Heutzutage ist die häufigste Art von Schallgebern in Lautsprechern ein dynamischer Lautsprecher. Isodynamische und noch seltener elektrostatische Treiber werden seltener eingesetzt. Viele Menschen sind davon überzeugt, dass die Lautsprecher als eine Art Lautsprecher die Entwicklungsressourcen erschöpft haben und die Entwicklung akustischer Systeme einen anderen Weg einschlagen sollte.
Es ist bekannt, dass das elektromechanische Prinzip der Klangwiedergabe aufgrund des Auftretens von falschen Obertönen, Resonanzen und Verzerrungen alles andere als perfekt ist. Gleichzeitig zeigen psychoakustische Studien von Wissenschaftlern wie Fletcher, Lincdyer und Aldoshin, dass das durchschnittliche menschliche Gehör anfällig für scheinbar unbedeutende Volumenänderungen (0,2 - 0,3 dB) ist. Die Klangfarbe kann kurze Verzögerungen zwischen den Signalen bestimmen (12) -15 μs). Aus diesem Grund glauben eine Reihe von Enthusiasten, dass die Zukunft der Schallemitter, zumindest HF-Treiber für Ionophone.
Derzeit bleibt ein Plasma-Emitter (Ionophon) für einige Audiophile sowie Funkamateure, die mit der Erstellung dieser Art von Twitter experimentieren, exotisch. In diesem Artikel werde ich (diejenigen, die nicht vertraut sind) das Funktionsprinzip solcher Emitter vorstellen, die Geschichte der „singenden Bögen“ beachten, die Vor- und Nachteile beschreiben, über die unabhängige und serielle Entwicklung von Ionophonen sprechen und meine Gedanken über die Aussichten für die Massenanwendung solcher Emitter teilen in Audiogeräten.
Wirkprinzip: Wenn die Membran überflüssig wird
Das Prinzip des Ionophons lautet wie folgt: Die Quelle der Schallwellen ist der Spalt zwischen den Elektroden, in dem ein Lichtbogen auftritt, wenn ein Wechselstrom mit hoher Spannung (etwa 10 kV - 15 kV) mit einer Frequenz von etwa 20 bis 30 MHz angelegt wird. Während der Wiedergabe wird der Entladestrom durch ein Audiosignal moduliert, wodurch sich das Volumen der ionisierten Luft zwischen den Elektroden ändert - es entstehen Schallwellen.
Es sieht so aus
Tatsächlich macht das Ionophon ein Geräusch wie ein Blitz, nur im Gegensatz zu letzterem kann dieser Prozess gesteuert werden.
Es gibt zwei Arten von Ionophonen, die sich in der Lokalisierung des Auftretens von Entladungen unterscheiden. Die erste nimmt das Auftreten einer Koronaentladung in der Nähe eines Elektrons an. Im zweiten Fall entsteht zwischen zwei Elektroden ein Lichtbogen, der eine Schallwelle bildet. Der Koronatyp ist in der industriellen Herstellung von Ionophonen üblich, der Lichtbogentyp wird häufig in Experimenten von Enthusiasten und Handwerkern verwendet. Um die Effizienz der Schallstrahlung zu erhöhen, wird üblicherweise ein hornakustisches Design von Emittern verwendet.
Ein wichtiges Merkmal von Ionophonen ist, dass sie meistens zur Wiedergabe des Hochfrequenzspektrums verwendet werden. Wenn Sie mittlere und niedrige Frequenzen spielen, müssen Sie den Abstand zwischen den Elektroden vergrößern, um die Spannung noch weiter zu erhöhen.
Im Wesentlichen vergessene Innovation des 19. Jahrhunderts
Der britische Physiker und Erfinder William Duddel (Duddel) demonstrierte 1900 als erster die kontrollierte Extraktion von Geräuschen aus einem Lichtbogen. Duddell benutzte eine Klaviertastatur, um die Stromversorgung zu steuern. Die Erfindung erhielt den lauten Namen "Singing Arc" und gilt heute als einer der ersten Prototypen des Synthesizers. Das Gerät beeindruckte den Physiker der Zeitgenossen, erhielt aber keine Entwicklung.
Ein auf diesem Prinzip basierender Spezialschallemitter wurde 1946 von Siegfried Klein vorgeschlagen. Er begrenzte den Lichtbogen, indem er ihn in eine kleine Quarzröhre legte, die mit dem Lautsprecher verbunden war. Eine Koronaentladung im Klein-Emitter wird zwischen der Anode (in der Quarzröhre) und der Kathode (Metallzylinder) erzeugt, in die die Anodenröhre eingesetzt wurde.
Wenn eine durch ein Audiosignal modulierte Spannung von 10 kV (mit einer Frequenz von 100 kHz) an die Elektroden angelegt wurde, entstand eine Wolke ionisierter Luft um die Anode, die beim Komprimieren und Ausdehnen (infolge von Modulation) eine Schallwelle bildete. Die Temperatur, die im Koronaentladungsbereich auftrat, erreichte 1700 ° C - dies verringerte die Überlebensfähigkeit der Elektroden signifikant. Um die Praktikabilität von Emittern zu erhöhen, versuchte Klein, Platin und andere Metalle zu verwenden. Später erschien eine spezielle Legierung aus Chrom, Aluminium und Eisen, durch die das Problem der thermischen Stabilität der Elektroden gelöst wurde. Nicht weniger ein Problem des Siegfried Klein-Ionophons war die charakteristische Pfeife, die mit dem Auftreten einer Koronaentladung einherging. Unerwünschter Schall wurde durch eine mehrfache Erhöhung der Frequenz des Generators (bis zu 20 MHz) beseitigt.
In der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts versuchten Unternehmen wie Plessely, Telefunken, Magnat, Audax und Fane Acoustics, Ionophone in Massenproduktion herzustellen. Die erfolgreichsten Entwicklungen bei der Herstellung von Ionophonen gelten als serielle Hochtöner von Lansche Audio, Acapella und unseren Landsleuten Viger-Audio. Insbesondere hat Lansche Audio den von ihnen verwendeten Corona-Emitter patentieren lassen, der unter dem Handelsnamen CORONA vertrieben wird.
Vor- und Nachteile des Idealhochs
Das Prinzip des Ionophons ist akustisch attraktiv, da keine beweglichen Teile und keine Membran vorhanden sind. Auf diese Weise können Sie vorübergehende Verzerrungen, Resonanzprobleme und andere für elektromechanische Emitter charakteristische Probleme beseitigen. Theoretisch sollten Ionophone den Schall nicht verzerren, und der Frequenzgang dieser Emitter ist absolut gleichmäßig. Tests von Ionophonen zeigen eine extrem geringe Verzerrung, die für andere Emittertypen nicht erreichbar ist, und können auch hohe Frequenzen weit über die Grenzen des menschlichen Gehörs hinaus (bis zu 150 kHz) reproduzieren.
Mit all seinen Vorteilen sind Ionophone noch nicht weit verbreitet. Der Grund liegt in einer Reihe von Nachteilen von Geräten dieses Typs. Das Hauptproblem ist die Sicherheit des Fahrers Um einen Lichtbogen zu erzeugen, ist ein Hochspannungsstrom erforderlich. Der Wärmefaktor ist ebenfalls wichtig. Die Temperatur der ionisierten Luft kann 2000 ° C erreichen, was bei bestimmten Arten von Defekten und Verstößen gegen die Betriebsbedingungen einen Brand verursachen kann.
Die Luftionisation während des Betriebs des Emitters unter Bildung von Ozon ist mit dem Auftreten von Kopfschmerzen, Reizungen der Schleimhäute der Augen und der oberen Atemwege behaftet. In diesem Fall ist Ozon entgegen der landläufigen Meinung nicht das Hauptproblem, da O3 bei hohen Temperaturen instabil ist und sich in O2 und atomaren Sauerstoff zersetzt. In Seriengeräten zur Absorption und Zersetzung von Ozon werden spezielle Keramikkatalysatoren eingesetzt.
Ein sehr wesentlicher Nachteil sind die hohen Kosten des Treibers, für dessen Herstellung neben einer ernsthaften technologischen Basis recht teure Legierungen und Materialien benötigt werden.
Plasma-Zähmungs-Enthusiasten
Zahlreiche Amateurfunkbegeisterte und Heimwerker haben von den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts bis heute aktiv ihre eigenen Ionophone entwickelt. Diese mutigen Entwickler verachten die Gefahren, die mit Ozontoxizität, Hochspannungsschock und anderen nicht beneidenswerten Schwierigkeiten in der Ionophonik verbunden sind. Zum Beispiel schufen die sowjetischen Designer E. Plotkin, B. Karateev und V. Prutz Lautsprecher mit Ionophonen als Hochfrequenzsender, die den ersten Preis bei der 16. All-Union-Ausstellung für Amateurfunker erhielten.
You Tube ist mit Videos überflutet, in denen Experimentatoren ihre Erfolge teilen.
Das DIY-Gerät, das mich am meisten von den Videos auf dem Ionophon beeindruckt hat, wurde von einem Benutzer mit dem Spitznamen jmartis2 erstellt.Das Netzwerk verfügt über eine Vielzahl von Schemata und Beschreibungen von DIY-Ionophonen, deren Generatoren auf Mikroschaltungen, Siliziumtransistoren und Funkröhren basieren. Einige Schinken legen detaillierte Handbücher mit Skizzen des Layouts der Leiterplatten, der Merkmale der Verkabelung usw. vor. Viele Schinken stellen Ionophone auf Basis des NE555-Chips her.
Ich lege eine Original-Stereo-Ionophon-Schaltung bei, die auf der Grundlage dieser Mikroschaltung erstellt wurde.
Um ein solches Gerät zu erstellen, benötigen Sie:
1. Gleichrichterteil (Diodenbrücke + 3300uF 16V Elektrolytkondensator als Filter zur Glättung der Welligkeit)
2. Generatorteil (zwei NE555-Mikroschaltungen + Mikroschaltungsumreifung)
3. Ein Push-Pull-Repeater am Ausgang der Mikroschaltungen, um deren Belastung zu verringern.
4. Der Schaltteil in Form von zwei Feldeffekttransistoren IRL3705n, einer pro Kanal.
5. Anzeigeteil (LED + Strombegrenzungswiderstand)
6. Netztransformator 220V ==> 14V 1,5A
7. Hochspannungstransformatoren
Weitere Details: cxem.net/tesla/tesla38.phpNach meinen Beobachtungen ist das Hauptproblem von Amateurfunkdesigns die Überlebensfähigkeit der Elektroden und das "Pfeifen" des Lichtbogens, was die Verwendung vieler dieser Entwicklungen für eine qualitativ hochwertige und langfristige Klangwiedergabe nicht zulässt.
Die Zukunft des Lichtbogenklangs
Aus all dem, was über Ionophone bekannt ist, kann eine ziemlich traurige Schlussfolgerung gezogen werden. Das ideale Twitter wird für eine lange Zeit nur für einen begrenzten Kreis nicht armer Audiophiler sowie für Amateurfunkbegeisterte verfügbar sein, die es selbst erstellen werden.
Die Serienproduktion dieser Emittenten beginnt erst, wenn die Ingenieure einen Weg finden, ihre Kosten zu senken. Darüber hinaus werden einige Hersteller aufgrund der pragmatischen Zurückhaltung bei der Schaffung einer neuen Produktionsbasis nicht in Ionophone investieren. Die Befriedigung der Verbraucherdynamik erfordert keine wesentlichen Investitionen in die Entwicklung der Produktion. Ich wage es nicht, eindeutig zu urteilen, aber ich glaube, dass die Massenproduktion von Ionophonen in einigen Jahrzehnten beginnen wird, wenn überhaupt.
Beim Erstellen eines Beitrags wurden Informationen und grafische Materialien der folgenden Ressourcen verwendet:
www.arstel.com
Steampunker.ru/profile/kotofeich
ldsound.ru
www.salonav.com
stereo-video.kiev.ua
viger-audio.ru
maxpark.com
cxem.net