Elektromechanische transducer uit een conische doorsnede van polystyreen! - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

"Een wat?" je vraagt. Een "elektromechanische transducer" verwijst naar het type luidsprekers waarmee we het meest vertrouwd zijn; een permanente magneet en een elektromagneet die wild trillen om geluid te produceren. En met "polystyreen conische doorsnede" bedoel ik plastic beker. Wat dit ook is, het is geen Instructable over hoe je harteloos de computerluidspreker van je kamergenoot uit elkaar kunt halen en de driver in een ander object kunt lijmen. Ik laat zien hoe je de eigenlijke transducereenheid (gewoonlijk een luidsprekerdriver genoemd) kunt bouwen met een paar eenvoudige objecten. De luidspreker is supergemakkelijk, buitengewoon indrukwekkend en zo cool dat Kenny G. zelfs goed klinkt. Als je een hekel hebt aan lezen, kun je bij stap 3 tot het vlees van de how to overgaan. Maar de theorie die ik presenteer in de eerste paar pagina's kunnen je helpen een betere spreker te bouwen, en… (dramatische pauze)… kunnen je zelfs slimmer maken (Egad!) Er zijn een paar risico's (behalve leren) dus lees de Veiligheidspagina.

Stap 1: Theorie: wat is geluid

Het eerste concept om je rubberachtige kleine geest omheen te wikkelen, is het idee van geluid. Geluid is geen object. Je boombox vuurt geen kleine deeltjes magisch geluidstof af om je oren te kietelen met M. C. Hamer. In plaats daarvan is geluid de overdracht van energie. Een bron (zoals de luidspreker op je boombox) ontvangt elektrische energie en zet deze om in mechanische energie. Als je zo vriendelijk je vingers tegen je keel houdt en de zin schreeuwt, "iemand heeft al een film gemaakt over een gigantische zingende plant", dan voel je die mechanische energie in de vorm van trillingen. Je zult die trillingen ook hebben opgemerkt als je heel dicht bij een drumstel staat of die goedkope luidsprekers waar je ex-vriendin Smash Mouth op blaast. Die mechanische vibratie werkt als een zuiger die deeltjes naar voren duwt wanneer hij naar buiten beweegt en deeltjes naar achteren trekt wanneer hij naar binnen trekt. Zoals ik al zei, geluid is geen object; het is een overdracht van energie. Die deeltjes worden niet naar je oren geslingerd. Het eerste deeltje raakt het volgende deeltje aan en beweegt het een beetje. Dat deeltje beweegt het volgende deeltje een beetje, enzovoort, totdat die beweging, die energie, je oor bereikt. Hoe snel die deeltjes energie overdragen (de snelheid van het geluid) wordt bepaald door wat voor soort deeltje het is. In de lucht beweegt geluid met 343 meter per seconde. In je geheime onderwaterzeelab beweegt het met 1533 meter per seconde (ik zal het aan niemand vertellen). Ik weet dat je dit impliciet begrijpt, omdat je superslim bent, maar kleine bronnen verplaatsen een klein aantal deeltjes en grote bronnen verplaatsen een groot aantal deeltjes. Als de mechanische trilling klein is (als de zuiger maar een korte afstand beweegt), brengt hij niet veel energie over op de deeltjes, dus het geluid is klein. Als je speaker echt athump'n is (de piston beweegt een grote afstand) brengt hij grote hoeveelheden energie over en produceert hij veel geluid. Nog een laatste opmerking over het concept geluid, we zeggen dat geluid een golf is. Maar het is niet een van die op en neergaande golven zoals een springtouw of die sinusgrafieken die je algebraleraar je laat tekenen. Het is een soort heen en weer golf met een reeks deeltjes die heel dicht op elkaar zijn gedrukt en deeltjes die ver uit elkaar liggen. Als je een goede slinky op de grond uitrekt en een duw geeft (een duw, niet een wiebel! een duw zei ik!) zie je een ander voorbeeld van dit type golf.

Stap 2: Theorie: elektrische energie omzetten in mechanisch

Signaalbronnen: 8-track speler, cassettespeler, AM-radio, mp3-speler, wat heb je (met eventueel een platenspeler uitgezonderd) allemaal volgens hetzelfde principe. Ze lezen een code en zenden elektrische impulsen uit, de elektrische impuls brengt energie via draden over naar een elektromagnetische transducer (luidsprekerdriver) en er wordt geluid geproduceerd. Het is als mieren in een mierenhoop. De mierenhoop is de signaalbron die mieren (elektriciteit) naar een picknick stuurt (de luidspreker). We zullen ons niet bezighouden met de politiek van mierenhopen of het precies uitleggen van de beweging van mieren. We hoeven slechts twee vragen te beantwoorden om een goede luidspreker te bouwen: Hoeveel mieren bereiken de picknick in een bepaalde tijd? En wat doen de mieren op de picknick? Hoeveel mieren bereiken de picknick in een bepaalde tijd is iets anders dan vragen hoe snel de mieren gaan. Mieren gaan in principe maar één snelheid. Waar ik het over heb, is hoe dicht de mieren bij elkaar staan. Kwamen ze de een na de ander uit de mierenhoop? Of wachtten ze een paar seconden tussen elke mier? Dit verwijst naar de frequentie van mieren. Als de mieren frequente bezoekers zijn (de een na de ander) van onze picknick (luidspreker), zal het geproduceerde geluid een hoogfrequent geluid zijn (hoge toon) zoals het gepiep van tienermeisjes… het soort geluid dat zowel glas als trommelvliezen verbrijzelt. Als de mieren niet vaak langskomen, wordt gezegd dat ze een lage frequentie hebben en dat het geluid dat ze produceren een laag dreunende basis is. Frequentie is uiterst belangrijk bij het ontwerpen van luidsprekers. Sommige materialen en maten zijn gewoon beter voor het produceren van verschillende geluiden. Je zult merken dat luidsprekers die lage geluiden produceren (subwoofers) erg groot zijn, terwijl hoge geluiden worden gemaakt door kleine luidsprekers. Dit Instructable beschrijft slechts één maat luidspreker die zijn best zal doen om alle frequenties van geluid te produceren … maar een beter systeem kan worden gemaakt wanneer de elektrische impulsen (mieren) worden gefilterd zodat de lage geluiden naar een grote luidspreker gaan en de hoge geluiden worden naar een kleine luidspreker geleid. Wat gebeurt er nu op onze picknick? Negeer het jonge stel dat rondrolt en concentreer je gewoon op de mieren. Ze pikken toch stukjes voedsel op? In sprekertermen produceren de elektrische impulsen magnetische impulsen. Een deel van de luidspreker wordt een elektromagneet in een bepaalde frequentie die wordt bepaald door de frequentie van de mieren. Heilige Lorenz kracht Batman! Hoe produceert elektriciteit een magneet? Elektriciteit en magnetisme zijn nauw met elkaar verbonden. In feite, als je magneten rond iets draait dat elektriciteit geleidt (zoals een stukje koperdraad), kun je elektriciteit produceren… maar je wist dat… je slim bent, het heet een generator. Het omgekeerde is ook waar. Als je elektriciteit in een cirkel laat draaien (door draad in een strakke ronde spoel te wikkelen), produceert het een magnetisch veld. De signaalbron leest een code en verzendt elektrische impulsen met een frequentie. De elektrische impulsen gaan door een draad naar een spoel van draden waar het een magnetisch veld produceert dat met dezelfde frequentie verandert. Om mechanische energie te produceren, verplaatsen we nu eenvoudig een permanente magneet in de buurt van onze elektromagneet. Terwijl de elektromagneet in- en uitschakelt, zal deze de permanente magneet heen en weer bewegen. Heen en weer is per definitie mechanische energie. Als deze magneten worden vastgelijmd aan zoiets als de bodem van een kopje, zal de bodem van de beker bewegen met de frequentie die door de signaalbron wordt verzonden. U voelt de bodem van de beker trillen en er wordt geluid geproduceerd. Ja schat!

Stap 3: Materialen

Zorg ervoor dat u het einde van dit gedeelte leest, waar ik alternatieven uitleg en waar u deze items kunt verkrijgen. Items voor de luidspreker1 Plastic beker4 5/16" ronde x 1/8" dikke schijf neodymium magneten 40 inch 16 gauge geëmailleerde koperdraadSuperlijm (dik "gel" type werkt het beste)TapeSignaalbron met audiodraadGereedschappenDraadknipsels of zware schaar om de draad door te knippenZand papier of een scherpe rand Iets puntig AA-batterij (of een rond voorwerp van vergelijkbare dikte) Een goede aansluiting op een signaalbron is misschien het moeilijkste item om te verkrijgen. Als je voorzichtig bent, kun je de draden van oude koptelefoons strippen, zodat je luidspreker op je iPod kan worden aangesloten. Je kunt luidsprekerkabels kopen die aan het uiteinde een stekker hebben en aan de andere kant kaal zijn om op een radio aan te sluiten. Ik gebruikte de ontblote uiteinden van de geluidsdraad die uit een oude tv kwam. Ze hoeven niet aan je luidspreker te worden gesoldeerd (tenzij je dat wilt) zolang ze kaal zijn en je kunt draaien/vasthouden/tape om een goede verbinding te maken. Zowat elke maat plastic beker zal werken. En het hoeft niet per se van plastic te zijn. Echte luidsprekers gebruiken papier, zijde, composieten, enz. Experimenteer met papieren borden, ijsbakjes, piepschuimbekers… alles wat flexibel is en een lichte bekervorm heeft om het geluid te vergroten. De magneten hoeven niet precies 5/16" rond of 1/8" dik te zijn. Ik gebruikte 8 5/16" ronde x 1/16" dikke ringmagneten. Zorg er wel voor dat het een goede, krachtige magneet is met een kleinere diameter dan de AA-batterij. Emaille draad, ook wel magneetdraad genoemd, is koperdraad dat is gecoat met een dun laagje om kortsluiting te voorkomen. Koop het of haal het gratis uit een oude luidspreker. Het hoeft niet precies 16 gauge te zijn … gewoon een mooie maat om mee te werken.

Stap 4: Veiligheid

Superlijm kan huidirritaties veroorzaken. Wees voorzichtig bij het gebruik ervan. Als het in contact komt met uw huid, spoel dan met water. Als je een bekende allergie voor superlijm hebt, probeer dan een alternatief, zoals kleine klodders hete lijm of gewoon plakband. Zeldzame aardemagneten zijn extreem krachtig! En ze kunnen elektronische dingen kapot maken, zoals je favoriete mp3-speler. Wees voorzichtig waar je de magneten plaatst (in de buurt van je digitale camera… een groot nee nee) en laat ze niet te snel in elkaar klikken. Ze kunnen vingers breken of bekneld raken. Gevaar voor schokken Sluit uw luidspreker nooit aan op de signaalbron terwijl deze is ingeschakeld. Raak nooit de blote verbindingen aan terwijl de stroom is ingeschakeld. Dit omvat enkele scherpe gereedschappen om draden door te snijden en gaten te maken. Houd de punt of rand nooit in de richting van uw lichaam bij het maken van gaten.

Stap 5: Spreekspoel

Gebruik draadknippers om een 40 inch lengte van 16 gauge koperdraad af te knippen. Laat een staart van 5 inch achter en wikkel de draad rond een AA-batterij (of een voorwerp van vergelijkbare grootte). Maak in totaal 14 tot 16 wraps. Het is belangrijk om de spoel zo strak en netjes mogelijk te maken. Tip - Draad gekreukt, gebogen en moeilijk om mee te werken? Trek de draad met beide handen strak en ga voorzichtig over een scherpe rand om deze recht te trekken. Technische termen - Deze spoel zal dienen als onze elektromagneet. In luidsprekertermen wordt het een spreekspoel genoemd.

Stap 6: Zet de spoel vast

Schuif de spoel voorzichtig van de batterij en zet hem vast met een paar kleine stukjes tape. Zeer belangrijke stap Om een goede verbinding tussen de luidsprekerdraad en de luidspreker te krijgen, moet de emaille isolatie van de twee uiteinden van de spoel worden verwijderd. Schraap met een stuk schuurpapier of de rand van een vormmes voorzichtig de coating van de staartstukjes draad op de spoel

Stap 7: spoel naar de beker

Gebruik iets puntigs, zoals een paperclip, om een klein gaatje in de buurt van de basis van de beker te prikken. Plaats uw spoel in de beker en schuif de draadstaarten door het gat.

Knijp de superlijm in een kleine cirkel in het midden van de beker. Druk de spoel op de lijm en houd deze tien seconden vast. Splits je magneten in twee groepen. Houd een groep tegen de buitenkant van de beker precies onder het midden van de spoel. Gooi de tweede groep in de beker zodat ze in het midden van de spoel aan de magneten aan de buitenkant hechten.

Stap 8: Voltooien

Een stukje tape houdt je speaker op zijn plaats. Als de stroom is uitgeschakeld, bevestigt u de signaalbron aan de luidspreker door deze vast te plakken of te draaien. Zorg ervoor dat de twee draden elkaar niet raken bij de blote verbindingen.

Power-up en rock op. Probeer voor verdere experimenten verschillende maatbekers, betere lijm, verschillende materialen, grotere magneten en verschillende verbindingen. Dit is een lelijke utilitaire constructie om te pronken met de basisconstructieprincipes. Maar ga je gang en sla jezelf eruit om het er goed uit te laten zien. Bouw een iPod-luidspreker die eruitziet als een oude grammofoon, bouw een gigantische subwoofer of bouw een heel thuisbioscoopsysteem met versierde kartonnen dozen voor luidsprekerbehuizingen. Word gek jij gekke wetenschapper jij. Veel succes!