Apie garsiakalbių magnetus

Audiofilas Forums Akustikos inžinerija Akustika ir kolonėlės Apie garsiakalbių magnetus

Viewing 7 posts - 1 through 7 (of 7 total)
  • Author
    Posts
  • #4365
    Tadas
    Participant

      Sveiki,

      rinkoje sutinkame garsiakalbių su iš skirtingų medžiagų pagamintomis magnetinėmis sistemomis. Dažniausiai sutinkami Ferito keramikos, Neodimio, o rečiau AlNiCo magnetai. Gamybos apyaušryje naudoti ir elektromagnetai, tam tikrose nišose išlikę iki šių dienų, tačiau šią temą norėčiau palikti kitam kartui ir nenagrinėti. Iš esmės įdomu, kokios apčiuopiamos įtakos garsiakalbio parametrams turi Ferito keramikos ir AlNiCo magnetų panaudojimas.
      Lyginant to paties dydžio magnetus, Ferito keramikos magnetinis laukas būtų silpniausias, tačiau jei parinktume tokio paties stiprumo magnetus ar būtų skirtinga įtaka to paties stiprio magnetiniame lauke judančiai ritei?

      • This topic was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
      • This topic was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
      • This topic was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
      • This topic was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
      #4372
      Belas
      Keymaster

        Magnetizmo pasaulis sunkiai aprėpiamas, todėl konkretaus atsakymo – kurie garsiakalbių magnetai geriausi nėra. Radijo siųstuvų magnetronų arba specialių linijinių variklių magnetų kaina nesvarbu, todėl Alnico būtų geriausia medžiaga. Garsiakalbių reikia daug, o lemiamą reikšmę kainoje turi brangiausias komponentas – magnetas. 1934-aisiais geležies su kobaltu magnetų jėga BH siekė 12,8 kJ/m³, o 1948 Alnico magnetinio lauko indukcijos ir magnetinio lauko stiprio sandauga padidinta iki 60 kJ/m³. Tokie Alcomax magnetai nebuvo brangūs, bet 1970 m. prasidėjo Zairo krizė ir kobalto kaina pašoko 20 kartų. Reikėjo vis daugiau garsiakalbių, todėl konstruktoriai dėmesį sutelkė į pigią medžiagą – feritus.
        Bario feritų magnetų galia dvigubai mažesnė (30 kJ/m³), bet feritai palyginti pigūs. Feritų magnetinė indukcija tokia žema, kad reikalingas didelis magneto plotas. Magnetą teko iškelti už garsiakalbio ritės į išorę, atsirado parazitinė garsiakalbių magnetų sklaida, bet kartu tai buvo išsigelbėjimas. Dabar sukurta tiek  magnetinių medžiagų, kad visokių Magnadur, Ceramag, Feroba į sunkvežimį nesutalpintume. ?

        Techniškai didžiausias galimybes suteikia elektromagnetai. Smagu, kai keičiant srovę pakinta elektromagneto parametrai ir išgirstame kitokį garsas. Surasime sakančių, kad garsas priklauso nuo elektromagneto maitinimo šaltinio lygintuvo, kad geriausia muzika iš gazotronų. Kitiems geriausia yra ritė iš sidabro arba suvyniota senoviniu laidu.
        AS darbas gerai ištirtas, kiekvienam kolonėlių tipui žinomi optimalūs garsiakalbių parametrai, todėl elektromagnetų dinaminės ypatybės pakeisti motoro jėgą nėra svarbios. Kadangi žinomi optimalūs motoro parametrai, patogiau naudoti garsiakalbius su nuolatiniais magnetais. Magnetizmas1 pav. magnetinių medžiagų histerezės kilpa, o mums įdomiausias yra antrasis grafiko kvadrantas.
        2 pav. parodo kokie skirtingi iš geležies lydinių išlietų, feritinių ir iš retųjų žemės elementų išpresuotų magnetų parametrai.

        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
        • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
        #4378
        Belas
        Keymaster

          Viena didžiausių garsiakalbio iškraipymų atsiradimo priežasčių yra magnetinio lauko netiesiškumas. Sukurti stacianarų vienalytį magnetinį lauką paprasta, bet garsiakalbio ritėje atsiradus srovei laukas pakinta ir atsiranda iškraipymai. Rite tekant kintamai signalo srovei atsiranda kintamas magnetinis laukas, histerezė išsiderina, ritėje indukuojama kitokia negu signalas srovė ir garsiakalbis pradeda spinduliuoti iškreiptą garsą. Dėl atsiradusio kintamojo magnetinio lauko magnetiniame grandyne taip pat atsiranda sukūrinės (Fuko) srovės. Kadangi garsiakalbių magnetolaidžiai turi mažą varžą, aukštesniuose dažniuose sukūrinės srovės išauga. Buvo nustatyta, kad motoruose su ferito magnetais kintamojo magnetinio lauko sukuriami iškraipymai yra žymiai didesni negu su Alnico.
          Kita svarbi iškraipymų dedamoji atsiranda dėl ritės induktyvumo pasikeitimo kai ritė pasislenka iš centrinės padėties. Induktyvumo moduliacija gali siekti 20 %, atsiranda žymūs akustinio signalo frontų pasikeitimai ritei esant viduje arba magnetinio lauko išorėje. Dėl to atsiranda ypatingai pavojingi intermoduliaciniai iškraipymai. Su šia problema kovojama didinant magneto centro dalies ilgį arba naudojant užtrumpintų vijų (Faradėjaus) žiedus. Garsiakalbių motoruose kyla dar kitokių iškraipymų, kurių dabar nelieskime.Prastas ir gerassrauto moduliacijaGarsiakalbiuose Alnico V magnetai pradėti naudoti apie 1943 m. Daug prisidėjo tuo metu ten dirbęs J. B. Lansing. Vėliau savo vardu (JBL) įkurtoje firmoje šiam inžinieriui teko tobulinti garsiakalbių su feritais konstrukciją. Buvo nustatyta iš kur atsiranda iškraipymai ir surasti būdai juos sumažinti.
          Paveikslėlyje įprastos konstrukcijos su Alnico V ir su ferito magnetais išmatuota garsiakalbių dažninė bei netiesiniai iškraipymai:   Skirt magnetų THD

          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
          #4383
          Belas
          Keymaster

            Magnetinių medžiagų parametrai priklauso nuo temperatūros. Garsiakalbių ritės dirba didelių srovių režime, todėl motorai labai įkaista. Gitarinių kolonėlių garsiakalbių ritės įkaista iki 200-300 °, bet tas pats arba dar blogiau žemiausius dažnius atkuriančiose buitinėse AS ir studijiniuose monitoriuose. Dėl ritės varžos padidėjimo sumažėja į garsiakalbį paduodama galia, atsiranda garso kompresavimas, bet dar pavojingesnis yra magnetinių medžiagų Kiuri taško pasikeitimas. Garsiakalbiuose su neodymio magnetais gali nutikti taip, kad garsiau paleidus įrašą garsiakalbis “išsijungs” negrįžtamai, nes bus pasiektas Kiuri taškas ir magnetas taps paprastu metalo gabaliuku. ?
            Alnico darbo temperatūra siekia 500 °, feritų yra žemesnė, bet prasčiausia situacija su magnetais iš retųjų žemės elementų. Pastarieji pasižymi beveik idealiais magnetiniais parametrais, bet prastas temperatūrinis atsparumas stabdo panaudojimą aukštos klasės muzikos atkūrimo sistemose. Gera proga paminėti, kad rinkoje atsiranda unikalios konstrukcijos garsiakalbių su 2 ritėmis ir neodimio magnetais.
            Paveikslėlyje diferencialinis JBL 2262HPL:diferencialisnis

            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
            • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
            #4389
            Belas
            Keymaster

              Tikiuosi radome atsakymą į klausimą – jei parinktume tokio paties stiprumo magnetus ar būtų skirtinga įtaka to paties stiprio magnetiniame lauke judančiai ritei?
              To paties stiprumo laukas yra tik viena dedamoji. Jei kobalto būtų į valias, 1930-aisiais pradėti gaminti Alnico magnetai būtų geriausi. Galbūt kažkada 3D spausdintuvais galėtume patys tokius magnetus pasigaminti bet…
              1950 m. atsiradę feritai leido padidinti garsiakalbių gamybą. Feritai nelaidūs srovei, todėl nėra vidinių nuostolių dėl sukūrinių srovių. Atsparūs išsimagnetinimui, prieš surenkant garsiakalbius ruošiniai gali būti įmagnetinami be didelių nuostolių. Feritus sunkiau apdirbti (reikalingi deimantiniai įrankiai), pasižymi didesne parametrų priklausomybe nuo temperatūros.
              Samario-kobalto (SmCo) ir neodimio-geležies-boro (NdFeB) presuojami magnetai parametrais tiesiog puikūs, taip pat gali būti įmagnetinti prieš sumontuojant, bet reikalingi labai galingi įmagnetintojai. SmCo turi palyginti aukštą Kiuri tašką, bet į sudėtį įeinantis kobaltas neleidžia šių magnetų atpiginti. NdFeB ne tokie trapūs, palyginti pigūs, bet Kiuri taškas žemas (~300 °) ir turi prastą temperatūrinį stabilumą. Šie magnetai neatsparūs rūdijimui, todėl įvelkami į metalo foliją.

              High-Quality Horn Loudspeaker Systems knygoje radau ir nufotografavau pagrindinių magnetinių medžiagų grafikus, parodančius kokios tai skirtingos medžiagos. Deja, kuri jų geriausia atsakyti nėra paprasta.MagnetaiAlnico, feritų ir neodymio magnetų įmagnetinimo kreivių pirmieji du kvadrantai.
              Grafikuose matome kokia skirtinga magnetų koercetyvinė jėga ir kaip stipriausių neodymio magnetų savybės priklauso nuo temperatūros – pasiekus 250 ° šio tipo magnetai gali negrįžtamai pavirsti paprasto metalo gabaliukais.

              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
              #4391
              Tadas
              Participant

                Labai ačiū už tokį išsamų atsakymą. Iš grafikų puikiai matome, jog teorinis skirtumas iš tiesų yra. Dažninei įtaka nėra ryški. Matome, jog pagrindiniai skirtumai pastebimi aukštesnėse harmonikose. Jei gerai suprantu, mums labiausiai svarbios nelyginės harmonikos, kadangi klausa jas priima, kaip nenatūralias. Kuo jos mažesnės ir tolygiai slopstančios, tuo geriau, iškraipymai mažiau juntami. Grafikuose matome tik 3-ąją nelyginę harmoniką, bet to pakanka tendencijai susidaryti.
                Manau, jog tiek feritų, tiek ir AlNiCo panaudojimas racionalus. Garsiakalbiai su AlNiCo magnetais yra žymiai brangesni, tačiau tuos pinigus sumokėjus skirtumo garse galime ir nepajusti.

                #4396
                Belas
                Keymaster

                  Kai garso kokybė svarbiausia, naudojami Alnico magnetai arba elektromagnetai. Pavyzdžiui, TAD/Pioneer garsiakalbius studijiniams monitoriams nuo 1975-ųjų konstravo iš JBL atėjęs Bart N. Locanthi, kai feritai buvo gerai ištyrinėti. Studijinių monitorių rinka mėgsta racionalumą, pinigais ten nesimėtoma, bet dauguma TAD Pro-garsiakalbių buvo konstruojami su Alnico motorais. Magnetinių sistemų konstrukciją TAD išlaikė iki neseniai pasibaigusios pro-garsiakalbių gamybos. TADJei yra galimybė, renkantis iš seniau gamintų to paties modelio garsiakalbių siūlyčiau įsigyti su Alnico.

                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 2 weeks ago by Belas.
                  • This reply was modified 6 months, 1 week ago by Belas.
                Viewing 7 posts - 1 through 7 (of 7 total)
                • You must be logged in to reply to this topic.