Hornhögtalare
Hornhögtalare utvecklades genom krav från filmindustrin vid ljudfilmens entré. Men tekniken att låta ljud spridas utåt efter en kurva eller funktion är gammal. Mistlurar, trumpeter och horn har funnits länge. Taltrattar som sattes för munnen i bullriga miljöer likaså. Det ska även, under antiken, ha funnits speciellt utformade rum för att förstärka ljud. I vilket fall finns de trattlikt byggda teatrarna kvar än idag - där man var som helst, på läktaren, kan höra lika bra vad som sägs på scenen. På grund av förstärkare med låg effekt, krävde ljudfilmen högtalare med hög verkningsgrad. Horn har cirka 20 % verkningsgrad och en sluten låda 2 %. Idag finns många typer av hornhögtalare både för hifi- och PA-bruk.
Horntyper
Genom att placera ett horn med öppningen mot en vägg eller golv utnyttjas dessa för att göra hornet större och kopplingen till rummet bättre. Hornet kan även konstrueras för placering i hörn och utnyttja väggar och golv som del av hornet.
Horn kan vara bakladdade eller frontladdade eller hybrider.
- På ett bakladdat horn sitter hornet som en "svans" på högtalarens baksida.
- På ett frontladdat horn sitter hornet monterat på högtalarelementets framsida som en tratt.
- Högtalarelementet kan ha ett horn på sin framsida och ett horn som belastar baksidan.
Horn kan vara veckade eller raka.
- Bashorn är ofta veckade kanaler inuti en låda.
Typer
- Linjära horn, hornets tvärsnittsarea ökar linjärt
- Exponentialhorn, hornets tvärsnittsarea ökar exponentiellt
- Hyperboliskt exponentiellt horn, hornets tvärsnittsarea ökar hyperboliskt exponentiellt
- Transmission line[1]
- Kvartsvågshorn, det vanligaste och kanske enklaste hornet.
Matematiska formler
- Hornets startarea
där At är arean i m², FS är elementets resonansfrekvens fritt i luft, QTS är elementets totala Q-värde, VAS är den totala lådvolymen i m³ och c är ljudhastigheten i luft (344 m/s)
- Hornets slutarea/öppningsarea
där Am är öppningen i m² och SF är storleksfaktorn (1, 2, 4 eller 8)
- 1 för mellan- eller högfrekvenshorn
- 2 för horn placerade fritt i ett rum
- 4 för horn placerade mot vägg
- 8 för horn placerade i hörn
- 2 för horn placerade fritt i ett rum
c är ljudhastigheten i luft (344 m/s) och Fo är den övre gränsfrekvensen i Hz.
- Högtalarelementets kompressionskammare
där VB är kammarens volym i m³, VAS, FS och QTS är högtalarelemntets standardparametrar och FC är den lägre gränsfrekvensen i Hz.
En annan formel från D.B. Keele, Jr., Low-Frequency Horn Design Using Thiele/Small Driver Parameters from the AES - från Klipsch, 1941:
där VB är kammarens volym i m³, ST är hornets startarea i m², c är ljudhastigheten i luft (344 m/s) och FC är den lägre gränsfrekvensen i Hz.
För övrig teknisk hjälp rekommenderas JBL's sida för tekniska dokument.
Se även
Referenser
Noter
- ^ Beteckningen horn brukar reserveras för högtalare vars tvärssnittsarea ökar progressivt eller exponentiellt. Därför är denna högtalartyp i strikt mening ingen hornkonstruktion. Någon bred konsensus om tvärsnittsareans eventuella förändring i högtalare av typen transmission line (expanderande, konstant, eller avsmalnande) har dock inte skapats.
- ^ Inte heller Voigthornet är någon hornkonstruktion, utan mer att likna vid en orgelpipa.
Media som används på denna webbplats
Mid-range horn driver loudspeaker, Klipsch K400, used in home speaker systems. This is called a sectoral horn.
Dimensions: Total length 59.5 cm, front panel dimensions approximately 48x19 cm (source) or 45,5x14,6 cm (different source)
Författare/Upphovsman: Chetvorno, Licens: CC0
Animation showing the operation of a reflex loudspeaker. Drawing shows a cross section through the speaker, the construction is cylindrically symmetrical. The reflex or reentrant loudspeaker, also called a megaphone, bullhorn, or loudhailer, is a type of folded horn speaker widely used in public address systems. It consists of a specialized diaphragm loudspeaker called a compression driver (a) attached to a metal or plastic horn (d). The driver has a small metal diaphragm (blue) driven to vibrate by the audio signal current flowing through a coil of wire (red) between the poles of a cylindrical magnet (green). The horn serves to couple the diaphragm more efficiently to the air, allowing it to radiate more of its energy as sound than a conventional horn speaker, making it louder. The horn sound path must be several feet long, so to make the speaker more compact the sound path is "folded" into a zigzag shape by several concentric exponentially-widening ducts. The sound waves pass forward through an inner tube (b) in the central projection in the horn, back through a larger concentric tube (c), then out through the surrounding horn (d).
Reentrant loudspeakers can be 10 times as efficient as cone loudspeakers, and so their output can be 10 dB louder when operating from the same amplifier. However their frequency response is very uneven and limited, with a bandwidth of 300-400 Hz to 5 kHz, so they have a distinctive "tinny" sound and are only used for the human voice.
Författare/Upphovsman: ŠJů (cs:ŠJů), Licens: CC BY-SA 3.0
A public address horn speaker in a train station in Smíchov, Prague, the Czech Republic. This type of speaker, called a reflex or reentrant horn, or bullhorn, is a type of horn loudspeaker. Horns are widely used as speakers in public address systems because they are more efficient, typically able to produce 10 times the sound energy of cone speakers from a given amplifier output. In this type of speaker, a small metal diaphragm is vibrated by an attached coil of wire in a magnetic field, creating sound waves, which are conducted to the outside air through a flaring acoustic horn duct. Since the horn must be several feet long, to make it more compact the sound path is "folded" into a zigzag pattern, with the sound passing through a narrow central duct to a concentric backward duct, and then out through the flaring outer horn. Bullhorns have very poor frequency response, typically from 300-400 Hz to 5 kHz. However this can actually be an advantage in public address systems, since it matches the frequency distribution of the human voice, any background noise outside this bandwidth is attenuated.
Författare/Upphovsman: Chetvorno, Licens: CC0
Animation showing how a horn loudspeaker works. The image shows a cross section through the center of the speaker. Horn speakers are used as tweeters and midrange drivers in audio speaker systems, and in public address systems. A horn speaker consists of a special diaphragm loudspeaker called a compression driver (A), attached to a flaring horn (B) which conducts the sound waves (grey) to the open air. The driver contains a stiff metal diaphragm (blue) that is vibrated by the audio signal current passing through a coil of wire (red) between the poles of a magnet (green). The diaphragm pushes against the air creating sound waves. The horn couples the sound waves efficiently to the outside air, increasing the acoustic impedance, enabling the driver to radiate more of its power as sound waves, increasing the loudness of the sound. The diaphragm of the driver is larger than the entrance throat of the horn, creating a high sound pressure in the horn to improve the efficiency. The advantage of a horn speaker is that it is more efficient than a cone speaker; it can typically produce 10 dB more sound from a given amplifier power.
Dog looking at and listening to a phonograph. Francis Barraud's 1898 painting of Nipper looking into an Edison Bell cylinder phonograph.