Reproduktorová soustava je jakési zařízení, které slouží k reprodukci zvuku. Hlavní prvek soustavy je reproduktor (repro), který přeměňuje elektrické napětí na mechanické vibrace, což naše ucho vnímá jako zvuk. Nejpoužívanějším typem je elektrodynamický membránový reproduktor, který si tady podrobně rozebereme. Dále se můžete setkat s piezoelektrickým reproduktorem, který se pro svou malou velikost a nízký rozsah (okolo 1 kHz +) používá pro různé indikátory a bzučáky.
Elektrodynamický membránový reproduktor je měnič, který díky elektromagnetické indukci mění elektrické střídavé napětí na zvuk. (nemáš-li páru o tom, co je elmag. indukce, jdi na tento článek). Síla reproduktoru závisí na délce vodiče (cívky), elekrickému výkonu, který může cívkou téci a na velikosti magnetického pole permanentního magnetu.
permanentní magnet ve tvaru válce s dírou (nevim jak se přesně ten tvar menuje) je zdrojem magnetického pole
cívka při průchodu střídavého napětí začne tvořit proměnlivé magnetické pole, to interaguje s polem magnetu (1), což cívku rozkmitá. Cívka je přímo spojená s membránou (5), takže na ni vibrace přenáší >> zvuk.
koš, kostra reproduktoru
vrchlík (nemůžu si pomoct, ale vrchlík je fat vtipný slovo), uzavírá díru veprostřed membrány
membrána, kmitáním vzniká zvuk
svorky spojené s cívkou, jimi připojíme repro ke zdroji zvuku
středící membrána udržuje cívku veprostřed
i reproduktory se dokáží dělit, tak jako buňky...
Pokud stavíme reprosoustavu, obvykle nepoužijeme jen jeden reproduktor, ale více, přičemž každé repro je uzpůsobeno na určitý frekvenční rozsah; pásmo.
Basový reproduktor (cca 20 Hz - 1500 Hz)
Středový reproduktor (cca 80 Hz - 12 000 Hz)
Výškový reproduktor (cca 2 000 Hz - 20 000 Hz a více)
Širokopásmový reproduktor (měly by pokrýt celý rozsah lidského ucha, tedy cca 20 Hz - 20 000 Hz)
Při stavbě soustavy (popřípadě při jejím pořizování) bychom měly dávat pozor, aby soustava pokryla všechny frekvence a hrála je stejně hlasitě (všechny repra by měla mít přibližně stejnou citlivost).
Největší priorita by se měla dávat střednímu pásmu, lidské ucho je v tomto rozsahu nejcitlivější, a proto jsou středové reproduktory nejzatíženější.
Nejběžnější jsou dvoupásmové a třípásmové soustavy. Jednopásmové soustavy jsou časté spíše pro nenáročný poslech (vaše bedýnky na stole jsou nejspíš jednopásmové), jsou skladnější a levnější, ale nezní tak dobře.
Přímo vyzařující- zvuk přímo vyzařuje z membrány repra (nejčastější typ)
Nepřímo vyzařující (tlakové)- membrána vyzařuje zvuk do zvukovodu, což zvyšuje výkon repra (často se užívá u výškotónových reproduktorů)
To, jaký z bedýnky vychází zvuk, ovlivňuje mnoho faktorů, které musíme zvážit při koupi reproduktorů.
Výkon (příkon) (P [W]) reproduktoru bychom mohli říct, že je výkon, který dokáže cívka reproduktoru obstát, aniž by se zničila. Tak jednoduché to ale zase není. Máme totiž maximální výkon (zkratka PMPO, nebo MAX) a dlouhodobý výkon (zkratka RMS, nebo NORM). Maximální výkon je takový, co cívka dokáže vydržet na krátkou dobu, ale při delší zátěži se může zničit. Naopak dlouhodobý výkon je takový výkon, co cívka unese dlouhodobě. Při kupování reproduktoru si tedy musíme dávat pozor, zdali prodejce uvádí dlouhodobý výkon, protože maximální je nám prakticky k ničemu. Jak vidíte na obrázku, maximální výkon je na zadní straně tučně vyznačen, přitom dlouhodobý výkon je několikrát menší. To může snadno zmást.
Citlivost (značka SPL, jednotka dB/W/m, nebo jen dB) je důležitý parametr reproduktoru, jenž konktrétně vyjadřuje, jakou hladinu akustického tlaku (hlasitost) uslyšíme při dodanému výkonu 1 W a vzdálenosti 1 m od reproduktoru. Pokud např. máme repro s citlivostí 80 dB, při jednom wattu metr od něj uslyšíme zvuk hlasitý 80 dB. Je nutné brát na vědomí, že citlivost je mnohem více o hlasitosti vypovídající nežli výkon (proto ji obchodníci často vůbec neudávají). Selským rozumem bychom totiž řekli, že 500W reproduktor bude mnohem hlasitější jak 50W. To ale nemusí být vůbec pravda. Jen pokud známe výkon i citlivost, dokážeme vypočítat, jak bude repro hlasité.
Dejme tomu, že uvažujeme o koupi repra a rozhodujeme se mezi modely s 200W a 20W. Logicky bychom hned sáhli po tom 200W, jelikož to je prostě větší číslo, a proto by měl být i hlasitější. Ale potom zjistíme, že 200W repro má citlivost 80dB a 20W má citlivost 90dB. Pořád nás to ale nepřesvědčilo, přece jenom jsme laici, nevíme, co to citlivost je a 10dB nemůže být takový rozdíl. Opak je pravdou. Nezapomínejme, že lidské ucho vnímá hlasitost logaritmicky, proto se každičký decibel citlivosti navíc počítá. Níže důkaz:
1W >> 80dB, 10W >> 90dB, 100W >> 100dB, 200W >> 103dB*
1W >> 90dB, 10W>> 100dB, 20W >> 103dB*
Jak vidíte výše, oba reproduktory vyzáří stejnou hlasitost. Který tedy koupit? Vždy je mnohem výhodnější si pořídit repro s co nejvyšší citlivostí (v našem případě model s 20W). Protože abychom z 200W repra těch 103dB dostali, museli bychom ho připojit k 200W zesilovači a ten bude o dost dražší nežli 20W zesilovač.
Běžné reproduktory mají citlivost mezi 80dB a 95dB, profesionální ozvučovací sestavy ale klidně překročí 100dB (a to už je potom rambajs).
)* Kdybyste náhodou nepobrali, jak jsme se těchto výsledků dobrali, tak pomocí jednoduchého vzorce 10×log10(P) + SPL, přičemž P je výkon, jaký repru dodáváme a SPL je citlivost repra.
Impedance (značka Z, jednotka Ω -ohm) je obecně odpor cívky reproduktoru. Vzhledem k tomu, že impedance závisí na frekvenci (s frekvencí roste), většinou se udává průměrná impedance pro celý frekvenční rozsah. Obvykle nabývá hodnot 4Ω, či 8Ω. Dávat impedanci větší pozornost musíme v případě, že repro připojujeme k zesilovači. Impedance zesilovače nesmí být větší jak impedance reproduktoru, jinak se může zničit repro i zesilovač.
Pokud by vás náhodou zajímalo jak impedanci vypočítat, zde hleďte, vzorce:
Z = √(R2+X2), přičemž R je samotný odpor cívky jako drátu a X je reaktance
X= 2πfL, přičemž f je frekvence a L je indukčnost cívky
[1] Impedanční charakteristika reproduktoru
Každý reproduktor má frekvenci, při které rezonuje, to se projevuje prudkým nárůstem impedance (na obr 30Hz). Této frekvenci říkáme rezonanční kmitočet a značíme ji Fs. To můžeme vidět na obrázku vedle (někde kolem 30Hz).
Frekvenční rozsah jednoduše řečeno uvádí, rozsah frekvencí, které je reproduktor schopen vyloudit s minimální hlasitostní odchylkou. Každá frekvence rozsahu by tedy měla znít stejně hlasitě a frekvenční charakteristika by potom byla přímka. To je ale pouhá pohádka. Každý reproduktor má trochu jiné fyzikální vlastnosti, a proto musíme v daném rozsahu počítat s nějakou odchylkou hlasitosti. Tato odchylka se málo kdy udává, můžeme ji však jednoduše odkoukat z grafu frekvenční charakteristiky reproduktoru. Při výběru repra si tedy musíme dávat pozor, aby bylo v rozsahu, který potřebujeme (basy, středy, výšky), co nejstabilnější. Frekvenční rozsah zapisujeme 1 500 – 20 000 Hz / –10 dB, přičemž těch 10dB je výchylka.
[2] Frekvenční charakteristika výškového reproduktoru s rozsahem 3kHz - 15kHz
Ozvučnice (skříň, bedna, reprobox) je veledůležitá část reprosoustavy, je to box, ve které jsou reproduktory i další komponenty umístěny. Hlavním úkolem ozvučnice je udržet všechna repra hezky po hromadě a hlavně zamezení akustického zkratu. Ten nastává v případě, že není oddělen prostor mezi přední a zadní stranou membrány, tlak mezi těmito prostory se vyrovnává a tím tlumí zvuk (zejména basy). Ozvučnice musí být dobře utěsněná (aby zvuk nevylézal, kudy nemá), z tuhého materiálu (nejvhodnější je dřevo) a zevnitř dobře utlumená (aby se zabránilo stojatému vlnění).
[3] třípásmová soustava
[3] vnitřek třípásmové ozvučnice se dvěma bassreflexy
[3] zvukovodová uzvučnice
Uzavřená ozvučnice je nejjednodušší druh reprobedny. Je to jednoduše uzavřená krabice, do které je vsazen reproduktor. Kmity zadní strany membrány jsou tlumeny, což snižuje efektivitu.
Otevřená ozvučnice nemá přilišné využití právě kvůli akustickému zkratu, což má za následek hlavně ztrátu na hloubkách. Používá se hlavně pro kytarová komba. Je to jako uzavřená ozvučnice bez zadní desky.
Bassreflex je jakýsi nátrubek, prostě roura, který je vsazena do skříně. Má za úkol výužít síly zadní strany membrány reproduktoru, ta má normálně opačnou fázi než přední strana (logicky... na jedné straně se sníží tlak, na druhé zvýší a naopak). Pokud je bassreflex nastaven na správný rezonanční kmitočet, dojde k otočení fáze kmitajícího sloupce vzduchu v nátrubku. Fáze z obou stran membrány se tedy synchronizují a sčítají se, což zvýší výkon (respektive se využije většiná výkonu reproduktoru). Tento typ ozvučnice je nejpoužívanější, jelikož i malé reproduktory dosahují dobrého zvuku. Je ale o to složitejší na sestavu.
Bandpass je typ uzvučnice, který je složený z (nejméně) dvou komor opatřené bassreflexem, zatímco je repro vložené uvnitř. Zvuk se tedy nevyzařuje přimo, ale přes bassreflex. Díky tomu mužeme bednu naladit na určité pásmo, co bude vycházet ven. Využívá se zejména u basových soustav.
Zejména pro subwoofery se používají v ozvučnicích zvukovody, které slouží ke stejnému účelu jako bassreflex, máme ale nad výsledným zvukom mnohem větší kontrolu. Díky rafinovanému systému cestiček a užití tlumících materiálů můžeme odstranit nežádoucí vibrace a naopak žádoucí zesílit. Tento typ se používá zejména pro venkovní ozvučení.
Jak jsme se výše dozvěděli, běžné reprosoustavy se skládají z více reproduktorů. Abychom dosáhli nejlepšího výsledku musíme vstupní zvukový signál rozdělit na jednotlivá pásma a ty pak až poslat jednotlivým reproduktorům. Je přeci zbytečné basovému reproduktoru posílat výšky a napoka. Navíc výšková repra se mohou při nízkých frekvencích zničit. A k tomu užijeme výhybku, která zařídí, aby se každý reproduktor staral jen o svůj píseček.
Výhybky jsou nejčastěji dělány na dvě pásma (horní a dolní propust) a tři pásma (horní, středová, dolní prospust). Více pásem není moc časté. Frekvenci, kde jeden reproduktor přestává hrát a začíná hrát ten druhý, říkáme dělící frekvence. Logicky dvoupásmová výhybka má jednu dělící frekvenci, třípásmová dvě, atd. Dvoupásmová výhybka má dělící frekvenci okolo 3000 Hz, třípásmová okolo 700 Hz (spodní) a 4000 Hz (horní).
Rozeznáváme výhybky aktivní a pasivní. Aktivní výhybky potřebují ke svému chodu napájení a jsou nastavitelné. Mnohem častější jsou však výhybky pasivní, jsou mnohem jednodušší (a hlavně levnější) na sestavu a nepotřebují napájení. Skládají se v podstatě jen z cívek a kondenzátorů.
princip výhybky
schéma primitivní dvoupásmové výhybky
Zdroje externích obrázků:
[1] www.caraudiohelp.com/newsletter/speaker_impedance.html[2] www.reproobchod.cz/[3] www.repromania.net