Ich entwickelte einen Zyklus über die Kriterien für die Auswahl der Sprecher und beschloss, die Geschichte mit einer Geschichte über Emitter fortzusetzen. Jeder Typ wird einem eigenen Material gewidmet sein. In diesem Beitrag werde ich über elektrostatische Lautsprecher sprechen.
Elektrostatische Systeme zeichnen sich durch geringe Prävalenz, hohe Kosten und einzigartige Eigenschaften aus. Diejenigen, die elektrostatische Akustik gehört haben, wissen, dass die Genauigkeit der Schallübertragung in solchen Systemen erheblich höher ist als die der meisten anderen Lautsprechertypen.
Seit dem Erscheinen in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts hat sich das Design von Elektrostaten weiterentwickelt und gilt derzeit als eines der effektivsten für eine genaue Schallübertragung (insbesondere bei mittleren und hohen Frequenzen).
Ein einfaches Prinzip - ausgefeilte Technologie
Das physikalische Prinzip, auf dem der Elektrostatbetrieb basiert, ist recht einfach. Schallfrequenzschwingungen werden durch eine leitfähige ultradünne (15 bis 3 Mikrometer) Membran (normalerweise mit hohem Widerstand) erzeugt, an die eine Hochspannungsspannung (bis zu mehreren kV) angelegt wird.
Die Membran, die mit dem elektrischen Feld der Statoren interagiert (das für jeden Stator ein Hochspannungsschallsignal mit unterschiedlicher Polarität empfängt), sendet Schallwellen aus. In den meisten Fällen werden Lochbleche aus Metall (Stahl oder Aluminium) oder Draht als Statoren verwendet, die Membran besteht aus ultradünnen Kunststofffolien. Das Prinzip ermöglicht es uns, die Verzerrung auf verschwindend kleine Mengen zu reduzieren und einen nahezu perfekt flachen Frequenzgang zu erhalten.
Trotz der scheinbaren Einfachheit ist es schwierig, die technologische Umsetzung der Prinzipien der elektrostatischen Akustik in der Massenproduktion zu verankern. Die Hersteller einer solchen Akustik (ohne die Kopfhörer) können buchstäblich an den Fingern zweier Hände gezählt werden. Die Gründe für das geringe Interesse großer Player am Audiomarkt für Elektrostaten sind vielfältig. Die wichtigsten sind die folgenden: eine teure Membran, hohe Montageanforderungen, die Notwendigkeit, Verstärker mit einem Ausgangstransformator zu verwenden, oder die Verwendung eines Transformators bei der Konstruktion von Lautsprechern. Infolge all dessen werden die Kosten des Sprechers in den Fabeln von Krylov beschrieben.
Ein großes Problem für elektrostatische Systeme war die Reproduktion von Niedrig. Da für einen vollwertigen Klang im Niederfrequenz- und Mittelbassbereich eine große (mehrere Quadratmeter) Emitterfläche benötigt wird. Um dieses Problem zu lösen, ohne die Membranfläche zu vergrößern, sind Elektrostaten mit zusätzlichen elektrodynamischen Emittern und dementsprechend Überkreuzungen ausgestattet, um die Bänder zu trennen.
Eine kurze Geschichte der Elektrostaten vom 19. Jahrhundert bis zur Gegenwart
Die meisten Quellen stimmen darin überein, dass das Funktionsprinzip elektrostatischer Strahler fast so alt ist wie die Elektroakustik als Gebiet des physikalischen Wissens und Ende des 19. Jahrhunderts aufgetaucht ist. Zum ersten Mal wurde ein solches Gerät 1881 auf der Pariser Elektroausstellung vorgeführt.
Die Versuche, einen elektrostatischen Lautsprecher zu schaffen, begannen bereits vor dem Ersten Weltkrieg. Seit den 1920er Jahren ist bekannt, dass kommerzielle Elektrostaten mit einem Zyklus (mit 1 Stator) zum Ertönen von Konzertsälen, Tagungsräumen, Veranstaltungsorten im Freien für öffentliche Veranstaltungen sowie zum Abspielen von Musik in teuren Stummkinos verwendet werden. Solche Lautsprecher wurden mit den ersten Röhrenverstärkern verwendet.
Die kommerziell erfolgreichsten (in den 20er bis 30er Jahren) waren die ersten elektrostatischen Push-Pull-Lautsprecher des deutschen Ingenieurs Hans Vogt.
Diese Lautsprecher wurden bis Ende der 30er Jahre in Kinos für Tonfilme eingesetzt. Das Hauptproblem von Lautsprechern dieses Typs war zu dieser Zeit die geringe Überlebensfähigkeit aufgrund der Verwendung von niederohmiger Aluminiumfolie (sie experimentierten auch mit Goldfolie und einer Reihe anderer Leiter), die dazu neigten, während des Zusammenbruchs zu brennen. Die Entwicklung von Ferromagneten (bzw. elektrodynamischen Lautsprechern) und das Fehlen wirksamer Materialien zur Herstellung von Membranen stoppten die weitere Entwicklung von Elektrostaten bis in die 50er Jahre.
Der nächste Meilenstein in der Entwicklung von Elektrostaten war das Auftreten von Lavsan, dem am besten geeigneten Material für die Membran. 1953 erhielt Arthur Jansen ein Patent für einen neuen Typ eines elektrostatischen Emitters, und bereits 1957 erschien der langlebigste Elektrostat QUAD ESL57, dessen Veröffentlichung bis 1981 dauerte. Ursprüngliche Entwürfe wurden von Williamson und Reed angeboten.
Der eigentliche Durchbruch für die elektrostatische Akustik war das Start-up von Gale Martin Sanders und Ron Logan Sutherland, die die elektrostatische Akustik des ursprünglichen Entwurfs in der Garage „zappelten“, sie ins Licht Gottes zogen und 1982 den ehrlichen Menschen auf der Chicago CES zeigten.
Das Ergebnis war beeindruckend: Die Erfindung wurde zum Gewinner der Ausstellung, und die Entwicklungspartner verdienen bis heute Geld mit der Massenproduktion von Elektrostaten. Martin Logan gilt übrigens zu Recht als einer der besten Hersteller solcher Lautsprecher.
Vorteile
Einer der Hauptvorteile von elektrostatischen Lautsprechern ist die verschwindend geringe Verzerrung. THD beträgt nicht mehr als 0,5%, IMD überschreitet 1% nicht, Phasenverzerrung fehlt praktisch. Ein weiteres beeindruckendes Plus ist, dass der ungleichmäßige Frequenzgang moderner Elektrostaten innerhalb von ± 3 dB liegt. Breiter Frequenzbereich (Durchschnitt von 100 Hz bis 40.000 kHz). Lautsprecher mit einer großen Membranfläche können Midbass und Low erfolgreich bewältigen.
Mit Ausnahme der relativ geringen Empfindlichkeit und der manchmal begrenzten unteren Schwelle des Frequenzbereichs in Bezug auf die Tonwiedergabe weisen elektrostatische Lautsprecher praktisch keine Nachteile auf und sind möglicherweise nur mit Ionophonen vergleichbar.
Die aktiven kombinierten Lautsprecher (ES + Dynamic Bass) des Martin Logan Renaissance ESL 15A sind ideal für moderne Elektrostaten und weisen die Eigenschaften auf.
- Empfohlene Mindestleistung, B: 20
- Maximale Leistung, W: 700
- Empfindlichkeit: 92 dB
- Impedanz: 4 Ohm
- Frequenzbereich: 22-21000 Hz (± 3 dB)
- Übergangsfrequenz: 300 Hz
- THD: weniger als 0,1%
- IMD: weniger als 0,5%
Nachteile
- Astronomische Kosten: Die meisten Elektrostaten kosten viel Geld. Es ist bemerkenswert, dass es einen russischen und mehrere chinesische Hersteller mit relativ kostengünstigen Systemen (innerhalb von 60.000 Rubel) gibt, deren Eigenschaften jedoch für dasselbe Geld mit elektrodynamisch und isodynamisch vergleichbar sind.
- Relativ niedrige Empfindlichkeit: Steigt selten über 85-87 dB, nicht alle Topmodelle von Elektrostaten können mit höheren Indikatoren aufwarten. 92 - 95 dB können als nahezu unerreichbare Obergrenze angesehen werden.
- Die Dipolnatur des Klangs: schränkt die Freiheit der Lautsprecherplatzierung ein und erlaubt keine Platzierung des Systems entlang der Wand;
- Begrenzung der maximalen Volumengrenzen durch den Spalt zwischen Membran und Statoren;
- Um eine Verstärkung zu erfordern, ist UMZCH mit einem Ausgangstransformator erforderlich oder ein eingebauter Transformator, der durch das AC-Design vorgesehen ist.
- Relativ enge Schallrichtung;
- Die Anziehungskraft von Staub verringert die Ästhetik des Aussehens;
- Nicht kombinierte Lautsprecher mit Niederfrequenzlautsprechern von elektrostatischen Lautsprechern sind durch einen Mangel im Niederfrequenzspektrum gekennzeichnet;
DIY-Elektrostaten sind kein Mythos, sondern eine Tatsache
Die Einfachheit des Funktionsprinzips elektrostatischer Lautsprecher eröffnet Möglichkeiten für eine unabhängige Entwicklung. Ich habe Zweifel, dass Sie Elektrostaten leicht selbst sammeln können, um das Niveau von Serienproben zu erreichen, aber Menschen, deren Arme aus ihrem Körper herauswachsen, verbringen normalerweise keine Zeit damit, nach einfachen Wegen zu suchen.
Auf die eine oder andere Weise zeigt das Garagenerlebnis von Gale Martin Sanders und Ron Logan Sutherland die Machbarkeit eines solch mutigen Plans. Wer weiß, vielleicht wird die Konsole in 10 Jahren mit den Elektrostaten eines der Leser dieser Leitungen handeln.
Der Benutzer von KRIdas gibt sehr wertvolle Empfehlungen zum unabhängigen Erstellen eines elektrostatischen Lautsprechers in
einer xbit-Konferenz .
Einige wichtige Punkte, über die KRIdas schrieb:
- Es ist erforderlich, einen Film mit einer Dicke von nicht mehr als 30 Mikrometern zu verwenden (es ist besser, in den Bereich von 3 bis 15 Mikrometern zu fallen).
- Als Lochgitter können Stahl- oder Aluminiumbleche mit einem Lochdurchmesser von 3 mm und einem Abstand von 4 mm verwendet werden.
- Die Lücken zwischen der Membran und den Statoren sollten etwa 3 mm betragen
Ziemlich viel Jeans
Unser Katalog enthält mehrere elektrostatische Lautsprecher. Unsere Experten haben versucht, das Beste aus dem Markt dieser kompromisslosen Geräte auszuwählen. Qualität wird selbst die anspruchsvollsten Audiophilen zufriedenstellen. Ich warne Sie - die Preise beißen nicht nur, sondern bemühen sich, eine Hand zusammen mit einer Kreditkarte abzunagen.