غناء البلازما: وجهات نظر ضبابية من الأيونوفونات

اليوم ، النوع الأكثر شيوعًا من بواعث الصوت في السماعات هو مكبر الصوت الديناميكي. يتم استخدام المحركات الديناميكية الهوائية وحتى الأقل في كثير من الأحيان. كثير من الناس مقتنعون بأن المتحدثين ، كنوع من مكبرات الصوت ، قد استنفدوا موارد التطوير ، ويجب أن يسير تطور الأنظمة الصوتية بطريقة مختلفة.



من المعروف أن المبدأ الكهروميكانيكي لاستنساخ الصوت أبعد ما يكون عن الكمال ، بسبب ظهور النغمات الزائفة والرنين والتشوهات. في الوقت نفسه ، أثبتت الدراسات النفسية الصوتية التي أجراها علماء مثل Fletcher و Lincdyer و Aldoshin أن متوسط ​​السمع البشري عرضة للتغيرات التي تبدو غير مهمة في الحجم (0.2 - 0.3 ديسيبل) ، لون الدرجة اللونية ، قادر على تحديد التأخيرات القصيرة بين الإشارات (12 -15 ثانية). لهذا السبب ، يعتقد عدد من المتحمسين أن مستقبل بواعث الصوت ، على الأقل محركات RF للترددات الأيونية.


في الوقت الحالي ، لا يزال باعث البلازما (أيونوفون) غريبًا بالنسبة لعدد قليل من عشاق الموسيقى ، بالإضافة إلى هواة الراديو الذين يجربون إنشاء هذا النوع من تويتر. في هذه المقالة سوف أعرض (أولئك الذين ليسوا على دراية) بمبدأ تشغيل مثل هذه البواعث ، وأولي اهتمامًا لتاريخ "أقواس الغناء" ، وأصف مزايا وعيوب ، وأتحدث عن التطور المستقل والمتسلسل للأيونات ، وأيضًا أشارك أفكاري حول احتمالات التطبيق الجماعي لهذه البواعث في المعدات السمعية.

مبدأ العمل: عندما يصبح الغشاء زائدا عن الحاجة

مبدأ الأيونوفون هو كما يلي - مصدر الموجات الصوتية هو الفجوة بين الأقطاب الكهربائية ، حيث يحدث القوس الكهربائي عند تطبيق تيار متناوب للجهد العالي (حوالي 10 كيلو فولت - 15 كيلو فولت) ، بتردد حوالي 20-30 ميجاهرتز. أثناء التشغيل ، يتم تعديل تيار التفريغ بواسطة إشارة صوتية ، ونتيجة لذلك هناك تغيير في حجم الهواء المؤين بين الأقطاب الكهربائية - يتم تشكيل موجات صوتية.


يبدو هذا

في الواقع ، يصدر الصوت الأيوني صوتًا مثل صاعقة برق ، على عكس الأخير فقط ، يمكن التحكم في هذه العملية.



هناك نوعان من الأيونوفونات التي تختلف في توطين حدوث التصريفات. الأول يفترض ظهور إفراز الاكليل بالقرب من إلكترون واحد. في الثانية ، ينشأ قوس يشكل موجة صوتية بين قطبين. نوع الإكليل شائع في الإنتاج الصناعي للأيونوفونات ، وغالبًا ما يستخدم نوع القوس في تجارب المتحمسين والتصنيع الحرفي. لزيادة كفاءة الإشعاع الصوتي ، عادة ما يتم استخدام التصميم الصوتي للبواعث.



من السمات الهامة للأيونوفونات أنها تستخدم ، في أغلب الأحيان ، لإعادة إنتاج الطيف عالي التردد. عند تشغيل الترددات المتوسطة والمنخفضة ، تحتاج إلى زيادة الفجوة بين الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي ، لزيادة الجهد أكثر.

القرن التاسع عشر الابتكار المنسي جوهريا

في عام 1900 ، كان الفيزيائي والمخترع البريطاني William Duddel (Duddel) أول من أظهر الاستخراج المتحكم فيه للأصوات من القوس الكهربائي. استخدم Duddell لوحة مفاتيح البيانو للتحكم في مصدر الطاقة. تلقى الاختراع الاسم الصاخب "Singing Arc" ، ويتم التعرف عليه الآن كواحد من النماذج الأولية للمُركب. الأداة أعجبت فيزيائي معاصر ، لكنها لم تحصل على التطور.



تم اقتراح باعث صوتي متخصص على أساس هذا المبدأ بواسطة Siegfried Klein في عام 1946. لقد حد من القوس بوضعه في أنبوب كوارتز صغير متصل بالسماعة. يتم إنشاء تفريغ الاكليل في باعث كلاين بين الأنود (الموجود في أنبوب الكوارتز) والكاثود (الأسطوانة المعدنية) التي تم وضع أنبوب الأنود فيها.



عندما تم تطبيق جهد 10 كيلو فولت (بتردد 100 كيلو هرتز) المعدل بواسطة إشارة صوتية على الأقطاب الكهربائية ، نشأت سحابة من الهواء المتأين حول الأنود ، والتي عند ضغطها وتوسيعها (نتيجة التعديل) ، شكلت موجة صوتية. وصلت درجة الحرارة التي نشأت في منطقة التفريغ الاكليل إلى 1700 درجة مئوية - وهذا يقلل بشكل كبير من بقاء الأقطاب الكهربائية. لزيادة التطبيق العملي للانبعاثات ، حاول كلاين استخدام البلاتين والمعادن الأخرى. في وقت لاحق ، ظهرت سبيكة خاصة من الكروم والألمنيوم والحديد ، وبفضلها تم حل مشكلة الثبات الحراري للأقطاب الكهربائية. تم التخلص من الصوت غير المرغوب فيه من خلال زيادة متعددة في تردد المولد (حتى 20 ميجاهرتز).



خلال النصف الثاني من القرن الماضي ، حاولت شركات مثل Plessely و Telefunken و Magnat و Audax و Fane Acoustics إنتاج كميات كبيرة من الأيونات. تعتبر أكثر التطورات نجاحًا عند إنشاء الهواتف الأيونية مكبرات صوت تسلسلية من Lansche Audio و Acapella ومواطنينا Viger-Audio. على وجه الخصوص ، حصلت Lansche Audio على براءة اختراع لباع كورونا الذي يستخدمونه ، والذي يتم بيعه تحت الاسم التجاري CORONA.

مزايا وعيوب عالية مثالية

يعتبر مبدأ الأيونوفون جذابًا صوتيًا بسبب عدم وجود أجزاء متحركة وغشاء. هذا يسمح لك بالتخلص من التشوهات العابرة ، ومشاكل الرنين وغيرها من المشاكل المميزة للانبعاثات الكهروميكانيكية. من الناحية النظرية ، لا ينبغي أن تشوه الأصوات الأيونية الصوت ، واستجابة التردد لهذه البواعث موحدة تمامًا. تُظهر اختبارات الأيونوفونات مستوى منخفضًا للغاية من التشويه ، وهو بعيد المنال بالنسبة للأنواع الأخرى من البواعث ، كما أنها قادرة على إنتاج ترددات عالية تتجاوز حدود السمع البشري (حتى 150 كيلو هرتز).



مع كل مزاياها ، لم تصبح الأيونوفونات منتشرة بعد. السبب في عدد من عيوب الأجهزة من هذا النوع. المشكلة الرئيسية هي سلامة السائق ، مثل لإنشاء قوس ، يلزم تيار عالي الجهد. العامل الحراري مهم أيضًا ، يمكن أن تصل درجة حرارة الهواء المتأين إلى 2000 درجة مئوية ، والتي ، في حالة أنواع معينة من العيوب وانتهاكات ظروف التشغيل ، يمكن أن تسبب حريقًا.

إن تأين الهواء أثناء تشغيل الباعث مع تكوين الأوزون محفوف بمظهر الصداع وتهيج الأغشية المخاطية للعين والجهاز التنفسي العلوي. في هذه الحالة ، خلافا للاعتقاد الشائع ، فإن الأوزون ليس هو المشكلة الرئيسية ، حيث أن O3 غير مستقر في درجات الحرارة المرتفعة ويتحلل إلى O2 والأكسجين الذري. في الأجهزة التسلسلية لامتصاص الأوزون وتحلله ، يتم استخدام محفزات السيراميك الخاصة.
من العوائق الهامة للغاية التكلفة العالية للسائق ، والتي يحتاج إنتاجها ، بالإضافة إلى قاعدة تكنولوجية خطيرة ، إلى سبائك ومواد باهظة الثمن.

عشاق ترويض البلازما

قام العديد من هواة الراديو الهواة وعشاق DIY بصنع هواتفهم الأيونية بنشاط من الخمسينيات من القرن العشرين حتى يومنا هذا. إن هؤلاء المطورين الجريئين يحتقرون الأخطار المرتبطة بسمية الأوزون ، وصدمة الجهد العالي ، وغيرها من الصعوبات التي لا تحسد عليها في الصوتيات الأيونية. على سبيل المثال ، قام المصممون السوفييت E. Plotkin و B. Karateev و V. Prutz بإنشاء مكبرات الصوت مع الأيونوفونات كمنبع عالي التردد ، والذي حصل على الجائزة الأولى في المعرض السادس عشر لعموم عمال الراديو الهواة.
يوتيوب مليئة بمقاطع الفيديو التي يشارك فيها المجربون نجاحاتهم.



تم إنشاء جهاز DIY الذي أعجبني أكثر من مقاطع الفيديو على الأيونفون بواسطة مستخدم يحمل لقب jmartis2.

تحتوي الشبكة على العديد من المخططات والأوصاف للأيونات الأيونية DIY ، التي تعتمد مولداتها على الدوائر الدقيقة والترانزستورات السليكون وأنابيب الراديو. تضع بعض الخنازير كتيبات تفصيلية مع رسومات تخطيطية لألواح الدوائر المطبوعة ، وميزات الأسلاك ، وما إلى ذلك. يخلق العديد من الهمصيات الأيونية على أساس شريحة NE555.
أنا أرفق دائرة ستيريو أيونية أصلية تم إنشاؤها على أساس هذه الدائرة المصغرة.

لإنشاء مثل هذا الجهاز ، ستحتاج إلى:
1. جزء المعدل (جسر الصمام الثنائي + مكثف إلكتروليتي 3300 فائق التوهج 16 فولت كمرشح لتنعيم التموج)
2. جزء المولد (دائرتان صغيرتان NE555 + ربط دائري دقيق)
3. مكرر الدفع والسحب عند إخراج الدوائر المصغرة لتقليل الحمل عليها.
4. جزء التبديل على شكل ترانزستورات ذات تأثير ميداني IRL3705n ، واحد لكل قناة.
5. جزء المؤشر (LED + المقاوم الحد الحالي)
6. المحولات الرئيسية 220 فولت ==> 14 فولت 1.5 أمبير
7. محولات الجهد العالي

مزيد من التفاصيل: cxem.net/tesla/tesla38.php

ووفقًا لملاحظاتي ، فإن المشكلة الرئيسية لتصميمات راديو الهواة هي بقاء الأقطاب الكهربائية و "صافرة" القوس ، والتي لا تسمح باستخدام العديد من هذه التطورات من أجل إعادة إنتاج الصوت عالي الجودة وطويل المدى.

مستقبل صوت القوس

من كل ما هو معروف عن الأيونوفونات ، يمكن استخلاص نتيجة حزينة إلى حد ما. سيكون التويتر المثالي متاحًا لفترة طويلة فقط لدائرة محدودة من عشاق الموسيقى غير الفقراء ، وكذلك لعشاق راديو الهواة الذين سيقومون بإنشائه بأنفسهم.

سيبدأ الإنتاج التسلسلي الضخم لهذه البواعث فقط عندما يجد المهندسون طريقة لتقليل تكلفتهم. بالإضافة إلى ذلك ، لن تستثمر بعض الشركات المصنعة في الهواتف الأيونية بسبب الإحجام البراغماتي عن إنشاء قاعدة إنتاج جديدة. ديناميكية إرضاء المستهلكين لا تتطلب استثمارات كبيرة في تطوير الإنتاج. أنا لا أجرؤ على الحكم بشكل لا لبس فيه ، لكنني أعتقد أن الإنتاج الضخم للأيونات الصوتية سيبدأ في غضون بضعة عقود ، على الإطلاق.

عند إنشاء مشاركة ، تم استخدام المعلومات والمواد الرسومية للموارد التالية:
www.arstel.com
steampunker.ru/profile/kotofeich
ldsound.ru
www.salonav.com
استريو - فيديو.كييف.وا
viger-audio.ru
maxpark.com
cxem.net