Copyright © Ayyüce Vural

HOPARLÖR

  Bir sistemde hoparlörün görevi, CD, kaset ve ya DVD gibi kayıtlardan elektronik sinyali alma ve bizim duyabildiğimiz asıl ses haline dönüştürmektir.

Bu makalede, hoparlörün bunu nasıl yaptığını, hoparlör tasarımlarını, hoparlörlerin nasıl sınıflandırıldığını ve nasıl gördüğünü ayrıca bu farklılıkların, ses kalitesini nasıl etkilediğini bakacağız.

Hoparlörün, nasıl çalıştığını anlaşılması için ilk olarak, sesin, nasıl oluştuğunun anlaşılması gerekir.

Çevremizdeki sesleri kulağımızla duyarız. Bir nesne titreştiği zaman ses dalgalarını oluşturur. Yani havanın da titreşmesi sonucu dalgalar oluşur. Bu ses dalgaları, hava vasıtasıyla nesneden uzağa doğru yayılır. Kulağımıza ulaşan ses dalgaları, kulak zarımızda titreşimlere neden olur. Beynimiz ise bu titreşimleri ses olarak algılamamıza neden olur.

Aslında kulağımızı bir mikrofona benzetebiliriz. Mikrofon gelen ses dalgalarını elektriksel sinyallere çevirir. Kulağımız ise beynimiz tarafından algılanan sinyallere dönüştürür.

 Mikrofonun  ses dalgaları ile titreştirilen bir diyaframı vardır. Bir mikrofondan gönderilen sinyal, bir elektrik sinyali gibi bir bant veya CD'de kodlanır. Müzik setinde bu sinyali çalındığı zaman yükselteç, fiziksel titreşimlerle onu yorumlayan hoparlöre yollar ve hoparlörden sesi alırız.

 

Kulağımızla duyduğumuz sesler farklı farklıdır. Bu farklılık ses dalgalarının frekansına ve genliğine bağlı olarak değişir.

Dalga frekansı: Yüksek dalga frekanslı bir ses havayı daha hızlı dalgalandırır. Böyle sesin perdesi yüksektir deriz ve tiz sesler olarak algılarız. Alçak dalga frekanslı sesin perdesi ise alçaktır ve bas sesler olarak algılarız.

Dalga genliği: Dalga genliği yüksek olan ses, daha gürültülü olan ses demektir. Mesela sesi kısıp açmakla dalganın genliğini değiştiririz.

Hoparlöre gelen teller sabit bir mıknatısın kutupları arasına asılmış bir bobine bağlanır. Bu bobin bir elektromıknatıstır. Bu bobin, üzerinden elektrik akımı geçtikçe mıknatıs halini alır. Ve bobin sabit mıknatısa doğru çekilir. Bu çekim miktarı, bobinin manyetik alanının şiddetine veya bobinden geçen elektrik akımına bağlıdır. Bu elektrik akımının büyüklüğünü belirleyen ise ses dalgasının genliğidir. (mesela konuşan kişinin sesinin şiddeti gibi). Bobinin, ileri geri bir piston gibi hareket ederken çok veya az yer değiştirmesi sesin şiddetiyle ilgilidir. Bobinin titreşim temposunu ise sesin frekansı etkiler. (mesela konuşan kişinin sesinin perdesi -tiz veya bas oluşu-). Sonuç olarak, hoparlördeki bobin, zaman ve şiddete bağlı olarak ses sinyallerine göre titreşir.

Bobine bağlı bobinle birlikte hareket eden bir koni vardır. Bu koni sertleştirilmiş kumaştan, ince kağıttan veya ince bir metalden yapılmıştır. Bu koninin ileri geri hareketleri havayı titreştirir. Böylelikle elektriksel sinyaller ses dalgalarına dönüştürülmüş olur.

Copyright © Ayyüce Vural

     Elektromıknatıs, bir mıknatıs ile yaratılan sürekli sabit bir manyetik alanda konumludur. Bu iki mıknatıs — elektromıknatıs ve sürekli mıknatıs — herhangi bir iki mıknatısın, yaptığı gibi birbirini etkiler. Elektromıknatısın pozitif ucu, sürekli manyetik alanın eksi kutbuna çekilir ve elektromıknatısın eksi kutbu, sürekli mıknatısın eksi kutbu ile püskürtülür. Elektromıknatısın kutuplanması değiştirildiği zaman, itim oluşur.

 Bu durumda, alternatif akım sabit olarak, ses bobini ve sürekli mıknatısın arasında manyetik kuvvet oluşturur. Bu, ileri geri hareket bobini hızlıca iter.

 

Bobinin, hareket ettiği zaman hoparlör konisini çeker.. Bu, hoparlörün önünde havayı titretir, ses dalgalarını yaratır. Elektrik ses sinyali bir dalga olarak da yorumlanabilir. Ses bobininin, hareket ettiği, orijinal ses dalgasını temsil eden, oranı dikte eden ve uzak tutan bu dalganın sıklık ve genliğidir.

İyi bir hoparlörün farklı frekanslardaki sesleri üretebilmesi lazımdır. Fakat bunu tek bir hoparlör ile yapmak mümkün olmaz. O yüzden farklı frekans üreten hoparlörler tek bir kutu içerisinde toplanırlar.

Üç çeşit frekans üreten hoparlör bu kutulara konur.

1) Tiz ses üretenler : tweeter

2) Orta ses üretenler : midrange

3) Bas ses üretenler : woofer

Tiz ses üreten tweeterlar yüksek frekansta ses üretirler ve boyutu en küçük olanlardır.

Orta ses üreten midrangeler orta frekansta ses üretirler ve boyutları ikisinin ortasıdır.

Bas ses üreten wooferlar ise alçak frekansta ses üretirler ve boyutu en büyük olanlardır.

Kaliteli hoparlörler tipik olarak, bir woofer ve bir tweeter’a ve bazen de extradan bir midrange’e  birden sahip olur.

Özel bir frekans sahasında her sürücüyü işleme almak için hoparlör sistemi ilk olarak, ses sinyalini farklı parçalara kırmaya ihtiyaç duyar - alçak frekans, yüksek frekans, ve bazen orta frekans.- Bunu hoparlörün köprü kısmı (speaker crossover) yapar.

 

Köprünün (speaker crossover)  en ortak tipi, pasif olanıdır. Pasif köprü dış güç kaynağına ihtiyaç duymaz çünkü o içinden geçen ses sinyali ile aktive olur. crossover’da kapasite ve bazen de diğer devre elemanları kullanılır. Kapasite  ve bobin  sadece, devre kararlı halde iken iyi birer iletken olur, crossover’ın kapasitesi frekans kesin bir düzeyi aştığı zaman akımı çok iyi geçirir ancak frekans bu seviyenin altındaysa iyi bir iletken olmaz. Crossover’ın bobini, tam tersi durumda yani, bu düzeyin altındayken iyi bir iletken olur.kapasiteye tam zıt olarak hareket eder.

 

Elektrik ses sinyali hoparlör telinden hoparlöre gittiği zaman, her sürücünün crossover ünitelerinden geçer. Tweeter’a geçmek  için, akım, kapasiteden geçmek zorunda olacaktır. Çoğunlukla,sinyalin frekansı yüksek parçası,tweeter’ın üzerinden akar. Woofer’a geçmek için akım bobinden geçmek zorundadır. Bundan dolayı sürücü genelde alçak frekansa yanıt verir. Mid-range sürücüsünün crossover’ı akımı kapasiteden de bobinden de geçirir.bunu sebebi daha yüksek ve daha alçak  durumlarda bir kesim noktası oluşturmaktır.

 

 

.

Hoparlör sistemlerinin çoğunda,sürücü ve crossover’lar  kapalı hoparlör koruncakları içerisinde bulunur. Bu koruncaklar, birkaç göreve hizmet eder. En temel görevleri hoparlörün kurulumunu kolaylaştırmaktır. Her şey tek bir ünitede toplanır ve sürücüler doğru pozisyonda konumlandırılırlar. Böylece birlikte çalışan sürücüler en iyi sesi üretirler. Koruncaklar, sürücünün titreşimini iyi soğurabilmek için  ağır tahta veya başka bir katı malzemeden yapılırlar.

 

Buna ek olarak, hoparlör koruncakları, sesin, nasıl üretildiğini etkiler. Hoparlörün sürücülerine baktığımız zaman, diyaframın koninin önünde ses dalgalarını nasıl yaydığına odaklanmıştık ancak diyafram ile beraber koruncaklarda ses dalgası üretmektedir.

 

 

Koruncakların en çok kullanılan tipi olan kapalı hoparlör koruncakları aynı zamanda “akustik süspansiyon koruncakları” olarak da adlandırılırlar. Bu koruncaklar hava geçirmez ama iç hava basıncı sürekli değiştirilir. Sürücü içeri taşındığı zaman, basınç artırılır ve sürücü ayrıldığı zaman, azaltılır. Her iki hareket, kutunun içinde hava ve kutunun dışında havanın arasında basınç farklarını yaratır. Hava her zaman, basınç düzeylerini eşitlemeye çalışır.

 

 

 

Bundan dolayı sürücüler "Dinlendirme" konumuna doğru itilir. ( iç ve dış hava basıncının aynı olduğu konum)

Diğer hoparlör koruncakları tasarımları, iç basıncı dışarıya doğru püskürtür ve basıncı ses dalgasını tamamlamak için kullanır. Bunu yapması için en genel yol, hoparlöre küçük bir “port” inşa etmektir. Bas yansılı hoparlörlerde, diyaframın geri hareketi, port’tan dışarı ses dalgalarını iter böylece  toplam ses düzeyini arttırır. Bas yansılı koruncakların ana avantajı, verimliliği arttırmalarıdır. Sürücüyü hareket ettiren güç, iki ses dalgası yaymak için kullanılır. Dezavantajları ise sürücünün geri  sıçraması için hiçbir hava basınç farkı olmamasıdır. Bundan dolayı ses üretimi kusursuz olmaz.

 

Pasif radyatör koruncakları, bas yansılı ünitelere çok benzerdir ama pasif radyatör koruncaklarında , geri dalga, pasif bir sürücüye hareket eder. Port’tan dışarı yönelmez. Pasif sürücü ana hattır. Aktif sürücüler, elektromanyetik ses bobini bulundurmaz ve yükseltece bağlanmazlar. Pasif sürücüler,aktif sürücülerden gelen ses dalgaları ile hareket ederler. Bu tip koruncaklar, kapalı hoparlör koruncaklarından daha verimlidir ve ses dalgalarını daha kaliteli üretirler.

Çoğu hoparlör geleneksel sürücülerle sesinin tasarlar ama alternatif dizayna sahip hoparlörler de mevcuttur.Bu tasarımların, klasik dinamik hoparlörlere göre bazı avantajları vardır ama genelde tercih edilmezler. Bundan dolayı alternatif dizaynlar genelde sürücüleri bağlamada kullanılır.

En popüler alternatif dizayn, elektrostatik hoparlördür. Bu hoparlörler büyük, ince, iletken bir diyafram paneliyle havayı titrer. Bu diyafram paneli, elektrikle şarj edilen iki panel arasına asılır. Bu paneller, pozitif bir kutup ve negatif bir kutupla bir elektrik alanı yaratır. Ses sinyali, asılan panel boyunca,pozitif ve negatif yükler arasında hızlıca bir akım halinde akar,. Yük pozitif olduğu zaman, panel, alanın negatif ucuna doğru çekilir, negatif olduğu zaman, ise alanda pozitif uca doğru hareket eder.

 

 Bu şekilde diyafram hızlıca havayı titrer. Panelin, çok küçük bir kütlesi vardır. Bundan dolayı ses titreşimlerine çok çabuk karşılık verebilmektedir. Panel büyük mesafede hareket etmemesine rağmen alçak frekans sesleri üretmekte çok etkili değildir. Bu sebepten dolayı elektrostatik hoparlörler bir alçak frekans hoparlörü (woofer) ile birlikte kullanılmalıdır. Ayrıca duvara takılma zorunluluğundan dolayı evde rahat kullanılamaz.

Başka bir alternatif, düzlemsel manyetik hoparlördür. Bu üniteler, iki manyetik panelin arasında asılı uzun metal bir şerit kullanır. Temel olarak elektrostatik hoparlörlerle aynı mantıkta çalışır. Tek farkı elektrik alanı yerine manyetik alanda çalışmasıdır.  Düzlemsel manyetik hoparlörler de alçak frekansta verimli değillerdir. Sadece tweeter olarak kullanılırlar.

 

 

 

                                               Copyright © Ayyüce Vural