Причини виходу з ладу динаміків. Досвід інженера

Давайте розглянемо основні причини пошкодження динаміків, використовуючи знання шкільного курсу фізики і помилки при експлуатації. Оскільки всі ці пристрої можна розділити на дві групи (з малою амплітудою коливань — твітера, і з великою амплітудою — широкосмугові, мідбаси, сабвуфери), почнемо аналіз з першої групи, тим більше що тут є нюанси, про які знаю не багато хто...

Отже, твітера, високочастотні автомобільні колонки, пищалки — всі ці поняття відносяться до цього типу звуковипромінювачів. Конструктивно, такі динаміки мають малі габарити (всього кілька сантиметрів в діаметрі), намотані тонким проводом, рухлива система (дифузор) має малу амплітуду ходу, але, тим не менш, мають дуже високу чутливість по звуковому тиску 93-95dB.

Саме тиск, а не потужність, адже ми чуємо НЕ Ватти, а децибели. Чому? Та тому, що звук виникає через коливання рухомої системи, що викликає тиск на навколишнє повітря. Ось він і передає до нас ці коливання. І чим далі ми від джерела, тим тихіше звук. Про затримки я не згадую, оскільки цей пункт фізичних характеристик звукових хвиль не має прямого впливу в умовах прослуховування музики в салоні авто або в кімнаті, де знаходиться слухач, коли відстань між акустикою і слухачем мала.

Твітер, для правильної і довговічною роботи, повинен бути підключений до підсилювача виключно через кросовер, або зріз частот повинен бути проведений на вході підсилювача. Для чого це потрібно? Адже на таких динаміках написано номінальна потужність 25-100 W. Однак, на мідбасових динаміках написано так само ... Буквально, це потрібно розуміти так: динамік може працювати у складі багатосмуговій системи з підведеною потужністю 80-120 W, за умови підключення через кросовер з частотою зрізу не нижче, рекомендованної виробником. З формули потужності ми пам'ятаємо, що це добуток струму і напруги.

А діаметр проводу звукової котушки становить у середньому 0,1 мм, що не дозволить витримати навіть 10 W в повному діапазоні частот (20 Гц-20 кГц). А для чого ж тоді потрібен кросовер? Виявляється, він обмежує смугу відтворення там, де «зайві» частоти не зможуть бути відтворені даним типом динаміків. Конкретніше, для твітерів необхідне обмеження частоти в нижньому регістрі. Тобто всі частоти нижче 2,5-3,5 кГц повинні бути виключені. Для чого? Відповідь проста — чим нижче частота звучання, тим вище амплітуда коливання рухомої системи. Але чому це має значення? А ось тут вже починаються складні фізичні процеси:

Пункт 1

Повітряний зазор магніту має максимальну індукцію по периметру цього зазору і плавно зменшувається по лінії перпендикуляра (уздовж осі руху дифузора і самої котушки). Відповідно, чим далі звукова котушка віддаляється від зазору, тим нижче її індуктивність. Ну і що? А те, що звичний опір динаміка в 4 Ома, це умовний показник і вимірюється Омметром на постійному струмі, і що найцікавіше, на нерухомому дифузорі. Варто в процесі вимірювання злегка натиснути пальцем на купол, миттєво показання виміру зміняться. Чому? Та тому, що будь-який динамік — це електродинамічний пристрій, який має властивість оборотності перетворення змінного струму. Як звуковипромінювач він працює, коли до клем підключений підсилювач, але варто цей динамік перемкнути на сигнальний вхід апаратури і крикнути в нього, вийде ефект мікрофона, і на виході підсилювача буде чути наш голос. Іншими словами, опір динаміка в процесі роботи — це надзвичайно складний показник, і залежить він від частоти і амплітуди подводимого сигналу, а так само від жорсткості підвісу дифузора. Саме це визначає так звану резонансну частоту динаміка, що важливо для правильного налаштування смуги відтворення. І коли звукова котушка сильно віддаляється від центру магніту, опір різко знижується і починається перегрів дротів. Зрештою, обмотка нагріється настільки, що лак обвуглиться і станеться КЗ. Все, динамік згорів ...:(

Пункт 2

Для економії на динаміках, багато хто використовує двохсмугову схему — один мідбас і один твітер. Для узгодження їх частотних діапазонів застосовується кросовер, кожному динаміку свій. І часто, частота розділу дуже низька. Для твітерів це небезпечно. Чому? А ось чому: крихітний купол твітера змушений працювати в широкому діапазоні частот. І якщо для самих високих частот амплітуда коливання становить десяті частки міліметра, то на середніх частотах це вже може становити до 1-1,5 мм (при цьому обмотка має всього 2-3 мм по висоті). Тепер згадаємо, що професійні твітера зроблені з так званого титанового сплаву, або з іншого матеріалу підвищеної жорсткості. Він легкий, міцний, має високий модуль пружності і зносостійкості. Але це, як раз, і є друга причина виходу з ладу динаміків. Струм через динамік залежить від пружності купола. Чим це менше, тим нижче струм. А якщо дифузор дуже жорстокий, падає ККД випромінювання. На пальцях, це виглядає приблизно так: поки підсилювач «рухає» дифузор в одну сторону, звукова котушка надає мінімальну реакцію назад в підсилювач. Підвищення напруги виходу підсилювача викликає синхронне підвищення напруги власної ЕРС всередині динаміка. Але ось купол зупинився (розтягнення закінчилося) і почав переміщення у зворотний бік. Це викликало ЕРС з протилежним знаком, що в сумі з ЕРС підсилювача, відповідно до закону Ома, підсумовується, а значить і підвищує струм через динамік. Він працює в протифазі з джерелом і тому його ККД втрачається. Щоб вирівняти частотний баланс ми «накручуємо верху», не прагнучи обмежити середні частоти, тим самим перевантажуючи твітер. У підсумку, тонкий провід обмотки перегрівається і відбувається КЗ. Динамік знову згорів...

Підбивши підсумок аналізу двох перших пунктів, можна з упевненістю сказати: і перевищення амплітуди ходу котушки всередині магніту, і блокування ходу жорсткістю підвісу однаковою мірою шкідливі для роботи твітерів. Те ж стосується і сабвуферних динаміків, які вважаються довжина ходів випромінювачами (амплітуда коливання дифузора вгору і вниз становить до декількох десятків міліметрів), але для них вищеописані ситуації також згубні!

Головна зброя в даному випадку — обмеження частотного діапазону знизу. Тобто якщо нижня, заявлена ​​виробником, частота відтворення динаміка, наприклад, становить 28 Гц, то це означає, що всі частоти нижче — ми не почуємо, як би грамотно ні прорахований корпус. Однак сам динамік буде здійснювати переміщення дифузора і на частоті навіть 5-7 Гц, але це буде лише повітряна компресія, а не звук. І той факт, що на етикетці написано 350 W, лише означає допустиму потужність від підсилювача, але на якій частоті — не вказано! І ось головний секрет таких динаміків: на інфра-низьких частотах допустиме відхилення котушки з магнітного поля (позначається як X-max) відбудеться при рівні напруги в декілька разів менше, ніж на частоті 1 кГц. А саме на ній і проводиться вимірювання, а в подальшому і заявлена ​​потужність динаміка. Перевищувати цю величину категорично не допускається. Той, хто цього не знає, спалить навіть найпотужніший девайс підсилювачем, у якого відсутній сабсонік фільтр — фільтр зрізу інфра низьких частот. Досвідчені інсталятори рекомендують обмежити нижню частоту зрізу фільтра на рівні 5-7 Гц вище від зазначеної виробником нижньої граничної частоти (у нашому прикладі це 33-35 Гц), так як не завжди вона може бути виміряна точно, можуть бути розкид в конкретному екземплярі динаміка, не кожен користувач зможе розрізнити і почути такі частоти, а зайво перевантажувати динамік — лише скорочувати його життя! І якщо продавець у магазині чи на ринку на ваше питання про допустиму потужності відповість — цифра на етикетці, така ж і потужність, значить, його завдання «напарити» вам товар і заробити гроші. А що буде далі — його не хвилює. Тим більше що в разі поломки, покупця відправляють безпосередньо в сервіс, і нехай вони вигадують, що вам відповісти по даній ситуації. А люди там не завжди компетентні, часто вас обов'язково вважатимуть винуватим в неправильній експлуатації чи запевнять вас, що це вина виробника ... Моє ж завдання знайти причину того, чому це сталося і як уникнути повторення ситуації надалі! А тепер знову повернемося до твітера.

Пункт 3

Буває й огріх виробника (попросту брак). Це коли конструктив динаміка має таке розташування дифузора і звукової котушки, що вона вже частково знаходиться поза магнітного поля (повинна бути рівно в центрі) або при складанні допустили перекіс, а значить в цьому місці опір і ККД нижче норми, частина котушки знаходиться під постійним перегрівом і з часом верхня частина котушки обвуглюється раніше нижньої. Знову перегрів і КЗ.

На мій жаль, будь-який виробник і його представництво в продається регіоні дуже неохоче визнають це як брак. Їх можна зрозуміти — будь-яке «ФЕ» на адресу продукту псує імідж, сам динамік перед установкою перевіряли і він працював, значить, причина в не кваліфіковані установці, або користувач від себе перекрутив рівні. Але розтин згорілих таких динаміків підтверджує істину — не повіриш, поки не перевіриш!

Пункт 4

Четвертим пунктом можна назвати щось середнє між першим і другим. Це банальне перевантаження за рівнем подводимого сигналу. Частота зрізу налаштована точно, та й амплітуда майже не зашкалює. Але надлишок вхідної потужності, все ж, викликає незначний перегрів, який з часом і вбиває твітер. Це найбільш рідке явище, так би сказати — старіння динаміка. Але так теж буває, і це так само можна вважати причиною несправності.

Пункт 5

І п'ятим пунктом я назвав би не якісні підсилювачі потужності. Якщо брати сектор автомобільної аудіо техніки, то ринок перенасичений дешевою апаратурою. Для багатьох користувачів це є вирішальним вибором при покупці, так як фінанси співають...

Що ж не так з тими підсилювачами? Та все: схема, компоненти, джерело живлення, правильність технічного рішення апарату в цілому. Головна причина проблеми — кліппірованіє підсилювача. Через низьку якість джерела живлення і занижену потужність, відбувається просадка рівня живлячих напруг схеми підсилювача настільки, що на його виході виникають пилковидні злами синусоїди (адже звук це виключно гармонійні синусоїдальні сигнали), що викликає велику кількість гармонік (кожна наступна подвоюється за частотою, але в стільки ж разів знижується по амплітуді). Система захисту в таких апаратах не досконала і пропускає до динаміка цей шквал високочастотної енергії, яка, на жаль, пропускається пасивним кросовером і просто «випалює» звукову котушку динаміка, а іноді і власну плату.

Ось такі нюанси з твітерами. В цілому, практично все перераховане можна віднести до решти динаміків. Але для тих, хто зрозумів вище написане, сподіваюся, це допоможе розпізнати помилки установок та експлуатації, і допоможе уникнути не потрібних поломок таких дорогих аудіо компонентів! Купити динаміки у Львові, Івано-Франківську, Тернополі можна на 130.com.ua з доставкою по Україні.

Матеріали по темі: