Điều gì tạo nên một diễn giả giỏi?
Nói một cách chính xác, chúng ta nên gọi" speaker" một hệ thống loa. Nó là một hệ thống bao gồm một số bộ chuyển đổi, một bộ phân tần, một tủ và một số bộ phận bổ sung.
Người thiết kế hệ thống loa phải hiểu được những tương tác phức tạp giữa các thành phần của hệ thống loa.
Việc lắp ráp các bộ phận tốt với nhau không đảm bảo một hệ thống tốt. (Lưu ý: Trong bài sau, tôi sẽ đề cập đến hệ thống loa đơn giản là loa.)
Nếu phải dùng một từ để mô tả quá trình thiết kế loa, tôi nghĩ rằng thuật ngữ" đánh đổi" là phù hợp nhất. Bởi vì có một sự đánh đổi giữa hiệu suất của người nói và chi phí cuối cùng.
Đây là lý do tại sao chúng tôi rất khó so sánh loa từ các nhà sản xuất khác nhau. Nếu bạn chỉ nhìn vào một chỉ số hiệu suất nhất định (chẳng hạn như công suất định mức), một chiếc loa nhất định có thể trông đẹp hơn. Nhưng khi chúng tôi xem xét hiệu suất tổng thể của hệ thống loa, nó có thể kém hơn một chút.
Tại sao một số loa lại đắt hơn nhiều? Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, hãy cùng' xem xét các thành phần của loa.
Sự thật về đầu dò
Bộ chuyển đổi là trái tim của loa. Các đầu dò này chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng âm thanh. Hầu hết các đầu dò tăng cường âm thanh là đầu dò piston.
So với các đầu dò được nghiên cứu và sản xuất đầu thế kỷ trước, kiểu dáng hiện đại về cơ bản không có nhiều thay đổi về nguyên lý làm việc. Với sự phát triển của công nghệ, đã xuất hiện những vật liệu tốt hơn, với trọng lượng nhẹ và giá thành rẻ. Tuy nhiên, nguyên lý âm thanh của loa về cơ bản là sự rung động của các phân tử không khí xung quanh thông qua chuyển động của pít-tông.
Không có bộ chuyển đổi nào có thể cung cấp năng lượng cần thiết cho việc nghe ở toàn dải tần số. Vì vậy, hầu hết các loa được thiết kế với tần số hai chiều hoặc ba chiều, với các bộ chuyển đổi tần số thấp, trung tần và / hoặc tần số cao chuyên dụng được tích hợp sẵn.
So với thiết kế hai chiều, thiết kế ba chiều yêu cầu nhiều đầu dò hơn, do đó thiết kế ba chiều đắt hơn.
Phần rất quan trọng của thiết kế khung chậu
Quá trình thiết kế của khung chậu là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá của bộ chuyển đổi tần số thấp. Khung chậu loa được chế tạo bằng quy trình dập có giá thành thấp hơn do quy trình sản xuất đơn giản và ít tiêu hao nguyên liệu. Khung loa được làm bằng quy trình đúc khuôn ít có khả năng bị biến dạng do rung hình nón.
Đồng thời, so với khung bồn kiểu dập thì khung bồn kiểu đúc có chất lượng và trọng lượng lớn hơn, tương ứng giá thành sản xuất cũng cao hơn. Vì hầu hết năng lượng điện nạp vào bộ chuyển đổi được tiêu thụ dưới dạng nhiệt năng, chúng tôi có thể tối ưu hóa hiệu suất của nó bằng cách cải thiện hiệu suất tản nhiệt.
Việc lựa chọn vật liệu làm nón phải cân nhắc giữa chất lượng, sức mạnh và giá thành của nó. Mặc dù chúng ta đã có thể sử dụng một số vật liệu đặc biệt (vật liệu bí truyền) để làm nón loa, nhưng vật liệu giấy vẫn được sử dụng phổ biến nhất, vì nó là một lựa chọn tốt sau khi cân nhắc các thuộc tính khác nhau. Giá thành của một bộ chuyển đổi tần số thấp có thể từ hàng chục đô la đến hàng trăm đô la.
Động lực thiết kế của các nhà thiết kế hệ thống loa quyết định loại vật liệu hình nón mà họ chọn. Nếu có ràng buộc về giá cả và chi phí, họ sẽ chọn đơn vị có giá thành thấp hơn. Nếu muốn theo đuổi chất lượng và hiệu suất cao hơn, họ sẽ có xu hướng chọn các mẫu đơn giá cao hơn.
Đơn vị trung tần và đơn vị tần số cao của loa của hệ thống tăng cường âm thanh thường áp dụng thiết kế tải còi. Trong khi tải trọng còi cung cấp mức áp suất âm thanh cao, nó cũng có thể kiểm soát dạng bức xạ âm thanh. Kèn có thể được làm bằng nhiều vật liệu, bao gồm gỗ, kim loại, sợi thủy tinh và nhựa.
Còi nhựa ABS được sử dụng phổ biến nhất vì giá thành rẻ, trọng lượng nhẹ và sản xuất đơn giản. Sừng bằng sợi thủy tinh chắc hơn, nhưng vì khó chế tạo nên giá thành cũng tăng theo. Kích thước của sừng tê thấp lớn nên thường sử dụng chất liệu gỗ.
Bộ điều khiển còi (bộ chuyển đổi) đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống loa. Trình điều khiển Piezo với chi phí tương đối thấp hoặc trình điều khiển nén có thể được sử dụng trong thiết kế tải trọng còi. Loa hình nón cũng có thể được sử dụng làm trình điều khiển còi.
Trình điều khiển nén là sự lựa chọn tốt nhất để tái khuếch đại các tần số trung và cao. Trình điều khiển nén vượt trội hơn so với trình điều khiển áp điện chi phí thấp vì hiệu quả và độ trung thực cao hơn.
Cấu tạo nam châm của đầu dò cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành. Cấu trúc nam châm lớn có thể tạo ra mật độ từ trường lớn hơn (thường tương đương với hiệu suất cao hơn), điều này sẽ làm tăng trọng lượng của nam châm tương ứng. Loại kết cấu nam châm này phải có khung chậu đúc làm giá đỡ trước khi sử dụng. Các nguyên tố đất hiếm, chẳng hạn như neodymium, chỉ cần một phần nhỏ của neodymium để tạo ra từ trường mạnh hơn so với các vật liệu từ tính truyền thống. Neodymium cũng là vật liệu từ tính đắt tiền nhất được sử dụng phổ biến.
Một số nhà sản xuất loa sẽ sản xuất bộ chuyển đổi của riêng họ. Điều này cho phép họ kiểm soát tốt hơn chuỗi cung ứng và tối ưu hóa hiệu suất của các thành phần trong một hệ thống loa cụ thể.
Hầu hết các nhà sản xuất loa sẽ coi các nhà sản xuất OEM là nhà cung cấp đầu dò của họ. OEM rất hiệu quả trong sản xuất, bởi vì đây là những gì họ giỏi. Hầu hết các nhà sản xuất OEM đều sản xuất và bán các đầu dò đa năng cho khách hàng thường xuyên. Đồng thời, họ cũng thực hiện các thiết kế đã được cấp bằng sáng chế theo thông số kỹ thuật của các nhà sản xuất loa.
Vital phân chia
Mặc dù chức năng của bộ phân tần chưa được coi trọng nhưng bộ phân tần được cho là phần khó nhất trong thiết kế loa. Nhiệm vụ chính của phân tần là giới hạn băng tần của tín hiệu truyền đến mỗi đầu dò và đầu dò chỉ hoạt động trong dải tần mà nó có thể được chuyển đổi thành năng lượng âm thanh. Về nguyên lý, bộ phân tần tương đương với hệ thống truyền động của hộp số ô tô.
Khi bạn tăng tốc xe một cách trơn tru từ 0 đến 60 dặm / giờ, hệ thống truyền lực tốt có thể làm cho bánh xe quay nhanh hơn (tần số tăng lên). Việc chuyển số phải tự nhiên, mượt mà và hoàn hảo. Một thiết kế bộ phân tần tốt cũng phải như vậy. Nó có thể chuyển đổi mượt mà giữa tần số thấp, tần số trung bình và tần số cao.
Mặt khác, bộ phân tần thụ động là một mạng lọc bao gồm các thiết bị điện thụ động, chẳng hạn như điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Các tấm prefabs đa năng được sản xuất hàng loạt có thể được sử dụng làm bộ phân tần thụ động, nhưng cuối cùng, bộ phân tần phải được tối ưu hóa theo đầu dò tương ứng của nó. Công việc này được thực hiện tốt nhất bởi một kỹ sư thiết kế.
Một số bộ phân tần sẽ được gắn trên bảng mạch in (PCB). Việc lắp đặt này không chỉ đơn giản, đẹp mà còn dễ sản xuất hàng loạt nên sẽ giảm giá thành sản phẩm theo đó. Phương pháp cài đặt này rất phù hợp với các ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp, nhưng nếu trình điều khiển bị quá tải, bảng mạch in sẽ bị hỏng do quá nhiệt.
Bảng mạch in (PCB) cũng có thể bị cong hoặc gãy do điện cảm quá mức. Đây là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất nhấn mạnh vào thiết kế dây cứng của bộ phân tần (Hard Wire). Thiết kế kết nối cứng phải được hoàn thành thủ công, và hiệu ứng ngoại hình sau khi hoàn thành thường không tốt lắm. Nhưng so với bộ chia PCB, bộ chia thiết kế có dây cứng hơn (và đắt hơn).
Một số hệ thống loa không có bộ phân tần tích hợp. Loại hệ thống loa này được dẫn động bằng thiết bị xử lý điện tử chuyên nghiệp. Sau khi tín hiệu được đưa đến bộ khuếch đại công suất để hoàn tất quá trình xử lý tín hiệu, chúng ta gọi nó là hệ thống loa phân tần hoạt động.
Về lý thuyết, một thiết kế như vậy sẽ có thể tiết kiệm chi phí sản xuất của chính loa (ít thành phần hơn), nhưng loại loa này yêu cầu một bộ xử lý bên ngoài khi hệ thống được xây dựng, và thậm chí nhiều kênh khuếch đại công suất hơn, vì vậy chi phí cuối cùng có xu hướng cao hơn. So với loa phân tần thụ động, loa phân tần chủ động có thể cung cấp độ trung thực cao hơn và mức áp suất âm thanh (SPL) lớn hơn.
Tuy nhiên, so với thiết kế phân tần chủ động, loa thiết kế phân tần thụ động chất lượng cao có thể cung cấp chất lượng âm thanh tuyệt vời với tổng chi phí thấp hơn và việc kết nối và gỡ lỗi tương đối đơn giản.
Hộp
Thùng loa và cấu tạo của nó cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá của loa. Tủ phải rất chắc chắn và cứng cáp. Bản thân hộp rung là một đầu dò, sẽ tương tác với các đầu dò khác và làm giảm hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Một chiếc hộp chắc chắn đòi hỏi nhiều chất lượng, nhiều đường gân, hoặc cả hai. Giá là trọng lượng nặng của tủ.
Bê tông là một lựa chọn tốt để làm vật liệu hộp, nhưng nó chỉ thích hợp cho hệ thống loa siêu trầm tùy chỉnh. Ván sợi mật độ trung bình (MDF) cũng là một vật liệu thích hợp hơn để làm tủ. Ván sợi mật độ trung bình có mật độ cao và chi phí thấp, nhưng bản thân vật liệu này rất nặng và dễ uốn cong sau khi bị ẩm.
Hộp làm bằng ván dăm có chi phí thấp, nhưng nên tránh càng nhiều càng tốt. Ván ép nhẹ và chắc hơn MDF, nhưng có khoảng cách giữa các lớp. Ván ép bạch dương Baltic là lựa chọn tốt nhất cho vật liệu làm thùng loa (hơn 11 lớp, và không có khoảng trống giữa các lớp), nhưng nó cũng là loại gỗ đắt tiền nhất trong sản xuất loa.
Vật liệu composite có độ bền cao và trọng lượng thấp, nhưng giá thành cao. Sợi thủy tinh có độ cứng cao và chịu được thời tiết, tuy nhiên do khó chế tạo nên giá thành cao hơn gỗ và nhựa.
Trong những năm gần đây, Nhựa đúc dần trở thành loại thùng loa được sử dụng phổ biến. Hộp đúc có trọng lượng nhỏ và có thể được xử lý để chống lại thời tiết. Sau nhiều năm sản xuất hàng loạt, chi phí khuôn cao ban đầu có thể bị pha loãng. Loại cấu trúc tủ này rất thiết thực đối với những loa có tủ nhỏ hơn, nhưng loa có tủ lớn đòi hỏi vật liệu cứng cáp hơn.
Các loa được treo phía trên khán phòng phải có bộ phận treo đặc biệt (điểm treo). Và phải trải qua thử nghiệm kéo (Pull test) để đảm bảo độ chắc chắn và an toàn cho hộp và các bộ phận treo.
Không có sự khác biệt lớn về ngoại hình giữa loa treo trần với loa đặt sàn và loa treo cột. Tuy nhiên, loa âm trần có yêu cầu cao hơn về kết cấu thùng loa, hỗ trợ treo và thử nghiệm nên giá thành thường cao hơn nhiều.
