الفرق بين سماعة الأذن ومكبر الصوت
سماعة الأذن هي قطعة إكسسوار تنقل الصوت في أدوات الاتصال مثل الهاتف والراديو والهاتف المحمول. إنها نوع من مكبرات الصوت، لكنها لا تُسمى عادةً مكبر صوت. تُستخدم هذه الكلمة بشكل عام لوصف القطعة التي تنقل الصوت في الأجهزة الإلكترونية، مثل: الهاتف المحمول، والراديو، وما إلى ذلك.
يحتوي كل من الميكروفون وسماعة الأذن على غشاء رقيق صغير. يعمل الغشاء داخل الميكروفون مثل طبلة الأذن في الأذن البشرية، عندما تتحدث إليه، يهتز الغشاء. يرتبط الغشاء بملف صغير (ملاحظة: يغير هذا الملف موضعه مع اهتزاز الغشاء). يحتوي الميكروفون أيضًا على مغناطيس دائم صغير ثابت (مثبت على هيكل الميكروفون).
الغشاء مرن، يعمل عادةً كوسيلة للاهتزاز ويسحب الملف إلى موضعه الأصلي. أحد طرفي الغشاء مثبت على هيكل الميكروفون، والطرف الآخر متصل بالملف.
عندما يهتز الغشاء، يؤدي ذلك إلى اهتزاز الملف، فيتغير الموضع النسبي بين الملف والمغناطيس الدائم، مما يتسبب في تغيير المجال المغناطيسي الذي يمر عبر الملف، ويولد تغير المجال المغناطيسي قوة دافعة كهربائية في الملف، مما ينتج تيارًا كهربائيًا. للأصوات المحددة اهتزازات محددة، وتولد الاهتزازات المحددة شكلًا محددًا من التيار. لذا، فإن الميكروفون "يرمّز" الصوت إلى شكل تيار كهربائي.
مبدأ عمل سماعة الأذن هو عكس مبدأ الميكروفون تقريبًا، وتركيبهما متشابه جدًا. تحتوي سماعة الأذن أيضًا على غشاء، متصل بملف، وبالمثل يوجد مغناطيس دائم. يمر التيار الكهربائي ذو الشكل المحدد (مثل التيار الذي تم ترميزه للتو بواسطة الميكروفون) عبر ملف سماعة الأذن، مما يتسبب في تغيير المجال المغناطيسي الناتج عن الملف، فتتغير القوة المغناطيسية بين المغناطيس الدائم والملف، وبالتالي تتغير المسافة بين المغناطيس الدائم والملف. يؤدي ذلك إلى اهتزاز الغشاء، وإصدار الصوت.
مكبر الصوت (السماعة)
يُطلق على مكبر الصوت أيضًا اسم "السبيكر" (Speaker). هو جهاز تحويل كهروصوتي شائع جدًا، ويمكن رؤيته في جميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية الصوتية.
الهيكل والتكوين
مكبر الصوت هو جهاز يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة صوتية، ويؤثر أداء مكبر الصوت بشكل كبير على جودة الصوت. يعتبر مكبر الصوت أضعف مكون في نظام الصوت، ولكنه من ناحية جودة الصوت، فهو أهم جزء. هناك أنواع عديدة من مكبرات الصوت، وتختلف أسعارها بشكل كبير. تحول الطاقة الصوتية الكهربائية، من خلال التأثير الكهرومغناطيسي أو الكهروضغطي أو الكهروستاتيكي، الغشاء المخروطي أو الغشاء ليهتز ويتجاوب (رنين) مع الهواء المحيط لإنتاج الصوت.
مكبرات الصوت البلاستيكية منخفضة الجودة، نظرًا لرقة هيكلها وعدم قدرتها على التغلب على الرنين، ليس لها جودة صوت تُذكر (ومع ذلك، قد تكون بعض مكبرات الصوت البلاستيكية المصممة جيدًا أفضل بكثير من مكبرات الصوت الخشبية رديئة الجودة)؛ تقلل مكبرات الصوت الخشبية من تشويه الصوت الناتج عن رنين الهيكل، وعادةً ما تكون جودة صوتها أفضل من المكبرات البلاستيكية.
عادةً ما يكون لمكبرات الصوت المتعددة الوسائط تصميم ثنائي الوحدات وثنائي النطاق (2-way)، حيث يتولى مكبر صوت أصغر مسؤولية إخراج الصوت المتوسط والعالي، بينما يتولى مكبر صوت أكبر مسؤولية إخراج الصوت المتوسط والمنخفض.
عند اختيار مكبرات الصوت، يجب مراعاة مادة هذين المكبرين: الوحدة عالية التردد في مكبرات الصوت المتعددة الوسائط النشطة حالياً هي بشكل رئيسي من النوع ذو القبة الناعمة (Soft Dome) (بالإضافة إلى قباب التيتانيوم المستخدمة في مصادر الصوت التناظرية)، والتي تتعاون مع مصدر الصوت الرقمي لتقليل الشعور بخشونة الإشارات عالية التردد، وتعطي إحساسًا بالنعومة والنعومة والنعومة. معظم الوحدات عالية التردد في مكبرات الصوت المتعددة الوسائط حاليًا هي من النوع ذو القبة الناعمة مثل غشاء الحرير عالي الجودة وغشاء PV الأقل تكلفة.
الوحدة منخفضة التردد: تحدد خصائص صوت مكبر الصوت، وهي أكثر أهمية عند الاختيار، وأكثرها شيوعًا ما يلي:
• المخروط الورقي: يوجد منه أنواع مثل المخروط الورقي المطلي، المخروط الورقي مع قاعدة صوفية، المخروط المضغوط، إلخ. يمتلك المخروط الورقي جودة صوت طبيعية، ورخيص الثمن، وصلابة جيدة، وخفيف الوزن، وحساسية عالية. عيوبه: مقاومة ضعيفة للرطوبة، صعوبة التحكم في التجانس أثناء التصنيع. ومع ذلك، يُستخدم بكثرة في أنظمة HiFi الفاخرة لأن ناتج الصوت متوازن للغاية واستعادة الصوت ممتازة.
• قماش كفولار (Kevlar): له نطاق ترددي واسع وتشويه منخفض، وهو الخيار الأول لمحبي الصوت المنخفض القوي. عيوبه: تكلفة عالية، عملية تصنيع معقدة، حساسية ليست عالية، وأداء غير ممتاز للموسيقى الخفيفة.
• المخروط البولي بروبيلين (PP): منتشر على نطاق واسع في مكبرات الصوت عالية الجودة، تجانس جيد، تشويه منخفض، وأداؤه جيد في جميع الجوانب.
بالإضافة إلى ذلك، توجد أغشية من الألياف وأغشية مركبة، لكن نظرًا لارتفاع أسعارها، نادرًا ما تُستخدم في مكبرات الصوت الشعبية.
حجم مكبر الصوت: بالطبع كلما كان أكبر، كان أفضل. يوفر مكبر الصوت ذو الفوهة الكبيرة أداءً أفضل في الترددات المنخفضة، وهو أمر يمكن اختياره أثناء الشراء. استخدام مكبر صوت عالي الأداء يعني تشويهًا زمنيًا أقل وجودة صوت أفضل. يتراوح قطر مكبر الصوت المنخفض في معظم مكبرات الصوت المتعددة الوسائط بين 3-5 بوصات. استخدام مكبر صوت عالي الأدين يعني تشويهًا زمنيًا أقل وجودة صوت أفضل.
أكثر مكبرات الصوت شيوعًا هي المكبرات المخروطية الكهرومغناطيسية (Dynamic). أي ما كنا نسميه سابقًا بالمكبرات المخروطية الورقية، رغم أن الغشاء في عام 2014 لا يزال ورقياً في الغالب، إلا أن العديد من أغشية البوليمر وأغشية المعدن ظهرت، لذا فإن تسميتها بالمكبرات المخروطية أصبحت مناسبة. يتكون مكبر الصوت المخروطي الورقي بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء رئيسية: نظام الدائرة المغناطيسية (المغناطيس الدائم، العمود المركزي، لوح التوصيل المغناطيسي)، نظام الاهتزاز (المخروط الورقي، ملف الصوت)، ونظام الدعم المساعد (حلقة التمركز، إطار المخروط، حافة التثبيت).
1. ملف الصوت (Voice Coil): هو وحدة التشغيل لمكبر الصوت المخروطي الورقي. يتكون من سلك نحاسي رفيع جدًا ملفوف في طبقتين على أنبوب ورقي، عادةً ما يكون بعدد لفات يصل إلى عشرات اللفات. يُوضع في فجوة مغناطيسية بين العمود المركزي ولوح التوصيل المغناطيسي. يُثبت ملف الصوت مع المخروط الورقي، وعند مرور إشارة تيار صوتي عبره، يهتز ملف الصوت ويهتز معه المخروط.
2. المخروط الورقي (Cone): المواد المستخدمة في الغشاء المخروطي لمكبر الصوت المخروطي متنوعة، بشكل عام نوعان رئيسيان: الألياف الطبيعية والألياف الاصطناعية. تشمل الألياف الطبيعية القطن والخشب والصوف والحرير، بينما تشمل الألياف الاصطناعية الحرير الصناعي والنايلون والألياف الزجاجية. نظرًا لأن المخروط هو الجهاز المشع للصوت في مكبر الصوت، وهو يحدد إلى حد كبير أداء الصوت، يجب أن يكون خفيف الوزن وذو صلابة جيدة، ولا يتشوه مع تغيرات درجة الحرارة والرطوبة البيئية.
3. الحافة المرنة (Surround): تُثبت لضمان حركة المخروط على طول المحور الرأسي لمكبر الصوت والحد من الحركة الجانبية، كما تعمل كحاجز لمنع تدفق الهواء أمام وخلف المخروط. تُصنع حافة المرونة من مواد المخروط الورقي الشائعة بالإضافة إلى البلاستيك والمطاط الطبيعي، وتُلصق بالضغط الحراري على المخروط.
4. حلقة التمركز (Spider): تدعم نقطة اتصال ملف الصوت بالمخروط، وتضمن استقامتها الرأسية دون ميل. تحتوي على العديد من الحلقات متحدة المركز، مما يسمح لملف الصوت بالتحرك بحرية لأعلى ولأسفل في الفجوة المغناطيسية دون حركة جانبية، ويمنع ملامسة ملف الصوت لألواح التوصيل المغناطيسي. الغطاء المضاد للغبار على حلقة التمركز يمنع دخول الغبار الخارجي إلى الفجوة المغناطيسية، مما قد يسبب احتكاكًا مع ملف الصوت وإصدار أصوات غير طبيعية من مكبر الصوت.
تركيب مكبر الصوت
يتكون مكبر الصوت بشكل عام من: مغناطيس، إطار، حلقة تثبيت، غشاء مرن، مخروط.
سماعة الأذن هي قطعة إكسسوار تنقل الصوت في أدوات الاتصال مثل الهاتف والراديو والهاتف المحمول. إنها نوع من مكبرات الصوت، لكنها لا تُسمى عادةً مكبر صوت. تُستخدم هذه الكلمة بشكل عام لوصف القطعة التي تنقل الصوت في الأجهزة الإلكترونية، مثل: الهاتف المحمول، والراديو، وما إلى ذلك.
مكبر الصوت هو جهاز يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة صوتية، ويؤثر أداء مكبر الصوت بشكل كبير على جودة الصوت. يعتبر مكبر الصوت أضعف مكون في نظام الصوت، ولكنه من ناحية جودة الصوت، فهو أهم جزء. هناك أنواع عديدة من مكبرات الصوت، وتختلف أسعارها بشكل كبير. تحول الطاقة الصوتية الكهربائية، من خلال التأثير الكهرومغناطيسي أو الكهروضغطي أو الكهروستاتيكي، الغشاء المخروطي أو الغشاء ليهتز ويتجاوب (رنين) مع الهواء المحيط لإنتاج الصوت.
يحتوي كل من الميكروفون وسماعة الأذن على غشاء رقيق صغير. يعمل الغشاء داخل الميكروفون مثل طبلة الأذن في الأذن البشرية، عندما تتحدث إليه، يهتز الغشاء. يرتبط الغشاء بملف صغير (ملاحظة: يغير هذا الملف موضعه مع اهتزاز الغشاء). يحتوي الميكروفون أيضًا على مغناطيس دائم صغير ثابت (مثبت على هيكل الميكروفون).
الغشاء مرن، يعمل عادةً كوسيلة للاهتزاز ويسحب الملف إلى موضعه الأصلي. أحد طرفي الغشاء مثبت على هيكل الميكروفون، والطرف الآخر متصل بالملف.
عندما يهتز الغشاء، يؤدي ذلك إلى اهتزاز الملف، فيتغير الموضع النسبي بين الملف والمغناطيس الدائم، مما يتسبب في تغيير المجال المغناطيسي الذي يمر عبر الملف، ويولد تغير المجال المغناطيسي قوة دافعة كهربائية في الملف، مما ينتج تيارًا كهربائيًا. للأصوات المحددة اهتزازات محددة، وتولد الاهتزازات المحددة شكلًا محددًا من التيار. لذا، فإن الميكروفون "يرمّز" الصوت إلى شكل تيار كهربائي.
مبدأ عمل سماعة الأذن هو عكس مبدأ الميكروفون تقريبًا، وتركيبهما متشابه جدًا. تحتوي سماعة الأذن أيضًا على غشاء، متصل بملف، وبالمثل يوجد مغناطيس دائم. يمر التيار الكهربائي ذو الشكل المحدد (مثل التيار الذي تم ترميزه للتو بواسطة الميكروفون) عبر ملف سماعة الأذن، مما يتسبب في تغيير المجال المغناطيسي الناتج عن الملف، فتتغير القوة المغناطيسية بين المغناطيس الدائم والملف، وبالتالي تتغير المسافة بين المغناطيس الدائم والملف. يؤدي ذلك إلى اهتزاز الغشاء، وإصدار الصوت.
مكبر الصوت (السماعة)
يُطلق على مكبر الصوت أيضًا اسم "السبيكر" (Speaker). هو جهاز تحويل كهروصوتي شائع جدًا، ويمكن رؤيته في جميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية الصوتية.
الهيكل والتكوين
مكبر الصوت هو جهاز يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة صوتية، ويؤثر أداء مكبر الصوت بشكل كبير على جودة الصوت. يعتبر مكبر الصوت أضعف مكون في نظام الصوت، ولكنه من ناحية جودة الصوت، فهو أهم جزء. هناك أنواع عديدة من مكبرات الصوت، وتختلف أسعارها بشكل كبير. تحول الطاقة الصوتية الكهربائية، من خلال التأثير الكهرومغناطيسي أو الكهروضغطي أو الكهروستاتيكي، الغشاء المخروطي أو الغشاء ليهتز ويتجاوب (رنين) مع الهواء المحيط لإنتاج الصوت.
مكبرات الصوت البلاستيكية منخفضة الجودة، نظرًا لرقة هيكلها وعدم قدرتها على التغلب على الرنين، ليس لها جودة صوت تُذكر (ومع ذلك، قد تكون بعض مكبرات الصوت البلاستيكية المصممة جيدًا أفضل بكثير من مكبرات الصوت الخشبية رديئة الجودة)؛ تقلل مكبرات الصوت الخشبية من تشويه الصوت الناتج عن رنين الهيكل، وعادةً ما تكون جودة صوتها أفضل من المكبرات البلاستيكية.
عادةً ما يكون لمكبرات الصوت المتعددة الوسائط تصميم ثنائي الوحدات وثنائي النطاق (2-way)، حيث يتولى مكبر صوت أصغر مسؤولية إخراج الصوت المتوسط والعالي، بينما يتولى مكبر صوت أكبر مسؤولية إخراج الصوت المتوسط والمنخفض.
عند اختيار مكبرات الصوت، يجب مراعاة مادة هذين المكبرين: الوحدة عالية التردد في مكبرات الصوت المتعددة الوسائط النشطة حالياً هي بشكل رئيسي من النوع ذو القبة الناعمة (Soft Dome) (بالإضافة إلى قباب التيتانيوم المستخدمة في مصادر الصوت التناظرية)، والتي تتعاون مع مصدر الصوت الرقمي لتقليل الشعور بخشونة الإشارات عالية التردد، وتعطي إحساسًا بالنعومة والنعومة والنعومة. معظم الوحدات عالية التردد في مكبرات الصوت المتعددة الوسائط حاليًا هي من النوع ذو القبة الناعمة مثل غشاء الحرير عالي الجودة وغشاء PV الأقل تكلفة.
الوحدة منخفضة التردد: تحدد خصائص صوت مكبر الصوت، وهي أكثر أهمية عند الاختيار، وأكثرها شيوعًا ما يلي:
• المخروط الورقي: يوجد منه أنواع مثل المخروط الورقي المطلي، المخروط الورقي مع قاعدة صوفية، المخروط المضغوط، إلخ. يمتلك المخروط الورقي جودة صوت طبيعية، ورخيص الثمن، وصلابة جيدة، وخفيف الوزن، وحساسية عالية. عيوبه: مقاومة ضعيفة للرطوبة، صعوبة التحكم في التجانس أثناء التصنيع. ومع ذلك، يُستخدم بكثرة في أنظمة HiFi الفاخرة لأن ناتج الصوت متوازن للغاية واستعادة الصوت ممتازة.
• قماش كفولار (Kevlar): له نطاق ترددي واسع وتشويه منخفض، وهو الخيار الأول لمحبي الصوت المنخفض القوي. عيوبه: تكلفة عالية، عملية تصنيع معقدة، حساسية ليست عالية، وأداء غير ممتاز للموسيقى الخفيفة.
• المخروط البولي بروبيلين (PP): منتشر على نطاق واسع في مكبرات الصوت عالية الجودة، تجانس جيد، تشويه منخفض، وأداؤه جيد في جميع الجوانب.
بالإضافة إلى ذلك، توجد أغشية من الألياف وأغشية مركبة، لكن نظرًا لارتفاع أسعارها، نادرًا ما تُستخدم في مكبرات الصوت الشعبية.
حجم مكبر الصوت: بالطبع كلما كان أكبر، كان أفضل. يوفر مكبر الصوت ذو الفوهة الكبيرة أداءً أفضل في الترددات المنخفضة، وهو أمر يمكن اختياره أثناء الشراء. استخدام مكبر صوت عالي الأداء يعني تشويهًا زمنيًا أقل وجودة صوت أفضل. يتراوح قطر مكبر الصوت المنخفض في معظم مكبرات الصوت المتعددة الوسائط بين 3-5 بوصات. استخدام مكبر صوت عالي الأدين يعني تشويهًا زمنيًا أقل وجودة صوت أفضل.
أكثر مكبرات الصوت شيوعًا هي المكبرات المخروطية الكهرومغناطيسية (Dynamic). أي ما كنا نسميه سابقًا بالمكبرات المخروطية الورقية، رغم أن الغشاء في عام 2014 لا يزال ورقياً في الغالب، إلا أن العديد من أغشية البوليمر وأغشية المعدن ظهرت، لذا فإن تسميتها بالمكبرات المخروطية أصبحت مناسبة. يتكون مكبر الصوت المخروطي الورقي بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء رئيسية: نظام الدائرة المغناطيسية (المغناطيس الدائم، العمود المركزي، لوح التوصيل المغناطيسي)، نظام الاهتزاز (المخروط الورقي، ملف الصوت)، ونظام الدعم المساعد (حلقة التمركز، إطار المخروط، حافة التثبيت).
1. ملف الصوت (Voice Coil): هو وحدة التشغيل لمكبر الصوت المخروطي الورقي. يتكون من سلك نحاسي رفيع جدًا ملفوف في طبقتين على أنبوب ورقي، عادةً ما يكون بعدد لفات يصل إلى عشرات اللفات. يُوضع في فجوة مغناطيسية بين العمود المركزي ولوح التوصيل المغناطيسي. يُثبت ملف الصوت مع المخروط الورقي، وعند مرور إشارة تيار صوتي عبره، يهتز ملف الصوت ويهتز معه المخروط.
2. المخروط الورقي (Cone): المواد المستخدمة في الغشاء المخروطي لمكبر الصوت المخروطي متنوعة، بشكل عام نوعان رئيسيان: الألياف الطبيعية والألياف الاصطناعية. تشمل الألياف الطبيعية القطن والخشب والصوف والحرير، بينما تشمل الألياف الاصطناعية الحرير الصناعي والنايلون والألياف الزجاجية. نظرًا لأن المخروط هو الجهاز المشع للصوت في مكبر الصوت، وهو يحدد إلى حد كبير أداء الصوت، يجب أن يكون خفيف الوزن وذو صلابة جيدة، ولا يتشوه مع تغيرات درجة الحرارة والرطوبة البيئية.
3. الحافة المرنة (Surround): تُثبت لضمان حركة المخروط على طول المحور الرأسي لمكبر الصوت والحد من الحركة الجانبية، كما تعمل كحاجز لمنع تدفق الهواء أمام وخلف المخروط. تُصنع حافة المرونة من مواد المخروط الورقي الشائعة بالإضافة إلى البلاستيك والمطاط الطبيعي، وتُلصق بالضغط الحراري على المخروط.
4. حلقة التمركز (Spider): تدعم نقطة اتصال ملف الصوت بالمخروط، وتضمن استقامتها الرأسية دون ميل. تحتوي على العديد من الحلقات متحدة المركز، مما يسمح لملف الصوت بالتحرك بحرية لأعلى ولأسفل في الفجوة المغناطيسية دون حركة جانبية، ويمنع ملامسة ملف الصوت لألواح التوصيل المغناطيسي. الغطاء المضاد للغبار على حلقة التمركز يمنع دخول الغبار الخارجي إلى الفجوة المغناطيسية، مما قد يسبب احتكاكًا مع ملف الصوت وإصدار أصوات غير طبيعية من مكبر الصوت.
تركيب مكبر الصوت
يتكون مكبر الصوت بشكل عام من: مغناطيس، إطار، حلقة تثبيت، غشاء مرن، مخروط.
سماعة الأذن هي قطعة إكسسوار تنقل الصوت في أدوات الاتصال مثل الهاتف والراديو والهاتف المحمول. إنها نوع من مكبرات الصوت، لكنها لا تُسمى عادةً مكبر صوت. تُستخدم هذه الكلمة بشكل عام لوصف القطعة التي تنقل الصوت في الأجهزة الإلكترونية، مثل: الهاتف المحمول، والراديو، وما إلى ذلك.
مكبر الصوت هو جهاز يحول الإشارة الكهربائية إلى إشارة صوتية، ويؤثر أداء مكبر الصوت بشكل كبير على جودة الصوت. يعتبر مكبر الصوت أضعف مكون في نظام الصوت، ولكنه من ناحية جودة الصوت، فهو أهم جزء. هناك أنواع عديدة من مكبرات الصوت، وتختلف أسعارها بشكل كبير. تحول الطاقة الصوتية الكهربائية، من خلال التأثير الكهرومغناطيسي أو الكهروضغطي أو الكهروستاتيكي، الغشاء المخروطي أو الغشاء ليهتز ويتجاوب (رنين) مع الهواء المحيط لإنتاج الصوت.