Kaiutin

Poll without page-refresh

Article on other languages:

	del.icio.us
	Digg
	Furl
	Reddit
	Rojo
	Add to OnlyWire

Seinään kiinnitetty kaiutin.

Kaiutin eli kovaääninen on sähköakustinen laite, joka muuttaa vahvistimelta saapuvan vaihtovirran ilmanpaineen vaihteluiksi eli ääneksi. Kaiuttimen toiminta perustuu yleensä ns. dynaamiselle periaatteelle, jossa voimakkaassa magneettikentässä olevaan johtimeen (puhekela) johdetaan äänen mukaan vaihtelevaa virtaa ja tämä aiheuttaa puhekelaan (kaiuttimen kartioon) mekaanisen liikkeen ja sitä kautta ilmanpaineen vaihtelun, jonka aistimme äänenä.

Rakenne

Eräs yleinen kaiutinmalli on kaksitieperiaatteella toimiva passiivinen dynaamisilla elementeillä toteutettu kotelokaiutin. Siinä on tavallisesti halkaisijaltaan 4 - 8 tuuman keskiäänielementti, joka kotelon bassovirityksen eli refleksikotelon avulla toistaa myös matalampia taajuuksia. Korkeita ääniä varten on diskanttielementti. Jakosuodin erottelee eri elementeille menevät taajuusalueet ja muokkaa taajuusvastetta halutunlaiseksi. Ns. kolmitierakeneessa on äänitaajuuskaista vastaavasti jaettu kolmeen rinnakkaiseen kaistaan niille erityisesti optimoitujen kapeampikaistaisten kaiutinelementtien tai -elementtiryhmien kesken.

Aktiivikaiuttimissa on yhdysrakenteinen monikanavainen vahvistin ja aktiivielektroniikalla (tästä nimitys) toteutettu jakosuodatin kutakin eri kaistan kaiutinelementtiä tai -elementtiryhmää varten. Jakosuodatus eri taajuusalueita toistaville elementeille on toteutettu ennen tehovahvistinta, ja kukin elementti tai -ryhmä on suoraan kytketty vahvistimen ulostuloihin. Aktiivinen jakosuodatus voi olla toteutettu analogiaelektroniikalla tai nykyään yhä yleisemmin käytetyllä digitaalisella signaaliprosessorilla (DSP). Jälkimmäisellä tekniikalla saavutetaan merkittäviä etuja esimerkiksi kaiutinelementtien taajuus- ja vaihevasteen korjauksessa sekä kaiuttimen huonevasteen korjauksessa sen varsinaisessa loppusijoituspaikassa.

Lisäksi on olemassa erikoisempiakin akustisia rakenteita, esimerkiksi sähköstaattisia tasopaneleita, dynaamisia nauhakaiuttimia, torvella tai muulla akustisella sovitteella kuormitettuja säteilijöitä sekä myös ionisoituneen kaasupurkauksen modulointiin perustuvia, tosin hyvin harvinaisia, säteilijöitä..

Dipolikaiuttimessa, joka periaatteessa toimii ilmamolekyylien ns. nopeuslähteenä, elementtejä ei ole koteloitu, joten se säteilee ääntä sekä eteen- että taaksepäin. Taaksepäin suuntautunut ääni on vastavaiheessa eteenpäin suuntautuvaan nähden johtuen elementin liikkeestä. Vastavaiheiset ääniaallot kumoavat toisensa, ja siksi dipolikaiutin ei juurikaan säteile ääntä sivuille, kun taas tavallinen monopolilähde, joka erotuksena edellisestä toimii ns. painelähteenä, säteilee kaikkiin suuntiin kotelon mittoja merkittävästi suuremmilla aallonpituuksilla.

Sähköstaattiset sekä magnetostaattiset panelikaiuttimet ovat pääsäntöisesti dipoleita, mutta monopoliraketeitakin esiintyy erityisesti korkeataajuuselementeissä. Dipolikaiutin voidaan toteuttaa myös perinteisillä dynaamisilla elementeillä yleensä noin 5 kHz taajuuksiin asti.

Kardioidikaiutin on kaiutin, joka säteilee ääntä etuavaruuteen. Taka- ja sivusäteilyä on vaimennettu tai kumottu hidastamalla ääniaallon kulkeutumista kotelon rajapinnoille ja/tai vastavaiheistettuna signaalina suoraan haluttuihin suuntiin.

Siirtolinja-kaiutin on kotelokaiutin, jossa on loppua kohti kapeneva tunneli. Kotelo mitoitetaan aallonpituuden osuuksien mukaan pyrkimyksenä bassotoiston jatkaminen ilman refleksikoteloita vaivaavaa impedanssikäytöstä.

Teho

Tavalliselle passiivikaiuttimille menevästä tehosta iso osa kuluu matalia ääniä tuottavissa bassoelementeissä. Suurin osa vahvistimen käyttämästä tehosta muuttuu puhekelassa hukkalämmöksi, noin prosentin verran menee äänen tuottamiseen.^lähde?

Kaiuttimen sähköakustinen muuntosuhde ilmoitetaan spesifikaation yhteydessä painejänniteherkkyytenä redusoituna 1 W tehotasoon syötettynä kaiuttimen nimellisimpedanssia vastaavaan resistanssiin. Vakiintunut tapa ilmoittaa herkkyys on metrin päästä kaiuttimen edestä mitattu keskimääräinen äänenpaine 1 W:n (vastaa noin 2,83 V rms-jännitettä 8 Ω kuormaan) teholla vapaassa äänikentässä (kaiuton tila). Käytännön kaiuttimien herkkyys vaihtelee suuresti noin 80 dB:stä jopa 110 dB:n herkkyyksiin yltäviin torvikaiuttimiin. Kaiuttimen tällä tavoin määriteltyä painejänniteherkkyyttä ei tule sekoittaa hyötysuhteeseen, joka on määritelty kaiuttimen antaman akustisen kokonaistehon suhteena kaiuttimeen syötettyyn sähkötehoon.

Desibeliasteikon logaritmisen luonteen vuoksi kaiuttimen herkkyydellä on suuri merkitys saatavaan äänenpaineeseen. Siinä missä 100 dB herkkä kaiutin vaatii siis 1 watin tehon vahvistimelta tuottaakseen äänenpainetta 100 dB, 90 dB herkkä kaiutin vaatii 10 W ja 80 dB herkkä kaiutin 100 W. Tehon kaksinkertaistaminen tuottaa aina noin 3 dB lisää äänenpainetta.

3dB:n lisäys vaatisi kuitenkin kaiuttimen kompressoitumisen puuttumista, joten todellinen lisäys äänenpaineessa on yleensä 2dB:tä tai jopa alle sen. Huomioitavaa on myös "tehonkesto", joka tulee aina vastaan ennemmin tai myöhemmin. PA- ja Konsertti- järjestelmissä onkin nykyään keskitytty suuntaavuuden hallintaan ja "riittävän" herkkyyden saavuttamiseksi. Nykyaikainen linearray tuottaa harvoin alle 100 dB:n akustisen tehon 1 W teholla, joten useiden kaiuttimien muodostama viuhka tuottaa helposti merkittävästi paremman hyötysuhteen ja suuntaavuuden tarkan hallinnan.^lähde? Tehokkaat ja erittäin kevyet vahvistimet helpottavat myös työskentelyä suuren äänenpaineen ystävälle.