Что такое динамик, телефон, звукосниматель, микрофон, их виды и применение
Акустическими (вернее — электроакустическими) называют приборы, преобразующие энергию электрических колебаний в энергию звуковых или механических колебаний, и наоборот. Условные графические обозначения этих приборов построены на основе общих символов, установленных стандартом для каждого их вида.
Телефоны и громкоговорители
Общие символы телефона (рис. 1) и громкоговорителя (рис. 2) напоминают своими очертаниями внешний вид (проекцию сбоку) этих приборов в традиционном конструктивном исполнении. В таком виде обозначения применяют наиболее часто.
Рис. 1. Общие символы телефона.
Рис. 2. Общие символы громкоговорителя.
Но, как известно, в телефонах и громкоговорителях используют разные способы преобразования электрических колебаний в звуковые: электромагнитный, электродинамический, пьезоэлектрический, электростатический и др. Эти особенности указывают на схемах специальными знаками.
Основу электромагнитных акустических приборов составляет постоянный магнит, на полюсных наконечниках которого размещены одна или две неподвижные катушки, и стальная мембрана или якорь.
При прохождении через катушки переменного тока звуковой частоты образуется дополнительное магнитное поле, которое в зависимости от направления тока усиливает или ослабляет поле постоянного магнита.
Результирующее магнитное поле воздействует на мембрану или якорь, в результате чего они колеблются с частотой тока через катушки. Источником звуковых колебаний в телефоне служит сама мембрана, в громкоговорителе — диффузор, жестко связанный с якорем.
Электромагнитный принцип действия телефона или громкоговорителя отображают знаком электромагнита — упрощенным символом катушки с ферромагнитным магнитопроводом, помещаемым внутри общего символа (рис. 3).
Рис. 3. Электромагнитный принцип действия телефона или громкоговорителя отображают знаком электромагнита.
В электродинамическом приборе также имеются постоянный магнит и 'катушка, но здесь она сделана подвижной (по отношению к магниту) и жестко соединена с диффузором.
Колебания диффузора вызываются электродинамической силой, возникающей при прохождении через катушку переменного тока звуковой частоты. Электродинамический принцип преобразования сигнала указывают символом катушки без магнитопровода (рис. 4).
Рис. 4. Электродинамический принцип преобразования сигнала указывают символом катушки без магнитопровода.
Главной частью пьезоэлектрических телефонов и громкоговорителей является пьезоэлемент — пластинка нз специального вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами.
Обычно пьезоэлемент состоит из двух склеенных вместе пластинок, между которыми помещен тонкий металлический электрод. На наружные поверхности пластинок также наклеены электроды, концы которых соединены вместе. Один из концов пвезоэлемента жестко закреплен на корпусе акустического прибора, другой связан с излучателем (мембраной или диффузором).
При подаче на электроды напряжения звуковой частоты свободный конец пьезоэлемента и соединенный с ним излучатель колеблются с. частотой приложенного напряжения, в результате чего мы слышим звук.
Пьезоэлектрический способ преобразования сигнала обозначают узким прямоугольником, соответствующим пластинке, и двумя черточками, символизирующими обкладки (рис. 5).
Рис. 5. Пьезоэлектрический способ преобразования сигнала обозначают узким прямоугольником.
В акустических приборах, использующих электростатический принцип преобразования электрического сигнала в звук, преобразователь выполнен в виде конденсатора, состоящего из неподвижной и подвижной пластин, помещенных на небольшом расстоянии одна от другой.
Неподвижная пластина представляет собой достаточно массивный электрод, подвижная — тонкую мембрану. Для создания постоянной силы электростатического притяжения к обкладкам этого своеобразного конденсатора прикладывают постоянное напряжение.
Рис. 6. Электростатические приборы обозначают символом конденсатора постоянной емкости.
Напряжение звуковой частоты подают на резистор, включенный в цепь постоянного напряжения. Изменяющееся на обкладках напряжение вызывает изменение силы электростатического притяжения, и мембрана колеблется с частотой переменного напряжения. Электростатические приборы обозначают символом конденсатора постоянной емкости (рис. 6,а).
Акустические приборы, действие которых основано на использовании магнитострркции — свойства некоторых ферромагнитных материалов сокращаться или расширяться при намагничивании (либо изменять свою магнитную индукцию при механических деформациях), выделяют знаком, состоящим из символа катушки из двух полуокружностей и двунаправленной стрелки (рис. 6,6).
Стандарт предусматривает обозначение и других особенностей конструкции приборов этой группы. Так, если необходимо подчеркнуть, что телефоны снабжены оголовьем, к основному символу добавляют небольшую дужку (рис. 7,а), а если надо изобразить стереофонические телефоны, в него вводят символ таких приборов — знак в виде двух взаимно перпендикулярных стрелок (рис. 7,6).
Рис. 7. Телефоны снабжены оголовьем, к основному символу добавляют небольшую дужку.
В последнем случае акустический прибор изображают с необходимым (соответствующим реальному) числом выводов, увеличивая, если •нужно, размер основного символа.
Рис. 8. Общий символ громкоговорителя.
Общий символ громкоговорителя используют не только для обозначения динамических головок, но и для обозначения абонентских громкоговорителей, а также целых акустических систем, содержащих несколько головок. Возможность регулирования громкости звучания (например, в абонентских громкоговорителях) показывают знаком регулирования (рис. 8,а).
Головку, выполняющую поочередно функции громкоговорителя и микрофона (так ее нередко используют в малогабаритной аппаратуре симплексной авязи), изображают на схемах со знаком обратимости преобразования — обоюдоострой стрелкой на оси симметрии (рис. 8,6).
Рядом с позиционным обозначением динамических головок громкоговорителей и акустических систем обычно указывают их тип.
Микрофоны
Рассмотренные знаки используют и для обозначения принципа действия микрофоной. Условное графическое обозначение этих акустических приборов сохранилось с тех пор, когда существовали только угольные микрофоны.
Преобразование звука в электрические колебания происходило в них в результате изменения контакта угольных шарика и мембраны. Упрощенный профильный рисунок этих двух частей микрофона и стал его первым условным обозначением.
Со временем изменилось соотношение размеров шарика и мембраны, иначе стали располагать линии-выводы, а сам символ превратился в общее обозначение микрофона (рис. 9,а, б)'.
Для обозначения угольного микрофона теперь используют специальный знак — небольшой кружок, помещаемый в центре основного символа (рис. 9,в). Электродинамический, конденсаторный и пьезоэлектрический микрофоны изображают на схемах, как показано на рис. 9,г—е.
Рис. 9. Общее обозначение микрофона.
На основе общего символа акустических приборов этой группы построены и обозначения ларингофонов — специальных микрофонов, прикладываемых к шее около гортани и предназначенных для телефонных переговоров в шумных условиях (в самолетах, танках и т. д.).
Отличительный признак ларингофона на схеме — хорда, параллельная символу мембраны (рис. 10,а).
Способ преобразования звука в электрические колебания и в этом случае указывают теми же знаками. Для примера на рис. 10,6 приведен символ пьезоэлектрического ларингофона. Аналогично обозначают и остеофоны — микрофоны, использующие явление костной проводимости звука, которая хорошо выражена у ностей черепа.
Рис. 10. Отличительный признак ларингофона на схеме — хорда, параллельная символу мембраны.
Акустические головки
Для обозначения акустических головок, используемых в устройствах звукозаииси и звуковоспроизведения (рекордеры, звукосниматели, головки для магнитной и оптической записи и воспроизведения), раньше пользовались разными символами.
Так, звукосниматели и рекордеры механической записи звука обозначали в виде утолщенной окружности, перечеркнутой в нижней части коротким штрихом, символизирующим иглу, и тонкой стрелкой, направленной в зависимости от назначения прибора внутрь символа (звукосниматель — см. рис. 11,а) или от него (рекордер — см. рис. 11,6). Магнитную головку обозначали незамкнутым кольцом, в разрыве которого помещали знак, характеризующий ее назначение (рис. 11,в, г).
Рис. 11. Звукосниматели и рекордеры механической записи, магнитные головки - обозначения на схемах.
Современные обозначения головок, используемых в звукозаписи, базируются на оонове общего символа в виде «утюжка» (рис. 12,а). Добавление к нему штриха («иглы») в левой нижней части превращает его в символ механической соловки (рис. 12,6), а знака в виде перевернутой буквы С — в сим-нол магнитной головки (рис. 12,в).
Рис. 12. Современные обозначения головок, используемых в звукозаписи.
Назначение акустической головки (воспроизведение или запись) указывают стрелкой (рис. 12,г, д), направленной в сторону вывода (воспроизведение) или от него (запись).
Таким образом, обозначение головки для воспроизведения записи с грампластинки (звукоснимателя) получается из символа механической головки и стрелки, направленной от иглы, а головки, преобразующей электрические колебания звуковой частоты в механические колебания резца, вырезающего звуковую канавку на лаковом диске (рекордера), — из того же символа, но со стрелкой, направленной в сторону иглы.
Принцип преобразования энергии в головках указывают теми же знаками, что и в условных обозначениях телефонов, громкоговорителей и микрофонов. В современной звуковоспроизводящей радиоаппаратуре применяют в основном пьезоэлектрические и электромагнитные звукосниматели. Соответствующие им символы пьезоэлемента и электромагнита изображают в левой части условного обозначения, как показано на рис. 12,е, ж.
Головки для механической записи и воспроизведения звука также делятся на монофонические и стереофонические. Принадлежность к первому типу в условных обозначениях не указывают, для выделения же стереофонических головок, как и в ранее рассмотренных случаях, попользуют знак стереофонического прибора (рис. 12,з).
Рис. 13. Условные графические обозначения записывающей и воспроизводящей магнитных головок.
Условные графические обозначения записывающей и воспроизводящей магнитных головок показаны на рис. 13,а и б соответственно. Универсальную магнитную головку изображают основным символом с двунаправленной стрелкой внутри (рис. 13,в), стирающую — тем же символом, но со знаком стирания магнитной записи — крестиком (рис. 13,г).
При необходимости в обозначение магнитной головки вводят знак стереофонического прибора (рис. 13, д) и цифры, означающие число дорожек на магнитной ленте (рис. 13,е).
Оптические головки
ГОСТ 2.741—68 устанавливает также условные графические обозначения оптических головок (рис. 14). О назначении этих головок судят по знаку оптического прибора — двум параллельным стрелкам, изображенным вблизи суженной части утюжка.
Рис. 14. Оптические головки.
Если они направлены к нему, то это значит, что головка воспроизводящая, а если от него — записывающая.
Электрические звонки
Электрические звонки изображают в виде упрощенного рисунка их звучащей части — колокольчика (рис. 15,а). Если требуется указать род тока, необходимого для работы звонка, внутри символа помещают условное обозначение постоянного (горизонтальная черточка) или переменного (синусоида) тока (рис. 15,6, в).
Рис. 15. Электрические звонки.
Звонок, реагирующий на включение тока одним ударом молоточка (гонг), обозначают общим символом с вертикальной чертой, делящей его пополам (рис. 15,г).
Зуммеры
В полевых телефонах, а также в устройствах для обучения приему на слух телеграфных сигналов применяют зуммеры, устройство которых примерно такое же, как и звонка.
Условное обозначение зуммера — тот же полукруг, но с выводами, присоединенными к его круглой части (рис. 16).
Рис. 16. Обозначение зуммера на схемах.
Ультразвуковой гидрофон
Ультразвуковой гидрофон (головка прибора для измерения глубины воды) обозначают несколько увеличенным и повернутым на 90° символом телефона (рис. 17), Возможность излучения и приема ультразвуковых колебаний указывают обоюдоострой стрелкой, пересекающей нижнюю (по рисунку) сторону символа.
Рис. 17. Ультразвуковой гидрофон.
Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.