Hoy, el tipo más común de emisores de sonido en los altavoces es un altavoz dinámico. Los controladores isodinámicos e incluso con menos frecuencia electrostáticos se usan con menos frecuencia. Muchas personas están convencidas de que los altavoces, como un tipo de altavoz, han agotado el recurso de desarrollo, y la evolución de los sistemas acústicos debería ir por un camino diferente.
Se sabe que el principio electromecánico de la reproducción del sonido está lejos de ser perfecto, debido a la aparición de armónicos espurios, resonancias y distorsiones. Al mismo tiempo, los estudios psicoacústicos de científicos como Fletcher, Lincdyer, Aldoshin demuestran que la audición humana promedio es susceptible a cambios aparentemente insignificantes en el volumen (0.2 - 0.3 dB), el color tonal, es capaz de determinar demoras cortas entre las señales (12). -15 μs). Por esta razón, varios entusiastas creen que el futuro de los emisores de sonido, al menos los controladores de RF para ionófonos.
Actualmente, un emisor de plasma (ionófono) sigue siendo exótico para algunos audiófilos, así como para los radioaficionados que están experimentando con la creación de este tipo de twitter. En este artículo, presentaré (a aquellos que no están familiarizados) el principio de funcionamiento de dichos emisores, prestaré atención a la historia de los "arcos de canto", describiré las ventajas y desventajas, hablaré sobre el desarrollo independiente y en serie de los ionófonos, y también compartiré mis pensamientos sobre las perspectivas para la aplicación masiva de dichos emisores. en equipos de audio.
Principio de acción: cuando la membrana se vuelve redundante
El principio del ionófono es el siguiente: la fuente de ondas de sonido es el espacio entre los electrodos, en el que se produce un arco eléctrico cuando se aplica una corriente alterna de alto voltaje (aproximadamente 10 kV - 15 kV), con una frecuencia de aproximadamente 20-30 MHz. Durante la reproducción, la corriente de descarga es modulada por una señal de audio, debido a lo cual hay un cambio en el volumen de aire ionizado entre los electrodos: se forman ondas de sonido.
Se parece a esto
De hecho, el ionófono emite un sonido como un rayo, solo que a diferencia de este último, este proceso puede controlarse.
Hay dos tipos de ionófonos que difieren en la localización de la ocurrencia de descargas. El primero supone la aparición de una descarga en corona cerca de un electrón. En el segundo, un arco que forma una onda de sonido surge entre dos electrodos. El tipo corona es común en la producción industrial de ionófonos, el tipo de arco a menudo es utilizado en experimentos por entusiastas y fabricación artesanal. Para aumentar la eficiencia de la radiación del sonido, generalmente se utiliza el diseño acústico de los emisores.
Una característica importante de los ionófonos es que se utilizan, con mayor frecuencia, para reproducir el espectro de alta frecuencia. Al reproducir frecuencias medias y bajas, debe aumentar el espacio entre los electrodos, por lo tanto, para aumentar aún más el voltaje.
Siglo XIX Innovación esencialmente olvidada
En 1900, el físico e inventor británico William Duddel (Duddel) fue el primero en demostrar la extracción controlada de sonidos de un arco eléctrico. Duddell usó un teclado de piano para controlar la fuente de alimentación. La invención recibió el nombre ruidoso "Singing Arc", y ahora es reconocido como uno de los primeros prototipos del sintetizador. El dispositivo impresionó a los físicos contemporáneos, pero no recibió desarrollo.
Siegfried Klein propuso un emisor de sonido especializado basado en este principio en 1946. Limitó el arco colocándolo en un pequeño tubo de cuarzo que se conectaba al altavoz. Se crea una descarga en corona en el emisor Klein entre el ánodo (ubicado en el tubo de cuarzo) y el cátodo (cilindro de metal) en el que se colocó el tubo del ánodo.
Cuando se aplicó un voltaje de 10 kV (con una frecuencia de 100 kHz) modulada por una señal de audio a los electrodos, surgió una nube de aire ionizado alrededor del ánodo que, cuando se comprimió y expandió (como resultado de la modulación), formó una onda de sonido. La temperatura que surgió en la región de descarga de la corona alcanzó los 1700 ° C, lo que redujo significativamente la capacidad de supervivencia de los electrodos. Para aumentar la practicidad de los emisores, Klein intentó usar platino y otros metales. Más tarde, apareció una aleación especial de cromo, aluminio y hierro, gracias a la cual se resolvió el problema de la estabilidad térmica de los electrodos. No menos problema del ionófono de Siegfried Klein fue el característico silbido que acompañaba a la aparición de una descarga de corona. El sonido no deseado fue eliminado por un aumento múltiple en la frecuencia del generador (hasta 20 MHz).
Durante la segunda mitad del siglo pasado, compañías como Plessely, Telefunken, Magnat, Audax, Fane Acoustics intentaron producir ionófonos en masa. Los desarrollos más exitosos al crear ionófonos se consideran tweeters en serie de Lansche Audio, Acapella y nuestros compatriotas Viger-Audio. En particular, Lansche Audio ha patentado el emisor de corona que usan, que se vende con el nombre comercial CORONA.
Ventajas y desventajas del alto ideal
El principio del ionófono es acústicamente atractivo debido a la ausencia de partes móviles y una membrana. Esto le permite deshacerse de distorsiones transitorias, problemas con resonancias y otros problemas característicos de los emisores electromecánicos. Teóricamente, los ionófonos no deberían distorsionar el sonido, y la respuesta de frecuencia de estos emisores es absolutamente uniforme. Las pruebas de ionófonos demuestran un nivel extremadamente bajo de distorsión, inalcanzable para otros tipos de emisores, y también son capaces de reproducir frecuencias altas más allá de los límites de la audición humana (hasta 150 kHz).
Con todas sus ventajas, los ionófonos aún no se han generalizado. La razón está en una serie de desventajas de los dispositivos de este tipo. El principal problema es la seguridad del conductor, ya que Para crear un arco, se requiere corriente de alto voltaje. El factor térmico también es importante, la temperatura del aire ionizado puede alcanzar los 2000 oC, lo que, en el caso de ciertos tipos de defectos y violaciones de las condiciones de funcionamiento, puede provocar un incendio.
La ionización del aire durante la operación del emisor con la formación de ozono está cargada de dolor de cabeza, irritación de las membranas mucosas de los ojos y del tracto respiratorio superior. En este caso, contrario a la creencia popular, el ozono no es el problema principal, ya que el O3 es inestable a altas temperaturas y se descompone en O2 y oxígeno atómico. En los dispositivos en serie para la absorción y descomposición del ozono, se utilizan catalizadores cerámicos especiales.
Un inconveniente muy significativo es el alto costo del conductor, para cuya producción, además de una base tecnológica seria, se necesitan aleaciones y materiales bastante caros.
Entusiastas de la domesticación de plasma
Numerosos entusiastas de la radioafición y aficionados al bricolaje han estado creando activamente sus propios ionófonos desde los años 50 del siglo XX hasta nuestros días. Estos atrevidos desarrolladores desprecian los peligros asociados con la toxicidad del ozono, el choque de alto voltaje y otras dificultades inevitables en la ionofonía. Por ejemplo, los diseñadores soviéticos E. Plotkin, B. Karateev y V. Prutz crearon altavoces con ionófonos como emisores de alta frecuencia, que recibieron el primer premio en la 16a Exposición de Arte de Radioaficionados de toda la Unión.
You Tube está inundado de videos en los que los experimentadores comparten sus éxitos.
El dispositivo de bricolaje que más me impresionó de los videos en el ionófono fue creado por un usuario con el apodo jmartis2.La red tiene una gran cantidad de esquemas y descripciones de ionófonos de bricolaje, cuyos generadores se basan en microcircuitos, transistores de silicio y tubos de radio. Algunos jamones presentan manuales detallados con bocetos del diseño de placas de circuito impreso, características del cableado, etc. Muchos jamones crean ionófonos basados en el chip NE555.
Adjunto un circuito estéreo original de ionófono creado sobre la base de este microcircuito.
Para crear dicho dispositivo, necesitará:
1. Pieza rectificadora (puente de diodos + condensador electrolítico 3300uF 16V como filtro para suavizar la ondulación)
2. Parte del generador (dos microcircuitos NE555 + flejado de microcircuitos)
3. Un repetidor push-pull en la salida de los microcircuitos para reducir la carga sobre ellos.
4. La parte de conmutación en forma de dos transistores de efecto de campo IRL3705n, uno por canal.
5. Parte del indicador (LED + resistencia limitadora de corriente)
6. Transformador de red 220V ==> 14V 1.5A
7. transformadores de alta tensión
Más detalles: cxem.net/tesla/tesla38.phpSegún mis observaciones, el principal problema de los diseños de radioaficionados es la capacidad de supervivencia de los electrodos y el "silbato" del arco, que no permite el uso de muchos de estos desarrollos para la reproducción de sonido de alta calidad y a largo plazo.
El futuro del sonido de arco
De todo lo que se sabe sobre los ionófonos, se puede llegar a una conclusión bastante triste. El twitter ideal estará disponible durante mucho tiempo solo para un círculo limitado de audiófilos no pobres, así como para entusiastas de la radioaficionados que lo crearán ellos mismos.
La producción en serie de estos emisores comenzará solo cuando los ingenieros encuentren una manera de reducir su costo. Además, algunos fabricantes no invertirán en ionófonos debido a la reticencia pragmática para crear una nueva base de producción. La dinámica satisfactoria de los consumidores no requiere inversiones significativas en el desarrollo de la producción. No me atrevo a juzgar sin ambigüedades, pero creo que la producción en masa de ionófonos comenzará en unas pocas décadas, si es que lo hace.
Al crear una publicación, se utilizó información y materiales gráficos de los siguientes recursos:
www.arstel.com
steampunker.ru/profile/kotofeich
ldsound.ru
www.salonav.com
stereo-video.kiev.ua
viger-audio.ru
maxpark.com
cxem.net