Sumber pembangkitan suara umumnya cukup rumit dan seringkali di luar jangkauan kemampuan analisis biasa jika deskripsi rinci diperlukan. Untungnya, penjelasan rinci tentang mekanisme pembangkitan kebisingan seringkali tidak diperlukan tujuan kontrol kebisingan dan dalam kasus seperti itu penyederhanaan yang sangat kasar sudah cukup. Misalnya, sumber bunyi dengan dimensi karakteristik yang jauh lebih kecil dari itu panjang gelombang yang dihasilkannya seringkali dapat didekati sebagai sumber titik nol sederhana dimensi. Dalam hal ini sifat-sifat sumber suara titik yang diidealkan akan memberikan deskripsi yang cukup tentang sumber suara asli.

Sumber bunyi sederhana adalah yang memancar secara seragam ke segala arah dan yang mana jauh lebih kecil dari panjang gelombang suara yang dipancarkan. Sumbernya bisa speaker kecil yang dipasang di salah satu dinding kotak kaku yang sangat kecil, tetapi sepanjang panjang gelombang yang dihasilkannya besar dibandingkan dengan salah satu dimensi kotak itu akan memenuhi syarat sebagai sumber sederhana. Artinya, sumber kotak speaker kecil akan menghasilkan suara bidang akustik seperti itu yang akan dihasilkan oleh bola kecil yang berdenyut. 

Benda bergetar secara alami pada frekuensi tertentu adalah cara untuk menciptakan musik, tetapi itu adalah penyebab utama masalah saat musik direproduksi, katakanlah melalui pengeras suara. Fenomena yang menjadi sumber suara asli menjadi distorsi. Kesulitan muncul karena bagian struktural dari loudspeaker masing-masing akan memiliki frekuensi alami mereka sendiri yang dapat mempengaruhi suara padahal seharusnya tidak.

Kerucut loudspeaker dipaksa untuk bergetar oleh arus listrik yang melewati kumparan di alasnya yang diatur dalam medan magnet. Ketika kerucut bergetar, getaran tersebut ditransfer ke udara dan dengan demikian ke gendang telinga kita. Pada artikel ini kami mempertimbangkan secara singkat dua aspek loudspeaker. Pertama, getaran dari kerucut itu sendiri dan kedua, udara di dalam kotak atau lemari yang berisi kerucut. Udara ini digerakkan oleh permukaan belakang kerucut.

Komponen-komponen Pada Speakers

  1. Kumparan Suara: hanyalah gulungan kawat tembaga, yang biasanya dililitkan pada bahan ringan seperti kertas. Pergerakan kumparan suara di celah magnetlah yang berosilasi, dan akibatnya, menggerakkan kerucut untuk mengeluarkan suara.
  2. Pelat Atas (Juga Disebut Pelat Depan) Ini adalah sepotong logam, (biasanya baja) yang berada di atas magnet dan membantu menjaga medan magnet. Desain pelat atas dapat memengaruhi kekuatan medan magnet.
  3. Kuk (Juga Disebut Sepotong Tiang) Ini adalah sepotong logam (biasanya baja) yang berada di bawah magnet. Mirip dengan pelat atas, desain kuk dapat memengaruhi kekuatan medan magnet.
  4. Magnet sangat penting untuk pengoperasian speaker. Magnet diapit di antara pelat atas dan kuk. Ketika kumparan kawat tembaga (kumparan suara) ditempatkan ke dalam medan magnet dengan arus yang melewatinya (sinyal input Anda), itu akan berosilasi. Osilasi kumparan suara di celah magnet inilah yang menyebabkan kumparan suara bergerak. Saat kumparan suara terhubung ke kerucut, kerucut juga akan bergerak.
  5. Spiders/laba-laba (Juga disebut Suspensi) Komponen yang disebut laba-laba biasanya melekat pada kumparan suara dan rakitan kerucut. Kumparan suara tidak dapat berosilasi di ruang bebas; itu perlu dilampirkan ke sesuatu dengan efek pegas untuk menahan kumparan suara di celah magnet. Laba-laba biasanya terbuat dari kain tenun atau plastik, yang cukup kuat untuk menahan kumparan suara pada posisinya, tetapi dengan efek pegas yang cukup untuk memungkinkan kumparan suara bergerak.
  6. Kerucut (Juga Disebut Diafragma) Kerucut adalah bagian pembicara yang paling mudah dikenali. Itu terpasang ke kumparan suara. Saat kerucut bergerak, ia menghasilkan suara dengan menggerakkan udara di sekitar kerucut.
  7. Sekitarnya Sama seperti kumparan suara, kerucut tidak dapat berosilasi di ruang bebas dan perlu dilampirkan pada sesuatu yang menahannya pada posisinya tetapi memungkinkan gerakan yang cukup untuk memungkinkan kerucut bergerak ke atas dan ke bawah. Satu sisi keliling dipasang ke tepi kerucut dan memungkinkannya bergerak. Sisi lain dari sekeliling dipasang ke sasis, juga dikenal sebagai rangka.
  8. Chasis (Juga Disebut Rangka) Ini adalah bingkai logam tempat semua komponen speaker dipasang dan disatukan. Kami biasanya merekatkan surround dan suspensi ke rangka. Selain itu, magnet, pelat atas, dan rakitan kuk disekrup ke rangka. Bingkai menyatukan semua komponen ini untuk membentuk struktur speaker.
  9. Box (Juga Disebut Kabinet) Terakhir, setiap speaker perlu dipasang ke sesuatu untuk digunakan pelanggan. Ini bisa berupa kotak terbuka atau tertutup, juga disebut kabinet di industri.

Finite Element Analysis (FEA)

Matematika berguna dalam mencoba memahami proses-proses ini dengan mampu memodelkannya. Ini dapat mewakili secara rinci geometri bentuk tertentu, dan mengetahui parameter yang tepat untuk material, dapat memprediksi frekuensi alami dan bentuk mode dari struktur yang bergetar. Jadi tanpa harus membangun prototipe fisik dan mengamati (mungkin dengan laser) bagaimana perilakunya, model matematika dapat dibuat melalui program komputer dan hasilnya ditampilkan di layar komputer. Dengan cara ini perilaku dasar dan efek dari modifikasi kecil dapat diamati, memberikan bantuan yang kuat bagi insinyur desain. Metode matematika umum yang digunakan untuk melakukan ini disebut elemen hingga. Seperti yang tersirat dari namanya, ide dasarnya adalah untuk merepresentasikan struktur yang rumit dengan sejumlah bentuk reguler kecil di mana asumsi perilaku sederhana berlaku untuk masing-masingnya.

Metode elemen hingga dikembangkan pada akhir 1950-an di industri pesawat terbang karena kebutuhan untuk menganalisis bagaimana berbagai bagian sayap dan badan pesawat terdistorsi di bawah tekanan, dan bagaimana responsnya terhadap getaran. Ditemukan bahwa banyak masalah fisik yang berbeda dapat dianalisis dengan pendekatan yang sama; aliran panas, medan magnet dan listrik, akustik… Variabel yang menentukan bentuk sederhana digunakan bersama dengan hukum fisika yang menghubungkan gaya yang diterapkan dengan perpindahan yang dihasilkan, dan digabungkan menjadi satu set besar persamaan. Bentuknya sama dengan massa sederhana pada pegas (lihat “Frekuensi dan musik alami”) tetapi sekarang u adalah vektor yang sukunya adalah perpindahan pada sejumlah (besar) titik yang menentukan struktur, dan M dan K adalah matriks yang menggambarkan massa dan kekakuan berbagai bagian struktur.

Ku = M (d^2U/dt^2)

Banyak insinyur desain, sipil, mekanik, dan termasuk mereka yang berada di industri Hi-Fi, sekarang telah tersedia perangkat lunak komputer interaktif di kantor mereka yang memudahkan (relatif) untuk menggunakan alat matematika ini.

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://plus.maths.org/content/designing-loudspeakers

https://digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/pws.1940.0007

Speaker Technology

Author: admin