Reproduktory - konstrukce

Reproduktory: popis - dělení - typy - konstrukce - parametry

Reproduktory jsou elektro-akustické měniče, tj. zařízení, která přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii ve formě zvuku. Obvykle se skládají z membrány, pohonné části, do které je přiváděn vstupní signál, a dalších dílů. Zvláštním případem malých reproduktorů jsou sluchátka.

Dělení reproduktorů dle způsobu vyzařování

Přímovyzařující reproduktory

Kmitající membrána je bezprostředně navázána na prostředí, do kterého se akustická energie vyzařuje. Obvyklá účinnost nepřevyšuje několik málo procent.

Nepřímovyzařující reproduktory

Tzv. tlakové - mezi prostředím, do kterého se akustická energie vyzařuje, a membránou je vložen zvukovod a popřípadě další pomocné akustické obvody. Toto uspořádání obvykle zvyšuje účinnost, umožňuje dosahovat vysokých vyzářených výkonů a tvarovat směrový diagram.

Dělení reproduktorů dle pohonu

Elektrodynamické, Elektromagnetické, Elektrostatické, Piezoelektrické, Plazmové, Pneumatické, Další

Elektrodynamické reproduktory

Nejběžnější princip pohonu. Základem je cívka a permanentní magnet, kde cívka se pohybuje ve válcové štěrbině mezi pólovými nástavci. Síla se přenáší na membránu a způsobuje její pohyb.

Páskové reproduktory

Páskový reproduktor je speciální typ elektrodynamického reproduktoru, často používaný pro vysoké kmitočty. Principem je pásek z vodivého materiálu umístěný v poli silného magnetu.

Plošné elektrodynamické reproduktory

Jsou tvořeny membránou velké plochy, ukotvenou v rámu, s vodičem cívky upevněným na membránu. Často označovány jako "magnetostatické" pro podobnost s elektrostatickými měniči.

Reproduktor s ohybovou vlnou

Na rozdíl od běžných elektrodynamických reproduktorů používá pružnou membránu, kde pro daný kmitočet kmitá jen část membrány. Nízké kmitočty vyzařuje celá plocha membrány, vysoké jen její část.

Elektromagnetické reproduktory

Méně používaný princip, kde membrána je přitahována pevně umístěnou cívkou s jádrem nebo magnetem. Tento princip se dříve využíval u sluchátek a reproduktorů pro radiopřijímače.

Elektrostatické reproduktory

Mají membránu z tenké fólie mezi dvěma pevnými elektrodami. Pracují na principu přitahování a odpuzování nabitých desek, často vyžadují vysoké provozní napětí.

Piezoelektrické reproduktory

Využívají piezoelektrický jev a jsou často používány pro levné vysokotónové jednotky nebo malé sirény. Výhodou je vysoká účinnost a nízká cena, nevýhodou nerovnoměrná frekvenční charakteristika.

Plazmové reproduktory

Nemají membránu a využívají změn tlaku vzduchu vyvolaných koronou nebo obloukovým výbojem. Používají se spíše pro vysokotónové měniče a zůstávají okrajovou technologií.

Pneumatické reproduktory

Nejsou běžně používané. Principem je modulace unikajícího stlačeného vzduchu. Používá se pro vytváření extrémně vysokých zvukových hladin, například při testech dílů pro letectví.

Dělení reproduktorů dle účelu

- Domácí použití (HiFi)
- Vysoce kvalitní měniče pro studiové monitory, HiEnd audio
- Profesionální použití (výkonné PA systémy)
- Ozvučení automobilů
- Reproduktory pro hudební nástroje (el. kytary, baskytary, klávesy)
- Pro přenos mluveného slova (městský rozhlas, sirény)
- Speciální účely (pod vodou, vědecké pokusy, vojenské použití)

Dělení reproduktoru dle kmitočtového rozsahu

Reproduktory se vyrábějí s různými frekvenčními rozsahy. Pro kvalitní přenos zvuku je žádoucí široký frekvenční rozsah (20Hz - 20kHz). Kvůli protichůdným požadavkům je obtížné vytvořit reproduktor, který by celé spektrum pokryl, proto se sestavují reprosoustavy.

Širokopásmové reproduktory

Určeny pro nenáročné použití, např. v dopravních prostředcích a levné elektronice. Jejich rozsah je obvykle 45 – 15 000 Hz.

Koaxiální reproduktory

Složené ze dvou nebo více měničů. Časté v automobilovém ozvučení a někdy v profesionálním použití.

Hlubokotónové reproduktory - basové (subwoofery)

Rozsah: 20 – 1 500 Hz nebo 35 – 5 000 Hz, používají se membrány s velkým zdvihem a materiály s nízkou rezonancí pro přesné podání basů.

Středopásmové reproduktory

Rozsah 80 – 12 000 Hz, používají různé materiály jako papírovinu, kevlar nebo polypropylen, často v HiFi sestavách.

Vysokotónové reproduktory

Rozsah obvykle 2 000 – 20 000 Hz, mohou mít kalotové nebo páskové membrány. V profesionálním použití se často vyrábějí jako tlakové pro vysokou účinnost.

Části klasického elektrodynamického reproduktoru

Koš reproduktoru

Nosná konstrukce reproduktoru, zajišťuje uchycení membrány a magnetického obvodu. Bývá z plechu, plastu nebo hliníkové slitiny.

Magnetický obvod

Generuje magnetické pole ve vzduchové mezeře, pohání kmitací cívku reproduktoru. Může být feritový, AlNiCo nebo neodymový.

Kmitací cívka

Cívka bývá z mědi, hliníku nebo poměděného hliníku, připojena k membráně. Často se používají vícevrstvá vinutí pro lepší výkon.

Membrána

Nejčastěji kuželová, z papíru, plastu nebo kovu. Materiály zahrnují polypropylen, kevlar a sendvičové kombinace pro specifické zvukové vlastnosti.

Zavěšení membrány

Zajišťuje pohyb membrány a drží ji ve správné poloze, může být z gumy, pěny nebo impregnovaného textilu.

Vývody a terminály

Různé typy svorek pro připojení reproduktoru, často s označením polarit pro správné zapojení.

Kvalita reproduktorů a jejich použití

Kvalitu reproduktorů určují:

Jmenovitá impedance

Obvykle několik jednotek až desítek ohmů, přibližně nejnižší impedance v pracovním pásmu.

Frekvenční rozsah

Určuje závislost akustického tlaku na frekvenci zvuku.

Příkon

Určuje, kolik elektrického příkonu reproduktor zvládne, obvykle v jednotkách až stovkách wattů.

Charakteristická citlivost

Udává vyzářený akustický výkon při daném příkonu, obvykle při příkonu 1 W ve vzdálenosti 1 m.

Směrová charakteristika

Vyzařovací diagram, který ukazuje vyzařovaný výkon v různých směrech.

Rezonanční kmitočet

Kmitočet, pod kterým vyzářený výkon klesá, důležitý hlavně pro basové reproduktory.