Моделювання динаміка

Завдання роботи:

Виготовити і випробувати прототип динаміка.

Обладнання:

– 2 компакт-диски;

– 2 циліндричні неодимові магніти діаметром 10…13 мм і товщиною 2…3 мм;

– штекер jack 3,5;

– провід емальований діаметром 0,2…0,3 мм;

– ізоляційна стрічка;

– пластикова склянка;

– суперклей;

– циліндричне тіло діаметром 17…19 мм;

– ПК.

Основні терміни та поняття

Властивості звуку – Механічні хвилі Акустика. Звукові хвилі – Механічні хвилі ЗВУК. ЗВУКОВІ ХВИЛІ. ІНТЕНСИВНІСТЬ, ВИСОТА І ТЕМБР ЗВУКУ – МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК Електромагніти та їх застосування. Електродвигун. Гучномовець. Електровимірювальні прилади. Електродинамічний гучномовець

Теоретична частина

Рис. 1. Загальний вигляд динаміка

Динамік (електродинамічний гучномовець) – це електроакустичний пристрій, у якому перетворення електричного сигналу на звук відбувається завдяки переміщенню котушки зі струмом у магнітному полі постійного магніту (рідше – електромагніту) з подальшим перетворенням отриманих механічних коливань на коливання навколишнього повітря за допомогою дифузора.

Будова промислового динаміка представлена на рисунку 2.

Рис. 2. Будова промислового динаміка: 1 – котушка; 2 – мембрана; 3 – дифузор; 4 – постійний магніт.

Електричний сигнал звукової частоти (аудіосигнал) подається на котушку 1, яка жорстко зв’язана з мембраною 2 і дифузором 3 і може вільно рухатися вздовж осі постійного магніту 4. Коли через котушку проходить змінний струм звукової частоти, вона під дією сили Ампера переміщується вздовж осі магніту. Ці коливання звукової частоти передаються дифузору, який випромінює звук у навколишнє середовище. Мембрана призначена для кріплення котушки й отвору дифузору до корпусу динаміка. У багатьох сучасних моделях динаміків дифузор і мембрана об’єднані в один конструктивний елемент.

Кожна модель динаміка характеризується амплітудно-частотною характеристикою, яка має вигляд графіка залежності гучності звуку, зазвичай у дБ, від частоти звукового сигналу. Чим менше змінюється гучність звуку залежно від частоти, тим якіснішим є динамік.

У цій практичній роботі пропонується виготовити і випробувати прототип простого динаміка, загальний вигляд якого представлений на рисунку 1.

Хід роботи

1. Візьміть один компакт-диск і наліпіть на його отвір хрест-навхрест по два шари ізоляційної стрічки (рис. 3).
2. З обох сторін від ізоляційної стрічки по центру отвору компакт-диска встановіть неодимові магніти так, щоб вони притягнулися один до одного (рис. 4). Ви зробили нижню частину динаміка.
3. Візьміть циліндричне тіло і намотайте на ньому 100-150 витків емальованого проводу, залишивши приблизно по 15 см проводу з обох кінців. Акуратно зніміть намотану котушку і зафіксуйте її за допомогою того самого проводу, намотавши декілька його витків навколо основної намотки.

Рис. 3. Заготовка нижньої частини динаміка

Рис. 4. Нижня частина динаміка

4. Зачистіть кінці проводу котушки від емалі і надійно під’єднайте їх до контактів штекера. За можливості їх краще підпаяти.
5. Приклейте за допомогою суперклею котушку до другого компакт-диска так, щоб центр котушки збігався з центром отвору компакт-диска (рис. 5).
6. Візьміть пластикову склянку і виріжте в її дні отвір діаметром на 3-4 мм більшим за діаметр котушки.
7. За допомогою суперклею приклейте пластикову склянку до другого компакт-диска зі сторони котушки так, щоб центр її дна збігався з центром котушки й отвору компакт-диска (рис. 6). Ви створили верхню частину динаміка.
8. Покладіть нижню частину динаміка на стіл ізоляційною стрічкою догори.
9. Установіть по центру нижньої частини динаміка верхню частину так, щоб магніт трохи увійшов до котушки (рис. 1).
10. Підключіть штекер динаміка до аудіовиходу ПК.
11. Увімкніть на ПК музику і налаштуйте гучність так, щоб її було чути в динамік. Гучність такого динаміка невисока, тому гучність на ПК треба налаштовувати близькою до максимальної.

Рис. 5. Котушка, з’єднана з компакт-диском

Рис. 6. Верхня частина динаміка у зборі

12. За бажанням, якщо ви маєте смартфон, установіть на нього додаток для вимірювання гучності звуку (шумомір), наприклад додаток Sound Meter.
13. На ПК встановіть програму, яка містить генератор звуку, або скористайтеся онлайн-генератором звуку, наприклад за посиланням: http://onlinetonegenerator.com/
14. Запустіть на смартфоні шумомір і увімкніть на ПК генератор звуку.
15. При постійному налаштуванні гучності на ПК змінюйте частоту звукового генератора з кроком 200-500 Гц і вимірюйте рівень звуку динаміка. Частоту звуку і результати вимірювань гучності динаміка  фіксуйте у блокноті.
16. За отриманими результатами побудуйте амплітудно-частотну характеристику вашого динаміка.
17. Виконайте кроки 12-16, замінивши динамік на аудіоколонки.

Аналіз даних

1. Дійдіть висновків щодо будови і принципу роботи створеного вами динаміка.
2. Порівняйте якість створеного динаміка з якістю динаміків аудіоколонок за критеріями гучності звучання та амплітудно-частотної характеристики.