Наушники с излучателем хейла

HEDD Audio HEDDphone – наушники с ленточными излучателями

Немецкая компания HEDD Audio представила наушники HEDDphone. Помимо того что новинка является первыми наушниками производителя, модель примечательна тем, что в ней реализована технология Air Motion Transformer. 30 лет назад Клаус Хайнц (генеральный директор и главный инженер HEDD) разработал первый компактный AMT твитер, основанный на изобретении Оскара Хейла, который в последствии получил широкое распространение.

Ленточные преобразователи различных реализаций от Adam, HEDD и EVE Audio прекрасно себя зарекомендовали во многих моделях студийных мониторов, но достаточно редко применяются в наушниках. В AMT излучателях используется сложенная диафрагма, позволяющая перемещать объемы воздуха значительно быстрее, по сравнению с любыми звуковыми катушками, благодаря чему возможна передача большего количества звуковых деталей.

HEDD Audio HEDDphone представляют собой наушники с открытым типом конструкции, которые обеспечивают беспрецедентный высококачественный звук. Модель оснащена новым типом AMT излучателей, получивших название VVT. Технология преобразователей основана на измененной геометрии диафрагмы, сгибы которой различаются по ширине и глубине. Данная реализация позволила расширить частотную характеристику излучателей для воспроизведения полного звукового диапазона частот (10 Гц – 40 кГц).

Импеданс наушников составляет 38 Ом, благодаря чему новинку можно будет использовать как со стационарными, так и с мобильными источниками звука. Кабель съемный и подключается к каждой чашечке отдельно через разъем mini XLR.

Наушники HEDD Audio HEDDphone появятся в продаже в третьем квартале 2019 года. Точная стоимость пока неизвестна, но со слов производителей она будет «значительно ниже 2000 EUR.»

Источник

Акустические системы: альтернативные варианты излучателей звука (часть 4)

После того, как мы достаточно подробно разобрались с устройством и вариантами использования динамика, стоит обратить внимание и на то, что на свете существуют другие варианты преобразования электрического сигнала в акустический.

Магнитопланар (изодинамический излучатель)

Этот планарный (плоский, пленочный) излучатель звука работает по тому же принципу, что и динамик: проводник с током движется в магнитном поле. Но в отличие от традиционного динамика голосовая катушка здесь фактически равномерно распределена по всей площади излучения, и вся эта излучающая поверхность находится в магнитном поле.

В случае с магнитопланарным излучателем источником звука является синтетическая пленка с нанесенными на нее проводниками с током. Эта плёнка размещается в поле решетки, сделанной из магнитов. Таким образом, вся площадь плёнки оказывается в магнитном поле, и пленка излучает звук равномерно со всей поверхности.

В начале существования магнитопланарных систем проводники из фольги просто наклеивали на пленку. Проблемой такого варианта было отслоение проводника после интенсивной эксплуатации: он нагревался, и клей не выдерживал. Наглядным примером могут служить выпускавшиеся в СССР динамические пищалки 10ГИ-1, наушники ТДС-7, ТДС-17.

Затем технология совершенствовалась, для приклеивания проводника на пленку стали применять температурную адгезию, закрепляя, например, алюминий (реже — медь) на майлар (лавсан, тефлон). Это более дорогой вариант технологии планарного излучателя — чуть дешевле обходится прошивание пленки токопроводящей проволокой.

Преимущества технологии состоят в том, что масса планарной подвижной системы на несколько порядков меньше, чем у классического динамика. В результате резко уменьшаются искажения. С другой стороны, магнитопланары предполагают излучение с большой площади, что, как минимум, создает проблему стереосцены.

Особое развитие принцип получил в наушниках, где используются различные его варианты, например, ортодинамические излучатели.

Электростат

Неплохие результаты удалось получить с электростатическим вариантом планарного (пленочного) излучателя. Принцип действия следует из названия: речь идет о движении диэлектрической пленки в электрическом поле. До этого пленку натягивают между двумя токопроводящими сетками (статорами), на которые подается модулированное звуковым сигналом напряжение, а на саму пленку — потенциал приблизительно в 3 000 В.

Преимущество такого варианта излучения по сравнению с магнитопланарным — отсутствие проблем с нанесенными на пленку проводниками тока. Их просто нет. С другой стороны, такой излучатель нуждается в объемистой мощной электронике и, естественно, требует отдельного питания. В остальном электростат и магнитопланар схожи.

Стоит подробнее остановиться на вопросе воспроизведения низкочастотного диапазона с помощью планарных систем. Они по определению не готовы обеспечить серьезную амплитуду. И если в магнитопланарных громкоговорителях более распространена конфигурация в виде сочетания узкого высокочастотного излучателя и низкочастотной секции большей площади, то в электростатических системах, чаще всего, сам электростат занимается средне- и высокочастотным диапазоном, хотя бы потому, что модели большой площади достаточно дороги.

Поэтому за низкочастотный диапазон у них отвечает, как правило, интегрированный в систему сабвуфер, работающий с применением классического динамика. Такие системы называются гибридными. Изготовители магнитопланарных спикеров также иногда предлагают доукомплектование своих изделий сабвуферами на базе классических динамиков.

Кроме того, оба основных варианта с применением плёнки являются дипольными системами. То есть назад и вперед они излучают (звучат) практически одинаково. Это приводит к определенным проблемам с правильным размещением таких колонок в комнате прослушивания.

Излучатель Хейла и другие излучатели с гофрированными пленочными мембранами

В принципе, логично было бы разделить звуковой диапазон на несколько полос и в каждой полосе использовать наиболее подходящей для нее вариант звуковоспроизведения. Например, магнитопланарные излучатели часто используются в верхнем диапазоне в качестве твитеров (пищалок). То же самое можно сказать об излучателях Хейла — Air Motion Transformer (AMT).

Речь идет о системе на базе волнообразно-гофрированной пленки с нанесенными на нее проводниками из фольги, помещенной в сильное магнитное поле. Пропускание тока по таким проводникам приводит к тому, что соседние участки притягиваются или отталкиваются, выталкивая или втягивая воздух между гофров. Такой вариант источника звука имеет все преимущества пленочного излучателя, поскольку вес подвижной системы очень мал.

Внешне на излучатель Хейла очень похож ленточный алюминиевый твитер, в котором гофрированная тончайшая фольга окружает постоянный магнит. Ввиду малого сопротивления, сигнал на концы фольги подводится через понижающий трансформатор.

Естественно, что излучатели Хейла и их аналоги используются, в основном, в верхнем частотном диапазоне.

Ионофон (электродуговой плазменный громкоговоритель)

Именно в диапазоне верхних частот важен минимальный вес подвижной системы и ее минимальная инерционность. Идеальным излучателем для верхних частот стало бы невесомое тело, механически никак не связанное с опорами и колеблющееся (изменяющее свой объем) под воздействием электрического сигнала.

И такой вариант, использовавший, по сути, принцип работы радиолампы, был найден в начале второй половины прошлого века. Он получил название ионофон. Принцип действия системы основан на пульсациях электродуговой плазмы в переменном электрическом поле. Первые образцы устройства, представленные на ВДНХ в начале 50-х, имели определенные побочные проблемы. В частности, легкий треск разряда, от которого затем смогли избавиться.

В семидесятых годах прошлого века были выпущены серийные образцы акустических систем с верхнечастотным звеном на базе плазменного излучателя. Сейчас такие излучатели доступны для установки в современную пользовательскую акустику и даже в мощные концертные системы.

Недостатком ионофона можно считать необходимость достаточно мощного электропитания и, как следствие, требования устройства к отводу тепла. В результате, устанавливая такой твитер в замкнутый объем обычной колонки, стоит задуматься о том, как бороться с его перегревом. Повышенное энергопотребление также не добавляет энтузиазма, к тому же внутри устройства — источник сверхвысокого напряжения.

С другой стороны, на базе плазменного излучателя можно получить поистине аудиофильскую систему, поскольку качество его звучания, по идее, приближается к абсолютному.

Пьезоизлучатель

Известное свойство пьезокристалла: генерировать электрический ток в случае приложения к нему деформирующей силы, либо наоборот — деформироваться в случае приложения к нему электрического тока. Этот эффект применяется во многих областях, начиная от производства весов и зажигалок и заканчивая звуковоспроизведением.

Поскольку в данном случае не получается получить большую амплитуду колебаний, рассчитывать на возникновение низкочастотных устройств звуковоспроизведения на базе пьезокристаллов не приходится. Зато пьезокристаллы могут работать на высокой частоте. Поэтому на их базе изготавливаются твитеры.

Данный принцип применяется в недорогих моделях, благодаря дешевизне технологии. К сожалению, и результаты, получаемые с помощью этой технологии — не самые лучшие, а качество звука, как правило, невысокое.

НЧ-система с механическим приводом

Естественно, что в области звуковоспроизведения возможны и экзотические решения. Ведь если проанализировать все существующие технологии, то у них можно найти один общий недостаток — очень низкий коэффициент полезного действия.

Этого недостатка лишены генераторы низкой частоты с механическим приводом. Собственно говоря, эти излучатели не работают со звуковым сигналом. Они применяются для различных технологических целей, в частности — для испытаний готовой продукции на виброустойчивость, выдавая синусоидальные колебания заданной частоты. При этом может обеспечиваться очень большая громкость!

Устройство состоит из жесткой пластины, на которую через шатун с двумя шарнирами передается возвратно-поступательное движение от диска, укрепленного на оси электродвигателя. Все это, очевидно, нужно как следует закрепить.

Частота колебаний такой системы зависит от скорости вращения электродвигателя. Получаем высокоэффективный генератор практически синусоидальных низкочастотных звуковых волн. Интересно, что в далеких восьмидесятых одна из дискотек в США купила такой генератор у НАСА. Он, якобы, затем использовался в составе низкочастотного звена акустики танцевального зала. Или в чисто рекламных целях. О реальном эффекте такого устройства можно только догадываться.

Другие материалы цикла «Акустические системы»:

Источник

О некоторых особенностях излучателя Хейла

Меня периодически спрашивают о том, не планирую ли я сделать какую-нибудь модель наушников на основе излучателей Хейла, известных также как Air Motion Transformer (AMT). Мой ответ: «нет, не планирую». И я в данной статье объясню, почему именно.

Данная статья выражает только мое личное мнение, основанное на моем личном опыте, с которым можно не соглашаться и можно критиковать. Но желательно технически аргументированно, не покидая рамки здравого смысла )))

Описывать устройство и принцип работы не стану, информация легко доступна в интернете и в патентах.

Не стану также описывать свой опыт знакомства с этим типом излучателей и нюансами экспериментов для применения в наушниках.

В качестве достоинств этого излучателя в плане звучания в разных обзорах и рекламных буклетах называют:

«чистый и прозрачный звук»;
«высочайшая детальность»
«фантастическое разрешение».

Ах да, еще замечательная фраза о том, что в этом излучателе воздух движется в 4-5 раз быстрее, чем происходят колебания мембраны. И якобы это обеспечивает превосходство данной конструкции над прочими.

Предлагаю обратить внимание, какие происходят процессы в этом излучателе, но о которых никогда не напишут ни в одном обзоре или рекламной презентации, и которые объективно приводят совершенно не к тем последствиям в звуке, которые рекламируются.

Изгибы «гармошки» мембраны расположены весьма плотно, и участки токопроводящих дорожек с противоположным направлением тока находятся в непосредственной близости друг от друга. Это вызывает взаимные наводки друг на друга, искажающие основной сигнал.
Рассмотрим взаимодействие параллельных проводников с током между собой и с полем постоянных магнитов (см. Рисунок 1).

Рисунок 1 — Направление сил Ампера, возникающих в излучателе Хейла

поскольку в соседних проводниках ток течет в противоположных направлениях, то они взаимодействуют между собой, и независимо от направления тока в цепи они отталкиваются под воздействием силы Ампера. На рисунке 1 черным цветом изображены проводники, зеленым (1) направление тока, красным (3) направление силы Ампера от взаимодействия проводников с током между собой. Для упрощения показаны только 2 проводника. Реальная картина существенно сложнее, так как проводников больше двух и по каждый проводник (кроме крайнего) испытывает отталкивающее воздействие от соседних с обеих сторон, а также воздействие сил упругости в изгибах дорожки, а изначальное направление результата сложения сил зависит от фактических (всегда немного разных) изгибов «гармошки».
поскольку проводники находятся в магнитном поле постоянных магнитов, то при прохождении тока в одном направлении, они отталкиваются, а при смене направления тока на противоположное — притягиваются под воздействием силы Ампера, возникающей уже между проводниками с током и постоянными магнитами. Эта сила Ампера на рисунке обозначена синим (3).
итоговое же движение самой мембраны определяется взаимодействием всего этого. Направление и ускорение движения — это результат сложения воздействующих сил. Грубо говоря — на рисунке 1 обратите внимание, что от изменения направления зеленых стрелочек, направление красных стрелочек остается прежним, а направление синих стрелочек меняется. Разумеется, сила Ампера между проводниками существенно меньше, чем между проводниками и магнитами, но возникновение специфических искажений сигнала тут неизбежно из-за разной их направленности.

Посмотрим чуть подробнее, как на самом деле работает мембрана и какие колебания в ней происходят.

На Рисунке 2 изображены направления движения в изгибах мембраны, и соответствующие направления звукового излучения, характерные при прохождении тока через дрожки в одном направлении. Когда ток идет в противоположном направлении, все направления стрелок нужно сменить на противоположные.

Черным цветом изображены изгибы «гармошки» мембраны.

Приводимые в рекламе (да и в патентах тоже) принципы работы ограничиваются пунктами 1 и 3 данного рисунка. При прохождении тока через дорожки в одном направлении, мембрана совершает движения, обозначенные здесь цифрой 1 и красными горизонтальными стрелками, и выталкивает воздух из складок «гармошки», формируя звуковой сигнал (обозначенный на рисунке цифрой 3 и зелеными вертикальными большими стрелками).

Однако при осуществлении движения 1 (красные горизонтальные стрелки) возникает неизбежно и движение 2 (красные вертикальные стрелки), обусловленное деформацией пленки. На рисунке 4 справа изображена схематично амплитуда этих деформаций.

Следует обратить особое внимание на то, что направление движения участков мембраны, обозначенное цифрой 4, противоположно направлению выталкивания воздуха из «гармошки». То есть при работе излучателя Хейла происходит одновременное излучение звука с противоположной фазой сигнала. Скорость, амплитуда у этого движения 4, разумеется, значительно меньше, чем 3, но оно неизбежно в этой конструкции присутствует.

Рисунок 2 — Направления движения участков мембраны и направления излучения звука излучателя Хейла

Поскольку механически и акустически они никак друг от друга не изолированы, то между ними всегда при работе присутствует частичное «акустическое короткое замыкание (АКЗ)», обозначенное синими стрелками 5.

Отмечу, что это АКЗ является одной из причин, наравне с относительно малой амплитудой колебаний в складках «гармошки», вызывающей невозможность получить адекватную отдачу на НЧ.

Для наглядности и сравнения — на рисунке 3 изображены эти же процессы для планарной мембраны. Дабы не загромождать — изображено только то, что происходит при движении «полуцикала» синусоиды при прохождении тока в одном направлении. При прохождении тока в другом направлении направления всех стрелок меняются на противоположные.

Рисунок 3 — Направления движения участков мембраны и направления излучения звука планарного излучателя излучателя.

В конструкции даже идеально изготовленного излучателя Хейла присутствуют особенности, которые создают разную амплитуду на разных участках мембраны.

На Рисунке 4 схематично изображен фрагмент излучателя.

Поскольку магнитная система представляет собой установленные с промежутками отдельные магниты, то сила магнитного поля не является равномерной на всем протяжении токопроводящих дорожек. На разные участки дорожек воздействует разное по величине магнитное поле (зависит от квадрата расстояния до магнитов). Амплитуда колебаний, скорость воздушного потока на разных участках разная. У этого есть последствия в виде фазовых, гармонических, амплитудных искажений сигнала.

Впрочем, это не особо сильно влияет на конечный результат по одной простой причине. Мне довелось познакомиться примерно с десятком различных образцов излучателей Хейла. Все они имели разной степени выраженности дефекты в виде разных по ширине, высоте и углам изгибов, точности укладки между магнитами и т. д. Последствия в принципе те же самые.

Рисунок 4 — Амплитуда колебаний мембраны в излучателе Хейла.

Подведу итог всему написанному.

Специфический характер звучания излучателей Хейла обусловлен заложенными в его устройство и принцип работы искажениями, характеризующимися:

присутствием в основном сигнале искажений, обусловленных разными направлениями сил Ампера между соседними проводниками, и сил Ампера между проводниками и постоянными магнитами;
присутствием в основном сигнале противоположного по фазе паразитного сигнала (по причине наводок в близко расположенных проводниках с противоположным направлением, и по причине движения в противофазе участков мембран;
присутствием частичного акустического короткого замыкания на мембране;
гармоническими, фазовыми, амплитудными искажениями как из-за особенностей принципа работы, так и особенностей реализации в конкретном образце.

Это звучание объективно не является и не может являться «точным, чистым, натуральным, тембрально достоверным» и т. д. Однако это не значит, что у такого звучания не может быть поклонников.

P.S. У меня имеются наработки по мотивам излучателей Хейла, которые пригодны для патентования, и направлены на улучшение параметров их звучания. Для сотрудничества в этой сфере обращайтесь, можно обсудить.

Авторская статья (c) Snorry (Сергей Глазырин)
Перепечатка и использование материалов данной статьи запрещено

Источник