (eller mindre), så den maksimale praktiske mekaniske fjærmotstanden en gitt masse kan fungere mot definerer summen av oppheng og kabinett. Man kan godt la kabinettet være den dominerende delen av regnestykket, men derfra kan man bare gjøre kabinettet større, ikke mindre. Det man da gjør er å la opphenget være svært mykt, mens kabinettet er lite. Rent praktisk er dette noe man sjelden ser fordi det gir liten kompensasjon for avvik i motorens symmetri.
Demonen:
Det man dermed ender opp med er at man kan gjerne få liten kasse, høy følsomhet og dyp bass, men ikke alle tre på en gang. Liten kasse og dyp bass gir lav følsomhet. Liten kasse og høy følsomhet gir ingen dyp bass. Mens høy følsomhet og dyp bass gir en enorm kasse.
Hull i kabinettet:
Det finnes flere løsninger for å punktere kabinetter. Typiske varianter er transmisjonslinje, bassrefleks/slave og aperiodisk kabinett (akustisk ventil). De baserer seg på tre enkle prinsipper. Transmisjonslinje baserer seg på piperesonans (samme prinsipp som orgelpiper, fløyter og stående bølger i vanlige rom), bassrefleks/slave baserer seg på Helmholzresonans (resonansforholdet mellom fjæringen av luften i kabinettet og massen av luften i bevegelse i bassporten, alternativt massen av slavemembranen) og aperiodisk ventil som rett og slett handler om å legge til en resistiv komponent i selve kabinettet. De to førstnevnte prinsippene kan opprettholde følsomheten til systemet lenger ned i frekvens da man tilfører energi fra baksiden av membranen i fase med energien fra fremsiden av membranen. Dette gjøres dermed uten at det går på bekostning av kapasiteten.
I et aperiodisk kabinett er ideen at man energien som kommer ut av porten ikke skal bidra til lyden. Imidlertid vil porten i prinsippet redusere mottrykket i kabinettet, noe som gjør at man også her kan forlenge systemresponsen nedover i frekvens med samme følsomhet. Imidlertid, siden dette er en resistiv variant, vil dette påvirke forholdet mellom bevegelig masse og kabinett. Benytter man en større kasse i stedet vil man ha en større kapasistans (større kasse) men ingen resistans (ingen port) og nivået ved lave frekvenser vil bli litt høyere.
Horn/waveguide/spredningsmønster får bli tema senere.
Lydtrykk:
Først og fremst, om vi snakker om en lukket kasse/infinite baffel-løsning så vil lydtrykket alltid være en funksjon av mengden luft som flyttes. For å effektivt regne på slike ting må man alltid forutsette ett og annet. I dette tilfellet forutsetter vi at systemet ikke har resonanser etter at lydbølgene forlater membranen, og at systemet er rundstrålende. Vi forutsetter også at vi ikke har med å gjøre et system med ekstrem resonansvillighet.
Grunnleggende følsomhet:
Så kan vi se på følsomheten i et slikt tilfelle. Det vil alltid være et spørsmål om hvor mye luft man kan flytte med en gitt mengde effekt. Man kan si at om membranarealet og frekvensen er gitt så koker det hele ned til hvor langt membranen beveger seg pr effektenhet, eller hvor mye effekt som skal til for å få membranen til å bevege seg en gitt lengde. Det er kun to faktorer som bestemmer dette, og det er forholdet mellom hvor mye kraft selve motoren genererer for en gitt effekt, og hvor mye motstand det er i membranen/massen som skal flyttes.
Motoren:
Selve magnetsystemet vil, sammen med spolen, generere kraften som flytter membranen. Den enkle funksjonen som ligger til grunn er Newton/Ampere, og den kan også uttrykkes i Tesla*meter. Førstnevnte uttrykker hvor mye kraft i Newton som genereres mellom spolen og magnetkretsen for 1 Ampere strøm i spoletråden. Man kan se for seg at i en driver med dobbel spole, der spolene er koblet i parallell, vil strømmen deles på to. Imidlertid kommer spolens elektriske motstand med i regnestykket. I praksis varierer denne, men for enkelhets skyld kan vi late som om denne er konstant. Med to spoler i parallell vil det dermed gå dobbelt så mye strøm og dermed effekt, og derfor vil kraftfaktoren forbli konstant selv om virkningsgraden øker. Vi kan også se for oss at de to spolene kobles i serie. Da vil det være dobbelt så mye tråd tilgjengelig i magnetgapet, og ved samme strøm vil dermed kraftfaktoren dobles. Imidlertid vil effekten halveres, så det man ender med er at følsomheten er uendret. Man kan også bruke uttrykket Tesla*meter, og se for seg at flustettheten i selve gapet kan multipliseres med antall meter tråd. I beregningsmodeller bruker man gjerne et integral som tar for seg hele lengden på spolen og beregner små fragmenter av magnetfeltet (både i og utenfor gapet) for hver vikling på spolen.
Motorkraften vil påvirke følsomheten ved alle frekvenser i det vi kaller passbåndet.
Massen:
En del av den motstanden motoren skal jobbe mot er den bevegelige massen. Det er ikke stort mer å si om den enn at den gjerne består av deler av opphenget, selve membranen, litt lim, spoleform, eventuell støvhette, spoletråden og deler av trådene som kobler spolen til terminalene. En reduksjon av massen vil øke følsomheten.
Massen vil påvirke følsomheten ved alle frekvenser i det vi kaller passbåndet.
Opphenget:
Opphenget til en driver følger to mekaniske hovedprinsipper. Den ene er kapasitiv, og den andre er resistiv. Den kapasitive komponenten er det vi kan kalle opphengets evne til å opptre som en fjær. Dette vil som regel føre til tre ulike effekter, hhv over, under og på selve den fundamentale resonansen til driveren. Over den fundamentale resonansen påvirker opphenget følsomheten veldig lite. Når det kommer til den fundamentale resonansen så er opphenget med på å bestemme hvor høyt denne havner i frekvens. Under resonansfrekvensen vil opphenget til en viss grad bidra til å begrense slaglengden, og dermed også følsomheten. Vi kan se for oss at man har en driver med en gitt resonansfrekvens. Så gjør man opphenget strammere. Da vil følsomheten ved den frekvensen som opprinnelig var resonansfrekvensen gå ned, men selve resonansfrekvensen vil flyttes oppover. Man har da på sett og vis dratt følsomheten ned ved å stramme opphenget, men ikke ved alle frekvenser.
Den resistive komponenten er opphengets rene tap. Dette vil ta bort følsomhet, men denne komponenten er typisk så liten at man kan se bort fra den i følsomhetsregnestykket.
Lukket kabinett:
Et lukket kabinett vil på mange måter gjøre det samme som et oppheng, men her er gjerne den kapasitive komponenten svært dominerende. Når man konstruerer en driver tar man høyde for en viss mekanisk motstand. Når en driver har høy masse og kraftig motor vil den fungere i et lite kabinett. Man er helt avhengig av en viss balanse mellom oppheng og masse, og man er også avhengig av en viss balanse mellom motor og masse. Hvilken rolle selve opphenget på driveren spiller og hvilken rolle kabinettet spiller er sånn sett uvesentlig. Imidlertid kan ingen av de to være null (eller mindre), så den maksimale praktiske mekaniske fjærmotstanden en gitt masse kan fungere mot definerer summen av oppheng og kabinett. Man kan godt la kabinettet være den dominerende delen av regnestykket, men derfra kan man bare gjøre kabinettet større, ikke mindre. Det man da gjør er å la opphenget være svært mykt, mens kabinettet er lite. Rent praktisk er dette noe man sjelden ser fordi det gir liten kompensasjon for avvik i motorens symmetri.
Demonen:
Det man dermed ender opp med er at man kan gjerne få liten kasse, høy følsomhet og dyp bass, men ikke alle tre på en gang. Liten kasse og dyp bass gir lav følsomhet. Liten kasse og høy følsomhet gir ingen dyp bass. Mens høy følsomhet og dyp bass gir en enorm kasse.
Hull i kabinettet:
Det finnes flere løsninger for å punktere kabinetter. Typiske varianter er transmisjonslinje, bassrefleks/slave og aperiodisk kabinett (akustisk ventil). De baserer seg på tre enkle prinsipper. Transmisjonslinje baserer seg på piperesonans (samme prinsipp som orgelpiper, fløyter og stående bølger i vanlige rom), bassrefleks/slave baserer seg på Helmholzresonans (resonansforholdet mellom fjæringen av luften i kabinettet og massen av luften i bevegelse i bassporten, alternativt massen av slavemembranen) og aperiodisk ventil som rett og slett handler om å legge til en resistiv komponent i selve kabinettet. De to førstnevnte prinsippene kan opprettholde følsomheten til systemet lenger ned i frekvens da man tilfører energi fra baksiden av membranen i fase med energien fra fremsiden av membranen. Dette gjøres dermed uten at det går på bekostning av kapasiteten.
I et aperiodisk kabinett er ideen at man energien som kommer ut av porten ikke skal bidra til lyden. Imidlertid vil porten i prinsippet redusere mottrykket i kabinettet, noe som gjør at man også her kan forlenge systemresponsen nedover i frekvens med samme følsomhet. Imidlertid, siden dette er en resistiv variant, vil dette påvirke forholdet mellom bevegelig masse og kabinett. Benytter man en større kasse i stedet vil man ha en større kapasistans (større kasse) men ingen resistans (ingen port) og nivået ved lave frekvenser vil bli litt høyere.
Horn/waveguide/spredningsmønster får bli tema senere.
