الموضوع: نظريات تصميم مضخمات الصوت

بسم الله الرحمن الرحيم

اقدم الى الاخوة الافاضل النظريات الاساسية المستعملة في بناء مضخمات الصوت


الموضوع منتشر في العديد من المواقع المختصة لكنه بحاجة الى ترجمة واعداد , اليكم اليوم سلسلة نظريات تصميم مصخمات الصوت من ترجمتي الخاصة , وارجو من اي شخص يرغب في نقل الموضوع أن يذكر المصدر .

نظريات تصميم مضخمات الصوت "SUBWOOFER"






النظرية الأساسية :

منذ الخمسينات وعلى نطاق واسع استمرت البحوث في مجال الصوتيات لتصيح احد اشهر الصناعات التجارية في ايامنا هذه , فالسماعة جاهزة الصنع والصندوق محكم الإغلاق , هما المركبان الأساسيان لمضخم الصوت "subwoofer" , لكن في الحقيقة أن الأمر لا يقتصر فقط على ذلك !
فإن سعة الصندوق أو وحدة التخزين صممت خصيصا لتحقق معطيات بعينها التي تحدد خصائص استجابة السماعة للصندوق , فنطاق القيمة Q يتحرك بين 0.5 و 1.5 بحيث أن 0.5 فوق النطاق و 1.5 تحت النطاق و 0.7 هي النقطة الحرجة التي فيها افضل قيمة للنغمة المنخفضة والقيمة Q والتي تعرف ايضا ب "QTS" وهي تعتمد على ثلاثة أمور :

1. حجم وحدة التخزين أو الصندوق .

2. ال T/S أي المعلومات أو المعطيات للتركيبة الداخلية للسماعة .

3. إحكام إغلاق الصندوق الأكثر ملائمة لكفائة عرض النطاق الترددي لمكبر الصوت "السماعة" والمشار اليه بِ [EBP] أي [Efficiency Bandwidth Product ] وهو من 0.40 إلى 0.50 .

"EBP" تحسب بقسمة FS "معامل الجودة على QES بحيث أن EBP=fs/Qes ومعدل الاستقطاع عادة ما يكون 12db/octave أي اقل من f3 , وذلك ان اعلى قيمة Qts تتضح عند 14 db/octave وأدناها عند 10 db/octave , ومن هنا فإن أفضل عمق للصوت يتحقق بالوصول إلى أقل قيمة ل Q الذي يمكن تحقيقه إما عن طريق جعل صندوق السماعة أكبر أو بإضافة مادة الحشو الخامدة للصوت التي تشمل مادة البوليفيل أو الدكرون أو الفيبر وغيرها من المواد والتي بدورها تؤثر أيضا على القيمة F3 برفعها أو خفضها بحسب جودة المادة المستخدمة مما يجعلها تضفي على المضخم قيمة صوتية اكثر من المطلوب .

المزايا :


أن الصناديق محكمة الإغلاق لا تزال تحظى بالأفضلية كونها أسهل وأجود أنواع التصاميم , وثمة برامج سهلة الاستخدام يمكن من خلالها تصميم مضخم صوت بأفضل المعايير مع أن حجم وشكل الصندوق ليست المشاكل الأكثر تعقيدا , فإن خصائص الاستجابة المطلوبة بين المضخم أو السماعة وبين الصندوق يمكن تحقيقها عن طريق تصميم بسيط جدا ويمكن التلاعب بالتصاميم والاحجام ومواد الحشوة الداخلية للوصول الى افضل اداء عند 12db. كل هذه العوامل تؤدي الى سرعة استجابة في نطاق 1ms-10ms وبالتالي تكون السرعة والدقة والسلاسة والجودة .....بالاضافة الى انه قد لا تكون حاجة لتصفية الصوت عن طريق المرشحات بسبب ميل الصندوق الطبيعي الى عزل الترددات المرتفعة , ىهذا ينطبق على الصناديق الصغيرة فقط ,يحيث انه كلما كبر حجم الصندوق كانت الحاجة الى مركبات اكبر لمنع اجهاد مصدر الطاقة . ولذا فإن الصناديق المغلقة تماما لديها امتداد أطول للترددات المنخفضة من تلك التي تحتوي على فتحات لخروج الهواء وتعطي نفس القيمة f3 ونفس معدل بدء التشعيل .

العيوب :


ان الترددات المنخفضة يصعب اخراجها بدون فيلتر , فالمعامل f3 أو 3db عادة مرتفع الى حد ما , أي فوق 30 هرتز , وفي حالة واحدة فقط لا يمكن تخفيض ال f3 وهو الصندوق محكم الاغلاق وباستخدام سماعة منخفضة الرنين الهوائي , بطاقة اقل بحولي -3db مقارنة مع الصناديق ذات فتحات التهوئة .

أفضل التطبيقات :


افضلها حيث لا ينقص مستوى جودة الصوت المطلوب , بالنسبة لموسيقى الكلاسيك ومعظم موسيقى الروك وموسيقى البوب .
الاكثر استخداما هي مكبرات صوت السيارات حيث يمكن للمقصورة ان تعوض افتقار نهاية ال30 هرتز باس حيث ان الحجم هو المحور المهم , اما الصناديق محكمة الاغلاق يمكنها ان تكون نصف تلك المفتوحة او حتى اضغر اذا كان المعامل Q أعلى . وكذلك يمكن تصنيعها بشكل عصري وبحجم اقل للسينمات البيتية , فينبغي عليك استخدام الصناديق المغلقة عندما تسمح معطيات السماعة بذلك فيكون معامل Q فوق 0.4 او EBP 50 , وان كانت هذه مجرد وجهة نظر وليست قانونا .


التصميم الأول وهو الأكثر شيوعاً { وهو ما يطلق عليه بالمستوى الرابع } صندوق مع فتحة تنفيس :







ايضا يعرف بِ bass-reflex أو عاكس الباس مع دائرة التنفيس .

مضخم الصوت موضوع داخل علبة ذات فتحة تنفيس للهواء "ماسورة" الممتدة الى داخل الصندوق بطول محدد , فطول ماسورة الهواء وتحديد مكانها يعتبر غاية في الاهمية من حيث الدقة لاعطاء أفضل اداء لهذا التصميم " تصمبم الترتيب الرابع " , ومن هنا فان التناسق بين المضخم وماسورة الهواء كفيل بالوصول الى افضل وضع استحابة بين الاثنين معا , فمضخم الصوت او السماعة عادة ما تتموضع في مقدمة او وجه الصندوق الخارجي , "وطبعا فان هذا التصميم ليس مقيدا بهذا الشكل على وجه التحديد" , أما ماسورة الهواء فتمتد الى عمق الصندوق واصلةً الى ترددات معينة {ويرمز اليها ب fb} فتتصرف كفيلتر للترددات العالية , فهي تخرج الترددات المنخفضة حتى لو كان المضخم في ادنى مستوى للاداء .