Kõlarid ja mikrofonid (0)

Rakvere Ametikool
Taivo Kutter
AV12 b.
Kõlarid ja Mikrofonid
Essee
Juhendaja : Jelena Laidinen
Rakvere 2013
Kõlar
Klassikalise kõlari koostisesse kuuluvad valjuhääldid, kõlarikast, kõlarifiltrid, invertertoru, ühendustarvikud ( kruvid , liimid jne), vooder , elektrilised kontaktid juhtmete ühendamiseks ning viimistlust täiendavad materjalid ja komponendid. Neist kriitilise tähtsusega on valjuhääldid ning elektrilised kontaktid, et üleüldse süsteem heli tekitaks. Kõlarikasti eesmärk on kogu süsteem mugavasse korpusesse koondada ning helikvaliteeti tõsta, ülejäänud komponentide ülesanne on helikvaliteeti tõsta või kõlari kunstilist disaini täiendada.
"Kõlar" võib viidata üksikule seadmele või helisüsteemile, mis koosneb paljudest seadmetest. Kuna üksiku valjuhääldi võimed on piiratud, siis tihti kasutatakse erinevates süsteemides mitut valjuhääldit. Kõlarit, milles on n valjuhääldit, nimetatakse n-ribaliseks kõlariks. Näiteks kolmeribalises kõlaris on tavaliselt kasutuses tweeter, kesksageduskõlar ja woofer .
Tweeter ehk kõrgsageduskõlar mängib kõrgeid sagedusi, kesk sageduskõlar või lihtsalt kõlar mängib keskmisi sagedusi ja woofer ehk madalsageduskõlar mängib madalaid sagedusi. Mõnes kaheribalises süsteemis kesksageduskõlar puudub ja keskmiste sageduste mängimine jääb tweetri ja woofri hooleks.
Kõlari liigid

• Täisribakõlarid - Täisribakõlari eesmärk on ühes seadmes edastada võimalikult suurt sagedusvahemikku. Tegelikult pole sellist kõlarit olemas, mis mängiks kõiki inimesele kuuldavaid sagedusi. Seega oleks õigem öelda lairibakõlar. Kasutatakse näiteks kõrvaklappides, väikestes raadiotes, paljudes sidevahendites ja arvutikõlaritena. Kitsasribakõlar on sarnane lairibakõlarile, kuid seda kasutatakse ainult kohtades kus on vaja heli tekitada väga kitsastes sagedusvahemikes ja kus heli kvaliteet ei ole oluline.
  

• Madalsageduskõlarid - Madalsageduskõlarid (woofer või subwoofer ) on mõeldud madalate sageduste esitamiseks . Üheks suurimaks probleemiks on kõlakasti resoneerimine või "plärisemine". Seetõttu on vaja kast teha väga tugev ja materjalist, mis ei hakka madalatel sagedustel resoneerima. Head kõlarid on tavaliselt väga rasked, kuid enamikule kõlaritele on ette nähtud ka kast, mis raskust veelgi suurendab. Peaaegu alati käib madalsageduskõlariga kaasas konkreetse seadme jaoks mõeldud võimendi.
  

• Kesksageduskõlarid - Kesksageduskõlarid on mõeldud kesksagedustel heli esitamiseks. Sarnaneb lairibakõlarile. Kui helisüsteemis olevad madalsageduskõlar ja kõrgsageduskõlar kogu kuuldava sagedusvahemiku katavad, siis ei pruugi kesksageduste jaoks eraldi kõlarit üldse vaja olla.
  

• Kõrgsageduskõlarid - Kõrgsageduskõlar (tweeter) on mõeldud kõrgetel sagedustel heli esitamiseks. Need on tavaliselt väga väikesed ja kerged.
  

Kõlarite Ühendamine
Vastavalt tehnika tootjate vahel aktsepteeritud standardile, tähistatakse heli sisend /väljund pesasid värvidega. Juhul kui värvid puuduvad, siis jälgige arvutikorpusel olevaid märgistusi. Helikaardi pesadesse saab ühendada 3,5mm miniaudiopistikuga seadmeid. Mitmeosaliste kõlarisüsteemide korral saab pesade funktsioone tarkvaraliselt muuta.

• Helisisend – sinine
  
• Heliväljund – roheline
  
• Mikrofoni sisend – punane
  

Stereo kõlarite korral tuleb signaalkaabel ühendada arvuti tagapaneelil olevasse rohelisesse pesasse. Ühendage kõlarid omavahel järgides tagapaneelil olevate pesade tähiseid.
2.1 (2 satelliiti+ bass ) kõlarite korral tuleb signaalkaabel ühendada arvuti tagapaneelil olevasse rohelisesse pesasse. Sateliitkõlarid tuleb ühendada bassikõlari külge. Järgige pesade tähiseid.
5.1 (4satelliiti+bass) kõlarite korral on kaasas kontrollühik kuhu külge signaalkaablid ühendatakse. Mõnede komplektide puhul võib kontrollühik olla bassikõlariga ühes tükis. Kui tegemist on digitaalset heli võimaldava kõlarisüsteemiga, siis on soovitatav need arvutiga ühendada S/PDIF pesade kaudu optilise kaabli abil. Analoog heli korral ühendage signaalkaablid helikaardi pesadesse(sinine, roheline ja punane). Et heli kõigist kõlaritest kuulda oleks, tuleb vastavalt seadistada ka helikaardi tarkvara . Ka digitaal-või analoogreziimis töötamine tuleb määrata helikaardi tarkvara abil. Kõlarite omavahelisel ühendamisel järgige nendel olevaid märkeid (FL- vasak esimene, FR- parem esimene, RL –vasak tagumine, RR –parem tagumine, SUB –bass ja CENTER –kesk.
*S/PDIF on peamiselt kodukasutajatele mõeldud digitaalse audiomaterjali suhteliselt väikeste vahemaade kaugusele ülekandmise liides . Audiosignaali transportimiseks on formaadil kaks ühendusviisi – elektriline koaksiaalühendus ja Toslink optiline ühendus. Tavaliselt kasutatakse elektrilist koaksiaalühendust tavaliste RCA pistikute ning varjestatud 75Ω takistusega kuni 10 meetrise kaabliga . S/PDIF põhineb AES3 (AES/EBU) ühenduse standardil ning erineb sellest signaali tugevuse poolest. S/PDIF võib edastada kahte PCM audio kanalit või mitmekanalilist kokkupakitud ruumilise heli formaati nagu Dolby Digital või DTS. S/PDIF-i kasutatakse peamiselt kodukino komponentide ühendamisel.
Mikrofon
Mikrofon on andur , mis muundab helivõnkumised elektrilisteks signaalideks.
Mikrofoniliike on palju, alustades tavalises telefonis olevast mikrofonist lõpetades teaduslikel mõõtmistel kasutatava mikrofoniga. Mikrofoni iseloomustavad omadused on stabiilsus, sageduskarakteristik, suunatundlikkus, suurus, välimus, maksumus ja nii edasi. Tööpõhimõtteid, kuidas mikrofoni valmistada, on mitu. Näiteks üsna spetsiifilise kasutusalaga on termoprintsiip, kus helilaine poolt loodud õhuosakeste erinev kiirus muudab kuuma traadi temperatuuri ja seega ka elektritakistust, niiviisi moduleerides elektrivoolu, millega traati kuumutatakse.
Mikrofonis on membraan , mis on helilainele avatud ja tavaliselt võrega kaitstud (vältimaks näiteks otsese hingeõhu tekitatud võnkumist).
Membraan võib helilaine suhtes olla paigaldatud kahel viisil:

• Membraan moodustab suletud anuma ühe pinna, nii et helilained avaldavad mõju ainult membraani ühele poolele; sellisel juhul on tegemist helirõhule tundliku mikrofoniga.
  

• Helilained avaldavad mõju membraani mõlemale küljele; sellisel juhul on tegemist helirõhu gradiendi tundliku mikrofoniga.
  

Mikrofoni tüübid

• Muutuv kontakttakistus (nt. süsimikrofon)
  
• Piesoelektriline (nt. piesoelektriline e. kristallmikrofon)
  
• Elektrostaatiline (nt. kondensaatormikrofon)
  
• Elektrodünaamiline või elektromagnetiline (nt. võnkepooliga dünaamiline mikrofon ja riba e. lintmikrofon)
  

Süsimikrofonid
See on kõige levinum laiatarbemikrofon. Süsimikrofon töötati välja telefoniaparatuuris kasutamiseks. Mikrofoni membraan on kinnitatud peene söepuruga täidetud anuma külge. Elektrikontaktide abil antakse söepulbri peale pinge. Helilainest tingitud õhurõhu muutus paneb membraani liikuma, mistõttu muutub söepulbrile avalduv rõhk ja seega ka söepulbri takistus. Seega moduleeritakse söepulbrit läbivat elektrivoolu. Et suhteliselt väike membraani asukoha muutus põhjustab suhteliselt suurt takistuse muutust, siis tekitab mikrofon võimendusefekti ning on seega väga efektiivne muundur.
Piesoelektrilised mikrofonid
Piesoelektriline efekt laseb materjalil (kvartsil, Rochelle'i soolal, mõnedel pliitsirkonaadist keraamilistel elementidel jne), muuta mehhaanilist rõhku elektrilaenguks. Kristallile võib selle efekti saavutamiseks avaldada helirõhu muutusi mitmel moel. Rõhuavalduse meetodist sõltub see, mil viisil kristall välja lõigatakse. Levinud meetod kasutab bimorfelementi. Bimorfelemendi moodustamiseks lõigatakse kaks erinevate diagonaalide peal asetsevat X-telje suunalist plaati ja kinnitatakse kokku. Sõltuvalt sellest, kuidas kristallid lõigati, võib bimorfelement tekitada plaatide vahele laengu siis, kui elementi väänatakse, või siis, kui elementi painutatakse.
Elektrostaatiline ehk kondensaatormikrofon
Muundab helirõhu muutuse elektrimahtuvuse muutuseks. Mikrofonis moodustab kondensaatori ühe plaadi metallitatud membraan, mis asub paigalseisvast plaadist paarikümne mikromeetri kaugusel. Mahtuvuse muutus teisendatakse elektripinge muutuseks madal- v. Kõrgsageduslikult. Levinuim on madalsageduslülitus, mispuhul mikrofon on ühendatud järjestikku elektrilaenguid polariseeriva alalispinge U allikaga ja takistiga. Selles lülituses muutub koos mahtuvusega C kondensaatori laeng Q (vastavalt tuntud seosele Q=CU). Laengu muutusest põhjustatud elektrivool tekitab takistil membraani võnkumist järgiva pingelaengu.
Juhtmevaba mikrofon
Juhtmevaba mikrofon on, nagu nimigi viitab , mikrofon ilma kaablita, mis ühendaks mikrofoni otse helisalvestus- või võimendusseadme külge.
Juhtmevabal mikrofonil, laialdasemalt tuntud kui raadiomikrofon, on mitmeid erinevaid standardeid, sagedusi ja signaaliedastuse tehnoloogiaid , mille abil asendatakse mikrofoni kaabel ja saadakse juhtmevaba mikrofon. Selline seade suudab signaale edastada näiteks läbi raadiolainete, kasutades UHF või VHF sagedusi, FM, AM või erinevaid digitaalseid modulatsioone. Mõned odavama hinnaklassi seadmed kasutavad infrapunakiirgust. Infrapunakiirgust kasutavad mikrofonid vajavad toimimiseks takistustevaba tsooni mikrofoni ja vastuvõtja vahel, samas kallimatel raadiosagedusi kasutavatel juhtmevabadel mikrofonidel seda kitsendust pole.
Mõned seadmed töötavad ühel kindlal sagedusel, kallimad lasevad kasutajal ise valida, millisel sagedusel töötada - nii hoitakse ära olukord, kus teised seadmed võivad mikrofoni signaali segama hakata. Samuti saab ise sagedusi valides samal ajal mitu juhtmevaba mikrofoni kasutada.
Eelised:

• Suurem liikumisvabadus artistile või kõnelejale.
  
• Pole kaablite pideval liigutamisel ja kurnamisel esinevaid probleeme.
  
• Vähenenud oht kaablite otsa komistada.
  

Puudused:

• Piiratud tegutsemisraadius, umbes 100 meetrit. Kallimad süsteemid võivad seda raadiust ületada, samas odavamatel võib olla veel väiksem raadius.
  
• Potentsiaalne signaalide interferents, mis võib olla põhjustatud teistest raadiolainetel töötavatest seadmetest, sh teistest juhtmevabadest raadiomikrofonidest. Tänapäeval on olemas küllalt seadmed, mis võimaldavad juba erinevaid sagedusi valida ja on kuluefektiivsed, hoides ära selle probleemi.
  
• Tööaeg on piiratud aku kestvusega; tavalistel seadmetel on aku tööaeg lühem saatja elektriringi spetsifikatsiooni tõttu ja seadme lisafunktsioonide tõttu juhul, kui neid on.
  
• Müra või surnud kohad (kohad, kus seade ei tööta, eriti ühe antenniga süsteemides).
  
• Piiratud arv samal ajal ja kohas töötavaid mikrofone, mis tuleneb raadiokanalite (sageduste) piiratud arvust.
  

Kasutatud materjal

• http://et.wikipedia.org/wiki/K%C3%B5lar
  
• https://pood.elion.ee/productFile/12752/uldine_kolarite_korvaklappide_kasutusjuhend_EST.pdf
  

• http://www.euronics.ee/uudised/1912/optimaalne-kolarite-paigutus
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Mikrofon
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/S/PDIF
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Juhtmevaba_mikrofon