كيف يعمل مكبر الصوت المخروطي؟

يعمل مكبر الصوت المخروطي عن طريق تحويل الإشارات الصوتية الكهربائية إلى موجات صوتية عالية التردد من خلال حركة غشاء مخروطي خفيف الوزن. وهو نوع من مكبرات الصوت الديناميكية المصممة خصيصًا لإعادة إنتاج الترددات العالية، والتي تتراوح عادةً من 2000 هرتز إلى 20000 هرتز. تُستخدم مكبرات الصوت المخروطية بشكل شائع في أنظمة الصوت المنزلية، ومكبرات صوت السيارات، ومعدات الصوت المحمولة، ومكبرات الصوت التجارية نظرًا لكفاءتها ومتانتها وفعاليتها من حيث التكلفة.

إن فهم كيفية عمل مكبر الصوت المخروطي يتطلب نظرة فاحصة على هيكله، ومبدأ تشغيله، والعملية التي يحول بها الطاقة الكهربائية إلى صوت.

ما هو مكبر الصوت المخروطي؟

مكبر الصوت المخروطي هو محرك مكبر صوت عالي التردد يستخدم غشاءً صغيرًا على شكل مخروط بدلاً من الغشاء على شكل قبة الموجود في مكبرات الصوت القبة. على الرغم من أنه يشبه مكبر صوت مصغر، إلا أنه مصمم خصيصًا للتعامل مع إشارات الصوت عالية التردد.

يتمثل الدور الأساسي لمكبر الصوت المخروطي في إعادة إنتاج أصوات مثل:

• تفاصيل الصوت والكلام

• الصنجات والهاي-هات

• التوافقيات في الآلات الوترية

• نغمات البيانو

• مؤثرات صوتية محيطة

• تفاصيل صوت الفيلم

بدون مكبر صوت عالي التردد، ستبدو الموسيقى باهتة وتفتقر إلى الوضوح لأن الترددات العالية لن يتم إعادة إنتاجها بشكل فعال.

المكونات الرئيسية لمكبر الصوت المخروطي

قبل فهم مبدأ العمل، من المهم معرفة المكونات الرئيسية لمكبر الصوت المخروطي.

1. غشاء مخروطي

غشاء المخروط هو الجزء المتحرك الذي يولد الموجات الصوتية.

تشمل المواد الشائعة ما يلي:

ورق

ورق معالج

البولي بروبيلين

المواد المركبة

الألياف الاصطناعية

يجب أن يكون المخروط خفيف الوزن بما يكفي ليتحرك بسرعة مع الحفاظ على صلابته الكافية لتقليل التشوه.

2. ملف صوتي

ملف الصوت عبارة عن ملف سلكي متصل بالجزء الخلفي من المخروط.

تتمثل وظيفتها في تحويل الإشارات الكهربائية إلى حركة ميكانيكية.

3. مجموعة المغناطيس

يُنشئ المغناطيس الدائم مجالاً مغناطيسياً قوياً حول ملف الصوت.

4. نظام التعليق

يسمح الغلاف والشبكة بحركة مخروطية متحكم بها مع الحفاظ على محاذاة ملف الصوت بشكل صحيح.

5. سلة أو إطار

تدعم السلة جميع المكونات وتحافظ على استقرارها الهيكلي.

مبدأ عمل مكبر الصوت المخروطي

يعمل مكبر الصوت المخروطي باستخدام مبدأ الكهرومغناطيسية.

يمكن تقسيم العملية إلى عدة خطوات:

الخطوة الأولى: استقبال الإشارة الصوتية

يقوم مكبر الصوت بإرسال إشارة صوتية كهربائية إلى مكبر الصوت عالي التردد (التويتر).

ومع ذلك، قبل وصول الإشارة إلى مكبر الصوت، فإنها عادةً ما تمر عبر شبكة التقاطع.

تقوم دائرة التقاطع بتصفية الترددات المنخفضة وتسمح فقط لإشارات الترددات العالية بالوصول إلى مكبر الصوت المخروطي.

هذا يحمي مكبر الصوت من التلف ويضمن إعادة إنتاج دقيقة للترددات العالية.

الخطوة الثانية: يمر التيار عبر ملف الصوت

عندما تدخل إشارة الصوت عالية التردد إلى ملف الصوت، فإنها تخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا متغيرًا.

لأن الإشارة الصوتية تتغير باستمرار، فإن المجال المغناطيسي الناتج عن ملف الصوت يتغير باستمرار أيضًا.

الخطوة 3: التفاعل مع المغناطيس الدائم

يتم وضع ملف الصوت داخل الفجوة المغناطيسية للمغناطيس الدائم.

يتفاعل المجال المغناطيسي المتغير الناتج عن ملف الصوت مع المجال المغناطيسي الثابت للمغناطيس الدائم.

يُولد هذا التفاعل قوة تدفع وتسحب ملف الصوت.

الخطوة الرابعة: حركة المخروط

بما أن ملف الصوت متصل مباشرة بغشاء المخروط، فإن أي حركة لملف الصوت تتسبب في تحرك المخروط أيضًا.

يتحرك المخروط:

للأمام عندما يتدفق التيار الكهربائي في اتجاه واحد

إلى الخلف عندما ينعكس اتجاه التيار

تحدث هذه الحركة آلاف المرات في الثانية الواحدة.

على سبيل المثال:

يتسبب صوت بتردد 5000 هرتز في اهتزاز المخروط 5000 مرة في كل ثانية.

يتسبب صوت بتردد 10000 هرتز في اهتزاز المخروط 10000 مرة في كل ثانية.

الخطوة 5: توليد الموجات الصوتية

بينما يتحرك المخروط ذهابًا وإيابًا، فإنه يضغط الهواء المحيط به ويخففه.

تنتقل هذه التغيرات في الضغط عبر الهواء على شكل موجات صوتية.

يسمع المستمع هذه الموجات الصوتية على شكل ترددات عالية.

لماذا المخروط صغير جدًا؟

تتطلب الأصوات عالية التردد حركة سريعة للغاية.

سيكون للحجاب الحاجز الكبير كتلة كبيرة جدًا بحيث لا يمكنه التحرك بكفاءة بسرعات عالية جدًا.

لذلك، تستخدم مكبرات الصوت المخروطية أغشية صغيرة وخفيفة الوزن لتحقيق ما يلي:

استجابة أسرع

تحسين إعادة إنتاج الترددات العالية

تشويه أقل

تحسين الأداء العابر

تسمح الكتلة المتحركة المنخفضة للمخروط بمتابعة التغيرات السريعة في الإشارة الصوتية بدقة.

دور شبكة التقاطع

لا يستطيع مكبر الصوت المخروطي إعادة إنتاج ترددات الجهير العميق.

لمنع التلف والتشويه، تستخدم أنظمة مكبرات الصوت شبكة كروس أوفر.

التقاطع:

يحجب الإشارات منخفضة التردد

يمرر إشارات عالية التردد

يحسن جودة الصوت

يحمي مكبر الصوت

تشمل ترددات التقاطع النموذجية ما يلي:

تعتمد نقطة التقاطع الدقيقة على تصميم السماعة.

استجابة التردد لمكبر الصوت المخروطي

تعمل معظم مكبرات الصوت المخروطية ضمن النطاق التالي:

قد تمتد بعض مكبرات الصوت المخروطية عالية الجودة إلى ما بعد 20 كيلو هرتز.

العوامل المؤثرة على أداء مكبر الصوت المخروطي

مادة المخروط

تؤثر مادة المخروط بشكل كبير على جودة الصوت.

أقماع ورقية

المزايا:

خفيف الوزن

صوت طبيعي

خصائص تخميد جيدة

مخاريط البولي بروبيلين

المزايا:

مقاوم للرطوبة

متين

أداء ثابت

المخاريط المركبة

المزايا:

صلابة عالية

تشويه منخفض

تحسين استجابة التردد

قوة المغناطيس

يوفر المغناطيس الأقوى تحكمًا أفضل في حركة المخروط.

تشمل المزايا ما يلي:

كفاءة أعلى

استجابة عابرة أفضل

تشويه أقل

تصميم ملف الصوت

يؤثر حجم وبنية ملف الصوت على ما يلي:

قدرة تحمل الطاقة

حساسية

تبديد الحرارة

تُحسّن تصاميم ملفات الصوت المتقدمة الأداء العام.

مزايا مكبرات الصوت المخروطية

فعال من حيث التكلفة

تُعد مكبرات الصوت المخروطية أقل تكلفة في التصنيع من العديد من تصميمات مكبرات الصوت البديلة.

كفاءة عالية

غالباً ما تنتج هذه الأجهزة خرجاً قوياً باستخدام طاقة مكبر صوت منخفضة نسبياً.

بنية متينة

يتميز تصميم المخروط بقدرته على تحمل الاستخدام اليومي والظروف البيئية.

صوت سلس وشخصية

يُقدّر العديد من المستمعين التوازن الصوتي الدافئ والطبيعي لمكبرات الصوت المخروطية.

قيود مكبرات الصوت المخروطية

امتداد محدود للترددات العالية جدًا

لا تقوم مكبرات الصوت المخروطية عموماً بإعادة إنتاج الترددات العالية بنفس فعالية مكبرات الصوت القبة أو الشريطية الممتازة.

تشتت أضيق

يمكن أن تصبح الترددات العالية موجهة، مما يقلل من الأداء خارج المحور.

احتمال تفكك المخروط

عند الترددات العالية للغاية، قد ينثني المخروط بدلاً من أن يتحرك كسطح صلب، مما يؤدي إلى حدوث تشوه.

تطبيقات مكبرات الصوت المخروطية

تُستخدم مكبرات الصوت المخروطية على نطاق واسع في:

مكبرات الصوت المنزلية

تستخدم مكبرات الصوت المكتبية والأرضية في كثير من الأحيان مكبرات صوت مخروطية الشكل لإعادة إنتاج الترددات العالية بأسعار معقولة.

أنظمة الصوت في السيارات

تتضمن العديد من مكبرات الصوت المثبتة في المصنع وتلك التي يتم تركيبها لاحقًا في السيارات مكبرات صوت مخروطية الشكل.

مكبرات صوت محمولة

تستفيد أنظمة مكبرات الصوت المدمجة من كفاءة مكبرات الصوت المخروطية وانخفاض تكلفتها.

أنظمة الإذاعة العامة

تستخدم مكبرات الصوت التجارية مكبرات صوت مخروطية الشكل لإعادة إنتاج الكلام والمحتوى الصوتي عالي التردد.

معدات صوتية عتيقة

تعتمد العديد من أنظمة مكبرات الصوت الكلاسيكية على مكبرات الصوت المخروطية للحصول على بصمتها الصوتية المميزة.

التعليمات

كيف يُصدر مكبر الصوت المخروطي الصوت؟

يقوم مكبر الصوت المخروطي بإنتاج الصوت عن طريق تحريك غشاء مخروطي خفيف الوزن ذهابًا وإيابًا باستخدام القوى الكهرومغناطيسية المتولدة بين ملف الصوت والمغناطيس الدائم.

ما هي الترددات التي يُعيد مكبر الصوت المخروطي إنتاجها؟

معظم مكبرات الصوت المخروطية تعيد إنتاج الترددات بين 2 كيلو هرتز و 20 كيلو هرتز تقريبًا.

لماذا يتم استخدام دائرة التوزيع مع مكبر الصوت المخروطي؟

يمنع جهاز التقاطع وصول الإشارات منخفضة التردد إلى مكبر الصوت عالي التردد، مما يحميه من التلف ويحسن جودة الصوت.

هل مكبرات الصوت المخروطية جيدة لأنظمة الصوت في السيارات؟

نعم، تُستخدم مكبرات الصوت المخروطية بشكل شائع في أنظمة الصوت بالسيارات لأنها متينة وفعالة واقتصادية.

ما الفرق بين مكبر الصوت المخروطي ومكبر الصوت القُبّي؟

يستخدم مكبر الصوت المخروطي غشاءً مخروطي الشكل، بينما يستخدم مكبر الصوت القُبّي غشاءً قُبّي الشكل. توفر مكبرات الصوت القُبّية عمومًا انتشارًا أوسع وتفاصيل ترددات عالية أكبر، في حين أن مكبرات الصوت المخروطية غالبًا ما تكون أقل تكلفة وأكثر كفاءة.