|
||||||||||||
Vilken effekttålighet tål högtalarna?
Problemet med watt i högtalare tillhör tydligen mänsklighetens eviga frågor. Att frågan är så stor beror nog på att watt annars mest förekommer i glödlampor och liknande. Det watt-tal som står på glödlampan blir i praktiken ett mått på ljusstyrkan. Och därför är det lätt att tro att watt-talet på en högtalare är ett mått på ljudstyrkan. Men det är alltså fel.
När man talar om t ex en 100 watts högtalare, menar man i allmänhet att den kan anslutas till en 100 watts förstärkare utan att något händer som kan äventyra högtalarens normala funktion. Därför brukar man ofta få rådet att högtalarna ska en "märkeffekt" som är lika med eller större än den valda förstärkarens uteffekt. Ett sådant råd avser i första hand att skydda högtalarna, så att man inte ska kunna "köra sönder" dem med högre effekt än vad de tål. Men en högtalare kan också förstöras av en förstärkare med lägre effekt än märkeffekten.
Nu är det dock så olyckligt att den effekt som utvecklas i högtalare allra mest är en värme. En 100 watts högtalare som "spelar för fullt" utvecklar lika mycket värme som en 100 watts lampa instängd i en låda lika stor som högtalarens. Det blir ljud också, men det brukar bara bli någon eller några tiondels procent av den tillförda effekten. Bara en liten del av effekten blir alltså ljud, och det är ju ljudet man vill ha, och man vill gärna tro att en 100 w-högtalare låter mera än en 50 wattare. Men det är ett helt annat mått som framför allt avgör hur mycket högtalaren låter, och det är verkningsgraden.
Anta att man valt en passande högtalare med märkeffekten 50 watt och en verkningsgrad på 0,5 %. Det innebär att av alla 50 watt som tillverkaren maximalt rekommenderar att högtalaren ska drivas med, blir endast 0,5 % ljud, d v s 0,25 watt omvandlas till akustisk effekt. Om man istället hade valt en högtalare med märkeffekten 100 watt, kanske för att 100 watt verkar mer imponerande än 50 watt, finner man kanske att denna högtalarens verkningsgrad är 0,15 %. Av alla 100 watten blir då endast 0,15 watt ljud. Om det är den akustiska effekten, ljudet, man är ute efter så säger alltså verkningsgraden nästan allt och effekttåligheten nästan inget.
Man skickade in 50 watt i den första högtalaren, ut kom 0,25 watt ljud, men vart tog resten vägen? Jo, 49,75 watt blir värme, som utvecklas i högtalarens talspole. Eftersom högtalarnas verkningsgrad alltid är mycket låg, som regel under 1 %, kan man konstatera att det mesta av effekten alltid blir värme. Denna värme kommer att koncentreras till högtalarelementets talspole, och det är här som problem kan uppstå.
100 watt är fullt tillräckligt för att hetta upp en talspole till flera hundra grader. Om inte denna värme kan ledas bort snabbt och effektivt kan talspolen deformeras och högtalaren blir obrukbar.
Mot den bakgrunden kan man ju tycka att det är bra om högtalaren är dimensionerad för höga effekter, för då förstörs den ju inte lika lätt om man använder en kraftig förstärkare. Visst och sant, men problemet är inte löst om effekten måste vara hög bara för att kompensera en låg verkninsgrad, man drar ju inte på volymkontrollen för att få en viss effekt till högtalaren utan för att få en viss ljudnivå. I praktiken är det ofta så att högtalare med hög effekt har lägre verkningsgrad, vilket alltså innebär att de måste köras med hög effekt för att man ska uppnå den önskade ljudnivån och då har man kvar "samma" risk för att högtalarna ska köras sönder.
Känslighet
Normalt brukar dock verkningsgraden inte uppges i procent, utan i dB. Om en högtalare har verkningsgraden, eller känsligheten 85 dB/m/w så betyder det att man får ett ljudtryck på 85 dB på en meters avstånd när man matar in en watt. Om högtalaren istället har känsligheten 95 dB/m/w så får man alltså 95 dB ljudtryck. Och dessa 10 dB i skillnad motsvarar 10 ggr högre effekt. Om högtalaren med 85 dB/m/w tål 100 watt inmatad effekt så behöver en högtalare med 95 dB/m/w bara tåla 10 watt för att kunna ge samma ljudtryck. Dock säger varken watt-talen eller känsligheten något om hur vackert högtalaren spelar.
De värden på effekttålighet som tillverkaren redovisar på sina högtalare förutsätter att den påförda signalen är ren och odistorderad. Om en klen förstärkare drivs i klippning genererar förstärkaren en kraftig distorsionsskur. En sådan signal kan köra sönder högtalarna vid en betydligt lägre effekt än högtalarens uppgivna effekttålighet. Trasiga högtalare beror i 9 fall av 10 på att man har spelat för högt på en svag förstärkare, inte på att man har överskridigt högtalarens effekttålighet.
Konutslag
En annan vanlig orsak till att framför allt baselementet går sönder är att man överskrider det maximala konutslaget. Konen kan röra sig långt utåt utan problem. Rör den sig för långt inåt slår talspolen i magnetsystemet. Det kan ske med en mycket stor kraft. Talspolen blir skev och kan inte längre röra sig fritt i magnetgapet. Framförallt dåligt konstruerade basreflexhögtalare kan råka ut för den här typen av skador.
Ännu mycket större risk löper ett baselement utanför sin låda. Var därför mycket försiktig med att prova element som inte är monterade. Detta gäller även mellanregister och diskanter som aldrig får provas utan att vara inkopplade till ett filter. En skadad högtalare är lätt att känna igen på ett skrapande ljud då man försiktigt trycket på konen.
Man tror gärna att en högtalare som är mycket känslig också kan spela mycket starkt. Ofta är det tvärt om. Det är sant att en högtalare med hög känslighet kan spela starkare än andra så länge den inmatade effekten är måttlig. Känsligheten ökar om man lindar talspolen så att all tråd hamnar i magnetgapet. Alla lindningsvarven bidrar till att dra konen ut eller in i magnetgapet. Tyvärr kommer dragkraften att minska snabbt så fort talspolen har rört sig från sitt viloläge. Konutslaget blir litet, trots stor effekt från förstärkaren.
Man kan få både hög känslighet och stort konutslag med en stor magnet. Kom ihåg att det är kombinationen av spolen och magneten som ger dragkraften. Tyvärr är stora magneter också mycket dyra. Ovanstående resonemang gäller framför allt bashögtalare. Låga frekvenser kräver större konutslag. Om frekvensen sänks till hälften måste konen röra sig fyra gånger så mycket för samma ljudtryck! För riktigt stark bas vid låga frekvenser behövs en stor kon, lång slaglängd, en stark magnet och en kraftig förstärkare.
Det är viktigt att skilja på maximal slaglängd och maximal linjär slaglängd. Den maximala slaglängden är hur mycket konen kan röra sig utan att skadas. Det som egentligen är det intressanta är den linjära slaglängden. Det är inom detta område som ljudet är rent. Vid högre frekvenser (mellanregister och diskant) försvinner till stor del kravet på lång slaglängd. Det stora problemet är istället värmeutvecklingen. Höga ljudtryck i mellanregistret och diskanten kräver därför element med både hög känslighet och hög effekttålighet.
Högtalarna börjar låta illa om de drivs till högre ljudnivå än de dimensionerats för. Vi behöver just i det här sammanhanget inte bry oss om den förstörande värmeutvecklingen, utan vi resonerar bara om några enstaka men kraftiga ljudimpulser. De är så korta att de inte utvecklar någon värme, men de är så stora att de kräver långa utslag hos högtalarkonen för att komma till sin rätt. Högtalarkonens rörelse är begränsad av konstruktionstekniska skäl. Upphängningen och styrning av konen "håller emot" rörelserna, varför alltför långa utslag bromsas. Även om rörelsen är lång nog, kanske talspolen hamnar utanför det område där magnetfältet är likformigt, och då uppstår omedelbart distorsion.
Det här fenomenet uppstår speciellt vid kraftiga transienttoppar, d v s korta, ofta mycket kraftiga slagljud, t ex sådana som uppstår vid ett trumsolo. För att återge sådant ljud perfekt, skulle spolen behöva svänga längre och kanske snabbare än vad den normalt klarar av.
Ett sätt att hindra konen från att slå i botten är att göra kantupphängningen
olinjär (progressiv). Man låter kantupphängningens fjädringsstyvhet att
öka med ökat utslag. Vid stora utslag blir fjädringen så pass hård att
ändläget i praktiken inte nås. Tyvärr skapar olinjäriteten en smula distorsion
men högtalarelementet blir å andra sidan mycket stryktåligt.
| Till sidans topp | Till förstasidan med ramar | E-post |