مرحبا! هذا المنشور مخصص لإيجاد وتوحيد الأشخاص ذوي التفكير المتشابه والمتحمسين في الأعمال الصعبة والمكلفة - إنشاء نوع جديد من الأجهزة الصوتية. وهي محولات صوتية منفصلة.
دعونا نتذكر التاريخ الحديث للتكنولوجيا. كيف تطورت الإلكترونيات. منذ ظهور أول أنبوب تضخيم للأنبوب الثلاثي في أوائل القرن العشرين. ثم ذهب وذهب. أصبحت أجهزة الراديو وأجهزة الإرسال ومكبرات الصوت أكثر فأكثر كمالا. ثم ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، ظهرت أجهزة أشباه الموصلات وتسارع تطور الإلكترونيات إلى أبعد من ذلك.
أصبحت الأجهزة الإلكترونية أصغر في الحجم والوزن. زيادة الموثوقية والقدرات التقنية. بحلول أواخر السبعينيات ، كانت الإلكترونيات التناظرية متقدمة جدًا. لكن بعد ذلك ، بصوت أعلى وأعلى ، بدأ فرع جديد من الإلكترونيات يعلن عن نفسه - الإلكترونيات الرقمية. تلك المهام التي كانت خارجة عن قوة الإلكترونيات التناظرية يتم حلها تمامًا بواسطة طرق الإلكترونيات الرقمية. يمكننا أن نقول بأمان أنه مع ظهور "الرقمية" كان هناك اختراقة نوعية قوية في تطوير الإلكترونيات ، وإمكانياتها رائعة اليوم.
كان الوضع هو نفسه تقريبًا في تطوير البصريات. تطورت البصريات تدريجياً. تم العثور على الزجاج البدائي الأول أثناء عمليات التنقيب في الأهرامات المصرية. كانت مناظير الغواصات في الحرب العالمية الثانية ، في أعلى درجة ، تجسيدًا لفن الهندسة في مجال البصريات. كل شيء تطور خطيًا ومدروسًا. ولكن كان ذلك قبل أن يأتي جلالة الليزر إلى مجال البصريات. بمظهرها ، وكذلك أساليب البصريات الكمومية ، تلقت قفزة كبيرة إلى الأمام! تثير الأساليب التصويرية الثلاثية الأبعاد والبصرية لتسجيل المعلومات وحدها الإعجاب والإعجاب.
لكن ، على سبيل المثال ، الصوتيات. في البداية ، بطبيعتها ، كل أجهزتها وطرقها تناظرية ، ولكن لماذا هي أسوأ من البصريات والإلكترونيات؟ هناك حاجة إلى قفزة مماثلة هنا أيضًا. لماذا لا تستخدم الطرق الرقمية المنفصلة في الصوتيات؟
اريد تغيير هذا الوضع. عندما نتحدث أو نصرخ أو نغني ، نقوم بتعديل تدفق الهواء من الرئتين باستخدام الحبال الصوتية لدينا ، ونمرر عبر الرنانات في تجويف الفم اهتزازات صوتية. لكن في الوقت نفسه ، لإعادة إنتاج الصوت من خلال أي أجهزة تقنية ، غالبًا ما نستخدم طريقة مختلفة تمامًا للحصول على الصوت - هل نجبر غشاء أو سلسلة أو شوكة رنانة على الاهتزاز في نطاق تردد الصوت؟ من الواضح أن كفاءة الأجهزة ذات الانقطاع في تيار الهواء أعلى من كفاءة الأجهزة ذات الأجزاء الاهتزازية. تقريبًا ، الفرقة النحاسية ، مع تساوي الأشياء الأخرى ، تبدو أعلى من صوت الفرقة الوترية.
المصادر الرئيسية للصوت اليوم هي مكبرات الصوت الكهروديناميكية. ظهرت في وقت واحد تقريبًا مع ظهور الراديو. أي أنها موجودة منذ أكثر من 100 عام. منذ ذلك الحين ، لم يتغير تصميمهم بشكل جذري. في مجال المغناطيس الدائم القوي يوجد ملف يتدفق من خلاله تيار متناوب لتردد الصوت. يتم توصيل الملف ميكانيكيًا بمخروط السماعة. يهتز الملف - يهتز الناشر معه - ونسمع الصوت. انه سهل. ولكن إذا كانت المهمة هي زيادة قوة مكبر الصوت هذا ، فإن المصمم يواجه سلسلة من التناقضات غير القابلة للحل. من الضروري زيادة الطاقة - وهذا يعني أنك بحاجة إلى زيادة التيار في الملف - لذلك ، يلزم وجود سلك بقطر أكبر. وعند استخدام سلك بقطر أكبر ، تزداد كتلة الملف حتماً.يحط ملف ضخم خصائص التردد لمكبر الصوت الكهروديناميكي. لا يمكن أن يتأرجح الملف الثقيل عند تردد عالٍ. في سلسلة "مصدر الإشارة - مكبر الصوت - النظام الصوتي" ، يكون الارتباط "النظام الصوتي" هو الأضعف. إن الصوتيات هي التي تحد غالبًا من إخراج قوة الصوت. وما يميز مكبر الصوت الكهروديناميكي هو كفاءة منخفضة للغاية تبلغ حوالي 15٪ ، مثل القاطرة البخارية. إنها مهمة مجدية تمامًا للمهندس الإلكتروني أن يصمم مضخمًا بقوة خرج تبلغ 10 كيلو وات ، والأجهزة الإلكترونية المقابلة متاحة تمامًا في السوق. ولكن بالنسبة لمهندس الصوتيات لتصميم مكبر صوت كهروديناميكي بهذه القوة - مهمة من عالم الخيال. لتحقيق قوة صوتية عالية ، من الضروري دمج مكبرات الصوت الفردية في أنظمة صوتية.يتم استخدام أقوىهم في صوت حفلات نجوم الروك المشهورين. هذه هياكل ضخمة وضخمة ومكلفة وتتطلب قافلة من الشاحنات لنقلها.
أدت محاولة إنشاء أجهزة أكثر قوة إلى جعل المهندسين الصوتيين يتطلعون إلى الأجهزة الهوائية. لذلك في العشرينات من القرن العشرين ، تم اختراع مكبر الصوت الهوائي. مكبر صوت هوائي ، باعث صوتي يتم فيه إنشاء الصوت عن طريق تغيير (تعديل) تدفق الهواء المضغوط. مبدأ عملها بسيط: يتم تمرير الهواء المضغوط من الضاغط عبر جهاز تعديل ، حيث يمر تدفق الهواء عبر المخمد. كان المخمد بدوره مدفوعًا بنظام كهرومغناطيسي متصل بإخراج مضخم منخفض الطاقة منخفض نسبيًا. تم تغيير معدل تدفق الهواء وفقًا للإشارة الصوتية الصادرة من مضخم التردد المنخفض. عند إخراج جهاز التعديل ، حدثت تقلبات في ضغط الهواء ، مما أدى إلى توليد موجات صوتية.تم استخدام مكبرات الصوت الهوائية في الثلاثينيات والأربعينيات. القرن ال 20 لنقل الأوامر والرسائل في الموانئ الكبيرة والموانئ النهرية والأشياء الأخرى ذات مستوى الضوضاء المتزايد. طورت مكبرات الصوت الهوائية قوة صوتية تصل إلى 2 كيلو وات وأعادت إنتاج اهتزازات صوتية بترددات تصل إلى 2.5-3.5 كيلو هرتز ، مع ضوضاء داخلية كبيرة وتشوهات غير خطية كبيرة. بسبب أوجه القصور هذه ، لا يتم استخدام مكبرات الصوت الهوائية الآن.بسبب أوجه القصور هذه ، لا يتم استخدام مكبرات الصوت الهوائية الآن.بسبب أوجه القصور هذه ، لا يتم استخدام مكبرات الصوت الهوائية الآن.
لكن كفاءتها العالية (حوالي 80٪) والقدرة على خلق قدر هائل من ضغط الصوت لا تزال غير قابلة للجدل ؛ بالنسبة لجميع مكبرات الصوت الموجودة اليوم ، فإن هذه الأرقام شائنة.
مرة أخرى: ثلاثة عيوب كبيرة لمكبرات الصوت الهوائية. يسمى:
- ارتفاع مستوى الضوضاء الذاتية بسبب اضطراب الهواء
- مستوى عال من التشويه التوافقي بسبب جهاز تعديل غير كامل
- أدى النطاق الترددي المحدود بسبب ضخامة عنصر التحكم (المثبط) إلى حقيقة أن مكبرات الصوت هذه مذكورة فقط في الكتب المرجعية الصوتية وفي الموسوعة.
تحتوي جميع تصميمات مكبرات الصوت الهوائية المتاحة اليوم على عيب أساسي واحد. وهي - في نفوسهم ، يتم التحكم في تدفق الهواء وفقًا لنفس القانون في الوقت الذي يتم فيه التذبذب المنبعث منهم. كل محاولات تحسين مكبرات الصوت محكوم عليها بالفشل مقدمًا.
إذا تم حل المشكلات المذكورة أعلاه ، فمن الممكن بناء مشعاع صوت فعال ذو قدرة كبيرة. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في عيوب مكبرات الصوت الهوائية الحالية:
1) المستوى العالي من الضوضاء الداخلية في مكبر الصوت الهوائي. حركة تدفق الهواء من خلال أي مخالفات تسبب حتمًا جميع أنواع الدوامات والاضطرابات. من المستحيل إطلاق الهواء بصمت من خلال أي فتحة.
الطريقة الرئيسية لتقليل الضوضاء الصادرة عن طائرة نفاثة هي تقسيمها إلى العديد من الضجيج الصغير. تعمل جميع كاتمات صوت العادم تقريبًا في الأنظمة الهوائية وفقًا لهذا المبدأ. لم تنجح المحاولات بهذه الطريقة لتقليل الضوضاء الجوهرية في مكبرات الصوت الهوائية (ما يسمى بشبكات التعديل) كثيرًا.
2) مستوى عال من التشويه التوافقي في مكبر الصوت الهوائي. الحقيقة هي أنه أثناء تشغيل مكبر الصوت الكهروديناميكي ، يتناسب ضغط الصوت الناتج عنه بشكل مباشر مع قوة الأمبير التي تعمل على ناشرها من خلال الملف الصوتي.
وبالتالي ، فإن قوة الأمبير تتناسب طرديًا مع التيار في ملف مكبر الصوت الكهروديناميكي. لذلك ، يحتوي مكبر الصوت الكهروديناميكي على مستوى منخفض نسبيًا من التشويه غير الخطي. الوضع مختلف تمامًا مع مكبر الصوت الهوائي. في عملية تحويل طاقة تيار الهواء إلى طاقة الموجات الصوتية ، تنشأ العديد من اللاخطية. يبدو الشكل الرئيسي على النحو التالي: وفقًا لقانون برنولي ، يتناسب الضغط في تيار الهواء عكسًا مع مربع سرعته. كما أن اعتماد سرعة تدفق الهواء على فتح الصمام غير خطي.
3) النطاق الترددي المحدود للتصاميم الحالية لمكبرات الصوت الهوائية ، في رأيي ، يرجع إلى حقيقة أنه مع وجود مستوى عالٍ من أضرار الضوضاء الذاتية ، فإن الأصوات عالية التردد تحجبها الضوضاء. أيضًا ، فإن رغبة مصممي مكبرات الصوت الهوائية في تقليل ضوضاءهم عن طريق سحق تيار الهواء في العديد من النفاثات الصغيرة ، جعلتهم يصنعون حواجز شبكية ضخمة. لا يمكن لهذه الشبكات أن تهتز بتردد عالٍ - مما قلل من تردد التشغيل الأعلى للهياكل الموجودة في ذلك الوقت.
لقد كنت أفكر في طرق لتحسين مكبر الصوت الهوائي لفترة طويلة. والآن يمكنني القول بثقة أن هناك فرصة حقيقية لإنشاء جهاز خالٍ من العيوب الرئيسية للتصاميم المماثلة السابقة. من الممكن إنشاء جهاز فريد في خصائصه ، متجاوزًا جميع التصميمات الموجودة بشكل كبير. من الواقعي بناء تركيب مكبر صوت بسعة 10 كيلووات صوتي ، مع معلمات جودة إشارة تتناسب مع أفضل الأمثلة على الأنظمة الصوتية الكهروديناميكية القوية. علاوة على ذلك ، فقد اتضح أنها مضغوطة تمامًا - من الممكن تمامًا وضعها على هيكل شاحنة أو مركبة على الطرق الوعرة أو على طائرة هليكوبتر وفي نفس الوقت تبدو مناطق ضخمة. في ظل ظروف مواتية ، سيتم سماع مكبر الصوت هذا بصوت عالٍ على مسافة 8 كم وما بعدها.العملاء المحتملون لمثل هذا المنتج هم منظمات جادة. هذا هو في المقام الأول وزارة حالات الطوارئ - يمكن استخدام المنتج لتنظيم أنشطة البحث والإنقاذ ، لتنبيه السكان حول المواقف الخاصة. وزارة الداخلية - تستخدم للتأثير على الحشد أثناء أعمال الشغب في الشوارع. MO - دعاية في قوات العدو عبر خط المواجهة أثناء الحرب ، وتقليد ضوضاء المعدات العسكرية لتضليل العدو.
إن جانب المكانة الدولية مهم أيضًا - سيصبح الاتحاد الروسي بلدًا يتم فيه بناء أقوى مكبرات الصوت في العالم.
تتقدم إلكترونيات الطاقة الآن بمعدل هائل. منذ ما يقرب من عشرين عامًا ، تحولت الأجهزة الإلكترونية للتحكم في الأحمال الكهربائية القوية (المحركات الكهربائية ، والسخانات ، وما إلى ذلك) من منتجات غريبة باهظة الثمن وغير موثوقة إلى منتجات تعمل فعليًا بقدرات مئات الكيلوات.
في جميع هذه الأجهزة - محولات التردد ، والمبتدئين الناعمة للمحركات الكهربائية ، ومنظمات الطاقة ، وما إلى ذلك ، يتم استخدام طريقة تعديل عرض النبض (PWM) على نطاق واسع. جوهر هذه الطريقة بسيط للغاية - لا يحتوي عنصر تنظيم الثايرستور أو الترانزستور على حالات وسيطة ، فهو إما مفتوح تمامًا أو مغلق تمامًا (هذا مفيد للغاية من وجهة نظر الطاقة). الإغلاق - يحدث الفتح بتردد أعلى بعدة مرات من تكرار تغيير المتغير المتحكم فيه. كمية الطاقة التي يوفرها هذا المنظم تتناسب طرديًا مع وقت الفتح أو عرض النبضة المفتوحة للجهاز الإلكتروني للمنظم.
أنا واثق من أنه يمكن تطبيق طريقة تعديل عرض النبضة بنجاح على تصميم مكبر صوت هوائي جديد. أقترح التخلي عن طريقة تعديل تيار الهواء بإشارة مستمرة منخفضة التردد. يُقترح تطبيق مبدأ تعديل عرض النبضة - PWM في مكبر صوت هوائي.
أقترح تطبيق PWM للتحكم في تدفق الهواء في مكبر صوت هوائي. مع PWM ، يميل وقت العمليات العابرة عند الفتح - إغلاق تدفق الهواء إلى الصفر. وفقًا لذلك ، يتم تقليل الضوضاء الجوهرية لمكبر الصوت هذا بشكل حاد. أيضًا ، يجب تقليل التشوهات غير الخطية بشكل كبير ، حيث إن وظيفة موجات ضغط الهواء في هذه الحالة ليست معدل التدفق ، ولكن وقت حالة القناة المفتوحة - وهذا الاعتماد خطي.
في الممارسة العملية ، يمكن تحقيق مثل هذا مكبر الصوت ، على سبيل المثال ، عن طريق تغيير جذري لصفارة انذار سيبيك المعروفة منذ فترة طويلة. أو بطريقة أخرى. الشيء الرئيسي هو أن تكون قادرًا على التحكم في مدة نبضات ضغط الهواء وفقًا لاهتزازات الصوت. أثناء تشغيل الجهاز ، تتشكل حتما اهتزازات طفيلية بالموجات فوق الصوتية ؛ ويمكن قمعها بواسطة مرشحات صوتية منخفضة التردد خاصة تعتمد على رنانات Heimholtz. ستكون سعة الجهاز محدودة فقط بسعة وحدة الضاغط والقوة الميكانيكية لجهاز التعديل وسلامة البيئة.
لقد تم التفكير جيدًا في هذا الإصدار من مكبر الصوت الذي يعمل بالهواء المضغوط عالي الطاقة ، ولهذا قمت بتقديم براءة اختراع لاختراع RU رقم 2653089.
أرى أنها واعدة ، وهي أيضًا طريقة أخرى لتحسين تصميم مكبر صوت هوائي. وهي تستخدم منذ فترة طويلة مشفر صوتي لتمرير النطاق في تقنية تشفير الكلام.
في مشفر صوتي نموذجي لتمرير النطاق ، يتم تحليل إشارة الكلام الأصلية بواسطة بنك من مرشحات تمرير النطاق ، عادةً 16-25 ، غير متداخلة بشكل منتظم مع النطاق الأساسي لإدراك الكلام (عادةً من 0 إلى 3 كيلو هرتز). يتم الكشف عن التذبذبات عند مخرجات مرشحات تمرير النطاق وتمريرها عبر مرشح الترددات المنخفضة ، حيث تمثل إشارات الخرج الخاصة بها بدرجة أو بأخرى غلاف طيف الكلام. يتم الحصول على المعلمات التي تميز مصدر الإثارة باستخدام كاشف النغمة إلى الضوضاء الذي يحدد ما إذا كان الصوت يتم التعبير عنه (يهتز الحبال الصوتية) أم أنه أصم. في الحالة الأولى ، يحدد محدد النغمة الرئيسي التردد الأساسي لاهتزاز الأربطة. يتم تشفير ستة عشر إشارة قناة وإشارة من نغمة إلى ضوضاء وقيمة درجة الصوت وإرسالها عبر قناة الاتصال إلى جهاز الاستقبال.
لنفترض أن النقل خالٍ من الأخطاء. ثم يتم تقليل مهمة المستقبل إلى إعادة بناء الكلام بناءً على المعلمات المرسلة. مصدر الإثارة هو إما مولد نبضي ، تتم مزامنة تردده بواسطة إشارة ، أو مولد ضوضاء. اعتمادًا على إشارة النغمة إلى الضوضاء ، يتم توصيل أحدهم بمجموعة من المرشحات ، مماثلة لتلك الخاصة بالمحلل ، ويثيرها. تُستخدم إشارات الغلاف الطيفي المكتشفة لتعديل التذبذبات عند مخرجات مرشحات تمرير النطاق المقابلة ، وبالتالي إنشاء طاقة صوتية في كل من نطاقات التردد. يتم الحصول على إشارة الكلام المركبة بعد تجميع جميع اهتزازات تمرير النطاق المُعدَّلة - وهذا باختصار مبدأ تشغيل مشفر صوتي لتمرير النطاق.
عند تطبيقه على مكبر صوت هوائي ، فمن الممكن تمامًا تنفيذ تشغيله وفقًا لمبدأ الجزء المستقبل من مشفر صوتي لممر النطاق. وهي: كمصدر توافقي ، يمكنك استخدام صفارة انذار Seebeck متعددة الترددات والمعدلة خصيصًا. استخدم إما مولد ضوضاء صوتي هوائي مصمم خصيصًا أو نفس صفارة إنذار سيبيك متعددة الترددات كمصدر إشارة ضوضاء. يمكن تنفيذ المرشحات الصوتية على أساس مرنان Heimholtz الصوتية. لتكوين استجابة التردد المطلوبة لنظام الفلتر ، يمكنك استخدام صمامات تعمل بالهواء المضغوط عالية السرعة يتم التحكم فيها بواسطة الإلكترونيات.
لذلك ، بشكل عام ، أرى الطرق التي يلزم بها تحسين تصميم مكبر صوت هوائي.
حاولت تنفيذ فكرتي بمفردي ، لكنني أوقفت هذه المحاولات على الفور. اتضح أنه منتج معقد ومكلف للغاية - لا يستطيع شخص واحد القيام بذلك. لقد فكرت في التصميم على مستوى المخططات الانسيابية والرسومات التقريبية. لا يمكنني حساب ورفع مستوى الرسومات اللائقة بمفردي - ولهذا ليس لدي ما يكفي من المعرفة والجهد والوقت. لكن لدي فكرة جيدة عن الشكل الذي سيبدو عليه المنتج وأرى في أي اتجاه يجب أن يتم العمل. نحن بحاجة إلى أنشطة بحث وتطوير مستمرة وهادفة. نحن بحاجة إلى فريق صغير ولكنه قوي وفعال.
مطلوب: مهندس عملي ، متخصص صوتيات ، مبرمج جيد يمكنه كتابة برامج التحليل - تركيب الإشارات الصوتية ، مهندس دوائر إلكترونية ، مهندس - متخصص في الترميز والتعرف على الكلام ، مهندس ميكانيكي ، متخصص في أحدث المواد المركبة وقد لا تزال بحاجة إلى أشخاص ...
سأكرر نفسي - الجهاز الذي اقترحته هو شيء جديد ومعقد نوعًا ما. معقد لأنه يحتوي على كل من الميكانيكا الدقيقة والإلكترونيات الذكية ، وله أيضًا العديد من الأجزاء التي يجب تصنيعها من أحدث المواد المركبة. ومثل أي شيء جديد ، من المرجح أن يواجه إنشائه صعوبات غير متوقعة. لذلك ، لبناء نموذج أولي ، تحتاج إلى إجراء مجموعة معقدة من أعمال البحث والتصميم. ستكون هناك حاجة إلى بعض الموارد المالية والبشرية. لا أستطيع أن أحسب بالضبط الكمية المطلوبة ، نظرًا لارتفاع درجة الحداثة ، هناك مخاطر عالية من حدوث مشاكل غير متوقعة في سياق تنفيذ هذا المشروع. أنا مخترع وحيد. لقد اتصلت بالعديد من المنظمات المهتمة ، ولكن رداً على ذلك إما الصمت أو التنازل - الموافقة على الردود. سأكون سعيدًا بصدق ،إذا كان من بين قراء القناة أشخاص يديرون أنشطة مكاتب التصميم التي تقوم بتطوير منتجات إلكترونية وميكانيكية معقدة وعالية التقنية والفضاء أو بالقرب من هذا الملف الشخصي. وسيكونون مهتمين بهذا الاتجاه. هذا الموضوعموقعي مخصص أيضًا .
مع أطيب التحيات ، إيغور زاريكوف pentagrid88@yandex.ru