برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

عنوان مقاله:میکروفون و بلندگو

 

چکیده مقاله:

دراین مقاله ابتدا به معرفی مبدل ها پرداخته درادامه میکروفون و انواع آن وسپس بلندگو وانواع آن معرفی می گردد.

ودر ادامه آن کنترل کیفیت صدای بلندگو ومشخصه های آن موردبررسی قرار می گیرد.

 

 

مقدمه:       درهرسیستم صوتی، كیفیت نهایی سیستم به بلندگوهای به‌كار رفته

 در آن سیستم بستگی دارد ، اگر یك  سیستم  بسیار  حرفه‌ای صوتی  با آمپلی فایر بسیار پر قدرت،صدایی را كه با كیفیت بسیار خوب ضبط شده است، از بلندگویی ضعیف پخش كند، صدا بسیار نا مطلوب خواهد بود.
بلندگوها سیگنالهای الكترونیكی را از دستگاههایی همانند سی دی های صوتی و
DVD ها دریافت كرده و تبدیل به صداهای قابل شنیدن برای ما می‌كنند.

در مقاله حاضر، به تشریح مبانی كاركرد بلندگوها ومیکروفون ها نحوه تبدیل سیگنالهای الكترونیكی به صوت را تشریح خواهیم كرد.


مقدمه‌ای بر صوت:    دردرون گوش آدمی پرده بسیار نازكی به نام پرده صماخ وجود دارد، هنگامی  كه این پرده مرتعش می ‌شود ، مغز انسان این لرزش ها  را به صورت صوت تفسیر خواهد  كرد .  یكی از عمده ‌ترین عواملی كه باعث تحریك و مرتعش شدن این پرده می‌شود ،  تغیرات فشار هوایی است كه  با آن برخورد می‌كند .
   در عمل هنگامی كه جسمی در فضا حركت می‌كند، هوای اطراف خود را منبسط كرده و این انبساط باعث فشرده ‌شدن هوا  گردیده و این تغییر فشار در هوا  منتشر شده و به گوش رسیده و باعث مرتعش شدن  پرده صماخ می‌گردد .

تفاوت اصوات:

صداهای اطراف ما را می‌توان بر اساس دو فاكتور زیر تقسیم‌بندی كرد:
1- فركانس صوت : هرچه فركانس جسمی  كه مرتعش  می‌شود  بیشتر باشد ، (سریعتر حركت كند و مرتعش شود) ، مولكولهای هوا با سرعت بیشتری  تغیر مكان می‌دهند ،  لذا  صدایی كه به گوش  می‌رسد  صدای

 زیر تری خواهد بود. اگر تعداد نوسا نات در واحد ثانیه كم باشد ، صدا بصورت بم به گوش خواهد رسید .
2- دامنه صوت:  صدایی كه از دامنه  بیشتری برخوردار باشد ، هوا را بیشتر فشرده خواهد كرد و به علت اینكه قادر است پرده گوش را بیشتر به حركت در آورد ،  بلندتر شنیده خواهد شد .
میكروفون‌ها عملی مشابه گوش ما انجام می‌دهند. آنها نیز دارای صفحه نازكی همانند گوش می‌باشند كه در اثر برخورد مولكولهای متحرك هوا به آنها، تغیراتی در میزان ولتاژ عبوری از میكروفون را باعث می‌شوند و بدین ترتیب سیگنالهای الكتریكی تولید شده را می‌توان ثبت كرد.
 در هنگام پخش نیز، بلندگو، عكس این عمل را انجام داده و سیگنالهای الكتریكی را به لرزه‌های فیزیكی و در نتیجه، امواج صوتی تبدیل می‌كند.
دسیبل:

    دسیبل كه بطور مخفف آن را با dB نشان می‌دهند، واحد اندازه‌گیری شدت صوت است.اصواتی كه ما قادر به شنیدن آن هستیم،بسیار متفاوت هستند.
     ما می‌توانیم صدای كشیدن انگشتان بر پوست دست و صدای یك جت جنگنده را بشنویم. صدای یك جت جنگنده 1000.000.000.000 بار بیشتر از صدای انگشتان است ، با این حال گوش انسان قادر است  خود را با این شرایط وفق دهد .
 واحد دسیبل بصورت لگاریتمی افزایش می‌یابد. بدین صورت كه كمترین صوت قابل شنیدن ،  صفر دسیبل (0
dB) بوده و صدایی ده برابر قویتر از آن 10 dB بوده و صدایی 100 برابر آن 20 dB خواهد بود.

در زیر می‌توان اصوات معمول و شدت آن را مشاهده كرد.
نزدیك به سكوت مطلق 0
dB
نجوا كردن 15
dB
صحبت كردن عادی 60
dB
صدای یك موتور سیكلت 90
dB
بوق اتوموبیل 110
dB
موتور جت 120
dB
انفجار 140
dB

 اصوات بیشتر از 85 دسیبل باعث كاهش شنوایی می‌شوند. البته میزان نزدیكی و دوری از منبع صوت و مدت زمان قرار گرفتن در معرض آن ، خود عامل مهمی در میزان صدمه خواهد بود.
     قرار گرفتن مداوم به مدت 8 ساعت در معرض اصوات با قدرت 90 دسیبل باعث آسیب دیدن گوش شده و اصوات بالای 140 دسیبل ، حتی اگر بطور لحظه‌ای  با گوش برخورد كنند  باعث پارگی پرده گوش و  در شدید خواهند شد.

 

 

 

 

شرح مقاله:

 در مطالعه مبدل ها یا تبدیل کننده های انرژی لازم است که معنی کار وانرژی از لحاظ علمی مورد بحث قرار گیرد. کار بدین طریق تعریف می شود٬ که اگر جسمی را طوری حرکت دهیم که مسافتی را طی کند کار انجام داده ایم.

از لحاظ ریاضی :  

                               کار=نیرو×تغییر مکان.

    ولت که در اندازه گیری الکتریکی به کار میرود مقدار کاری است که به حرکت دادن یک بار مثبت از قطب منفی(-)  یک منبع ولتاژ به قطب  مثبت (+) آن انجام  می شود . بنابراین واحد ولت مانند  بسیاری از واحد های دیگر  اندازه گیری در الکتریسیته و مغناطیس بر روی قوانین اصولی و علمی تعریف شده است.

  انرژی  نیز از لحاظ علمی دارای یک معنی اصولی می باشد بنا به تعریف انرژی قابلیت انجام دادن کار است و همین طور کار به معنی حاصل ضرب نیرودر تغییر مکان است.

    در الکترونیک ما با اندازه گیری انرژی و همچنین استفاده از انرژی سر وکار داریم . یک مبدل (transducer)  وسیله ای است که اجازه می دهد انرژی یک سیستم  قادر به کنترل انرژی در سیستم دیگر باشد . به عبارت ساده تر می توان گفت یک مبدل وسیله ای است که یک انرژی را به نوع دیگرانرژی تبدیل می کند.

  درشکل (1) دو نوع مبدل نشان داده شده است  .میکروفون یک مبدل است زیرا انرژی صوتی را که یک انرژی مکانیکی است به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

              مبدل ها به دو نوع تقسیم می شوند:  فعال و غیر فعال. مبدل های فعال به شش طریق تولید ولتاژ می کنند که در شکل (2) نشان داده شده است.

شکل 2

  اگر مبدل به تناسب انرژی ورودی خود ولتاژی تولید کند در این صورت آنرایک مبدل فعال(active transducer ) می گویند. مثالی ازاین نوع"فتو سل است." که متناسب با نوری که به آن می تابد ولتاژ تولید می کند.

  در مبدل های غیر فعال انرژی داده شده به مبدل تغییر در مقاومت مقدار ظریفت خازن و یا اندوکتانس ایجاد می کند  . مبدل های غیر فعال همیشه  باید در مداری  که یک منبع برای تولید انرژی الکتریکی دارد استفاده شوند.

   انواع مبدل های غیر فعال عبارتنداز:مبدل های مقاومتی ٬خازنی و کویلی است.

میکروفون مبدلی است که امواج صوتی را به امواج الکتریکی تبدیل می کند.      امواج الکتریکی بعد از گذشتن از یک سیستم الکترونیکی می تواند تقویت شده

 و سپس با استفاده از یک بلندگو شینده شوند.

بلند گو مبدلی است که امواج الکتریکی را به امواج صوتی تبدیل می کند.

چون میکروفون ولتاژی متناسب با صدا ایجاد می کند ممکن است یک مبدل فعال یا غیرفعال باشد.

بلند گو یک مبدل غیر فعال است چون خروجی آن باید امواج صوتی باشد.

درشکل(3) پنچ نوع میکروفون که در سیستم های صوتی استفاده می شود نشان داده شده است. هر کدام ازاین نوع میکروفون ها نسبت به دیگری دارای مزیت یا عیبی می باشند. ازاین رو هر میکروفون برای منظور خاصی بکار می رود.

انواع میکروفون:

          1-میکروفون ذغالی شکل(3-a)

          2-میکروفون کریستالی شکل(3-b)

          3-میکروفون دینامیکی شکل(3-c)

          4-میکروفون خازنی شکل(3-d)

          5- میکروفون نواری شکل(3-e)

شکل 3

  

میکروفون ذغالی:

    میکروفون ذغالی قدیمیترین نوع میکروفون است.که از یک بسته ذرات کربن تشکیل شده است . باطری  Eباعث بوجود آمدن جریان در ذرات کربن و همچنین مقاومت بار  R می شود .  مقدار جریان بستگی به مقدار ولتاژ به کار برده شده مقاومت ذرات کربن وهمچنین مقدار بار دارد.

  ذرات کربن بسته به فشار هوای متغیر ناشی از صوت به هم فشرده یا از هم باز می شوند. هنگامی که این ذرات به فشرده میشوند مقاومت شان کم است.

  و برعکس هنگامی که از هم باز می شوند مقاومت شان زیاد می شود.این بدان معنی است که صوت  مقاومت مدار را به وسیله بهم فشردن  یا از هم باز  کردن ذرات کربن  تغییر می دهد .  این عمل به نوبه خود مقدار جریان مدار وهم چنین ولتاژ دو سر مقاومت باررا تغییر می دهد.سیگنال خروجی یک میکروفون ذغالی یک ولتاژ صوتی است.

    یکی از عیب های میکروفون ذغالی آن است که یک منبع تغذیه برای ایجاد دو جریان باید بکار برود.بیشتر انواع میکروفون ها خودشان نیروی الکتریکی لازم را تولید می کنند این  نوع میکروفون دارای منحنی  جواب گویی فرکانسی  نسبتا محدود ولی ولتاژ سیگنال خروجی بالایی است.

    میکروفون ذغالی  مثالی از یک مبدل غیر فعال است  زیرا این میکروفون  به تنهایی نمی تواند یک ولتاژ خروجی ایجاد نماید. لازم است که منبع ولتاژ را برای      بدست آوردن جریان درون مقاومت R  تهیه کرد واین جریان برای تولید ولتاژ صوتی مورد لزوم می باشد.

    نوع دیگر میکروفون که در قسمت (b)  شکل (3)  آمده است "  میکروفون کریستالی  " است.

   اصول کار این میکروفون بر روی اثر پیزوالکتریک استوار است.صدایی که به میکروفون برخورد می کند باعث می شود که میکروفون به عقب وجلو برود.      هم آن طور که از قبل می دانید با  ارتعاش یک  کریستال در دو سر آن ولتاژ تولید    می شود . مقدار ولتاژ تولید  شده در هر لحظه  مستقیما  بستگی به صدای که به میکروفون  برخورد می کند دارد . خروجی  یک  ولتاژ صوتی است که  با صدای ورودی متناسب است.میکروفون های کریستالی دارای منحنی جوابگویی فرکانس خوب و ولتاژ خروجی  بالایی می باشد و  از این رو زیاد در سیستم های  صوتی دیده می شود.

   "میکروفون دینامیک" قسمت(c) شکل (3) بر اساس قانون فاراد کار می کند. به  موجب این قانون هر گاه یک سیم پیچ  در یک میدان  مغناطیسی حرکت  کند ٬ ولتاژی در دو سر آن تولید  می شود . در این  میکروفون  یک  سیم پیچ  در یک میدان مغناطیسی دایمی حرکت می کند. با حرکت سیم پیچ ولتاژی در دو سر آن به وجود می اید که مستقیما متانسب با انرژی صوتی است.

    این نوع میکروفون دارای منحنی جوابگویی فرکانس عالی ولی خروجی کمی است.

 در قسمت (d) شکل (3)  اصول کار یک  "میکروفون خازنی" نشان داده شده . یکی از صفحات خازن می تواند به طور آزاد حرکت کند وصفحه ای دیگر در جای خود ثابت است . با برخورد صدا به میکروفون ٬ صفحه ای آزاد می تواند با فشار زیاد صدا به جلو و با فشار کم صدا به عقب برود. چون ظرفیت یک خازن بستگی به فاصله ای دو صفحه ای آن دارد ظرفیت خازن با صدا تغییر می کند.

  با زیاد شدن ظرفیت ٬ خازن می تواند بار الکتریکی بیشتری در خود ذخیره کند و جریان شارژ در این حالت از یک طرف از درون مقاومت R می گذرد . هنگامی که ظرفیت خازن  کم می شود ٬ نمی تواند بار الکتریکی قبلی رادر خود نگه دارد و درون مقاومت   R در جهت مقابل خالی می شود . نتیجه این عمل  پیدایش یک جریان متغییر درون   R   و به  وجود آمدن  یک ولتاژ صوتی است  .  این  نوع میکروفون هم دارای منحنی جوابگویی فرکانس خوب ولی خروجی محدود است.

   درقسمت (e) شکل (3) طرز کار "میکروفون نواری" نشان داده شده.نوار در اینجا یک تیغه ناز کوچک الومینیوم است که می تواند ارتعاش کند. اثابت صدا به تیغه٬ می تواند آن را به ارتعاش دراورد.الومینیوم یک هادی است. ازین رو با به حرکت درامدن آن در یک میدان مغناطیسی ٬  ولتاژ در دو سر آن تولید می شود. این یک ولتاژ صوتی است  .  میکروفون نواری مانند  میکروفون  دینامیک  بر اساس قانون فاراد کار می کند .  این نوع میکروفون  دارای منحنی جواب گویی فرکانس عالی اما خروجی کم است.

    میکروفون ها همچنین به وسیله مشخصات جهتی خود شناخته می شوند .  در شکل(4) سه مثال از این اورده شده.میکروفونی که منحنی مشخصات ان از لحاظ جهت  گیرندگی در سمت چپ شکل کشیده شده ٬ می تواند انرژی صوتی از  مقابل وکمی اطراف بگیرد . این منحنی مشخصات به شکل قلب است.       شکل(4):منحنی مشخصات سه میکروفون از لحاطظ حهت گیرندگی

  میکروفون های دو جهتی می توانند انرژی صوتی از دو طرف بگریند.

نوع دیگر میکروفون که منحنی مشخصات آن از لحاظ جهت گیرندگی به شکل یک سهمی است ٬ می تواند انرژی صوتی را فقط از یک جهت واز یک ناحیه نسبتا باریک جلو بگیرد.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :