Aujourd'hui, le type d'émetteur le plus courant dans les haut-parleurs est un haut-parleur dynamique. Les pilotes isodynamiques et encore moins souvent électrostatiques sont moins souvent utilisés. Beaucoup de gens sont convaincus que les haut-parleurs, en tant que type de haut-parleur, ont épuisé les ressources de développement, et l'évolution des systèmes acoustiques devrait suivre une voie différente.
Il est connu que le principe électromécanique de la reproduction sonore est loin d'être parfait, en raison de l'apparition d'harmoniques parasites, de résonances et de distorsions. Dans le même temps, des études psychoacoustiques menées par des scientifiques tels que Fletcher, Lincdyer, Aldoshin démontrent que l'audition humaine moyenne est sensible aux changements apparemment insignifiants de volume (0,2 - 0,3 dB), la couleur tonale, est capable de déterminer de courts délais entre les signaux (12 -15 μs). Pour cette raison, un certain nombre de passionnés pensent que l'avenir des émetteurs sonores, au moins des pilotes RF pour les ionophones.
Actuellement, un émetteur plasma (ionophone) reste exotique pour quelques audiophiles, ainsi que pour des radio-amateurs qui expérimentent la création de ce type de twitter. Dans cet article, je présenterai (ceux qui ne sont pas familiers) avec le principe de fonctionnement de tels émetteurs, prêter attention à l'histoire des "arcs chantants", décrire les avantages et les inconvénients, parler du développement indépendant et en série des ionophones, et partager également mes réflexions sur les perspectives d'application de masse de ces émetteurs dans l'équipement audio.
Principe d'action: lorsque la membrane devient redondante
Le principe de l'ionophone est le suivant - la source des ondes sonores est l'écart entre les électrodes, dans lequel un arc électrique se produit lorsqu'un courant alternatif de haute tension (environ 10 kV - 15 kV) est appliqué, avec une fréquence d'environ 20-30 MHz. Pendant la lecture, le courant de décharge est modulé par un signal audio, en raison duquel il y a un changement dans le volume d'air ionisé entre les électrodes - des ondes sonores se forment.
Ça ressemble à ça
En fait, l'ionophone produit un son comme un éclair, mais contrairement à ce dernier, ce processus peut être contrôlé.
Il existe deux types d'ionophones qui diffèrent par la localisation de l'occurrence des décharges. Le premier suppose l'apparition d'une décharge corona près d'un électron. Dans le second, un arc formant une onde sonore se forme entre deux électrodes. Le type corona est courant dans la production industrielle des ionophones, le type arc est souvent utilisé dans les expérimentations par les passionnés et la fabrication artisanale. Pour augmenter l'efficacité du rayonnement sonore, la conception acoustique des émetteurs est généralement utilisée.
Une caractéristique importante des ionophones est qu'ils sont utilisés, le plus souvent, pour reproduire le spectre haute fréquence. Lors de la lecture de fréquences moyennes et basses, vous devez augmenter l'écart entre les électrodes, par conséquent, pour augmenter encore plus la tension.
Innovation essentiellement oubliée au XIXe siècle
En 1900, le physicien et inventeur britannique William Duddel (Duddel) a été le premier à démontrer l'extraction contrôlée des sons d'un arc électrique. Duddell a utilisé un clavier de piano pour contrôler l'alimentation. L'invention a reçu le nom fort de «Singing Arc» et est maintenant reconnue comme l'un des premiers prototypes du synthétiseur. Le gadget a impressionné le physicien contemporain, mais n'a pas été développé.
Un émetteur sonore spécialisé basé sur ce principe a été proposé par Siegfried Klein en 1946. Il a limité l'arc en le plaçant dans un petit tube de quartz connecté au haut-parleur. Une décharge corona dans l'émetteur Klein est créée entre l'anode (située dans le tube de quartz) et la cathode (cylindre métallique) dans laquelle le tube d'anode a été placé.
Lorsqu'une tension de 10 kV (avec une fréquence de 100 kHz) modulée par un signal audio a été appliquée aux électrodes, un nuage d'air ionisé s'est formé autour de l'anode qui, une fois compressé et dilaté (à la suite de la modulation), a formé une onde sonore. La température qui s'est élevée dans la zone de décharge corona a atteint 1700 , ce qui a considérablement réduit la capacité de survie des électrodes. Pour augmenter l'aspect pratique des émetteurs, Klein a essayé d'utiliser du platine et d'autres métaux. Plus tard, un alliage spécial de chrome, d'aluminium et de fer est apparu, grâce auquel le problème de la stabilité thermique des électrodes a été résolu. Pas moins un problème de l'ionophone Siegfried Klein n'était le sifflement caractéristique accompagnant l'apparition d'une décharge corona. Le son indésirable a été éliminé par une augmentation multiple de la fréquence du générateur (jusqu'à 20 MHz).
Au cours de la seconde moitié du siècle dernier, des sociétés telles que Plessely, Telefunken, Magnat, Audax, Fane Acoustics ont tenté de produire en masse des ionophones. Les développements les plus réussis lors de la création d'ionophones sont considérés comme des tweeters en série de Lansche Audio, Acapella et de nos compatriotes Viger-Audio. En particulier, Lansche Audio a breveté l'émetteur corona qu'ils utilisent, qui est vendu sous le nom commercial CORONA.
Avantages et inconvénients de l'idéal élevé
Le principe de l'ionophone est acoustiquement attractif en raison de l'absence de pièces mobiles et d'une membrane. Cela vous permet de vous débarrasser des distorsions transitoires, des problèmes de résonances et d'autres problèmes caractéristiques des émetteurs électromécaniques. Théoriquement, les ionophones ne devraient pas déformer le son et la réponse en fréquence de ces émetteurs est absolument uniforme. Les tests des ionophones démontrent un niveau de distorsion extrêmement faible, inaccessible pour d'autres types d'émetteurs, et sont également capables de reproduire des fréquences élevées bien au-delà des limites de l'audition humaine (jusqu'à 150 kHz).
Avec tous ses avantages, les ionophones ne sont pas encore généralisés. La raison en est un certain nombre d'inconvénients des appareils de ce type. Le principal problème est la sécurité du conducteur, Pour créer un arc, un courant haute tension est nécessaire. Le facteur thermique est également important, la température de l'air ionisé peut atteindre 2000 oC, ce qui, dans le cas de certains types de défauts et de violations des conditions de fonctionnement, peut provoquer un incendie.
L'ionisation de l'air lors du fonctionnement de l'émetteur avec formation d'ozone est lourde d'apparition de maux de tête, d'irritation des muqueuses des yeux et des voies respiratoires supérieures. Dans ce cas, contrairement à la croyance populaire, l'ozone n'est pas le principal problème, car l'O3 est instable à des températures élevées et se décompose en O2 et en oxygène atomique. Dans les dispositifs en série pour l'absorption et la décomposition de l'ozone, des catalyseurs céramiques spéciaux sont utilisés.
Un inconvénient très important est le coût élevé du pilote, pour la production duquel, en plus d'une base technologique sérieuse, des alliages et des matériaux assez chers sont nécessaires.
Les amateurs d'apprivoisement du plasma
De nombreux amateurs de radio amateur et amateurs de bricolage ont activement créé leurs propres ionophones des années 50 du 20e siècle à nos jours. Ces développeurs audacieux méprisent les dangers associés à la toxicité de l'ozone, aux chocs à haute tension et à d'autres difficultés peu enviables en ionophonie. Par exemple, les concepteurs soviétiques E. Plotkin, B. Karateev et V. Prutz ont créé des haut-parleurs avec des ionophones comme émetteurs haute fréquence, qui ont reçu le premier prix à la 16e exposition pan-syndicale des travailleurs de la radio amateur.
You Tube est inondé de vidéos dans lesquelles les expérimentateurs partagent leurs succès.
L'appareil de bricolage qui m'a le plus impressionné des vidéos sur l'ionophone a été créé par un utilisateur avec le surnom jmartis2.Le réseau possède un grand nombre de schémas et de descriptions d'ionophones DIY, dont les générateurs sont basés sur des microcircuits, des transistors en silicium et des tubes radio. Certains jambons présentent des manuels détaillés avec des croquis de la disposition des cartes de circuits imprimés, des caractéristiques du câblage, etc. De nombreux jambons créent des ionophones basés sur la puce NE555.
Je joins un circuit ionophone stéréo original créé à partir de ce microcircuit.
Pour créer un tel appareil, vous aurez besoin de:
1. Partie redresseur (pont de diodes + condensateur électrolytique 3300uF 16V comme filtre pour lisser l'ondulation)
2. Partie générateur (deux microcircuits NE555 + cerclage de microcircuit)
3. Un répéteur push-pull à la sortie des microcircuits pour réduire la charge sur eux.
4. La partie de commutation sous la forme de deux transistors à effet de champ IRL3705n, un par canal.
5. Partie indicateur (LED + résistance de limitation de courant)
6. Transformateur secteur 220V ==> 14V 1.5A
7. Transformateurs haute tension
Plus de détails: cxem.net/tesla/tesla38.phpSelon mes observations, le principal problème des conceptions de radio amateur est la capacité de survie des électrodes et le "sifflement" de l'arc, ce qui ne permet pas d'utiliser bon nombre de ces développements pour une reproduction sonore de haute qualité et à long terme.
L'avenir du son d'arc
De tout ce que l'on sait sur les ionophones, une conclusion assez triste peut être tirée. Le twitter idéal ne sera disponible pendant longtemps que pour un cercle restreint d'audiophiles pas pauvres, ainsi que pour les amateurs de radio amateur qui le créeront eux-mêmes.
La production en série de ces émetteurs ne commencera que lorsque les ingénieurs trouveront un moyen de réduire leur coût. De plus, certains fabricants n'investiront pas dans les ionophones en raison de la réticence pragmatique à créer une nouvelle base de production. Satisfaire la dynamique des consommateurs ne nécessite pas d'investissements importants dans le développement de la production. Je n'ose pas juger sans ambiguïté, mais je pense que la production de masse des ionophones commencera dans quelques décennies, voire pas du tout.
Lors de la création d'un article, des informations et des éléments graphiques des ressources suivantes ont été utilisés:
www.arstel.com
steampunker.ru/profile/kotofeich
ldsound.ru
www.salonav.com
stereo-video.kiev.ua
viger-audio.ru
maxpark.com
cxem.net