Voitko kuvitella puhelimen ilman sisäänrakennettua kaiutinta tai musiikkikonsertin ilman noita jättikaiuttimia? Ei, et voi, koska on turhaa ostaa puhelinta, joka ei tuota ääntä, tai mennä konserttiin, jossa esiintyjä laulaa vain ensimmäiseen riviin. Kaiuttimet ovat yhtä tärkeitä elektronisille ja digitaalisille laitteille kuin nämä laitteet jokapäiväisessä elämässämme. Ja tiedätkö, mikä on älypuhelimesi kaiuttimen ytimessä? Pienikokoinen magneetti. Ilman magneettia sen keskellä kaiutin ei pysty muuttamaan sähköisiä signaaleja mekaanisiksi signaaleiksi eli ääneksi.
Lyhyt yhteenveto kaiuttimien historiasta; Johann Philip Reis loi ensimmäisen äänilähettimen vuonna 1861 käyttämällä käämiä ja kalvoa, jotka pystyivät muuttamaan ääniaallot sähköisiksi signaaleiksi. Myöhemmin vuonna 1876 Alexander Graham Bell keksi ensimmäisen puhelimen, jolla oli käytännöllisiä käyttötarkoituksia, käyttämällä äänen välittämiseen magneettikeloja. 1900-luvulla kestomagneetit korvasivat sähkömagneetit mullistaen kaiuttimien tehokkuuden ja kompaktin. 1980-luvulla neodyymi (NdFeB) valloitti kaiuttimien maailman vertaansa vailla olevan magneettisen voimakkuuden ja kompaktiuden ansiosta.
Pikakelaus vuoteen 2024, ja olemme päässeet pitkälle keloista ja kalvoista. Suurin osa joka päivä kuulemistasi äänistä tulee kaiuttimista, mutta oletko koskaan pysähtynyt ja miettinyt, kuinka tärkeitä magneetit ovat kaiuttimille? No otetaanpa selvää.
Mikä on magneetti?
Yksinkertaisesti sanottuna magneetti on materiaali, joka tuottaa näkymätön kentän eli magneettikentän. Magneettikenttä on voimakas voima, joka voi vetää puoleensa muita materiaaleja, kuten rautaa tai kobolttia, tai hylkiä niitä. Perustuen niiden kykyyn tuottaa magneettikenttä, tässä on kaksi magneettien pääluokkaa.
Kestomagneetit – kestomagneetti on magneetti, jolla on pysyvä magneettikenttä. Se ei vaadi ulkoista voimaa tuottaakseen jatkuvaa magneettikenttää. Esimerkkejä kestomagneeteista ovat neodyymi, rautaoksidi ja bariumferriitti.
Väliaikaiset magneetit – väliaikaiset magneetit ovat magneetteja, jotka voivat tuottaa väliaikaisen magneettikentän vain ollessaan toisen magneettikentän vaikutuksen alaisia. Joten ne vaativat vieraan magneettikentän näyttääkseen magneettisia ominaisuuksia.
Vakaa, jatkuva ja vahva magneettikenttä on kaiuttimen toiminnalle välttämätön. Tästä syystä kestomagneetit ovat kaiuttimille ensiarvoisen tärkeitä.
Äänen tiede
Toinen näkökohta, joka sinun on ymmärrettävä ymmärtääksesi kaiuttimen toimintaa paremmin, on ääni. Se on energiamuoto, joka syntyy väliaineessa eli ilmassa tai vedessä olevien hiukkasten värähtelyllä.
Värähtelevä esine luo paineaaltoja, jotka kulkevat väliaineen läpi ja aiheuttavat ääniaaltoja. Ääniaallot saavuttavat korvamme saavat tärykalvomme värähtelemään, minkä aivomme tulkitsevat ääneksi, jonka avulla voimme kuunnella musiikkia tai muiden ihmisten ääntä.
Tämän luonnonilmiön jälkeen kaiuttimet muuttavat saapuvat sähköiset signaalit mekaaniseksi energiaksi, joka luo ääniaaltoja. Magneetilla on valtava rooli kaiuttimen kalvon liikkeessä ja tarkassa äänentoistossa. Pallea luo ääniaaltoja värähdessään.
Kuinka kaiuttimet toimivat?
Puhekela, kestomagneetti ja kalvo ovat kaiuttimen kolme avainkomponenttia, joilla on keskeinen rooli äänentuotannossa. Näin kaiuttimet toimivat näitä komponentteja käyttämällä.
äänikela-kaiuttimen toiminta alkaa sähkövirran induktiolla äänikelan kautta, joka on lankakela. Vasteena sen läpi kulkevalle sähkövirralle äänikela alkaa luoda magneettikenttää. Äänikelan sijainti kaiuttimessa on myös ratkaiseva äänen tarkan toiston kannalta. Se asetetaan kestomagneetin magneettikenttään ja näiden kahden vaihtelevan magneettikentän vuorovaikutus vie äänentuotantoprosessia eteenpäin.
KestomagneettiKuten jo tiedämme, jatkuva magneettikenttä on kestomagneetin ominaisuus. Kestomagneetti valitaan sen magneettikentän voimakkuuden perusteella, joka on myös tärkeä tekijä kaiuttimen toiminnalle. Kun kestomagneetin ja äänikelan luomat magneettikentät kohtaavat, ne saavat äänikelan liikkumaan nopeasti, mikä johtaa kalvon liikkumiseen.
Kalvo-kalvo on kiinnitetty suoraan äänikelaan, ja kun äänikela liikkuu vasteena kahden magneettikentän väliseen vuorovaikutukseen, kalvo, joka on ohut ja joustava kalvo, liikkuu myös edestakaisin. Tämä kalvon liike käynnistää ilmavirtauksen, joka luo ääniaaltoja.
Ja näin kaiutin luo ääniä vastauksena sähköiseen signaaliin. Jälleen äänikelan sijainti ja kestomagneetin magneettikentän voimakkuus ovat tärkeitä ääniaaltojen tuottamiseksi, jotka heijastavat kaiuttimelle ensimmäisessä vaiheessa toimitettuja sähköisiä signaaleja. Hyvin suunniteltu kaiutin ja laadukkaimmat komponentit voivat helposti muuntaa sähköenergian äänienergiaksi minimaalisella säröllä.
Miksi magneetit ovat välttämättömiä kaiuttimissa?
Tässä on syitä, miksi magneetit ovat välttämättömiä kaiuttimissa, joista osan tiedät jo edellisestä kontekstista.
Magneettikentän luominen
Tärkein ja ilmeisin syy on magneetin kyky luoda ja jatkuvasti tarjota magneettikenttä äänen tuottamiseksi. Kestomagneetin luoma magneettikenttä on välttämätön kelan liikkeelle, joka on tärkeä askel kaiuttimen toiminnassa.
Ottaa käyttöön kalvon liikkeen
Kalvon liike on vastuussa ääniaaltojen synnystä ja se voi liikkua vain, jos magneetti antaa kelalle magneettikentän liikkumiseen, kun kalvo on kiinnitetty suoraan kelaan.
Sähköenergian muuntaminen äänienergiaksi
Kaiuttimen toimintovaiheiden sarjan kautta magneetti auttaa luomaan liikkeen, joka puolestaan muuntaa sähköiset signaalit mekaaniseksi energiaksi, mikä johtaa ääniaaltojen syntymiseen.
Äänentoiston hallinta
Kalvon tarkka liike synkronoituna sähköisen signaalin kanssa on tärkeää tarkan, selkeän ja vääristymättömän äänen tuottamiseksi. Magneettikentän voimakkuus ja tasaisuus takaavat tarkan äänentoiston hallinnan.
Vaikuttaa äänen laatuun
Magneetin koko ja voimakkuus vaikuttavat myös kaiuttimien tuottaman äänen laatuun. Magneetin koon ja voimakkuuden kasvaessa sen kyky tuottaa voimakasta ääntä erityisesti matalammilla taajuuksilla kasvaa.
Äänenvoimakkuuden määrittäminen
Magneetin voimakkuus vastaa myös kovempien äänten tuottamisesta. Vahvat kestomagneetit liikuttavat kalvoa nopeammin, mikä lisää tuotetun äänen voimakkuutta.
Vaikuttaa kaiuttimen kokoon
Magneetin koko on tärkeä myös kaiuttimen koon kannalta. Suurille kaiuttimille käytetään suurempia ja vahvempia magneetteja tehokkaamman äänen luomiseksi. Pienemmille ja kompakteille kaiuttimille, kuten kuulokkeille tai kannettaville kaiuttimille, käytetään pienempiä ja vahvempia magneetteja, kuten neodyymi.
Tasapainottava taajuusvaste
Kaiuttimen taajuusvaste riippuu myös magneetin koosta ja voimakkuudesta. Suuremmat magneetit ovat yleensä erittäin tehokkaita tuottamaan matalataajuisia ääniä, kun taas pienemmät magneetit voivat käsitellä korkeita taajuuksia tehokkaammin.
Varmistaa pitkäkestoisen suorituskyvyn
Neodyymi- ja ferriittimagneetit ovat esimerkkejä vahvoista kestomagneeteista. Ne takaavat vahvojen ja yhtenäisten magneettikenttien tuoton pidemmäksi ajaksi. Tämä parantaa kaiuttimen kestävyyttä ja varmistaa pitkäkestoisen suorituskyvyn ilman säännöllistä huoltoa ja/tai vaihtoja.
Tehokas magneetti on siis ratkaisevan tärkeä, jotta kaiutin toimii parhaalla mahdollisella tavalla, sen käyttöikä on pitkä ja tuottaa parhaan laadun voimakkaan äänen eri taajuusalueilla.
Kaiuttimissa käytetyt magneettityypit
Erityyppiset kaiuttimet käyttävät erityyppisiä magneetteja niiden koon, vahvuuden, hinnan ja muiden tekijöiden perusteella. Yleisimmät magneetit ovat ferriittimagneetit, neodyymimagneetit ja harvemmin Alnico-magneetit. Tässä on yksityiskohtainen selitys kaikista kaiuttimissa käytetyistä magneeteista.
Ferriitti magneetit
Ferriittimagneetit valmistetaan käyttämällä keraamista rautaoksidiyhdistettä, joka on sekoitettu muiden materiaalien, kuten bariumin tai strontiumkarbonaatin, kanssa. Ne ovat yleisimmin käytettyjä kaiuttimia, koska ne tarjoavat hyvän magneettisen lujuuden ja ovat edullisia.
Edut
Tässä on ferriittimagneettien edut.
Edullisuus -ferriittimagneetit ovat helposti saatavilla, koska ne eivät ole yhtä kalliita kuin muut magneetit massatuotantona. Tämä tekee niistä kunnon valinnan edullisille laadukkaille ja suurempikokoisille kaiuttimille.
Pitkä käyttöikä -Nämä magneetit tarjoavat pitkäkestoisen suorituskyvyn, koska ne kestävät korroosiota, ruostetta, kosteutta ja korkeita lämpötiloja. Ne kestävät korkeita lämpötiloja menettämättä magneettisia ominaisuuksiaan pidempään.
Helppo saavutettavuus –rautaoksidia ja muita ferriittimagneettien valmistukseen käytettäviä materiaaleja on runsaasti saatavilla ja siksi nämä magneetit ovat kustannustehokkaita ja helposti saatavilla.
Haitat
Tässä ovat ferriittimagneettien haitat.
Pienempi magneettinen voimakkuus -ferriittimagneeteilla on pienempi magneettinen lujuus kuin neodyymimagneeteilla. Tämä tekee niistä vähemmän sopivia pienille kaiuttimille.
iso-Voimakkaan äänen tuottamiseksi ferriittimagneettien on oltava raskaampia tuottaakseen vaaditun magneettisen voimakkuuden.
Ei sovellu pienille kaiuttimillealhaisemman magneettisen voimakkuuden vuoksi ferriittimagneetit eivät sovellu pienempiin ja kompakteihin kaiuttimiin.
Neodyymimagneetit
Valmistettu seoksestaNeodyymi, rauta ja boori, Neodyymimagneeteilla on tehokkain magneettinen lujuus jopa pienissä kooissa. Nämä magneetit ovat ihanteellinen valinta pienempiin, kompakteihin ja tehokkaisiin kaiuttimiin, kuten kuulokkeisiin, kuulokkeisiin ja pienikokoisiin Bluetooth-kaiuttimiin.
Edut
Tässä ovat neodyymimagneettien edut.
Korkea magnetismi -Neodyymimagneetit ovat magneettisesti varautuneimpia magneetteja, koska ne voivat luoda paljon voimakkaampia magneettikenttiä kuin ferriitti ja muut magneetit. Korkean magneettisuutensa ansiosta neodyymimagneetit pystyvät tuottamaan korkealaatuista ääntä jopa pienemmissä kaiuttimissa.
kevyt -pieni neodyymimagneetti voi tuottaa paljon vahvemman magneettikentän voimakkuuden kuin ferriitti ja muut magneetit. Tästä syystä niitä on pienempiä kokoja ja ne on helppo korjata tuotteiksi, kuten Custom Circle Magnets ja Rannekorumagneettipallot.
Äänentoisto -neodyymimagneetit tarjoavat paremman hallinnan äänikelan ja kalvon liikkeistä tehden niistä parhaan vaihtoehdon tarkkuuteen ja puhtaampaan äänentoistoon. Ne ovat ihanteellisia korkean suorituskyvyn äänilaitteille.
Haitat
Tässä ovat neodyymimagneettien haitat.
Kallista -neodyymi on harvinainen maametalli, mikä tarkoittaa, että näiden magneettien tuotantokustannukset ovat korkeat. Näiden magneettien korkea hinta on todennäköisesti vastuussa kaiuttimien korkeista kustannuksista.
Alttia korroosiolle -Toisin kuin ferriittimagneetit, neodyymimagneetit ovat herkempiä korroosiolle, ruosteelle ja kosteudelle. Jos neodyymimagneetteja ei ole päällystetty kunnolla suojamateriaalilla, ne voivat menettää magneettisia ominaisuuksiaan erityisesti kosteissa ja syövyttävissä ympäristöissä.
herkkä lämmölle -korkeammat lämpötilat voivat myös saada neodyymimagneetit menettämään magneettisen vahvuutensa. Tämä tarkoittaa, että näitä magneetteja ei voi käyttää audiolaitteissa, jotka on tarkoitettu käytettäviksi äärimmäisissä kuumissa olosuhteissa.
Alnico magneetit
Valmistettu alumiinin, nikkelin, koboltin ja muiden elementtien, kuten raudan ja kuparin, seoksesta. Kun alan standardi,Alnico magneetitovat nykyään harvinaisempia ferriitti- ja neodyymimagneettien suosion vuoksi.
Edut
Tässä ovat Alnico-magneettien edut.
Alnico-magneetit luovat vakaamman magneettikentän, mikä edistää tasaisempaa äänentuotantoa.
Alnico-magneetit kestävät hyvin lämpöä, mikä tarkoittaa, että ne toimivat tehokkaasti korkeissa lämpötiloissa.
Alnico Magnets tunnetaan luonnollisesta äänentoistostaan. Tämä ominaisuus tekee niistä haluttuja tietyille ihmisille.
Haitat
Tässä ovat Alnico-magneettien haitat.
Koboltin kaltaisten elementtien kustannusten vuoksi näiden magneettien valmistus on kallista, mikä tekee lopputuotteesta kalliimman.
Alnico-magneeteilla on pienempi magneettinen lujuus kuin jopa ferriittimagneeteilla, mikä tarkoittaa, että vaaditun magneettisen voimakkuuden luomiseen tarvitaan paljon suurempia magneetteja.
Alnico-kaiuttimet ovat vähemmän yleisiä muiden ferriitti- tai neodyymimagneeteilla valmistettujen kaiuttimien suosion ja kustannustehokkuuden vuoksi.
Johtopäätös
Lyhyesti sanottuna magneetit ovat välttämättömiä kaiuttimille, koska ne tarjoavat elintärkeän magneettikentän sähköenergian muuntamiseksi äänienergiaksi. Magneetit luovat magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa äänikelan magneettikentän kanssa. Vasteena siihen äänikela liikkuu, mikä saa kalvon liikkumaan. Kalvon liike johtaa ääniaaltojen syntymiseen. Neodyymimagneetit ovat suosituimpia magneetteja niiden korkean magnetismin ja lujuuden vuoksi. Niitä on erikokoisia ja -muotoisia, kuten kaarimagneetteja tai nastamagneetteja. Ferriittimagneetit tarjoavat myös kunnollisen magnetismin ja ne ovat halvempia. Valitse siis magneetit viisaasti, kun seuraavan kerran lähdet etsimään magneettia.