Funktionsweise von Vibrationslautsprechern

Nur wenige Entwicklungen in der Musikgeschichte heben sich von allen anderen ab: Das erste Musikinstrument, die Entwicklung der Aufnahmetechnik und der Tag, an dem Bob Dylan auf E-Gitarren umstieg, gehören dazu. Die vielleicht wichtigste Veränderung in den letzten Jahrzehnten ist die Umstellung auf mobile Geräte als Musikbereitstellungssysteme.

Smartphones , MP3-Player, Tablets und andere Geräte machen Musik zugänglicher. Aber diese Umstellung auf mobile Musik bringt eine Herausforderung mit sich. Ein Gerät mit Kopfhörern zu hören, kann großartig sein. Aber die meisten mobilen Geräte haben keine internen Lautsprecher, die stark genug sind, um ein wirklich zufriedenstellendes Erlebnis zu bieten, wenn Sie Musik mit anderen Menschen teilen möchten.

Eine Lösung für das Problem ist die Verwendung von tragbaren Lautsprechern. Aber vielen tragbaren Lautsprechern fehlt es an Schwung. Der Klang kann blechern oder dünn sein. Sie können ihnen möglicherweise nur eine relativ geringe Lautstärke entlocken. Ein anderer Ansatz besteht darin , Vibrationslautsprecher zu verwenden , die manchmal als Vibrationswandler bezeichnet werden .

Diese Gadgets verwandeln Oberflächen in Lautsprecher. Montieren Sie einen an einem Fenster oder stellen Sie ihn auf einen Tisch und plötzlich erhalten Sie einen satten, vollen Klang. Der Effekt kann erstaunlich sein, zumal diese Lautsprecher relativ klein sein können. Wie also kann ein so kleines Gerät volle Sounds erzeugen?

Um wirklich zu verstehen, wie ein Vibrationslautsprecher funktioniert, müssen wir uns zunächst die Klangwelt und unsere Wahrnehmung genauer ansehen.

Auf seiner grundlegendsten Ebene ist Klang Bewegung. Die Geräusche, die wir jeden Tag hören, sind das Ergebnis von Molekülen in der Luft, die aneinanderstoßen – sie reagieren auf den Impuls, der den Ton überhaupt erst erzeugt. Die Moleküle in einem Gas bewegen sich auf zufällige Weise. Diese Geschwindigkeit dieser Bewegung hängt etwas von der Temperatur des Gases ab. Kühlere Gase haben weniger molekulare Bewegung, wodurch Kollisionen innerhalb dieses Gases langsamer ablaufen, als wenn die Moleküle schnell herumfliegen würden.

Aber Luft ist nicht das einzige Medium, das Töne übertragen kann. Tatsächlich kann sich Schall schneller durch Flüssigkeiten und Feststoffe ausbreiten als durch Gase. Die Moleküle in Flüssigkeiten und Gasen sind dichter gepackt als in Gasen. Die Moleküle bewegen sich auch nicht so viel wie in einem Gas – Kollisionen zwischen Molekülen passieren daher schneller.

Bei 0 Grad Celsius (32 Grad Fahrenheit) breitet sich Schall mit 331 Metern pro Sekunde durch die Luft aus. Das sind ungefähr 740 Meilen pro Stunde. Aber Schall breitet sich mit 1.450 Metern pro Sekunde durch flüssiges Quecksilber aus. Massives Glas überträgt Schall mit 5.640 Metern pro Sekunde. Generell gilt: Je dichter Moleküle in einem Medium gepackt sind, desto schneller überträgt es Schall.

Schall strahlt von seiner Quelle nach außen. Stellen Sie sich einen stillen Teich vor. Jetzt gehen Sie vor und werfen Sie einen großen Stein genau in die Mitte. Sie werden Wellen sehen, die sich vom Aufprallpunkt nach außen kräuseln. Das ist ähnlich wie Schall sich ausbreitet – er bewegt sich in Wellen in alle Richtungen. Je weiter Sie von der Schallquelle entfernt sind, desto leiser wird es, da die Wellen an Energie verlieren und sich ausbreiten.

Schallwellen variieren in Frequenz und Intensität. Höherfrequente Töne haben eine höhere Tonhöhe. Die Lautstärke eines Tons hängt davon ab, wie stark er den Luftdruck ändert – größere Änderungen bedeuten lautere Töne.

Wie kommt es also, dass wir diese molekularen Bewegungen hören? Das haben wir unserem Trommelfell zu verdanken. Das Trommelfell ist ein dünnes Stück Haut im Ohr. Wenn kollidierende Moleküle auf Ihr Trommelfell treffen, vibriert es. Winzige Knochen sind mit dem Trommelfell verbunden und übertragen diese Vibrationen auf die Cochlea, eine Struktur in Ihrem Innenohr, die Flüssigkeit enthält. Die Vibrationen üben Druck auf die Flüssigkeit in der Cochlea aus, und das Corti-Organ , eine weitere Struktur in Ihrem Innenohr, übersetzt diese Druckänderungen in elektrische Impulse, die entlang des Hörnervs zu Ihrem Gehirn wandern. Ihr Gehirn interpretiert diese Signale dann als Ton.

Im Weltraum kann dich niemand hören. . . überhaupt

Warum kann Schall nicht durch den Raum reisen? Das liegt daran, dass Moleküle so weit voneinander entfernt sind, dass sie nicht interagieren können. Ohne die molekularen Kollisionen gibt es keinen Ton. Wenn Sie etwas Ruhe und Frieden wünschen, könnte der Weltraum die Leere füllen, bildlich gesprochen.

Ein typischer Lautsprecher besteht aus mehreren Teilen. Die Teile, die Sie sehen können, ohne einen Lautsprecher zu öffnen, sind die Aufhängung, die Membran und die Staubkappe. Die Aufhängung dient als Rahmen für die Membran. Die Membran sieht aus wie ein einfacher Kegel mit der Staubkappe in der Mitte. Die Staubkappe bedeckt ein Teil, das als Schwingspule bezeichnet wird.

Die Schwingspule ist ein bewegliches Teil innerhalb des Lautsprechers. Es ist auch ein Elektromagnet. Wenn Strom durch die Spule geleitet wird, entsteht ein Magnetfeld. Das Umkehren des Stroms schaltet die Polarität dieses Magnetfelds um. An der Basis des Lautsprechers befindet sich ein Permanentmagnet. Wenn die Polarität des Magnetfelds der Spule mit der des Permanentmagneten übereinstimmt, stoßen sich die beiden gleichen Felder ab und die Spule bewegt sich nach außen und drückt die Membran. Wenn die magnetischen Kräfte einander entgegengesetzt sind, ziehen sie sich an. Dies zieht die Spule nach innen und zieht an der Membran.

Wenn der Strom abwechselnd durch die Spule fließt, bewegt sich die Spule schnell auf und ab. Dadurch bewegt sich die Membran, wodurch sich der Luftdruck ändert. Die Bewegungen der Moleküle in der Luft erzeugen den Ton, den wir hören. Ein Verstärker liefert die Stromänderungen, um die Membran so zu bewegen, dass sie die richtigen Töne wiedergibt.

Ein Vibrationslautsprecher ist ähnlich, außer dass es keine Membran gibt. Stattdessen wird die Schwingspule an einer beweglichen Platte befestigt. Wenn Sie einen Vibrationslautsprecher auf eine feste Oberfläche stellen, wird die Platte so positioniert, dass sie gegen diese Oberfläche vibriert. Wenn der Strom in der Spule wechselt, bewegt sie sich auf und ab und drückt gegen die bewegliche Platte. Die Platte drückt gegen die Oberfläche, überträgt die Energie auf die Oberfläche und verwandelt sie in einen Lautsprecher. Da Vibrationslautsprecher elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln, werden sie auch als Wandler bezeichnet. Ein Wandler ist ein Gerät, das eine Energieform in eine andere umwandeln kann.

Die feste Oberfläche vibriert mit dem Lautsprecher und verdrängt Luftmoleküle um ihn herum. Wie bei jedem anderen Geräusch nimmt Ihr Ohr die Bewegungen der kollidierenden Luftmoleküle wahr. Einige Materialien hallen besser nach als andere – nicht alle Festkörper sind gleich. Im Allgemeinen funktionieren Glas und Holz am besten mit Vibrationslautsprechern. Sie können sogar Vibrationslautsprecher an der Innenseite einer Wand montieren, sodass die Lautsprecher für die Personen im Raum unsichtbar bleiben. Da die Lautsprecher Vibrationen auf die Oberflächen übertragen, auf denen Sie sie montieren, sendet die Wand selbst Schall aus.

Hersteller haben clevere Wege gefunden, Vibrationslautsprecher in verschiedene Produkte zu integrieren. Ein Unternehmen stellt Vibrationslautsprecher her, die Sie an einem Skihelm montieren können, damit Sie Musik hören können, während Sie auf die Piste gehen. Andere entwerfen Lautsprecher, die Sie an der Unterseite von Schreibtischen oder Tischen montieren können, sodass Sie ohne das Durcheinander von sichtbaren Lautsprechern eine vollständige Oberfläche zum Arbeiten haben. Und dann gibt es Knochenleitungslautsprecher, die Vibrationen direkt auf Ihren Schädel übertragen, sodass Sie die Musik gleichzeitig hören und fühlen!

Das erste Mal, dass ich einen Vibrationslautsprecher sah, war in einem Hotelzimmer in Las Vegas während eines CES-Besuchs. Das Unternehmen, das das Produkt präsentierte, demonstrierte seine Lautsprecher, indem es sie gegen Gegenstände wie Müslischachteln, Fenster und sogar eine Visitenkarte hielt. Ich war beeindruckt von dem Klang, den sie aus scheinbar zufälligen Objekten herausholen konnten. Seitdem ist der Markt für Vibrationslautsprecher aufgeblüht und Sie können Modelle von verschiedenen Unternehmen finden, die von Tischlautsprechern bis hin zu Wandinstallationen reichen.

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Quellen