정전기확성기

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정전기확성기(ESL)는 정전기장에서 매달린 막에 가해지는 힘에 의해 소리가 발생하는 확성기 설계다.

설계 및 기능

스피커는 보통 두 개의 전도성 그리드 사이에 있는 흑연과 같은 전도성 물질로 코팅된 플라스틱 시트로 구성되며 다이어프램과 그리드 사이에 작은 공극이 있다.저변형 작동의 경우 다이어프램은 일정한 전압이 아닌 표면에 일정한 전하를 띠고 작동해야 한다.이 하나나 둘 두가지 기술에 의해:다이어프램의 전도성 코팅과 적용한 방법으로 매우 높은 표면 저항률 및/또는 큰 값 저항기 시리즈의 전기식 열축적(엑스트라 고강도 또는 전압)전력 공급 그리고 횡경막을(저항은 다이어그램에 여기서 보여 드리지 않)사이에 놓여 있다로 완성된다.[표창 필요한]하지만, 후자의 기술은 아직 요금을 왜곡이 횡경막을 가로질러 핵심은"그리드"이나 전극에 있는 다이어프램은 힘을 증가시키기 위해 가장 가까운 위치로 이동할 것이다;그래서 칸막이가 높은 저항력(megohms)실질적인 연설을 위한 요금의 움직임을 느리게 하기 위해 필요한 경우 이 오디오 주파수에서 발생하게 된다.[표창 필요한]

횡격막은 보통 PET 필름과 같은 예외적인 기계적 성질을 가진 폴리에스테르 필름(두께–20 µm)으로 만들어진다.^{[citation needed]}전도성 코팅 및 외부 고전압 공급에 의해 다이어프램은 그리드와 관련하여 몇 킬로볼트의 DC 전위로 고정된다.그리드는 오디오 신호에 의해 구동되며, 프론트 및 리어 그리드는 안티헤아제로 구동된다.결과적으로, 오디오 신호에 비례하는 균일한 정전기장이 두 그리드 사이에서 생성된다.이것은 충전된 횡경막에 힘을 가하게 하고, 그 결과의 움직임은 그 양쪽에 있는 공기를 움직이게 한다.

거의 모든 정전기 확성기에서 다이어프램은 두 개의 그리드에 의해 구동되는데, 이는 단일 그리드에 의해 다이어프램에 가해지는 힘이 허용할 수 없을 정도로 비선형적이어서 고조파 왜곡을 일으키기 때문이다.양쪽에 그리드를 사용하면 비선형성의 전압 의존 부분이 상쇄되지만 충전(매력력) 의존 부분이 남는다.^[1]그 결과는 거의 고조파 왜곡이 없는 것이다.하나의 최근 설계에서 다이어프램은 오디오 신호로 구동되며, 정전기 전하가 그리드에 위치한다(투명 사운드 솔루션).

그리드는 소리가 통과할 수 있도록 하면서 가능한 한 균일한 전기장을 생성할 수 있어야 한다.따라서 적절한 그리드 구조는 구멍 뚫린 금속 시트, 장력 와이어가 있는 프레임, 와이어 로드 등이 있다.

충분한 자기장 강도를 생성하려면 그리드의 오디오 신호가 고전압이어야 한다.정전기 구조는 사실상 콘덴서(capacitor)이며, 전류가 다이어프램과 스테이터 플레이트(그리드 또는 전극으로 지칭되는 이전 단락)에 의해 생성된 정전용량을 충전하는 데만 필요하다.그러므로 이러한 유형의 스피커는 고임피던스 장치다.이와는 대조적으로, 현대의 전자동 콘 확성기는 더 높은 전류 요구 조건을 가진 저임피던스 소자다.그 결과 일반 앰프를 사용하기 위해서는 임피던스 매칭이 필요하다.대부분의 경우 변압기는 이 목적에 사용된다.이 변압기는 전체 청각 주파수 범위(즉, 큰 대역폭)에 걸쳐 일정한(높은) 변환 비율을 제공해야 하므로 왜곡을 피해야 하기 때문에 이 변압기의 구성은 매우 중요하다.변압기는 거의 항상 특정한 정전기 스피커에 특유하다.현재까지, Outmat은 상업용 "트랜스퍼-리스" 전기 확성기를 만들었다.^{[citation needed]}이 설계에서 오디오 신호는 스텝업 변압기를 사용하지 않고 내장된 고전압 밸브 앰프(밸브도 고임피던스 소자이기 때문에)에서 스테이터에 직접 적용된다.

이점

정전식 확성기의 장점은 다음과 같다.

1. 상자^{[citation needed]} 안의 기존 원뿔 드라이버보다 1~2배 더 낮은 왜곡 수준
2. 전체 표면을 가로질러 구동되는 횡격막의 극도로 가벼운 무게
3. 보다 일반적인 전기동적 운전자와 달리 힘과 압력을 발생시키는 원리가 공진에서 거의 자유롭기 때문에 (진폭과 위상 모두에서) 모범적인 주파수 응답.

음악적 투명성은 복사 표면이 대부분의 다른 드라이버보다 훨씬 질량이 적고 따라서 나중에 방출될 에너지를 저장하는 능력이 훨씬 낮기 때문에 전자동 스피커에서보다 더 나을 수 있다.예를 들어, 일반적인 동적 스피커 드라이버는 수십 또는 수백 그램의 이동 질량을 가질 수 있는 반면, 정전기 막은 몇 밀리그램밖에 되지 않는데, 이는 가장 가벼운 전기 동적 트위터보다 몇 배 적은 것이다.동적 스피커에서는 종종 미미한 부수적 공기 부하는 연결 장치 표면이 크기 때문에 보통 수십 그램으로, 따라서 공기 자체에 의한 공진 축적의 감쇠에 기여한다.전기 공학은 또한 사운드를 색칠하거나 왜곡시킬 수 있는 일반적인 교차 필터와 외함이 결여된 완전 범위 설계로 실행될 수 있다.

많은 정전기 스피커는 인클로저가 없는 키가 크고 얇은 디자인이기 때문에 수직 쌍극선 선원의 역할을 한다.이것은 기존의 전자동 확성기와 비교했을 때 방에서의 음향 동작이 다소 다르다.일반적으로 대형 패널 쌍극형 라디에이터는 기존 박스 스피커에 비해 실내에 적절한 물리적 배치를 요구하지만, 일단 있으면 불량한 실내 공진을 유발할 가능성이 적고, 직접 반사되는 음향 비율이 4~5데시벨 정도 더 높다.^{[citation needed]}이는 차례로 적절한 스테레오 정보와 장소의 분위기를 담은 녹음의 보다 정확한 스테레오 재생산으로 이어진다.평면(평평한) 운전자들은 청취자와 실내의 소리 반사 표면에 대해 세심하게 배치되었다는 조건 하에 그들에게 좋은 영상 품질을 제공하는 매우 방향적인 경향이 있다.^{[citation needed]}곡선 패널이 제작되어 배치 요구 사항은 다소 엄격하지 않지만 영상 정밀도는 다소 저하된다.

단점들

대표적인 단점으로는 주변 습도 수준에 대한 민감도와 인클로저 부족에 따른 위상 취소로 인한 베이스 응답 부족이 있지만,^{[citation needed]} 이러한 단점은 모든 설계에 의해 공유되지는 않는다.베이스 롤오프 3db 지점은 가장 좁은 패널 치수가 쌍극형 방사기의 복사 주파수의 1/4 파장과 같을 때 발생하기 때문에 너비가 0.66m인 쿼드 ESL-63의 경우 이는 많은 박스 스피커(343m/s로 계산)와 비슷한 약 129Hz에서 발생한다.또한 편차 진폭이 거의 없는 진동 팽팽한 필름으로 저주파를 재현하는 어려운 물리적 어려움이 있다. 그러나 대부분의 다이어프램은 원뿔 드라이버에 비해 표면적이 매우 크기 때문에 상대적으로 많은 양의 에너지를 방출하기 위해서는 작은 진폭 편차만 필요하다.베이스는 (콘 드라이버보다 낮은 편차로 인해) 정량적으로 부족하지만, 전기동적(콘) 시스템보다 더 좋은 품질('타이터', '쾅'하지 않음)이 될 수 있다.^{[citation needed]}위상취소는 전자적 등화(위상취소로 인해 발생된 음압이 떨어지는 오디오 대역 내부의 영역을 부스트하는 이른바 선반회로)로 어느 정도 보완할 수 있다.그럼에도 불구하고 최대 베이스 레벨은 궁극적으로 막이 고전압 스타터에 너무 가까이 접근하기 전에 막의 최대 허용 편차에 의해 제한되기 때문에 증강될 수 없으며, 이 편차를 통해 전기 아크를 발생시키고 구멍을 태울 수 있다.^{[citation needed]}베이스 부족 인식에 대한 최근 기술적으로 더 발전된 해결책으로는 대형 곡선 패널(사운드 랩, MartinLogan CLS), 정전기 서브우퍼 패널(Audiostatic, Quad) 및 대형 다이어프램 편차를 허용하는 롱던스 정전기 소자(Audiostatic)의 사용이 있다.종종 연습되는 또 다른 요령은 중간과 트레블보다 높은 변환 비율로 베이스(20-80Hz)를 밟는 것이다.

이와 같이 시끄러운 베이스의 상대적 부족은 흔히 낮은 주파수를 처리하기 위한 동적 확성기(예: 서브우퍼)를 사용하는 하이브리드 설계로 교정되며, 정전기 다이어프램은 중간 및 높은 주파수를 처리한다.이후 그들은 대략 같은 자질들 즉 좋은 과도 반응, 작은 상자 색, 그리고(이상적으로)평평한 주파수 응답 정전 스피커로(그 베이스 적어도)를 보유하고 있는 많은 feel[누가?]은 하이브리드에 대한 최선의 낮은 주파수 단위다 원뿔 드라이버 쌍극 안테나, 송신선 스피커, 뿔 공개로 배플에 장착.[표창 필요한]그러나 그러한 우퍼를 전기 공학자와 통합하는 데는 종종 문제가 있다.왜냐하면 대부분의 전기 공학은 선원이기 때문에 거리의 두 배가 될 때마다 음압 수준이 3dB씩 감소하기 때문이다.반면 원뿔형 스피커의 음압 수준은 점원으로 작용하기 때문에 거리를 두 배로 늘릴 때마다 6dB씩 감소한다.이는 기존의 콘 우퍼를 개방 배플에 사용하는 이론적으로 보다 우아한 해결책이나 정전기 막과 유사한 양극성 방사선 패턴을 생성하는 푸시풀 배열로 극복할 수 있다.^{[citation needed]}이는 여전히 위상취소 대상이지만 원뿔 우퍼는 편차가 길어 훨씬 높은 수준으로 구동할 수 있어 평탄한 응답으로 균등화가 용이하며, 왜곡을 더하여 주파수 응답 그래프 아래 면적(그리고 따라서 전력)을 증가시켜 총 저주파 에너지는 높지만 fi는 더 높다.신호 하단에 대한 경각심

또 다른 대안은 정전기 원소를 둘러싸서 "모노폴"로 운영하는 것이다.이것은 쌍극형 수술의 많은 단점을 피하며, 가장 중요한 것은 실내 반사가 크게 감소하고, 따라서 기록된 분위기의 간음에도 영향을 미친다.스피커를 시각적으로 시스루하려는 시도가 없기 때문에 패널 후면에 재료를 도포해 멤브레인 공진을 완전히 감쇠시킬 수 있어 과도반응이 개선된다.또한 500Hz와 같이 비교적 높은 교차 주파수의 비교적 작은 원소를 사용하는 것은 여러 가지 장점이 있다.그것은 상당히 넓은 단점을 제공하는 정도까지 직접성을 감소시킨다.주파수가 포함된 SPL의 3dB/옥타브 증가량 중 더 많은 양을 사용할 수 있게 해 감도를 높였다.^{[citation needed]}실제 라인 배열로 작용하지 않아 웨이퍼 통합이 용이하다.마지막으로 나머지 3dB 롤업 대부분은 신호의 고주파수를 폭의 절반 이상까지 여과하여 대항할 수 있으며, 이는 공교롭게도 분산과 따라서 단점을 넓힌다.JansZen 스피커에는 이러한 모든 대체 기능이 통합되어 있다.또한 음향 서스펜션 우퍼(밀폐된 인클로저)를 사용하며, 이 우퍼는 모든 구성 중 그룹 지연이 가장 낮기 때문에 전기 공학과의 원활한 통합 가능성이 가장 높다.또한 패널은 공기 중 오염물질 수집으로부터 잘 보호되어 주기적인 수리가 필요하지 않다.

적절한 스테레오 영상을 들을 수 있는 '스위트 스팟(sweet spot)'이 상대적으로 적어 스피커의 장점을 동시에 충분히 누릴 수 있는 인원을 제한한다는 점에서 전기공학의 방향성도 단점이 될 수 있다.1992년 Critical Mass는 모바일 환경에서 사용할 최초의 정전기 스피커(자동차 오디오)를 도입했다.비판적 질량 엔지니어 겸 CEO인 웨이드 알파로네의 디자인은 차량 내 서로 다른 좌석 위치를 위해 별도의 사운드 필드를 만들어 전기동학의 방향성을 이용했다.^{[citation needed]}

정전기 스피커 다이아프램은 먼지, 곤충, 전도성 입자, 습기를 끌어들이는 경향이 있기 때문에 점차적으로 변질되어 주기적인 교체가 필요하다.그들은 또한 사람과 애완동물과의 우발적인 접촉으로부터 그들의 고전압 부품을 물리적으로 격리시킬 보호 조치가 필요하다.거의 모든 전류 및 단종된 정전식 확성기 모델에 대해 비용 효율적인 수리 및 복원 서비스를 이용할 수 있다.

아마추어 빌드 스피커

정전기 스피커는 DIY(Do-It-Yourself) 확성기 제조사들 사이에서 어느 정도 인기를 누리고 있다.이들은 ESL DIY 프로젝트 완료를 위한 기본 하드웨어를 온라인으로 구할 수 있어 아마추어들이 처음부터 변환기 자체를 제작할 수 있는 몇 안 되는 스피커 중 하나이다.그러한 공급품에는 필요한 경우 RC 회로 주파수 등화를 위한 저항기와 캐패시터, 스텝업 변압기, 천공된 금속 시트 또는 그리드 및 스타터용 절연 플라스틱, 막의 폴리머 필름 및 전도성 페인트(예: 액상 흑연 서스펜션), 적절한 막 튜닝을 위한 간단한 장력 장치, 그리고 프라 등이 포함된다.나는 보통 나무로 모든 것을 지탱한다.ESL 매니아들이 널리 읽는 자원은 정전식 확성기 디자인 요리책(The Electricatic Radius Design Cookbook)이다. ISBN978-1-882580-00-2)의 저명한 ESL 전문가 로저 샌더스.^[2]

상용 스피커

아서 얀젠은 1953년 정전식 확성기로 미국 특허 2,631,196을 받았다.그는 해군에서 어뢰 조준을 위한 저분산 고주파원을 개발하기 위해 일했었다.전쟁이 끝난 후, 그는 정전기 스피커를 위한 제조 기술을 개발했고, 정전기 하이브리드로 알려진 기존의 콘 우퍼와 함께 사용되었다.그는 이 스피커들을 만들기 위해 네이샴 일렉트릭에 허가했다.1970년대 초 미니애폴리스의 전자산업이 얀센 정전기 스피커의 사용권과 사용권을 넘겨받았다.1974년, 전자산업은 ESL 트위터를 중심으로 새로운 와이어 랩을 도입하여 제조 비용을 크게 낮췄다.그것은 또한 완전히 신뢰할 수 있는 것으로 증명되었다.이 트위터들의 대형 배열은 실제로 미니애폴리스 콘서트에서 대중 연설 시스템으로 사용되었다.소유권은 1970년대 후반에 다시 바뀌었고, 회사는 인수되었다.정전기 스피커를 자동차에 공급할 계획이 세워졌지만, 생산에 들어간 적은 없었다.윌슨 오디오의 데이브 윌슨은 그의 유명한 WAMM, 윌슨 오디오 모듈레이터 모니터에서 얀젠 트위터 사용자들을 사용했다.그 스피커는 단종되었을 때 220,000달러에 팔렸다.트리에르곤 사운드온필름 사운드필름 시스템의 개발자들은 1919년 초에 정전기 확성기의 원시적인 디자인을 개발했다.아서 얀스젠의 아들 데이비드 얀스젠은 아버지의 논문과 디자인을 이용해 자신만의 정전기 하이브리드 스피커 버전을 선보였다.그의 회사는 아직 사업을 하고 있지만 전자산업 얀스젠 스피커와는 연결되지 않았다.얀센 씨의 회사인 얀센은 여전히 그의 원래 디자인을 발전시킨 버전이다.^[3]KLH 나인은 1950년대 중반 Arthur A에 의해 디자인되었다.얀젠, 그리고 1959년 디자인이 KLH로 넘어와 정규 생산에 들어간 후 수천 개가 팔렸다.^{[citation needed]}

쿼드 전기 음향학

최초의 완전하게 성공한 정전기 스피커는 1957년 영국 헌팅돈의 쿼드 전기 음향학에서 나온 쿼드 전기 확성기(Quad ESL, 후에 ESL-57)가 제작되었다.이것들은 수직 축에서 약간 구부러진 가정용 전기 라디에이터처럼 생겼다.이들은 선명하고 정밀하다는 평을 많이 받았지만 저주파 베이스 출력을 달성하면서 달리기가 어려울 수 있다.

쿼드 ESL은 이 회사의 설립자인 피터 워커와 데이비드 윌리엄슨이 디자인했다.시리즈 중 첫 번째는 ESL-57로 에드워드 W. 켈로그가 1934년 제너럴 일렉트릭(General Electric)을 위해 개발한 미국 특허 1,983,377의 영향을 받았다.^[4]1955년에 도입되어 1957년에 상업 생산에 투입되었고 1985년에야 중단되었다.

1981년 쿼드는 ESL-57의 후속 기술로 ESL-63을 도입했다.ESL-57의 베이스 재생성 부족과 고주파에서의 극한 방향성을 모두 해결하려고 시도했다.후자의 목표는 스타터를 8개의 동심원 링으로 분할하여 달성하는데, 각 링은 바로 안쪽에 있는 링에 비해 약간의 시간 지연으로 공급되어 포인트 소스를 에뮬레이션을 시도한다.

ESL-63은 1999년 단종됐지만 쿼드는 정전기 스피커 생산을 유지하고 있다.쿼드는 1999년에 ESL-988과 그 보다 큰 변종인 ESL-989를, 2005년에는 ESL-2805와 ESL-2905를, 2017년에는 ESL-2812와 ESL-2912를 도입하여 전자 및 변환기 정비를 통합하였다.

기타제조업체

현재 정전기 확성기를 생산하고 있는 다른 제조업체로는 호주에서의 몰입,^[5] 네덜란드의 솔로하운드^[6], 킹스 오디오,^[7] 핀란드의 판포닉스^[8], 푸네 기반의 캐덴스 오디오,^[9] T+A^[10], 독일의 실버정전기^[11] 등이 있다.2014년 말 대만 기술 제조업체 벤큐는 세계 최초로 휴대용 정전기 블루투스 스피커 treVolo를 출시했다.^[12]

오디오스타틱(^[13]Audiostatic), Blanko.nu 전용 튜브암페어 액티브 정전기 확성기 핸드빌드(Holland), 사운드랩^[14] 전용으로 풀 레인지 정전기 패널을 제작한다.현재 생산되고 있는 유일한 능동형 풀 레인지 정전기 확성기는 오디오스타틱 DCA-5. 얀센은 현재 카멜리타 액티브(스탠드 장착)와 발렌티나 액티브(플로어 스탠드) 두 하이브리드 모델의 액티브(파워) 버전을 제공하고 있다.

마틴로건, 얀스젠, 메트럼 음향학,^[15] 샌더스 사운드 시스템,^[16] 사운드랩 등이 기존 우퍼나 서브우퍼로 하이브리드 디자인을 구축한다.^[14]

더 이상 만들어지지 않는 정전기식 풀 레인지 스피커 중에는 미국 최초의 풀 레인지 디자인인 KLH 9가 있다.이상적인 실내 조건 하에서 베이스는 40Hz @ -3dB(완전한 무반향 조건에서 70Hz)까지 잘 지지되지만 우퍼 막이 과도하게 생산 중이거나 노화로 인해 80Hz까지 롤아웃되기 시작한다.^[17]여러 Outmat^[18] 모델이 제조되었으며, 저주파에서 동적 우퍼/서브우퍼를 사용하는 Infinity 서보-Statik와 그 후속 모델이 있었다.샌더스 사운드 시스템즈는 사라졌던 인너스하운드 후임이다.

참고 항목

• 자기장 확성기

참조