自制扬声器
库存
为演讲者
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薄的绝缘铜线
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文具胶带
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一些厚线
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更大的塑料帽
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两块小型钕磁铁
的放大器
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50 kΩ电位计
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10 kΩ电阻(3x)
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OP37运算放大器
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1 n914二极管(2 x)
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2 n3904 NPN型晶体管
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2 n3906 PNP型晶体管
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音频连接器
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电路试验板
注意:上述所有组件均可在模拟部分装备。
扬声器是如何工作的
扬声器是一种将电信号转换成声音的装置。一个基本的扬声器(或喇叭)有四个部分:磁铁(B),线圈(C),膜片(A)和机箱。隔膜被固定在底盘上,以一种其中心可以振动的方式。线圈粘到膜片的中心。磁铁放置在线圈下方,并固定在底盘上。
当电流流过线圈时,它会在线圈周围产生磁场,使固定磁铁根据磁场的极性吸引或排斥线圈。当膜片粘到线圈上时,线圈移动。膜片前面的空气被移动的膜片“推”或“拉”,在一些地方变得密集,在其他地方变得稀薄。这就在空气中产生了纵波,也就是声音本身。
作者:Christophe Dang Ngoc Chan (cdang) -自己的作品,CC By - sa 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1386746
阻抗是什么?
阻抗是设备与交流电流相对的阻抗。设备的阻抗是一个复量:$Z=R+jX$,其中$Z$为阻抗,$R$为设备的电阻,$X$为电抗。器件的电抗与频率和器件类型有关,$X_L=2{\pi}fL$和$X_C=\frac{1}{2{\pi}fC}$是感应电抗和电容电抗的公式。如果取$Q=\frac{X}{R}$(也称为质量因子),我们就知道设备存储的能量与它耗散的能量之比。
虽然它非常重要,但在某些电路中,对诸如阻抗等复杂量进行计算可能会产生问题。这就是阻抗分析仪发挥作用的地方。
使用阻抗分析仪
构建自己的扬声器的第一步是分析现有扬声器的最重要属性。你可以用在模拟部分装备。
使用阻抗分析仪测量扬声器的阻抗大小在20之间赫兹20千赫,因为这是人类听力的下限和上限。在这种情况下,阻抗的大小几乎是恒定的,大约8 Ω,一段时间,然后开始增加。
现在剪一根铜线,大约1米到1.5米,把它绕在记号笔上,做成一个线圈。用砂纸清洁金属丝两端。
测量这个小线圈的阻抗大小。在本例中,我们使用了1.5m的导线,得到的震级约为0.9 Ω。$l_{wire}=l_{little wire}*\frac{|Z|_{speaker}}{|Z|_{little wire}}=1.5m*\frac{8Ω}{0.9Ω}$。
算出你需要多少电线,然后用卷尺把它切下来。把电线绕在记号笔上。使用砂纸清洁末端,然后测量其阻抗的大小。你应该得到一个接近扬声器阻抗大小的值。在本例中,该值从略低于8 Ω的位置开始,并开始提前增加,但这种增加只会影响高音。
如果你满意的结果,焊锡两个较厚的电线到你的线圈的两端。
建筑演讲者
建立放大器
目前,如果你把音乐连接到扬声器上,你几乎听不到任何声音,因为通过扬声器的电流不够大。为了使你的扩音器声音更大,你需要建一个扩音器。
在面包板上,构建一个反相放大器,使用OP37运算放大器,10个kΩ电阻器,50个kΩ电位器。这个放大级将增加信号的振幅,但输出电流将仍然限制在几毫安。为了增加电流,使用两个二极管、两个电阻和两个bjt、一个NPN和一个PNP构建一个AB类功率放大器。
你可以使用V+和V-引脚的模拟发现2作为差分电源。您可以在输入端使用音频连接器。
测试
将你的电脑或手机连接到音频输入,播放一些音乐。用电位器把音量调大。通过轻微移动磁铁到线圈的一侧来应用“声音效果”。
如果你想在你的DIY扬声器上播放音乐的声音更大,你可以尝试为你的放大器设置一个更高的增益,但要注意电源的额定功率:如果模拟发现2不能提供必要的电流,电压将下降。
如果你有一个功率放大器,你也可以用它来测试你的扬声器。在这种情况下,你可以达到更大的音量,甚至更好的音质。
如果电流太大,扬声器的线圈可能会发热!