تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers): تاریخچه و انواع بلندگوها: بلندگوی دینامیک استانداردی که امروزه میشناسیم، اولین بار در دهه ۱۹۲۰ ساخته شد و از یک میدان مغناطیسی برای حرکت دادن یک سیمپیچ یا آهنربا که به یک دیافراگم متصل است، استفاده میکند. علاوه بر بلندگوی گرد استاندارد، انواع دیگری از بلندگوها و دستگاههای تقویت صدا نیز وجود دارند که در این مقاله به چند مورد از مهمترین و رایجترین بلندگوها میپردازیم.
تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers):
انواع بلندگوها و نحوه کار آنها:
1.) بلندگوهای شیپوری
2.) بلندگوهای الکترودینامیک
3.) بلندگوهای صفحه تخت
4.) بلندگوهای قوسی پلاسما
5.) بلندگوهای پیزوالکتریک
بوقها اولین شکل تقویت صدا بودند. بلندگوهای شیپوری از برق استفاده نمیکنند. توماس ادیسون، مگناوکس و ویکترولا همگی از سال 1880 تا 1920 بلندگوهای شیپوری پیشرفته و با عملکرد خوب را توسعه دادند. مشکل بلندگوهای شیپوری این است که آنها نمیتوانستند صدا را خیلی زیاد تقویت کنند. با استفاده از تقویت الکتریکی در آینده بعد از آن، صدای بلندی تولید شد که فضاهای عمومی بزرگ را پر کند. امروزه بلندگوهای شیپوری برای کلکسیونرها یک چیز جدید و جذاب هستند.
بلندگوی الکترودینامیک چیست؟ دستگاهی است که از یک سیمپیچ الکترومغناطیسی و دیافراگم برای ایجاد صدا استفاده میکند. این رایجترین نوع بلندگو در جهان امروز است.
بلندگوی مدرن از یک آهنربای الکتریکی برای تبدیل سیگنالهای الکتریکی با قدرت متغیر به حرکت استفاده میکند. سیمپیچ سیم مسی با انرژی گرفتن آهنربا حرکت میکند. این روش با استفاده از القا کار میکند. سیمپیچ به یک “مخروط” مقوایی، کاغذی و وینیلی متصل است.
مخروط، دیافراگمی است که همراه با سیمپیچ میلرزد. صدا توسط دیافراگم ایجاد و تقویت میشود. روشهای مختلفی برای ساخت بلندگو وجود دارد. یک بلندگوی مشخص برای تولید یک محدوده فرکانسی خاص طراحی شده است. همه مواد و طرحهای ساخت، همه صداها را به طور یکسان تولید نمیکنند.
تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers): حال سوال این است که چرا اختراع بلندگو اینقدر طول کشید؟
به نظر ساده میرسد، اما برای ساخت بلندگو باید درک درستی از برق، رادیو، امواج صوتی، مکانیک، شیمی و فیزیک داشت. امروزه یک مهندس، در صورت تمایل، پس از چند سال تحصیل در دانشگاه در این زمینهها آموزش میبیند.
در اوایل قرن بیستم، دانش پایه ریاضی و فرکانسها هنوز در حال بررسی بود. در حالی که بخش الکترومغناطیس بلندگو در اوایل دهه 1860 اختراع شد، 40 سال دیگر طول کشید تا دانش آکوستیک و مواد توسعه یابد. سی. دبلیو. رایس و ای. دبلیو. کلوگ سرانجام با حل بخش پایانی پازل، آن را اختراع کردند.
کار نهایی روی چگونگی شکلدهی دیافراگم و مواد مورد استفاده بود. پیشرفتهای اخیر در لامپهای خلاء در دهه ۱۹۱۰ به انجام کار کنترل پیچیده فرکانسها و تنظیم و تقویت توان کمک کرد.
صدا نوعی انرژی است که از یک محیط گاز یا مایع عبور میکند. دو معیار اصلی در صدا وجود دارد: فرکانس و دسیبل. فرکانس مسئول کیفیت صدا در بلندگو است، دسیبل «بلندی» بلندگو را اندازهگیری میکند.
فرکانس: انسانها میتوانند صدا را از ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز بشنوند. هرتز معیاری از چرخه در ثانیه است. صدا موجی است که از ۰ سطح انرژی تا بینهایت متغیر است. یک صدای «دو» نُت موسیقی روی یک ساز، سطح انرژی ثابت و محکمی نیست، بلکه موجی است که هر ۲۷۸ بار در ثانیه به اوج خود میرسد.
گوش انسان همه فرکانسها را با حساسیت یکسان نمیشنود. بیشترین حساسیت آن به محدوده ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ هرتز است. بنابراین، صدایی با ۱۰۰ دسیبل (سطح بلندی صدا) در فرکانس ۲۰ هرتز به اندازه صدایی در فرکانس ۳۰۰۰ هرتز به گوش آسیب نمیرساند.
بیشتر صداها در محدوده فرکانسی پایینتر از محدوده فرکانسی قابل شنیدن ما قرار دارند، با این حال، صداهای ۱۶۰۰۰ یا ۲۰۰۰۰ هرتز مهم هستند. این فرکانسهای بالا اطلاعات دیگری در مورد یک صدا، مانند محیط صدا، به ما میدهند. اگر کسی در یک اتاق یا سالن کوچک صحبت کند، میتوانیم به لطف فرکانسهای بالا آن را تشخیص دهیم. توسعه بلندگویی که بتواند فرکانسهای پایین و بسیار بالا را بازتولید کند، بزرگترین چالش نهایی در اختراع بلندگو بود. از زمان نمونه اولیه سال ۱۹۲۱، توانایی بلندگو در بازتولید فرکانسها حتی بهتر شده است. مهندسان با کوچکتر، کارآمدتر و بادوامتر کردن بلندگوها، به پیشرفت فناوری و بهبود دنیای ما ادامه میدهند.
بلندگوهای مدرن، کوچک و قدرتمند به لطف استفاده از مواد سبکتر قویتر و آهنرباهای فشردهتر قدرتمندتر با استفاده از مواد خاکی کمیاب آلیاژ شده با آهن.
دسیبل: معیار دیگر صدا که برای عملکرد بلندگو مهم است، بلندی بالقوه اندازهگیری شده با دسیبل dB است. دسیبل فشار صدا را اندازهگیری میکند. هرچه فشار بیشتر باشد، پرده گوش شما بیشتر به سمت داخل فشار میآورد. دسیبل یک واحد لگاریتمی است، به این معنی که هر واحد نشاندهنده افزایش قدرت به میزان x10 است. «بل» در دسیبل از الکساندر گراهام بل، پیشگام مخابرات، سرچشمه میگیرد. نیاز به اندازهگیری راندمان صدا در سال ۱۹۲۳ باعث ایجاد این واحد شد.
دسیبل در ۰.۰۰۰۲ میکروبار (فشار) تنظیم شده است. ۱۲۰ دسیبل برای ایجاد آسیب دائمی به گوش انسان کافی است، با این حال گوش در محدوده ۲-۴ کیلوهرتز به راحتی آسیب خواهد دید. این جنبه از بدن انسان که نسبت به فرکانسهای خاص حساستر است، مربوط به تکامل گونهها است.
تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers): شرکت رادیو آمریکا، اولین بلندگو را به جای جنرال الکتریک فروخت زیرا شرکت رادیو آمریکا به عنوان کنسرسیومی از بسیاری از شرکتهای آمریکایی ایجاد شده بود و تحت فشار دولت ایالات متحده ایجاد شد تا شرکتهای بزرگ فناوری برق با پتنتهای مختلف خود با هم همکاری کنند تا بتوانند راحتتر محصولات نهایی را تولید کنند که بتوانند با شرکتهای اروپایی تحت حمایت دولت رقابت کنند.
شرکتهای اروپایی مانند فیلیپس و زیمنس رهبری داشتند که میتوانست به راحتی پتنتها را برای تولید محصولات بسیج کند. در سیستمهای “سرمایهداری” واقعیتر در ایالات متحده در آن زمان، شرکتها بر سر حق امتیاز پتنت (اختراع) میجنگیدند و اسرار را از یکدیگر پنهان میکردند. در طول دوره اول شرکت رادیو آمریکا ، مرکز تحقیقات جنرال الکتریک و آزمایشگاههای بل با هم روی پروژههایی برای تولید محصولات نهایی مانند تلویزیون و بلندگو کار میکردند.
بالاخره توانست تحقیقات را به منظور ایجاد فناوری بهتر، به صورت جمعی انجام دهد. علاوه بر داشتن یک شرکت قوی آمریکایی برای رقابت بینالمللی در بازار رادیو، داشتن فناوری بهتر برای ایالات متحده در طول تشدید تنشهای جنگی قبل از جنگ جهانی دوم مهم بود. جنگ جهانی اول درس مهمی به ما داد که نباید عقب بمانیم و اینکه فناوری رادیویی میتواند به معنای تفاوت بین برد یا باخت باشد. ارنست الکساندرسون از جنرال الکتریک در مرکز فناوری ارتباطات زمان جنگ بود. او همچنین در ساخت بلندگو به سی.دبلیو. رایس و کلوگ کمک کرد.
بلندگوی الکترودینامیک امروزه در انواع مختلفی عرضه میشود تا صدای با کیفیتی را برای یک محدوده فرکانسی مشخص تولید کند.
· بلندگوهای تخت پنلی
انواع مختلفی از بلندگوهای تخت وجود دارد، مهندسان دهههاست که روی بلندگوهای تخت کار میکنند تا اندازه جعبههای بلندگو را کاهش دهند. بلندگوی تخت استاندارد دارای یک محرک متصل به یک پنل مربعی است. پنل تخت به عنوان دیافراگم عمل میکند. از مواد مختلفی میتوان به عنوان دیافراگم استفاده کرد، از وینیل گرفته تا استایروفوم.
ساخت بلندگوی الکترودینامیک تخت استاندارد دشوار بوده است زیرا ارتعاش یکنواخت کل سطح تخت در حین ایجاد پاسخ فرکانسی خوب دشوار است. بنابراین انواع دیگر بلندگو تکامل یافتهاند تا سعی کنند بلندگو را به شکل تخت بسازند.
· بلندگوی مغناطیسی مسطح
تکامل بلندگوها: از اولین مبدلهای الکترودینامیکی تا MEMS، بلندگوهای قرن بیست و یکم
بلندگوها از زمان اولین اختراعات ورنر فون زیمنس و الکساندر جی. بل در دهه ۱۸۷۰ به طرز چشمگیری تغییر کردهاند. در اینجا نحوه تکامل بلندگوها در طول قرنها و منجر به توسعه انقلابیترین آنها آمده است: بلندگوهای MEMS
همه روزانه از مبدلهای الکتروآکوستیکی مانند بلندگوها و میکروفونها استفاده میکنند. در هر تلفن همراه چندین میکروفون و در هر هدفون حداقل یک بلندگو وجود دارد. اگرچه اکثر مردم میدانند که بلندگوها یک قطعه الکترونیکی مهم هستند، اما تعداد کمی از آنها میدانند که چگونه تکامل آنها در طول سالها نوآوریهای محصول را شکل داده است. به دنبال روند کوچکسازی، به رهبری الکترونیک و مدارهای مجتمع، که به سادگی به عنوان “فناوری سیلیکون” شناخته میشوند، بلندگوها کوچکتر، بلندتر و قویتر از همیشه میشوند. بدون این پیشرفتها، هدفونها سیمی باقی میماندند و سمعکها گران و غیرقابل دسترس میشدند.
بیایید سفری به گذشته داشته باشیم و سنگ بناهای اصلی که ما را به جایگاه امروزمان در مورد مبدلهای الکتروآکوستیک رساندهاند را بررسی کنیم، با تمرکز بر اصل بلندگوی الکترودینامیک سنتی و بلندگوهای MEMS، اجزای قرن بیست و یکم با ماموریتی برای انقلابی در صنعت صدا. قبل از شروع، میخواهم اشاره کنم .
تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers): اولین اختراعات برای مبدلهای الکترودینامیکی در دهه 1870 توسط ورنر فون زیمنس و الکساندر گراهام بل ثبت شد، واحد مهم dBدسیبل، یک دهم “بل” به نام آقای بل نامگذاری شده است. این اصل کار بر نیروی لورنتس تولید شده توسط جریانی که از طریق یک سیم در داخل یک میدان مغناطیسی عبور میکند، متکی است.
همچنین به صورت برعکس نیز کار میکند و میتواند هنگام حرکت سیم در یک میدان مغناطیسی (به عنوان مثال، برای میکروفون) جریانی را از طریق سیم ایجاد کند. لازم به ذکر است که اولین اختراعات ثبت شده هنوز مربوط به یک سیستم سیمپیچ صوتی مناسب نبودند، بلکه روشهای کماثرتری را برای ایجاد صدا توسط نیروی لورنتس مشخص میکردند.
تاریخچه پیدایش اسپیکرها (Speakers): امروزه، اگر کسی در مورد بلندگوها اطلاعاتی کسب کند، تصویری از اصل سیمپیچ صوتی الکترودینامیکی به او نشان داده میشود، زیرا این ساختار بلندگو عمدتاً مورد استفاده قرار میگیرد. با وجود این، اولین اختراعات دارای غشای مناسبی نبودند که به عنوان دیافراگم عمل کند، اما بسیار سفتتر و برای جابجایی هوا کمتر بهینه شده بودند.
تاریخچه بلندگوها و میکروفونها به شدت با تاریخ الکترونیک، به ویژه مخابرات، گره خورده است. از این گذشته، اگر سیگنال الکتریکی برای پخش وجود نداشته باشد، چرا کسی به بلندگو نیاز دارد؟ علاوه بر این، اکثر مهندسانی که در گذشته با بلندگوها و میکروفونها کار میکردند، مهندس الکترونیک بودند. این توضیح میدهد که چرا بسیاری از مدلهایی که برای این دستگاهها توسعه داده شدهاند، نمای مدلسازی الکترونیکی واضحی دارند.