HOPARLÖRLER VE MİKROFONLAR

Sesin elektriksel enerji yardımıyla oluşturulması için ilk önce bir elektriksel enerjinin bir levhayı, bir diyaframı, bir zarı titreştiren mekaniksel enerji haline dönüştürülmesi ve sonra bu mekaniksel enerjinin akustik enerjiye dönüştürülmesi gerekir. Enerji dönüşümünü gerçekleştiren bu aygıtlara transdüktör veya enerji dönüştürücü denmektedir.

Enerji dönüştürücüler, genellikle iki yönlü enerji dönüşümünü gerçekleştirdiklerinden iki ana gruba ayrılırlar:

1) Elektriksel enerjiyi ses enerjisine dönüştüren ve elektroakustik dönüştürücü (elektriksel işaret alıcılar-ses vericiler)
2) Ses enerjisini elektriksel enerjiye dönüştüren ve akustoelektrik dönüştürücü (ses alıcılar-elektriksel işaret vericiler)

ELEKTROAKUSTİK DÖNÜŞTÜRÜCÜLER-HOPARLÖRLER

Elektroakustik dönüştürücü olarak adlandırdığımız ses oluşturan, dolayısıyla ses veren elemanlar, kendi uyarma sistemlerine göre, yani elektriksel enerjiyi ses enerjisine dönüştürme ilkelerine göre aşağıda açıklanacağı gibi ayrılırlar:

1) elektromagnetik dönüştürücüler
2) elektrodinamik dönüştürücüler
3) elektrostatik dönüştürücüler
4) piezoelektrik dönüştürücüler
5) magnetostriktif dönüştürücüler
6) elektrostriktif dönüştürücüler

Bu sıralamaya göre sesin elektriksel olarak oluşturulmasını ele alarak inceleyelim:

ELEKTROMAGNETİK DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

Elektromagnetik dönüştürücüyü, dolayısıyla bu yolla ses oluşturulma ilkesini ilk bulan Alexander Graham Bell’dir. Böyle bir dönüştürücünün ilke şeması şekil-1’deki gibidir.
Elektromagnetik dönüştürücü, sürekli bir mıknatısla güçlendirilmiş bir elektromıknatısın kutup başlıkları önünde titreşim yapacak şekilde yerleştirilmiş bir demir veya çelik levhadan (membrandan) oluşur.

Kutup başlıklarına sarılmış bulunan bobinden, bir değişken akım (örneğin konuşma akımı) geçirildiğinde, sürekli mıknatıs tarafından oluşturulan magnetik alan ve bu alanla birlikte demir veya çelik membran üzerine etkiyen kuvvetin şiddeti değişir. Akımdaki değişikliklere göre kuvvet azalır veya çoğalır. Bu kuvvet değişiminin temposunda, membran kutup başlıklarına doğru çekilir ve bırakılır, yani titreşimler yapar. Burada işaretin frekansının harmoniklerinin de etkili olduğu, yani bozulmaların ortaya çıktığı görülür. Bu yüzden elektromagnetik dönüştürücülerde kuvvetli bir sürekli mıknatısa gereksinim vardır.

Elektromagnetik dönüştürücülerin membranları, ferromagnetik malzemeden (yumuşak demirden) yapılmış, kalınlığı takriben 0.1-0.3mm olan dairesel levhalardan ibarettir. Bu levhalar genellikle kenarlarından dairesel bileziklerle tutturulmuşlar veya sıkıştırılmışlardır. Titreşimler yapabilecek şekilde yerleştirilmiş bu levhaya f frekanslı bir değişken kuvvet uygulandığında levha, kuvvetin etkisiyle titreşimler yapar. Bu titreşimlerin genlikleri membrana etkiyen kuvvete bağlıdır. Fakat f frekansının bazı değerlerinde membranın titreşim genliği, etkiyen kuvvet aynı kaldığı halde büyür. Bu büyüme, membranın söz konusu frekanslarda daha kolayca titreşimler yapmasındandır. Demir membranın en büyük genlikle titreşimler yaptığı frekanslara membranın rezonans frekansları adı verilir. Bu frekanslar, levhanın serbest titreşimlerindeki frekanslara karşılık düşer ve değerleri, membranın geometrik şekline, kullanılan malzemenin cinsine bağlıdır.