Difuzor electromagnetic (în legătură cu dispozitivele care nu emit sunet în spațiul înconjurător, dar sunt destinate telefoanelor și căștilor , se folosesc termenii capsulă electromagnetică și telefon electromagnetic ) - un difuzor în care vibrațiile sonore sunt create datorită mișcării unui membrană din material magnetic sau o ancoră metalică în câmp electromagnet staționar . Din punct de vedere istoric - primul difuzor. Odată cu apariția difuzoarelor dinamice, difuzorul electromagnetic a intrat în uz în majoritatea dispozitivelor, cu excepția unor căști și a emițătorilor de sunet de dimensiuni mici (cum ar fi difuzoarele computerului ).
Principiul unui emițător de sunet electromagnetic a fost folosit în telefonul lui Bell . Cu toate acestea, designul telefonului său permitea doar ascultarea individuală a sunetului redat. Înainte de apariția tuburilor radio , au fost făcute diferite încercări de a amplifica sunetul cu fluxul de aer întrerupt ( principiul sirenei ), dar acestea se remarcau prin calitatea slabă a sunetului și nu permiteau controlul volumului.
Odată cu apariția tuburilor radio , a apărut o sursă de semnal electric de o putere suficient de mare, totuși, dispozitivele care funcționau pe principiul telefonului lui Bell nu au fost capabile să reproducă vibrații sonore de o amplitudine suficientă pentru a emite direct sunet în spațiul înconjurător. . Coarnele au fost folosite de mult timp ca soluție la problemă . Cu toate acestea, coarnele introduceau distorsiuni în semnal și, în plus, coarnele suficient de largi pentru a reproduce lucrări muzicale erau foarte greoaie.
În 1915 Peter Jensena sugerat utilizarea unei ancore metalice în locul unei membrane , conectată la un con de hârtie [1] , ceea ce a făcut posibilă abandonarea cornului voluminos. Următorul pas a fost inventarea difuzoarelor cu inductor, sau difuzoare ale sistemului Farand, în care armătura nu s-a deplasat în direcția pieselor polare, ci paralelă cu suprafața acestora, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei amplitudini mai mari de oscilație și reproducere mai bună a frecvenţelor joase.
În 1924 Chester W. Riceși Edward W. Kellogga introdus designul dinamic al difuzoarelor , care în anii următori a înlocuit difuzoarele electromagnetice din majoritatea aplicațiilor [2] . Totuși, acest lucru nu s-a întâmplat imediat: adevărul este că un difuzor electrodinamic necesită multă forță pentru ca magnetul să funcționeze (sau are mai puțină sensibilitate cu același magnet). În schimb, difuzoarele au folosit electromagneți până la sfârșitul anilor 40, necesitând o sursă suplimentară de curent continuu . Acest lucru a limitat utilizarea difuzoarelor în receptoarele de baterii (care ar consuma bateriile) și radiouri . Acesta a fost și unul dintre motivele pentru care difuzoarele de tip Record au fost produse în URSS până în 1952. În același timp, la receptoarele de rețea ieftine, un dezavantaj s-a transformat într-un avantaj: înfășurarea de câmp a servit ca un filtru de putere suplimentar pentru sursa de tensiune anodică, ceea ce a simplificat și a ieftinit designul.
De asemenea, este important ca toate sursele de semnal disponibile la acel moment (tuburi de amplificare, precum și transmisii prin cablu ) să aibă o impedanță de ieșire mare , ceea ce necesita o rezistență mare de sarcină - bobina difuzorului, de ordinul kiloohmii . În practică, o astfel de bobină trebuie să conțină mii de spire. Bobina mobilă a unui difuzor dinamic, din motive structurale, trebuie să fie compactă și ușoară; este imposibil să o produci cu o asemenea rezistență. Prin urmare (până la apariția amplificatoarelor moderne cu tranzistori ) pentru a utiliza un difuzor dinamic, era necesar un transformator potrivit pentru puterea maximă și gama de frecvență a semnalului - scump, greu și atent fabricat. Bobina fixă a unui difuzor electromagnetic este ușor de realizat cu orice rezistență necesară. În plus, un difuzor electromagnetic permite destul de mult curent continuu prin bobina vocală, ceea ce era necesar pentru a funcționa cu cele mai simple amplificatoare cu tuburi.
După ce producția de difuzoare electromagnetice a fost întreruptă, capsulele electromagnetice au continuat să fie folosite în telefoane , precum și în căști , care nu necesitau o reproducere a sunetului de înaltă calitate. În plus, continuă să fie produse emițătoare electromagnetice în miniatură, care au un domeniu similar cu cele piezoceramice . Din nou, popularitatea emițătorilor electromagnetici a fost returnată de căștile intraauriculare , deoarece acestea nu necesită o amplitudine mare de oscilație, ceea ce înseamnă că practic nu au probleme cu câmpul magnetic neuniform din spațiu și distorsiunile neliniare asociate, deoarece precum și aparate auditive miniaturale , unde designul emițătorului vă permite să îl plasați mai compact în canalul urechii .
Difuzor claxon: claxonul este înfăşurat
Difuzor electromagnetic cu difuzor
Difuzor cu inductor conic
tip difuzor „chimbal”
Căști cu impedanță ridicată
Sonda miniaturala pentru semnale POST
Căști JH16 Armature de Jerry Harvey Audio
Cel mai simplu convertor electrodinamic constă dintr-un magnet permanent , înfășurări de electromagneți montate pe piese polare și o membrană din material magnetic moale , închisă într-o carcasă din material nemagnetic. În starea inițială, membrana este atrasă de piesele polare datorită magnetului permanent, datorită căruia se îndoaie spre acestea. Când curentul este trecut printr-un electromagnet, în funcție de direcția curentului, câmpurile magnetice ale magnetului permanent și ale electromagnetului se adună sau se scad. Dacă vectorii lor de inducție magnetică sunt direcționați într-o direcție, se adună și membrana este atrasă mai puternic de piesele polare. Dacă în diferite - fluxul magnetic scade, membrana se îndreaptă sub acțiunea forței elastice.
Această schemă este potrivită pentru telefoane și căști care nu sunt esențiale pentru calitatea sunetului și nu necesită volum mare. Pentru astfel de emițători, atât aria membranei, cât și amplitudinea oscilațiilor sale sunt limitate. Dacă fluxul magnetic total este suficient de puternic, membrana va fi atrasă de poli și va rămâne nemișcată odată cu creșterea sa în continuare. În sens invers, mișcarea membranei este limitată de fluxul magnetic rezultat zero, când membrana este complet extinsă, după care, odată cu creșterea curentului în înfășurare, aceasta va începe să se deplaseze înapoi la piesele polare. Dacă încercați să poziționați membrana mai departe de piesele polare, aceasta va duce la o deteriorare semnificativă a eficienței. În plus, datorită asimetriei și fluxului magnetic inegal la distanțe diferite de piesele polare, un astfel de circuit este predispus la armonici egale [3] .
Au existat și difuzoare cu o astfel de schemă: în loc de membrană, au folosit o ancoră metalică, care a fost conectată la un con de hârtie cu ajutorul unei tije. Cu toate acestea, destul de repede, circuitele mai complexe au început să fie utilizate în difuzoarele cu con.
Pentru a compensa armonicile egale, s-au folosit scheme în care armătura din poziția inițială nu este afectată de forțele de atractivitate ale magneților. Pentru a face acest lucru, unul sau ambii poli ai electromagnetului sunt împărțiți. Polii și armătura sunt aranjate astfel încât aceasta din urmă să fie atrasă de unul sau cealaltă pereche de poli, în funcție de direcția curentului trecut prin electromagnet.
Una dintre opțiunile pentru un astfel de mecanism este prezentată în figură. Aici, înfășurarea electromagnetului este situată în jurul armăturii, iar armătura în sine este montată pe axă. În funcție de direcția curentului prin electromagnet, armătura va fi atrasă de polul din dreapta sus și din stânga jos sau din dreapta jos și din stânga sus. Prin împingere, ancora este conectată la difuzor.
O altă opțiune, care a fost folosită în difuzoarele de tip record (anten), și mai târziu în căștile intraauriculare , conține o armătură flexibilă conectată la un con cu o tijă. Un capăt al armăturii este conectat la o pereche de poli opuși ai doi magneți permanenți, iar celălalt capăt se află în spațiul dintre ceilalți doi. Când curentul trece prin bobină, în funcție de direcția curentului, miezul este atras de unul dintre cei doi magneți.
Circuitele diferențiale au avut o cantitate mică de armonici pare, dar nu au rezolvat problema forței neuniforme a atracției armăturii în funcție de distanța de la piesa polară, din cauza căreia nu a fost posibilă reducerea semnificativă a nivelului de armonici impare, în special la frecvente joase. În același timp, la emițători mici, de exemplu, la căștile intraauriculare, amplitudinea necesară a oscilației este mică, motiv pentru care distorsiunile neliniare ale acestor căști, în special la frecvențe medii și înalte, nu sunt mai mari decât în cele dinamice , și, prin urmare, sunt potrivite pentru reproducerea sunetului de înaltă calitate .
Caracteristica principală a difuzoarelor cu inductor este că armătura din ele s-a deplasat paralel cu suprafața pieselor polare, ceea ce a făcut posibilă reducerea decalajului dintre poli și armătură și, de asemenea, pentru a preveni ca armătura să atingă polii cu o gamă mare. amplitudinea oscilației.
Unul dintre circuitele difuzoarelor cu inductor este sistemul Farand. Un astfel de difuzor are și patru piese polare, fiecare dintre ele având un electromagnet. Difuzorul unui astfel de sistem are două armături legate printr-o tijă, distanța dintre care diferă de distanța dintre perechile de piese polare. Înfășurările electromagneților sunt conectate în așa fel încât, la aplicarea curentului, fluxul magnetic printr-o pereche de poli crește și pentru a preveni închiderea fluxului magnetic prin cealaltă. Drept urmare, una dintre ancore va fi atrasă în „propriul” spațiu magnetic mai puternic, iar cealaltă - mai slabă.