Loudspeakers in modern audio systems

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET U BEOGRADU
Katedra za elektroniku
Predmet: Audio Sistemi
Diplomski rad
Zvučnici u savremenim audio sistemima
Student: Profesor :
Jovan Vlajić 321/2008 Dr. Miomir Mijić
Beograd, Mart 2016

2
Sadržaj
1. Uvod .......................................................................................................................5
2. Pojam zvuka ..........................................................................................................6
2.1. Frekvencija zvuka .....................................................................................6
2.2. Emitovanje zvuka......................................................................................7
2.3. Zvučni pritisak ..........................................................................................8
2.4. Snaga i intenzitet zvuka ............................................................................9
2.5. Impedansa zračenja.................................................................................10
3. Istorijski razvoj zvučnika .....................................................................................11
4. Podela zvučnika....................................................................................................13
5. Konstrukcija elektrodinamičkih zvučnika ..........................................................15
5.1. Sastavni delovi elektrodinamičkog zvučnika ........................................16
5.2. Princip rada elektrodinamičkog zvučnika .............................................24
5.3 Model zvučnika u električnim kolima .....................................................25
6. Osnovne karakteristike zvučnika .........................................................................26
7. Sistemi ozvučenja.................................................................................................31
7.1 Sistemi ozvučenja u kolima .....................................................................31
7.2 Sistemi ozvučenja u bioskopima..............................................................36
7.3 Sistemi ozvučenja u kući .........................................................................39
8. Budućnost zvučnika .............................................................................................40
Literatura ..................................................................................................................44

3
Spisak slika
Str.
Slika 1. PoreĎenje talasnih dužina više (f1) i niže frekvencije (f2) .................................................7
Slika 2. Promena pritiska sredine.....................................................................................................9
Slika 3. Šematski prikaz impedanse zračenja ................................................................................11
Slika 4. Elektrodinamički zvučnik .................................................................................................15
Slika 5. Poprečni presek elektrodinamičkog zvučnika...................................................................16
Slika 6. Izgled i poprečni presek centratora ...................................................................................16
Slika 7. Zavojnica...........................................................................................................................17
Slika 8. Nomex...............................................................................................................................17
Slika 9. Kapton...............................................................................................................................17
Slika 10. Keramički magneti..........................................................................................................18
Slika 11. Polni nastavci..................................................................................................................18
Slika 12. Tipovi materijala za membrane.......................................................................................19
Slika 13. Zavisnost faktora gubitka  od Young-ovog modela.....................................................20
Slika 14. X3P optički prozirna membrana sa poliruetanskom gumom..........................................21
Slika 15. Kupola zvučnika .............................................................................................................23
Slika 16. Spojni vod elektrodinamičkog zvučnika.........................................................................23
Slika 17. Uticaj elastične sile .........................................................................................................24
Slika 18. Kalem u homogenom magnetnom polju.........................................................................25
Slika 19. Proces pretvaranja električne snage u zvučnu snagu ......................................................26
Slika 20. Membrana kao posrednik izmeĎu pretvaranja električne snage u zvučnu......................26
Slika 21. Snaga zračenja zvučnika .................................................................................................28
Slika 22. Zvučnik u kutiji i ekvivalentno električno kolo..............................................................29
Slika 23. Linearizacija snage zvučnika ..........................................................................................30
Slika 24. Zavisnost izobličenja od električne snage.......................................................................31
Slika 25. Stari sistem ozvučenja u kolima......................................................................................31
Slika 26. Sistem ozvučenja u modernim sistemima zabave u kolima............................................32
Slika 27. Blok dijagram savremenog audio sistem,tzv Active 2-way sistem ................................32
Slika 28. Frekvencijski odziv za 2way zvučnik sa bas-reflex pojačalom ......................................33
Slika 29. Distribucija zvuka unutar automobila (direktni i reflektovani signal) ...........................34
Slika 30. Bose 5.1 Surround sistem u automobilu Audi A6 ..........................................................35
Slika 31. Bang & Olufsen Advanced 3D-Sound sistem u automobilima marke Audi ..................35
Slika 32. Dvokanalni stereo sistem ................................................................................................36
Slika 33. Dolby stereo sistem zvučnika za bioskope .....................................................................37
Slika 34. Postavljanje zadnjih zvučnika u bioskopima ..................................................................37

4
Slika 35. Postavljanje bočnih surround zvučnika u bioskopima....................................................38
Slika 36. JBL zvučnici za bioskope ...............................................................................................38
Slika 37. Dolby 5.1 surround sistem za kuću.................................................................................39
Slika 38. THX 5.1 surround sistem za kuću...................................................................................39
Slika 39. THX 7.1 surround sistem za kuću...................................................................................40
Slika 40. 5.1 Surround sistemi Harman Kardon (levo) i JBL (desno) ...........................................40
Slika 41. Bežični zvučnici JBL Charge (levo) i Harman Kardon Esquire (desno) .......................41
Slika 42. A4 CNT zvučnik .............................................................................................................43
Slika 43. Konvencionalni zvučnik i CNT zvučnik-princip rada ....................................................44

5
1. Uvod
Ovaj rad organizovan je u 8 poglavlja, počevši od definisanja pojma zvuka kao i njegovih
osobina (frekvencije zvuka, emitovanja zvuka, zvučnog pritiska, snage i intenziteta zvuka,
impedanse zračenja). Zatim ćemo se u poglavlju 3, na kratko osvrnuti na istorijski razvoj
zvučnika od njihovog nastanka do dana danas. U poglavlju 4, izvršićemo podelu i klasifikaciju
zvučnika po odreĎenim parametrima ( načinu pretvaranja energije, obzirom na pogonski element,
poziciji i ulozi membrane, načinu izrade, frekvencijskom opsegu..). U nastavku detaljnije ćemo
se baviti konstrukcijom, principima rada elektrodinamičkih zvučnika kao i njihovim najvažnijim
karakteristikama. U radu ćemo predstaviti različite sisteme ozvučenja i njihovu primenu u
automobilskoj industriji, bioskopima,koncertnim salama kao i kućne sisteme ozvučenja.
Na kraju ćemo se baviti temom budućeg razvoja zvučnika u savremenim audio sistemima.

6
2. Pojam zvuka
Kada bismo davali definiciju zvuka po subjektivnom doživljaju, rekli bismo da je zvuk
sve što ljudsko čulo sluha može da registruje.
Ovakva definicija ne obuhvata one zvukove koje čulo sluha ne može percipirati i ne
objašnjava njegovu fizičku prirodu, pa se smatra nepotpunom. Ipak, čulo sluha je glavno merilo
kod projektovanja audio sistema, gde je projektovani zvuk namenjen isključivo ljudskoj
percepciji zvuka. Zbog toga inženjeri kod projektovanja zvučnika moraju dobro poznavati
ponašanje zvuka u svim uslovima da bi svi parametri radili u službi što boljeg kvaliteta.
Definicija koja je opšte prihvaćena kaže da zvuk predstavlja :
Vremenski promenljivu mehaničku deformaciju fizičkog stanja neke elastične sredine
(najčešće vazduha) koje nastaju na mestu gde je izvor zvuka (uzrok ovih promena) i
prenose se dalje na okolnu sredinu.
Pošto zvuk predstavlja mehaničke oscilacije u sredini, preduslov za takvu pojavu je masa
molekula, tačnije čestice koje učestvuju u kretanju svojom inercijom. Za zvuk su značajne grupe
molekula koje se zajedno kreću kroz materiju, njihova masa i sile, koje teže da vrate delove
sredine u ravnotežno stanje.
Zbog toga će se pomeraj jedne čestice u sredini preneti na celu sredinu. Dakle,
mehaničke oscilacije koje čine zvuk se mogu javiti u gasovima, tečnostima i čvrstim telima, ali
ne i u vakumu, jer u njemu nema mase koja bi mehanički oscilovala.
2.1. Frekvencija zvuka
Frekvencija zvuka predstavlja važnu osobinu zvuka. Ona predstavlja broj oscilacija u
jedinici vremena i izražava se u hercima (Hz). Ljudsko uho registruje frekvencije u rasponu od
20 Hz do 20 kHz, iz tog razloga je potrebno projektovati emitere u tom rasponu jer bilo koji zvuk
van opsega čujnosti nije od interesa. Zvuk na frekvencijama nižim od 20 Hz naziva se infrazvuk
(infrasound),dok se iznad 20 kHz naziva ultrazvuk (ultrasound). Srazmerno opsegu frekvencija u
zvučnom polju, javlja se isti toliki opseg talasnih dužina, koja je po definiciji predstavljena
sledećom formulom :
c
f
 
gde c predstavlja brzinu svetlosti ( 8
3 10 m/s) a f predstavlja frekvenciju.
Iz formule se može zaključiti da što je veća frekvencija, talasna dužina je sve manja i
obrnuto. Kod niskih frekvencija talasne dužine su reda metar, dok su kod najviših frekvencija
reda centimetra što se može ilustrovati sledećom slikom.

7
Slika 1. Poređenje talasnih dužina više (f1) i niže frekvencije (f2)
Sa slike 1 se može videti da ukoliko je frekvencija viša, talasna dužina zvuka je manja i obrnuto.
Značaj frekvencije se najbolje ogleda kod usmerenosti emitovanja talasa. Tada vidimo
njegovu zavisnost od frekvencije, ali takoĎe i od površine emitovanja i emitovane talasne dužine.
Pošto smo već spomenuli da su razlike u dužini talasa kod niskih i visokih frekvencija velike, to
nam ukazuje i na nemogućnost da se toliki raspon obuhvati sa jednim emiterom,tj zvučnikom.
Zato se kvalitetni zvučni sistemi izvode s više emiterskih jedinica, odgovarajućih dimenzija, koje
jednoličnim emitovanjem i usmerenošću mogu pokriti celo potrebno frekvencijsko područje.
2.2. Emitovanje zvuka
Kod zvučnika, izvor zvuka predstavlja membrana. Njene vibracije prenose energiju, i ako
su u čujnom području, emituju zvuk. Energija koju izvor predaje molekulima sredine, pritom
takoĎe gubi istu, i ta pojava naziva se otpor isijavanja. Kako membrana oscilovanjem deluje na
vazduh, tako i vazduh stvarajuću reaktivnu energiju deluje na membranu masom isijavanja.
Emitovanje zvuka se može najbolje i opisati otporom isijavanja i masom isijavanja.
Glavna podela emitovanja zvuka u nekoj materiji deli se na:
- Kretanje čestica materije u čvrstim telima
- Kretanje čestica materije u fluidima.
- Kretanje čestica materije u gasovima.
Poseban naglasak u ovom radu je stavljen na kretanje u gasovitoj sredini. Razlog tome je
što se sa inženjerske strane, prevashodno akustika bavi čovekovim čulom sluha kao prijemnikom
u vazduhu.
Osnovna osobina gasova je da se njihova zapremina može deformisati, ali se pri tome
javlja sila. Ova sila kao rezultat deformacije okoline, definisana je sledećom linearnom
jednačinom : p r T  

8
gde je: p - ukupni pritisak u  Pa
ρ - gustina gasa 3
m
kg 
  
T - apsolutna temperatura u  K
r - konstanta koja zavisi od vrste gasa.
Iz jednačine se može videti da je ukupni pritisak ( p ), direktno srazmeran gustini gasa ( ρ ) i
temperaturi ( T ).
Akustički procesi u vazduhu se posmatraju kao adijabatski a uslov za to je da susedni
elementi gasa ne razmenjuju toplotu. Vazduh ima malu toplotnu provodnost, temperaturni
gradijent pri zvukovima normalnih intenziteta je relativno mali pri frekvencijama unutar zvučnog
opsega. Promene su dovoljno brze što znači da zadovoljava uslove da bi se procesi posmatrali
kao adijabatski. U uslovima adijabatskih promena stanja u vazduhu, njegova temperature nije
konstantna već entropija te se vazduh na osnovu svih prethodno navedenih odlika može smatrati
idealnim gasom za koji važi :
0 0
Y
p
p


 
  
 
gde je Y odnos specifičnih toplota, dok iz jednačine sledi da je pritisak zapravo funkcija gustine.
Adijabatska jednačina stanja je složenija za gas koji nije idealan.
2.3. Zvučni pritisak
Okruženje u kojem smo, nalazi se u ravnotežnom stanju, tačnije u stanju bez zvuka dok se
neka od njenih komponenti, pritisak (p) ili gustina gasa (ρ), ne promeni.
Zgušnjavanjem i razreĎivanjem sredine, pritisak i gustina se izbacuju iz ravnotežnog
položaja i time definišu prirodu zvučnog polja. Usled ovih deformacija, koje nastaju u vazduhu
usled pojave zvuka, pritisak i gustina dobijaju svoju statičku i svoju promenljivu komponentu, što
možemo videti iz sledećeg izraza:
 0p p p t  ;  0 t   
U gornjem izrazu statička komponenta 0p predstavlja atmosferski pritisak i menja se u
odnosu na njegovu statičku vrednost. Što je jasnije prikazano na slici 2.

9
Slika 2. Promena pritiska sredine
Dok je drugi član izraza zvučni pritisak, koji je jedini kojeg registruju čulo sluha i mikrofoni.
Atmosferski (statički) pritisak je na neki način iskompenzovan i čulo sluha ga ne registruje.
Jedinica za pritisak je paskal aP , koji je dimenziono definisan sa 2
N
m
. Ako posmatramo
uobičajne zvukove, onda se može reći da je zvučni pritisak dosta manjih amplituda od statičkog.
Za statički, komponenta pritiska u normalnim uslovima iznosi približno 5
0 100 10a ap kP P 
(ovu vrednost nazivamo i 1 atmosfera), dok se pri svakodnevnom govoru registruje zvučni
pritisak od 0,1 aP .
Ovde se uočava velika razlika u jačini atmosferskog i zvučnog pritiska, mada ova razlika
u akustici nije od velike važnosti jer je za inženjere jedini važan je dinamički, odnosno zvučni
pritisak. Opseg zvuka koji čovek može da registruje kreće se u opsegu od 5
10
aP , za najtiši zvuk
do veličine reda 1 aP , što se smatra za izuzetno jak zvuk.
Zvuk čiste frekvencije    p t p sin t je izuzetak, može se reći idealizacija, koja u
realnim okolnostima čovekovog okruženja ne postoji. Zbog toga posmatranje i analiza talasnog
oblika pritiska u vremenskom domenu ne daje mnogo informacija o zvuku. Kao mera stanja u
zvučnom polju uobičajeno se posmatraju veličine dobijene različitim usrednjavanjima amplitude
pritiska, kao i njegov frekvencijski sadržaj.
Informacioni aspekt zvučnog pritiska je posebno važan u akustici. Kao takav je našao
široku primenu u najrazličitijim analizama i merenjima. Zbog toga se on posmatra kao signal i
pomaže nam kod kodiranja informacija zvukom, kao što su zvuk i muzika. Zatim, drugi razlog je
taj što nosi informacije o izvoru koji ga je generisao. Kada se ustanovi veza izmeĎu fizičkih i
drugih osobina izvora i informacija dobijenih kao signal, može se ustanoviti stanje izvora što je
od izuzetne važnosti kod ustanovljavanja ispravnosti mašina. Kao treći razlog zvučni pritisak se
koristi kao signal kod utvrĎivanja osobina procesnog puta zvučnog talasa. Poznavajući
zakonitosti po kojima nastaju promene u prostoru, dobijamo informacije o prostoriji u kojoj se
zvuk prostire, što je kod akustike od izuzetne važnosti.
2.4. Snaga i intenzitet zvuka
Utvrdili smo da se zvučnim talasom prenosi mehanička energija. Prenos energije dešava
se brzinom zvuka. Intezitetom nazivamo količinu energije koja proĎe kroz 1 2
m , u pravcu
pružanja talasa, vertikalno na površinu koja se posmatra. Intenzitet označavamo sa I što je
predstavljeno sledećom jednačinom :

10
2
-3 2
2
p W
I = = 2,44 10 p
410 m
 
    
Energija koja u jednoj sekundi prostruji kroz površinu veličine S, u smeru širenja zvuka,
nazivamo zvučnom snagom P , čija je jednačina data kao :
 -3 2
P = 2,44 10 pS W  
Gde je p pritisak u paskalima ( aP ). Za primer uzmimo snagu normalnog razgovora koji
iznosi 7 · 6
10
 W . U akustici su odnosi zvučnog inteziteta i zvučne snage izuzetno veliki. Prag
čujnosti nalazimo na intezitetu od 13
2
10
W
m
  
  
i iz tog razloga se koristi Weber-Fehnerov zakon
za definisanje parametara. Ovo je logaritamska jedinica koja najbliže opisuje karakteristike
ljudskog uha. Dakle logaritamski odnos izmeĎu dve zvučne snage izražava se u belima ( B ), ali
je iz praktičnih razloga jednostavnije upotrebljavati deset puta manju jedinicu, decibel (dB).
Uopšteno za decibele važi:
 1
2
I
n = 10 log dB
I
Gde su 1I i 2I zvučni intenziteti a n broj decibela koji nam govori njihov odnos.
2.5. Impedansa zračenja
Koncept impedanse zapravo predstavlja dinamičko ponašanje prenosnih sistema. Način
na koji će elementi sistema meĎusobno delovati odlučujući je za prenos energije meĎu njima.
Spojevi sistema su ti na kojima su kritične tačke i gde može doći do pojave transmisije i
refleksije usled prenosa energije. Za modelovanje pojava prenosa zvučne energije kroz sredinu i
kroz složenije akustičke sisteme u akustici se uvodi koncept impedansi.
U elektrotehnici pojam impedanse predstavlja odnos pobude (napon) i odziva
(struja). Odnos pobude i odziva posmatra se, na primer, i u složenijim dimaničkim sistemima kao
što su elektroakustički pretvarači (zvučnici, mikrofoni).
Sredina u kojoj se emituje energija iz zvučnika pruža mehanički otpor kretanju membrane
izvora zvuka. Taj otpor opterećuje emitujuću površinu ( S ), pa je koristan samo deo energije koja
se generiše, a ostatak se vraća u izvor kao reaktivna energija. Otpor oscilacije membrane naziva
se akustična impendansa zračenja. Ona predstavlja funkciju svojstva vazduha, dimenzije
membrane i frekvencije. Vrednost te impedanse je kvantitativni izraz načina na koji sredina pruža
otpor oscilovanju površine. Akustička impedansa zračenja ( AZ ) ima realni i imaginarni deo, a
čine ga akustički otpor zračenja ( AR ) i akustička masa zračenja ( AM ), iz toga sledi da je:
A A AZ R j M 

11
Ta je impedansa u direktnoj analogiji prikazana kao serijski spoj aktivnog i reaktivnog otpora
prikazan na sledećoj slici.
Slika 3. Šematski prikaz impedanse zračenja
Kutija u koju je membrana ugraĎena takoĎe ima značajan uticaj o kom ćemo diskutovati u
narednim poglavljima .
3. Istorijski razvoj zvučnika
Prvi uvid u mogućnost beleženja ljudskog govora primetio je 1857. godine francuski
tipograf i fizičar Leon Skot de Martinvilje koji je izradio fonoautograf. On je na kraju okrenute
trube postavio membranu koja je pravila brazde na cilindru, usled vibracija koje su pravili zvučni
talasi. Viši glasovi proizvodili su veću frekvenciju, dok je glasniji govor pravio veću amplitudu.
Prošlo je dvadeset godina od ovog otkrića kada je Čarls Kros (Charles Cros) napravio predlog
studije koja je sadržala reprodukciju zvuka (phalephone), ali ona nikada nije ostvarena u praksi.
Philipp Reis, učitelj iz Friedrichsdorfa 1860. konstruisao je prvi ureĎaj za prenos zvuka
(ljudskoga glasa) pomoću elektriciteta. UreĎaj se sastojao od odašiljača (kontaktnog mikrofona) i
prijemnika (sa kalemom oko čelične šipke učvršćene na rezonantnu drvenu kutiju). Prijemnik je
delovao na principu magnetstrikcije, a s obzirom na to da je imao drvenu membranu da bi
povećao radijaciju zvuka i bio konstruisan za primanje i reprodukciju govornih signala, može se
smatrati prvim zvučnikom uopšte.
Nakon Reis-ovog pronalaska, Ernst Werner Siemens patentirao je 1874. godine osnove
dinamičkog principa rada, a već 1877. dinamički zvučnik s permanentnim magneto i opis
dinamičkog zvučnika sa elektromagnetom. U to vreme zvučnik još nije bio u široj primeni, jer
nije bilo pojačala, već samo kod slušalica sa trubom na izlazu. Ovi emiteri su imali malu
osetljivost i znatna nelinearna izobličenja, kao i mali frekvencijski opseg (od 400 do 2300 Hz).
Za istorijski razvoj zvučnika i audio tehnologije takoĎe je od izuzetne važnosti
pronalazak Tomasa Alve Edisona. To je bio prvi ureĎaj koji je uspeo zabeležiti i reprodukovati
ljudski govor. UreĎaj koji je bio namenjen za beleženje i reprodukovanje telefonskih i
telegrafskih poruka nazvao je fonograf. Zvuk se snimao tako što je oštra igla pričvršćena na
membranu oscilovala u ritmu zvučnih talasa, koji su izazivali vibriranje membrane, i urezivala

12
pliću ili dublju brazdu na valjku od tanke kalajne folije. Godine 1877 Edison je umesto valjka
upotrebio cilindar obložen voskom.
Na Edisonovom fonografu možemo zapaziti emiter snimljenog zvuka, takozvanu hornu,
koja je čitala zvučne zapise sa brazdi urezanih na valjku. Horna je imala i ulogu mikrofona kod
skupljanja zvučnih talasa. Ipak, ovo ne možemo nazvati zvučnikom jer nema nikakvu vrstu
električnog pojačala. Nedostatak pojačala je zapravo predstavljao i glavni problem horni, jer nisu
imale dovoljnu jačinu reprodukovanja i mogle su se samo upotrebljavati u sobnim uslovima.
Edisonove snimke je emitovala horna napravljena od kalaja. Horne od glatkog, brušenog
mesinga su upotrebljivane do 1913. u Edisonovoj kompaniji i bile su nešto boljeg kvaliteta od
onih napravljenih od kalaja.
Amerikanac nemačkog porekla Emil Berliner nastavio je Edisonovim putem i
krenuo u stvaranje ureĎaja za snimanje i reprodukovanje zvuka. Berliner je 26. Septembra 1887.
godine prijavio svoj patent gramofon. Posle četiri godine rada uspeva da napravi ureĎaj koji će
beležiti zvučne talase lateralno na začaĎenoj površini staklenog diska da bi kasnije disk bio
izraĎivan od cinka i presvlačen voskom. Posle urezivanja traga zvučnih talasa, disk je potapao u
kiselinu kako bi stabilizovao brazde. Prednost diska u odnosu na cilindar je u tome što je mogao
biti jeftino i lako umnožavan s master diska, pravljenjem negativa i otiskivanjem u gumi drugim
smešama..
Razvoj ploča imao je za posledicu dosta bolji kvalitet zvuka a jedan od glavnih razloga
takoĎe je bila i upotreba vinila. Horne su i dalje bile bez pojačavača, a zvuk koji je proizvodila
igla koja je vibrirala na ploči i prenosila vibracije na membranu nije bilo zadovoljavajućeg
kvaliteta,jačine.
O kvalitetu zvuka i smanjenja izobličenja se krenulo razmatrati nakon pronalaska
troelektrodne cevi (Lee de Forest, 1907. god.) i sa početkom radiodifuzije (oko 1918.). TakoĎe
prestaje upotreba malih membrana i horni, i zvučnici se smeštaju u zvučne kutije ili ploče. Sve je
ovo dovelo do patentiranja prvih dinamičkih zvučnika sa velikom membranom na zvučnoj kutiji
od strane C.W.Rice i E.W.Kellog-a 1924. godine. Membrana ovog zvučnika je bila povezana
savitljivim materijalom za ploču, koji joj je dozvoljavao da osciluje, a sa donje strane je bila
centrirana i povezana sa pogonskim kalemom. Tako izvedeni zvučnici bili su u stanju da emituju
dosta basova sa donjom graničnom frekvencijom od 100Hz.
Od 1924. dosta se pažnje posvećuje kvalitetu zvuka i smanjenju izobličenja, a ostvarena
je i jednostavnost i sigurnost konstrukcije od uvoĎenja permanentnih magneta. Popularan tip
zvučnika, koji se proizvodio do 1928.godine, raĎen na principu onih u telefonskim slušalicama,
bio je tip nazvan ˝Zvučnik sa slobodnim oscilovanjem˝. Kod ovih zvučnika kotva se nalazila
ispred polova magneta, pa su takvom konstrukcijom dobijena mala izobličenja, veća osetljivost
i relativno dobar kvalitet reprodukcije.
Da bi zvučnik reprodukovao šire audiofrekvencijsko područje, potrebno je da poseduje
više od jednog emitera. Tako je 1931. godine N.Fredrich demonstrirao audio sastav sa dva
zvučnika. Ovaj nagli razvoj zvučnika nakon ovog otkrića, prilično je stagnirao u narednim
godinama od početka Drugog svetskog rata. Do 70-ih godine 20. veka projektovanje je bilo
prilično konzervativno iako je teorijska podloga i tehnologija bila prisutna.
Muzička industrija od 1970 iskazuje povećanu potrebu za zvučnicima i audio sistemima.
Posebno se insistira na kvalitetu reprodukcije zvuka, a zahtevi su još veći uvoĎenjem digitalne

13
tehnologije. Najvažniji zahtevi su da se poveća frekvencijski opseg zvučnih talasa, što je
praktično od 20 Hz do 20 kHz, postizanje malih izobličenja i niska rezonantna frekvencija, kao i
upotreba aktivnih frekvencijskih prekidača. Sve ove zahteve treba da ispune vrhunski zvučni
sistemi.
4. Podela zvučnika
Služe za četiri primarne namene :
1. Komuniciranje ( npr interfon,mobilni telefoni,računar..)
2. Ozvučenje (dvorane,teatri,koncertne sale..)
3. Stvaranje zvuka ( muzički instrumenti,sintisajzeri itd..)
4. Reprodukcija zvuka ( Radio,bioskop,muzičke linije, mobilni ureĎaji,računari..)
Iako postoje opšti zahtevi za sve namene, svaka od njih postavlja vlastite prioritete za
karakteristike zvučnika. U zadanoj primeni, moguće je da isti zvučnik izvršava više različitih
zadataka. U takvim slučajevima, prikladnost zvučnika za jednu ili više namena može biti
namerno ograničena kako bi se olakšale druge primene.
S obzirom na načine pretvaranja energije, zvučnike delimo na:
● Zvučnike s membranom
( koji proizvode zvuk pomoću elektromehaničko-akustičnog pretvaranja energije)
● Zvučnike bez membrane
(tzv. ionske zvučnike, koji proizvode zvuk pomoću elektroakustičnog pretvaranja energije)
S obzirom na poziciju i ulogu membrane, razlikujemo dve vrste zvučnika i to :
● Zvučnike sa direktnim emiterom
( koji pomoću vibrirajuće membrane emituju zvuk direktno u okolni prostor)
● Zvučnike s trubom
( koji emituju zvuk preko trube postavljene izmeĎu membrane zvučnika direktnog emitera i
okolnog prostora, tzv indirektno zračenje)
S obzirom na pogonski element, zvučnike s membranom delimo na:
● Dinamičke zvučnike
Deluju na dinamičkom principu, kada se vodič kroz koji teče naizmenična struja pokreće
u magnetnom polju stalnog magneta (zbog interakcije magnetskih polja). Ti zvučnici mogu dati
kvalitetnu reprodukciju na svim audiofrekvencijama i najčešće se primenjuju. Dinamički su
zvucnici ugraĎeni u gotovo sve sisteme za reprodukciju u svetu.

14
Glavni razlozi za to jesu:
- Jednostavnost konstrukcije i projektovanja
- Jednostavna izrada
- Čvrstoća i trajnost
- Laka prilagodljivost različitim primenama
- Pouzdanost u radu (za permanentni magnet nije potreban izvor snage a i dugo radi)
- Može se proizvesti zvučnik željenih karakteristika
- Može se upotrebiti kao direktni emiter ili sa trubom
- Relativno se lako mogu dobiti vrlo velike akustičke snage uz ne prevelike dimenzije
● Elektromagnetske zvučnike
Deluju tako da naizmenična struja proizvodi promenljivu jačinu magnetnog polja stalnog
magneta, koja pokreće metalnu pločicu s membranom. Ti pretvarači imaju relativno velika
izobličenja i usko radno frekvencijsko područje, pa im je primena danas ograničena na samo neke
specijalne vrste slušalica.
● Elektrostatičke zvučnike
Deluju prema zakonu o privlačenju i odbijanju elektrostatičkih naelektrisanja. Ti zvučnici
mogu dati kvalitetnu reprodukciju zvuka u celom audiofrekvencijskom opsegu.
● Piezoelektrične zvučnike
Rad je zasnovan na svojstvima nekih materijala da se uvijaju pod uticajem primenjenog
napona. Zbog svojih specifičnosti ti se zvučnici upotrebljavaju za male oscilacije amplitude,
uglavnom na višim frekvencijama audiospektra.
● Magnetostriktivne zvučnike
U radu iskorišćavaju svojstva magnetskih materijala, pa se zbog uticaja magnetnih polja
šire i skupljaju. S obzirom na karakteristike mehaničkih sistema tih zvučnika, upotreba im je
ograničena na područje ultrazvuka.
S obzirom na izradu, zvučnike delimo na:
● Komercijalne
Konstruisane i izraĎene za ureĎaje ,,svakodnevne” upotrebe, na primer za tranzistorske
prijemnike, kasetofone, televizore i slično.
● Profesionalne
Zvučnici vrhunskog kvaliteta, i po karakteristikama, i po konstrukciji, i po upotrebljenom
materijalu. Posebno je važno da u dugotrajnom radu zadrže svoje karakteristike, što znači da se
od njih zahteva velika pouzdanost. Upotrebljavaju se u svim slučajevima u kojima se zahteva
siguran rad i kvalitetna reprodukcija, npr. pri ozvučenju (posebno u pozorištima, za muzičke
priredbe itd.). Služe u kvalitetnim kućnim audiosistemima i kao monitorski zvučnici u
reprodukciji muzike u studijima.

15
S obzirom na prenosni frekvencijski opseg, zvučnike delimo na:
● Širokopojasne
Jednim zvučnikom prenose široko audiofrekvencijsko područje (full range).
● Pojasne
Konstruirani za prenos samo užeg pojasa u audiopodručju, a dele se na niskotonske,
srednjotonske i visokotonske zvučnike, iako se proizvode i kao niskotonski/srednjotonski i
srednjotonski/visokotonski.
5. Konstrukcija elektrodinamičkih zvučnika
Dinamički zvučnici se mogu sresti u gotovo svim sistemima za reprodukciju zvuka.
Poseduju visok kvalitet reprodukcije zvuka, oni su takoĎe jednostavne konstrukcije, relativno
jeftini za izradu, poseduju čvrstoću i trajnost, prilagodljivi, pouzdani, mogu se lako dobiti velike
snage reprodukcije iz ne tako velike konstrukcije. U ovom radu, elektrodinamički zvučnici će biti
detaljno obraĎeni. Jedan elektrodinamički zvučnik prikazan je na sledećoj slici.
Slika 4. Elektrodinamički zvučnik
Najčešći oblik konstrukcije dinamičkih zvučnika sastoji se iz konusne membrane i kalote
u njenoj sredini, koji su elastičnim elementima (centratorima) povezani na kućište.
Na kalotu je učvršćen šupalj valjak na koji je namotano više navoja izolovane žice (oscilatorni
kalem). Sledeći važan element predstavljaju stalni magneti na koji su učvršćeni polni nastavci.
IzmeĎu spoljašnjih polnih nastavaka magneta i centralnog magnetnog pola je ostavljen magnetski
procep. Permanentni magnet se u nekim varijantama izraĎuje kao valjak ali češće je u
prstenastom obliku. Membrana i kućište su centratorima povezani sa polnim nastavcima magneta
i zajedno čine celinu. Telo oscilatornog kalema u takvoj konstrukciji ulazi u magnetski procep i
ako je konstrukcija pravilno izraĎena, kalem bi trebao slobodno da osciluje bez ikakvih smetnji
ili oštećenja.
Da bi sistem mogao nesmetano da funkcioniše, sistemu su dodati centratori koji definišu
ravnotežni položaj membrane i svojom elastičnošću se suprotstavljaju dejstvu pobudne sile.

16
Za strukturu je veoma bitno da je dobro centrirana, jer usled velikih pomaka pokretnih delova
sistema lako može da doĎe do mehaničkih oštećenja. Kako cela ta konstrukcija izgleda na
poprečnom preseku, predstavljeno je na slici :
Slika 5. Poprečni presek elektrodinamičkog zvučnika
5.1. Sastavni delovi elektrodinamičkog zvučnika
Centrator
Centrator deluje elastično u smeru gibanja, a kruto u suprotnom smeru od smera gibanja.
Centrator drži zavojnicu tačno u centru procepa te onemogućava njen ekscentrični položaj ili
savijanje. Svaki pomak iz centra može dovesti do trenja namotaja žice pod naponom sa metalnim
polnim nastavcima i pregrevanja zvučnika i pojačala. Procep mora biti što uži kako bi magnetsko
polje u njemu bilo što jače a to istovremeno omogućava bolji prelaz toplote sa zavojnice na polne
nastavke. Izgled i poprečni presek centratora prikazan je na sledećoj slici.
Slika 6. Izgled i poprečni presek centratora
Zavojnica
Zavojnica zvučnika najčešće se izraĎuje od bakra koji je čvrst i ne puca prilikom
savijanja. Bakar se vrlo lako lemi. Da bi se u magnetsko polje smestilo više bakra, lakirana žica
se hladno valja na kvadratni, pravougli oblik za jednoslojne a za višeslojne zavojnice na šestougli
oblik.
Zavojnice se izraĎuju i od aluminijuma koji je lakši pa time povećava efikasnost
zvučnika, ali je prednost bakra u tome što ima bolju provodnost pa sa više namotaja povećava
snagu zvučnika.

17
Bakar se koristi za najveće električne snage a aluminijum za najviše efikasnosti.
Aluminijum je lomljiv (lako) ali je bolji za više frekvencije. Na vazduhu se čisti aluminijum
odmah presvuče slojem oksida pa ih ne treba dodatno izolovati lakom. Na sledećoj slici prikazan
je izgled zavojnice.
Slika 7. Zavojnica
Nosač zavojnice
Nosač zavojnice nosi zavojnicu u magnetskom polju procepa i spaja zavojnicu sa
membranom i centratorom. Na visokim temperaturama mora zadržati koncentričnost i čvrstoću te
se treba lako spajati lepljenjem. Nosači zavojnica od impregniranog kartona su najlakši, ali i
najmanje kruti te su temperaturno nestabilni. Retko se koriste kod ozbiljnijih zvučnika.
Aluminijum je krut i čvrst te idealno odvodi toplotu sa zavojnice. Dobar je za reprodukciju vrlo
visokih frekvencija jer se u njemu stvaraju vrtložne struje koje pridonose prigušenju niskih
frekvencija. Nomex je sintetička masa vrlo visoke temperaturne izdržljivosti i vrlo lako se lepi.
Nomex je predstavljen na sledećoj slici.
Slika 8. Nomex
Kapton je takoĎe sintetička masa najviše temperaturne izdržljivosti ali se teško lepi. Kapton je
prikazan na sledećoj slici.
Slika 9. Kapton

18
Magneti elektrodinamičkih zvučnika i polni nastavci
Za rad zvučnika je potrebno jako magnetsko polje. Prvi magneti bili su legure Alnico
(Alumunijum,Nikl i Kobalt). Postoji više tipova legura,označenih brojevima od 1 do 5 prema
postotku nečistoća koje slabe indukciju. Kasnije su se razvijali keramički magneti, nisu najbolje
ali su najrentabilnije rešenje. Keramički magneti prikazani su na sledećoj slici.
Keramički
magneti
Slika 10. Keramički magneti
Magneti napravljeni od Lantanida,Samarijuma,Kobalta su mnogo bolji ali su 100 puta
skuplji od keramičkih. Upotrebljavaju se samo za slušalice,mikrofone i visokotonske zvučnike.
Zbog navedenih razloga većina proizvoĎača zvučnika ne želi priznati da proizvode zvučnike sa
keramičkim magnetima, pa ima daju zvučna imena.
ProizvoĎači zvučnika nikada ne proizvode niti projektuju magnete,već ih kupuju po
katalogu proizvoĎača kao i polne nastavke koji su važan deo magnetskog kruga zvučnika. Polni
nastavci prikazani su na sledećoj slici.
Polni nastavci
Slika 11. Polni nastavci
Tipovi materijala za membranu
Postoje 4 osnovna tipa materijala za membranu :
1. Polukružna guma ili poliuretanska pena
Ima vrlo vioku elastičnost za dugi hod membrane, ali zahteva vrlo preciznu izradu
centratora zbog realizovanja linearnosti. To je najrašireniji tip gume za zvučnike male i srednje
efikasnosti.
2. Dvostruki polukružni impregnirani tekstil
Naboranog oblika,premazom pruža mogućnost tačnog prilagoĎavanja potrebne
elastičnosti.
3. Višestruki nabori

19
Omogućavaju vrlo duge hodove membrane, ali uz nepoželjne rezonancije koje uzrokuju
gubitke u akustičkom odzivu. Rezonancije se obično potiskuju viskoznim premazima.
4. Membrana sa višestrukim naborom na gumi iz jednog komada
Realizuje vrlo kruto nelinearno vešanje koje rezultira visokofrekvencijskim rezonantnim
vrhom. Pravi se tipično za bas zvučnike najviše osetljivosti neprimerene za reprodukciju visoke
vernosti i monitorske sastave.
Na sledećoj slici prikazana su sva 4 tipa materijala za membrane.
1. Polukrug poliruetanske
pene ili gume
3. Višestruki Harmonika
nabori
2. Dvostruki tekstilni polukrug
4. Membrana sa višestrukim
naoborom iz jednog komada
Slika 12. Tipovi materijala za membrane
Membrana
Do 1950. godine najčešći material za izradu membrana zvučnika bio je papir. Kako ne
postoji tačna analitička metoda analize ponašanja papirnih membrana, izrada takvih membrana
postala je tajna struke. Zato su se tražile druge metode izrade membrane pri kojima će se
postupak i ponašanje moći analitički kontrolisati.
Oko 1950-e godine, razvojem termoplastičnih smola, to se i uspelo,te su se ti materijali do
1960-e godine isključivo koristili u proizvodnji membrana. Naknadno su proizvedene membrane
od kevlara a najnovije membrane su membrane sa matrix kompozitnim akrilnim polimernim
gelom, koji se sastoji od optimalnog odnosa karbona i kevlara.
Membrana je najvažnija komponenta strukture zvučnika. Ona povezuje strukturu koja
emituje zvuk i vazdušno opterećenje sa zavojnicom uz delovanje mehaničko akustičkog
pretvarača. Efektivna površina membrane odgovara površini baze. Efektivni procep membrane je
do 5cm manji od procepa zvučnika. Ravni disk se ne može koristiti za generisanje zvučnika osim
ako nije izveden od poliestera ili specijalne sendvič konstrukcije. Smanjujemo li ugao od 180
stepeni,čvrstoća membrane postaje sve veća.
Za emitovanje akustične snage od 35 mW, vršna amplituda zvučnika sa membranom od
250 mm biće oko 2 mm. Sa najboljim zvučnikom, specijalno konstruisanim za duge hodove
membrane, nije moguće ostvariti vršni pomak od 13 mm (26 mm) bez visokih izobličenja.
Za reprodukciju visoke vernosti ili primenu u monitorskim sastavima, donja granica
promena membrane iznosi 250 mm. Zvučnici procepa ispod 200 mm nisu upotrebljivi u
sastavima najviše vernosti repordukcije ili monitor sastavima.
ProizvoĎači često prikazuju frekvencijske odzive malih zvučnika koji su linearni na

20
niskim frekvencijama. Najčešće nije odreĎeno pri kojoj buci je taj odziv postignut. Različiti nivoi
zvučnosti pri kojima se takvi odzivi snimaju su toliko niski da se pri njima zvučnici uopšte ne
mogu korisiti za normalno slušanje.
Najnovije membrane su ekstremno čvrste,vrlo lagane i imaju veliko unutrašnje prigušenje
rezonansije. Postupak proizvodnje takvih membrana omogućava kontrolu debljine preseka
membrane u svakoj tački. Membrane ne proizvode proizvoĎači zvučnika već ih proizvode fabrike
plastičnih masa.
Većina svetskih proizvoĎača ima iste membrane a izuzeci prilično koštaju. Pri tome
mislimo na specijalne kompozitne sendvič konstrukcije membrana ili membrane od legura lakih
metala, ali iako takvi modeli danas imaju najbolje performanse, verovatno nikada neće biti u
masovnoj upotrebi zbog troškova izrade.
Na sledećoj slici prikazana je zavisnost faktora gubitka  od Young-ovog modela.
Plastika
Young Model E [Mpa]
LossFactor
Guma Tekstil
Papir
Metal
TPX
XPP
X3P
Slika 13. Zavisnost faktora gubitka  od Young-ovog modela
Sa slike zavisnosti se uočavaju novi materijali ( TPX,XPP,X3P ) koji su pogodniji od
ostalih materijala za projektovanje membrane zvučnika. Rebra za pojačanja izraĎena od ovih
materijala daju veliku čvrstoću membranama zvučnika. Položaj pojačanja i preseci odreĎeni su
metodom analize konačnih elemenata,tzv “Finite Element Analysis”. Postupak izrade je injekcija
mešavine TPX i Polipropilena, koji ima veliko prigušenje. XPP i X3P su optički prozirne
membrane koje kombinuju tačnost i transparentnost zvuka tvrĎih materijala sa glatkošću i
muzikalnošću zvuka mekih membrana.
Na sledećoj slici prikazana je X3P optički prozirna membrana sa poliruetanskom gumom.

21
Slika 14. X3P optički prozirna membrana sa poliruetanskom gumom
Tipovi materijala od kojih se izraĎuju membrane kao i njihove karakteristike prikazane su
sledećom tabelom.
Tabela 1.
Materijal Mehanički Q Yungov model
x 8
10
Gustina Omekšavanje
Polistiren 31 19 0.95 100 C
Plastificirani
Polistiren
10 do 15 16 do 20 0.96 100 C
Polietilen 10.5 10.5 0.94 120 C
Polipropilen 11 15.5 0.89 120 C
Polimetil penten 8 27.7 0.84 180 C
Ekspandirani
polistiren
3 0.02 0.016 100 C
Filcani papir 5 3 0.1 -
Fenolni papir 15 10 0.25 -
Metalne membrane
Legure aluminijuma i ostalih laganih metala idealni su materijali za izradu vrlo laganih i
čvrstih membrana zbog stabilnosti, homogenosti i lakoće izrade. MeĎutim, zbog malih
unutrašnjih gubitaka trenja javljaju se višestruke rezonancije na višim frekvencijama te se ne
koriste u izradi membrana široke potrošnje. U vrhunskim zvučnicima sa membranama od
aluminijumskih legura ti se problemi rešavaju korišćenjem kompozitnih materijala i elastičnim
premazima i filterima.
Gledajući sa područja kvaliteta reprodukcije zvuka, možemo reći da zvučnik sa jednom
membranom ne može da reprodukuje celo audiofrekvencijsko područje. Membrane su najbolji
pokazatelji potrebe za konstruisanjem pojasnih zvučnika.

22
Problemi koji se javljaju kod širokopojasnih zvučnika je prestanak oscilovanja cele
površine membrane na višim frekvencijama. Tada membrana osciluje samo u području oko vrata
(u spoju membrane i kalema), i emitovanje postaje dosta usmerenije. Na niskim frekvencijama
prostiranje zvuka u materijalu membrane je dosta veliko, dok se sa povećanjem membrane znatno
smanjuje. Zbog toga pri emitovanju visokih frekvencija zvuk sa rubnih delova membrane se
emituje u prostor sa odreĎenim kašnjenjem.
Brzina prostiranja zvuka u membrani, ne zavisi samo od frekvencije i i oblika, nego i od
strukture membrane (gustine i elastičnosti materijala od koje je izraĎena). Zbog toga je poželjno
da je brzina prostiranja zvuka u materijalu membrane što veća, čime se dobija veće iskorišćenje i
bolji odziv.
Oscilovanje membrane po delovima je još jedan od problema sa kojima se susreću
širokopojasni zvučnici. To se dešava na višim frekvencijama kada krutost membrane ne može
izdžati jake sile inercije. Taj efekat nazivamo prelomom membrane, koji nastaje na nekoj
odreĎenoj prelomnoj frekvenciji. Prelomna frekvencija zavisi od konstante elastičnosti, debljine i
vrste materijala membrane, kao i od prečnika iste. Konusne zvučničke membrane iznad prelomne
frekvencije pokazuju dva osnovna načina savijanja - radijalna i transverzalna. Radijalna
(longitudinalna) savijanja dele membranu uzdužno, po simetrali, na delove. Ovo se dešava zbog
nehomogenog materijala membrane ili zbog neujednačene elastičnosti centratora. Transverzalna
(koncentrična) savijanja nastaju u talasima membrane od vrata ka rubovima. Ovi modovi
oscilovanja mogu se pojaviti uz sve frekvencije oscilatornog kalema kada je dužina stranice
membrane integralni deo talasne dužine.
Za širokopojasne zvučnike uglavnom se preporučuju hiperbolični profil konusa, sa
graničnim prečnikom membrane do 20 cm. Ako bi se koristio veći prečnik, onda bi srednja brzina
zvuka bila premala. TakoĎe je neophodan vrlo elastičan gornji centrator, da bi ublažio sve
dolazeće talase.
Svi prethodni negativni efekti ukazuju na potrebu podele zvučnih sistema na
odreĎena frekvencijska područja. Ta područja su s jedne strane odreĎena rezonantnom
frekvencijom zvučnika, a sa druge strane prelomnom frekvencijom, tj parcijalno oscilatornom
rezonansom membrane.
Kupola
Centralna kupola ili poklopac zvučnika postavljaju se u cilju sprečavanja ulaska stranih
tela i prašine u procep magneta zvučnika. Kupola takoĎe vrši ventilaciju zavojnice pa tako
poboljšava hlaĎenje zvučnika.
Na visokim frekvencijama pri kojima membrana prestaje emitovati zvuk, kupola
povezana sa zavojnicom direktno emituje visoke frekvencije. Kupola pojačava čvrstoću strukture
membrane. Ako je kupola veće širine nego zavojnica, uzrok je prigušenje kritičnih vibracija
membrane. Metalna kupola hladi zavojnicu. Kupola zvučnika je prikazana na sledećoj slici.

23
Slika 15. Kupola zvučnika
Spojni vodovi
Zavojnica zvučnika na svojim krajevima ima spojne vodove koji se završavaju na
terminalima zvučnika. Zavojnica se izraĎuje od bakrene i aluminijumske žice punog preseka.
Takve žice nisu elastične te je spoj zavojnice potrebno napraviti sa dva vrlo savitljiva spojna voda
koji neće ometati kretanje zavojnice i membrane.
Spojni vodovi se ne smeju prekidati ni savijanjem pa se najčešće izvode od savitljive
bakrene pletenice vrlo malog preseka. Spoj ovih vodova izvodi se lemljenjem na telu nosača
zavojnice ili telu membrane. Ako je zavojnica izraĎena od aluminijumske žice, spajanje sa
fleksibilnom bakrenom pletenicom izvodi se tačkastim varenjem. Na mestima prelaza obično se
primenjuje viskozno prigušenje ili se spoj dodatno učvršćuje lepkom. Spojni vodovi su jedan od
najkritičnijih delova zvučnika te su konstrukcijski element elektrodinamičkog zvučnika koji često
zakaže te smo ga iz tog razloga spomenuli. Spojni vod jednog elektrodinamičkog zvučnika
prikazan je na sledećoj slici.
Slika 16. Spojni vod elektrodinamičkog zvučnika

24
5.2. Princip rada elektrodinamičkog zvučnika
Pošto smo ustanovili da se kružni kalem nalazi u magnetskom procepu, samim tim
konstantno je pod uticajem magnetskog polja permanentnog magneta. Ako kroz kalem pustimo
struju, on će stvoriti sopstveno magnetsko polje, koje će u meĎusobnom delovanju sa stalnim
magnetom proizvesti elektromagnetsku silu. Ta sila će delovati u osi oscilatornog kalema, i tako
izazvati kretanje u njoj, a samim tim i kretanje membrane, koja će u vazduhu proizvoditi
vibracije, tj zvuk. Intenzitet sile koja deluje na kretni kalem je :
F I l B  
gde je :
I – Jačina struje kroz provodnik. Jedinica je Amper  A
l – Dužina provodnika u procepu. Jedinica je metar  m
B - Intenzitet magnetske indukcije u procepu. Jedinica je Tesla  T
Sila F koja deluje na membranu zvučnika treba savladati tri različita tipa sila koje joj se
suprotstavljaju, a to su : sila inercije, sila trenja i elastična sila. Ukupna masa membrane i
vazduha koji vibrira zajedno sa membranom,odreĎuju silu inercije koja je proporcionalna
ubrzanju ( Sila deluje na masu koja dobija ubrzanje. Nakon prestanka delovanja sile,masa
usporava).
Unutrašnje trenje mehaničkog sastava membrane i trenje čestica vazduha odreĎuju silu trenja
koja je proporcionalna brzini ( Sila deluje na masu, savladava trenje i masa dobije brzinu. Nakon
prestanka delovanja sile,brzina mase jednaka je 0, tj masa se prestaje gibati. Sva energija predana
masi gubi se u obliku toplote usled trenja).
Samo sile trenja daju zvuk! Krutost celog sastava utiče na elastične sile, koje su
proporcionalne pomaku. Od svih ovih sila, sila trenja čestica vazduha ostvaruje zvučni talas.
Znamo da je sila koja pokreće membranu zvučnika proporcionalno proizvodu magnetske
indukcije B, dužine zavojnice l u magnetskom polju i struji koja teče kroz zavojnicu, I. Sila se
najlakše može povećati motanjem žice u zavojnicu u nekoliko slojeva, relacija važi bez obzira na
geometriju.
Primer delovanje elastične sile prikazan je na sledećoj slici.
Vazduh deluje
elastično
Membrana
F
Slika 17. Uticaj elastične sile
Kao što se vidi sa slike, sila deluje na membranu koja sabija oprugu odreĎene krutosti.
Nakon prestanka delovanja sile elastična opruga vraća membranu u početni položaj. Vazdušno
opterećenje membrane je reaktivno.

25
5.3 Model zvučnika u električnim kolima
Ako je struja koja se propušta kroz kalem naizmenična, proizvode se zvučni talasi čije su
promene pritiska proporcionalne promenama napona na izlazu iz audio pojačala koje pobuĎuje
zvučnik.
Električni krug zvučnika čini oscilatorni kalem u magnetskom polju stalnog magneta,
priključen na pojačalo kao izvor (obično je to izvor konstantnog napona U, električnog
unutrašnjeg otpora Ru= 0). Kalem u homogenom magnetskom polju (u mirovanju), može se
predstaviti impedansom otpora žice i induktivnosti kalema, odnosno :
EZ EZ EZZ R j L 
gde je :
EZZ - Električna impedansa oscilatornog kalema
EZR - Električni radni otpor oscilatornog kalema
EZL - Električna induktivnost oscilatornog kalema
Slika 18. Kalem u homogenom magnetnom polju
Kada se kroz žicu kalema propusti naizmenična struja, kalem počinje oscilovati pa se u
njemu stvara kontraelektromotorna sila. Ta elektromotorna sila se suprotstavlja struji koja teče
kroz kalem i stvara efekat povećanja impedance, koja se naziva dinamička impedansa.
Ona se može predstaviti izrazom:
2 2
ED ED ED
M
e B L
Z R j X
i Z
   
gde je:
EDZ - Električna dinamička impedansa
e - kontraelektromotorna sila oscilatornog kalema
i - Električna struja
EDR - Električni otpor realnog dela dinamičke impedanse
EDX - Električna rekatansa imaginarnog dela dinamičke impedance
Pa je ukupna električna impedansa zvučnika u radu jednaka zbiru električne impedanse
oscilatornog kalema i električne dinamičke impedanse :

26
E EZ EDZ Z Z 
Iz prethodnog možemo videti da struja u električnom krugu zvučnika nije samo funkcija
primenjenog napona i impedanse oscilatornog kalema, vec je ˝modulisana˝ dinamičkom
kontraelektromotornom silom i kao rezultat toga jeste dinamička impedansa. Uticaj te sile je
značajan samo u malom frekvencijskom opsegu oko frekvencije mehaničke rezonanse zvučnika,
obično na niskim frekvencijama audiospektra. Dinamička impedansa u tom području ima
odlučujući uticaj na karakteristike zvučnika.
6. Osnovne karakteristike zvučnika
Zvučnik je izlazni elektroakustički pretvarač. Na slici je prikazan process pretvaranja
električne snage (struje) u zvučnu snagu odnosno akustički protok.
Ulazni
pretvarač
Elektroakustički
sistem
Izlazni
pretvarač
Slika 19. Proces pretvaranja električne snage u zvučnu snagu
Zvučnik koristi membranu kao posrednika izmeĎu motora i medija što je prikazano na
sledećoj slici.
Električno-
mehaničko
pretvaranje
Mehaničko-
akustičko
pretvaranje
Brzina
membrane
Akustička
snaga
Električna
snaga
Slika 20. Membrana kao posrednik između pretvaranja električne snage u zvučnu
Danas se praktično isključivo koristi elektrodinamička vrsta zvučnika. Poprečni presek
elektrodinamičkog zvučnika prikazan je na slici 5.
Karakteristike zvučnika su :
- Faktor pretvaranja (efikasnost)
- Snaga
- Izobličenje
- Impedansa

27
Faktor pretvaranja (efikasnost)
Prema svojoj osnovnoj definiciji, faktor pretvaranja je odnos pritiska koji stvara (na
jediničnom rastojanju) i električne pobude, prikazana sledećom jednačinom :
, 2
, a
p P
Pp
T
WU
Z
 
  
 
Praktična definicija efikasnosti koja se standardno koristi danas je :
Nivo zvuka (dB) koji ostvaruje na rastojanju 1m pri pobudi snage 1W.
Maksimalni nivo zvuka koga zvučnik postiže na rastojanju 1 m može se odrediti tako što
se efikasnost uveća za 10 maxlogP . Na bilo kom rastojanju ovaj nivo zvuka će biti umanjen za
10log r (dB). Neki zadati nivo zvuka na zadatom rastojanju može se postići sa raznim
kombinacijama efikasnosti i snage zvučnika.
Primer :
Ako je zadato da se ostvari nivo zvuka 120 dB na rastojanju 1m, to se može ostvariti sa
1. Zvučnikom čija je efikasnost 99 dB @ 1 W @ 1 m, sa snagom 150 W
2. Zvučnikom čija je efikasnost 90 dB @ 1 W @ 1 m, sa snagom 1000 W
Važno je napomenuti da u dizajnu pokretnog sistema zvučnika ne mogu se pomiriti
zahtevi za što većom efikasnošću i što većom linearnošću. Veća efikasnost zahteva veći hod
membrane, a tada je teže ostvariti linearnost takvog njenog kretanja. Kvalitetni zvučnici (studijski
monitori i slično) imaju manje vrednosti efikasnosti a maksimalno ostvarljivu linearnost.
Zvučnici za ozvučavanje imaju maksimalne efikasnosti (preko 100 dB@1 W@1 m ), ali sa
linearnostima koje su lošije.

28
Snaga zračenja zvučnika
Membrana se ponaša kao kruti klip što je prikazano sledećom slikom.
S
S
N 2a
Po definiciji,snaga
zvučnika iznosi
Slika 21. Snaga zračenja zvučnika
Za zvučnik ugraĎen u beskonačnu ploču zračenje je u poluprostoru ( 2 ), te iznosi :
2 2
2 2 2 2 2 2
2
a az
z
c k c k
P v S R v S v S
 

   
  

ovde je
2
S a  , pa je :
2 4 2
aP v a c k    
Snaga zračenja srazmerna je :
2 4 4
aP f a  

29
Posledica zavisnosti snage zračenja je sledeća :
- Zvučnici koji emituju samo više frekvencije imaju male membrane i veoma male pomeraje.
- Zvučnici koji emituju najniže frekvencije moraju imati velike membrane i mogućnost da ostvare
velike pomeraje.
-Emitovanje niskih frekvencija sa manjim membranama moguće je samo ako se napravi
konstrukcija koja omogućava veći pomeraj membrane.
Membrana zvučnika je akustički dipol. Za rad zvučnika potrebno je eliminisati zračenje sa
zadnje strane. Kutija se u kolu zvučnika pojavljuje kao akustički kapacitet aC , u koga ide
akustički protok q sa zadnje strane, dok je impedansa koju vidi zvučnik u zatvorenoj kutiji
predstavljena sa azZ . Slika zvučnika u kutiji kao i ekvivalentnog električnog kola prikazan je na
sledećoj slici.
Slika 22. Zvučnik u kutiji i ekvivalentno električno kolo

30
Linearizacija snage zvučnika
Linearizacija je prikazana sledećom slikom.
dB
f (log)
6 6
6
12
12
Slika 23. Linearizacija snage zvučnika
Rezultanta je linearna snaga od rezonantne frekvencije membrane do frekvencije kada membrana
postaje dovoljno velika u odnosu na  i generiše ravan talas.
Maksimalna snaga zvučnika
Zbog male efikasnosti pretvaranja najveći deo snage koja se šalje u zvučnik ostaje u
njemu i pretvara se u toplotu. Maksimalna snaga koju zvučnik može da prima odreĎena je
maksimalnim mogućnostima zagrevanja namotaja kalema.
Maksimalna snaga zvučnika je definisana na dva načina :
1. Kao dugovremena snaga (nominalna, sinusna snaga) koju zvučnik može da izdrži u
neograničenom vremenu a da ne doĎe do pregrevanja.
2. Kao kratkovremena snaga (muzička snaga) koju zvučnik može da izdrži samo u ograničenom
vremenskom intervalu, nakon koga mora nastupiti interval hlaĎenja.

31
Izobličenje
Na sledećoj slici prikazana je zavisnost izobličenja od električne snage. Sa slike se jasno
vidi da izobličenje zvučnog signala eksponencijalno zavisi od primenjene električne snage.
Izobličenje
Električna snaga
Slika 24. Zavisnost izobličenja od električne snage
7. Sistemi ozvučenja
7.1. Sistem ozvučenja u kolima
Mnogo godina, radio jedinica je bila master ureĎaj zabave u kolima,te su zvučnici bili
direktno povezani na njega. Šema starog sistema ozvučenja u kolima prikazana je na sledećoj
slici.
Pojačavač
Zvučnici
Audio izlaz
Centralna jedinica
off Prekidač
TV Tjuner
AM/FM Tjuner
Antene
Slika 25. Stari sistem ozvučenja u kolima
Implementacijom dodatnih pojačavača zvuka i višekanalnih sistema zvučnika,sam sistem
ozvučenja je postao mnogo kompleksniji. Sa dolaskom CD/DVD plejera ili CD šaržera kao
dodatnog master ureĎaja, sistema zabave u kolima je bio sve složeniji a sistem ozvučenja
označen je crvenim pravougaonikom na sledećoj slici.

32
Slika 26. Sistem ozvučenja u modernim sistemima zabave u kolima
Jedan od najbitnijih delova u celom lancu sistema zabave u kolima jeste audio izlaz. Blok
dijagram savremenog audio sistema prikazan je na sledećoj slici.
BP
HP
NF
BP
HP
NF
BP
HP
NF
BP
HP
NF
Ulazni audio
signal
DSP
Ekvilajzer
LP Zadnji desni zvučnik
Prednji desni zvučnikPrednji levi zvučnik
Zadnji levi zvučnik
Subwoofer
BP (Band pass)- filtar propusnik opsega
učestanosti
HP (High pass)- filtar propusnik visokih
učestanosti
LP (Low pass)- filtar propusnik niskih
učestanosti
Slika 27. Blok dijagram savremenog audio sistem,tzv Active 2-way sistem
Sa slike se vidi da se audio signal dovodi na procesor digitalnog signala ( DSP- Digital
Signal Processor) koji se ponaša kao ekvilajzer i kao linija za kašnjenje. Virtuelni 3D zvuk može

33
biti programiran u DSP-u. Zatim se audio signal iz DSP-a deli u četiri grane za stereo zvuk, u
levu i desnu granu (mogućnost korišćenja samo jedne od grana), tako obezbeĎujući pokrivenost
zvukom kako putnika na prednjim tako i na zadnjim sedištima. TakoĎe je moguće povezati sva
četiri zvučnika odjednom kako bi obezbedili surround zvuk. Ovakav sistem naziva se popularno
Active 2-way sistem i veoma je čest.
Principi dobrog audio izlaza zavise od 3 ključna faktora :
1. Frekvencijski odziv zvučnika mora da se poklapa sa percepcijskim odzivom čoveka
2. Fazni odziv mora biti maksimalno ravan, što dovodi do niskog grupnog kašnjenja.
3. Sredina mora biti sa malim ehom.
Zvučnik sam po sebi ima frekvencijski odziv, što znači da je zvučnik rezonantan za neke
audio frekvencije, u zavisnosti od konstrukcije i tipa zvučnika. Zvučnici mogu biti klasificirani
na osnovu frekventnog opsega koji obuhvataju na:
- zvučnike niskih frekvencija ( 20-500Hz ) obično prečnika od 15 do 40 cm koji se još
nazivaju bas zvučnici ili woofer.
- zvučnike srednjih frekvencija ( 300Hz – 5kHz ) obično prečnika 5 do 15 cm koji se
nazivaju srednjetonci ili mid range.
- zvučnike visokih frekvencija ( 2 – 20kHz ) su najčešće prečnika 1 ili 2,5 cm i nazivaju se
još tweeteri ili visokotonci.
Osim ovih opsegom ograničenih zvučnika većina proizvoĎača nudi širokopojasne
zvučnike koji pokušavaju da prenesu veliki opseg čujnog spektra. Zbog mehaničkih ograničenja u
konstrukciji broadband zvučnika, frekvencijski odziv je riplovan i nije ravan, što znači da su neke
frekvencije prikazane a neke su redukovane. Slika 28 prikazuje tipične 2way zvučnike koji
pokrivaju srednji opseg i visoke tonove, dok je bas zvuk pokriven jednim bas zvučnikom,
poznatim kao Subwoofer. Izvor veoma niskih frekvencija ne može detektovati ljudsko uho, tako
da je jedan bas zvučnik dovoljan a njegova pozicija nije kritična. Tipični frekvencijski odziv za
2way zvučnik sa bas-reflex pojačalom i 3way zvučnim sistemom prikazan je na sledećoj slici.
Bas zvučnik
Srednjetonski zvučnik
Visokotonski zvučnik
Kombinovani
frekvencijski odziv
Slika 28. Frekvencijski odziv za 2 way zvučnik sa bas-reflex pojačalom
Sredina u kojoj zvučnici rade utiče na frekvencijski odziv pojedinačnog zvučnika. Kada je
sredina uporedivo kruta, frekvencijski odziv se šiftuje na niže frekvencijske opsege. Zvuk okoline
pruža rezonanciju koja smeta frekvencijskom odzivu zvučnika. Dobar audio sistem pruža
frekvencijski odziv sličan čovekovoj percepciji. Ekvilajzer ispravlja sve nedostatke koje zvučnici

34
i zvuk okoline imaju. Jedan od ključnih faktora je taj da frekvencije dolaze do uha u isto vreme.
Za doživljaj prirodnog zvuka, očigledno je da da se neće poklopiti samo zvučne reprezentacije
(odziv kašnjenja grupe) nego i fazne reprezentacije takoĎe.
Kada se zvuk transmituje sa različite udaljenosti ka slušaocu, kašnjenje prenosa je
evidentno. Ova kašnjenja se mogu kompenzovati preko linije za kašnjenje u ekvilajzeru. Zvučnici
bliži slušaocu će biti zakašnjeni, tako da zvuk sa svih zvučnika doĎe do uha aproksimativno u
isto vreme. Kada su zvukovi reflektovani unutar kola, kašnjenje se više primećuje. Ljudski čujni
sistem može kompenzovati odreĎeno kašnjenje zvuka ali preko te granice prepoznaje se kao
eho,koji ume biti veoma iritantan.
Uzimajući u obzir unutrašnjost kola, zvučnici mogu biti pametno postavljeni. U jednu
ruku, neophodno je da zvuk doĎe do glave slušaoca direktno. U drugu ruku,eho mora biti
redukovan! Ako je jedna osoba u kolima to je lako ostvarljivo, teži zadatak je obezbediti iste
uslove za sve putnike u vozilu. Kako je u većini slučajeva dobar audio sistem zapravo
kompromis izmeĎu frekvencijskog odziva, odziva kašnjenja grupe i eha, neki proizvoĎači
automobila podešavaju zvučnike u kolima na tačno odreĎene pozicije. Za automobile niže klase,
fokus je na vozaču i suvozaču dok je kod limuzina visoke klase, fokus zvučnika na zadnja
sedišta.
Dok uobičajeni zvučni sistemi pružaju jedne širokopojasne zvučnike, sistemi ozvučenja
više klase pružaju u najmanju ruku dual-way ili triple-way zvučnike. Ovde, filtar propusnik
niskih učestanosti, filtar propusnik opsega učestanosti i filtar propusnik visokih učestanosti
odvajaju audio spektar prema frekvencijskim odzivima zvučnika. Dodajući sve frekvencijske
odzive,obezbediće se maksimalno ravan odziv. Na slici je prikazana šema postavljanja zvučnika
u kolima kako bi se dobio maksimalno ravan odziv i najboje karakteristike sistema ozvučenja.
Zona
vozača
Reflektovani signal
Direktni signal
Slika 29. Distribucija zvuka unutar automobila (direktni i reflektovani signal)
Najpoznatiji proizoĎači zvučnika za automobilsku industriju su BOSE, Bang&Olufsen,JBL.

35
Slika 30. Bose 5.1 Surround sistem u automobilu Audi A6
Slika 31. Bang & Olufsen Advanced 3D-Sound sistem u automobilima marke Audi

36
7.2. Sistemi ozvučenja u bioskopima
1934 godine, istraživanje Bell telephone Laboratories pokazalo je da postoje samo dva
načina za pravilno reprodukovanje realističnog osećaja za pravac i prostor a to su :
1. Binauralno ( snimci reprodukovani kroz slušalice, nije za komercijalnu upotrebu )
2. Višekanalno ( što više kanala to bolja reprodukcija zvuka )
U početku postojao je monofonski ( jedan kanal) zvuk, koji je zadovoljavao potrebe ali se
ubrzo nastavilo sa razvojem. Bell Laboratories, jedna od najvećih svetskih istraživačkih
institucija, vršila je razne eksperimente u pogledu šta je to potrebno za tačnu direktnu
reprodukciju i došla do zaključka da je za reprodukciju zvuka preko zvučnika, potrebno više od
jednog kanala. Iako je postojanje više kanala bilo jako poželjno, tada i u to vreme nije bilo
tehnički izvodljivo, tako da se tražio praktični minimalni broj kanala. Došlo se do rezultata da su
tri prednja kanala dovoljni da proizvode binski zvuk, ali bez osećaja ambijenta i prostora. Za
pojedinačnog slušaoca, mislilo se da je zvučni sistem od dva kanala sasvim dovoljan tako da je
50-ih godina počela masovna proizvodnja. Sistem od dva kanala prikazan je na sledećoj slici.
Slika 32. Dvokanalni stereo sistem
Razlog za proizvodnju sistema od 2 kanala jeste taj da nije postojalo praktičnih metoda u
to vreme da bi se ostvario sistem koji bi imao više od 2 kanala. Ideja da pošto imamo dva
uha,levo i desno,te nam zbog toga treba sistem od 2 kanala je prihvaćen ali samo za slušanje
preko slušalica. Naša dva uha i mozak daju nam trodimenzionalni osećaj pravca i prostora, kako
bismo to ostvarili bio je potreban sistem sa više od 2 kanala. 70-ih godina bilo je pokušaja da se
naprave višekanalni sistemi ali je taj pokušaj propao iz razloga što je bilo više proivoĎača sistema
koji nisu mogli da se dogovore oko toga koji sistem treba da postane standard. Sa ove tačke
gledišta,dobro je što nije bilo dogovora jer je raspored kanala bio jako loš, nije postojao centralni
kanal te je stereo zvuk bio jako lošeg kvaliteta. Većina sistema toga vremena imalo je problema
oko mešanja zvuka raznih kanala. Bez kanala koji su postavljeni bočno, osećaj ambijenta i
prostora je bio manji nego što je mogao biti.
Višekanalna matrix tehnologija zasnovana na kvadrofonskom sistemu bila je napravljena
od strane firme Dolby,bila je primenjena u bioskopima i prikazana je sledećom slikom.

37
Slika 33. Dolby stereo sistem zvučnika za bioskope
Aktivni matrix sistem bio je podeljen na četiri kanala : levi,centralni i desni niz i na jedan
surround kanal koji je slao signal do nekoliko zvučnika distribuiranih niz stranu bioskopa kao i
na zadnjoj strani bioskopa. Jedan od kompromisa bio je ozbiljno limitiranje u odzivu visokih
frekvencija surround kanala.
JBL kao jedan od lidera u proizvodnji zvučnika i sistema ozvučenja, kada su bioskopi u
pitanju dao je predlog o tome kako postaviti zvučnike u bioskopu, što je prikazano na sledećoj
slici.
Slika 34. Postavljanje zadnjih zvučnika u bioskopima

38
Sa slike se može videti da su zvučnici postavljeni tako da se ose pojedinačnog zvučnika
seku u tački koja je aproksimativno
2
3
dužine udaljena od zadnjeg zida. Bočni zvučnici koji daju
surround zvuk trebaju biti postavljeni na visinu izmeĎu 3,6 m - 4,5 m, a ose visoke frekvencije
trebaju biti uperene na poslednju kolonu sedišta koje se nalaze na drugom kraju sale, što je
prikazano sledećom slikom.
Tipično
3.6-4.5m
Slika 35. Postavljanje bočnih surround zvučnika u bioskopima
Izgled zvučnika koji se koriste u bioskopima prikazan je na sledećoj slici.
Slika 36. JBL zvučnici za bioskope

39
6.3. Sistemi ozvučenja u kući
Prirodno, sistem ozvučenja iz bioskopa preselio se u domove, sa pojednostavljenjem u
vidu toga da je surround kanal bio slat paru zvučnika, koji su bili locirani sa strane slušaočke
regije. Jedna od najčešćih grešaka jeste pozicioniranje surround zvučnika iza slušaoca u pozadini
sobe. Percepcija surround ambijenta je najbolja kada su zvukovi na oba uva nekorealisani,
odnosno različiti jedan u odnosu na drugi. Ovo je najefektivnije postignuto kada zvuk dolazi sa
strane. Prepoznajući da će kupci nepovoljno reagovati ukoliko bi morali kupovati 5 velikih
zvučnika punog opsega reprodukcije, subwoofer-ski kanal je dodat. Primer pravilnog rasporeda
jednog 5.1 surround sistema za kućnu upotrebu prikazan je na sledećoj slici.
L C
LS
R
RS
Slika 37. Dolby 5.1 surround sistem za kuću
Prepoznajući da bioskopi ne mogu da isprate u dobroj meri ambiciozne sound track-ove
za filmove, tj da u različitim bioskopima je zvuk drugačijeg kvaliteta, Lucas film je zbog serijala
Star Wars, odlučio da standardizuje kvalitet zvuka u bioskopima sa njihovim THX programom
koji je doneo revoluciju u sferi kvaliteta zvuka. THX 5.1 surround sistem za kuću prikazan je na
sledećoj slici.
L C
LS
R
RS
W
Slika 38. THX 5.1 surround sistem za kuću
Daljim poboljšanjem sistema THX došlo se do 7.1 surround sistema koji je prikazan na sledećoj
slici.

40
L C
LS
R
RS
W
RRRL
Slika 39. THX 7.1 surround sistem za kuću
Kod 7.1 surround sistema dodaju se zadnji levi (RL) i zadnji desni (RR) zvučnik kako bi se
poboljšala percepcija ambijenta i prostora.
Poznati proizvoĎači zvučnika za kućne sisteme ozvučenja prikazani su na sledećoj slici.
Slika 40. 5.1 Surround sistemi Harman Kardon (levo) i JBL (desno)
8. Budućnost zvučnika
Kao što je poznato, razvoj i transformacija mobilnih telefona iz ureĎaja za komunikaciju u
prave džepne računare i multimedijalne centre, izazvali su munjevitu ekspanziju tržišta zvučnika.
Sve veću popularnost stiču i aktivni bežični zvučnici, predviĎeni za striming muzike sa pametnih
telefona ili tablet računara.Ukoliko uživate u muzici u pokretu, ali ponekad poželite i da je
podelite sa drugima, slušalice više nisu dovoljne i tada na scenu stupaju prenosivi zvučnici. Ove
aktivne sprave prisutne su na tržištu već decenijama, a njihove mogućnosti napredovale su u
skladu s tehnologijom. Počelo je sa džepnim radio-aparatima, nakon čega su stigli kompaktni
kasetofoni i CD plejeri sa ugraĎenim pojačalom i zvučnikom. Pre nekoliko godina, iPod stanice
su bile u tržišnom usponu, ali ih je ograničenost na samo jedan tip ureĎaja, kao i razvoj
tehnologije bežičnog prenosa, sprečili da ostvare veću i trajniju popularnost. Kao poslednja
reinkarnacija kompaktnih aktivnih zvučnika, namenjenih za nošenje ili ulogu stonih radio-
aparata, danas su pred nama bežični zvučnici.

41
Bežični zvučnici mogu biti u formi zaista kompaktnih, džepnih sprava, koje su predviĎene
za nošenje na putovanja i izlete, ili u nešto većem formatu, kada preuzimaju ulogu stonih audio-
ureĎaja. Naravno,svim izvedbama zajednička je mogućnost bežičnog povezivanja, ali i svedenost
na samo jednu zvučničku jedinicu. Kao primere prenosivih ureĎaja, ali i mogućih razlika meĎu
proizvodima iste osnovne namene, možemo navesti JBL Charge i Harman Kardon Esquire, koji
su prikazani na sledećoj slici.
Slika 41. Bežični zvučnici JBL Charge (levo) i Harman Kardon Esquire (desno)
JBL Charge se odlikuje robustnim kućištem sa gumenim ojačanjima, dobro zaštićenim
zvučnikom i internom baterijom od čak 6.000 mAh, koja može poslužiti za punjenje mobilnog
telefona ili drugog prenosivog ureĎaja. Harman Kardon Esquire se pak odlikuje elegantnim
linijama i luksuznom završnom obradom, savršeno uklapa u poslovno okruženje, a funkcija
spikerfona daje mu dodatnu upotrebnu vrednost.
Razvoj elektronike doveo je do toga da danas postoji nekoliko tehnologija bežičnog
prenosa koje se nadmeću za primat, a svaka ima svoje prednosti i nedostatke. Van svake sumnje,
najupotrebljiviji vid povezivanja još uvek je standard IEEE 802.11, poznatiji kao Wi-Fi. Bežično
pripajanje lokalnoj mreži, uz mogućnost izlaska na spoljni net i upotrebu online sevisa (internet
radio i sl.), dopušta striming sa svih mrežnih lokacija, kao i kontrolu putem specijalizovanih
aplikacija za Android i Apple ureĎaje. Pored toga, ozbiljniji bežični zvučnici podržavaju
reprodukciju 192 kHz/24-bitskih zapisa preko mreže. Ograničenja ovog tipa veze većinom se
svode na cenu, jer je neophodno prisustvo dodatne mrežne opreme (bežični ruter), a reprodukcija
fajlova visoke rezolucije još uvek je rezervisana za višu klasu bežičnih zvučnika.
Najveći rival Wi-Fi povezivanju, koji je možda i preuzeo primat u popularnosti, jeste
upravo bluetooth. Ovaj vid bežične veze popularnost duguje pre svega jednostavnoj upotrebi, jer
od korisnika zahteva minimalni angažman i praktično nikakvo tehničko predznanje. Ipak, za
primenu u audio-industriji najveći značaj ima prisustvo famoznog aptX kodeka. Nedostaci? Iako
ima relativno mali domet (desetak metara u praksi), za većinu situacija ovo je sasvim dovoljno,
pa ovo treba uzeti kao uslovnu manu. Osim toga, mogućnosti jesu manje nego kod Wi-Fi veze u
apsolutnom smislu, ali je to velikom delu korisnika sasvim beznačajno. Ukratko, bluetooth je

42
jednostavan i dovoljno svestran vid bežičnog povezivanja, a mogućnost prenosa 96/24 fajlova
učinila ga je veoma dobrim i u pogledu kvaliteta reprodukcije.
NFC povezivanje, Near Field Communication, kako glasi pun naziv, omogućava
povezivanje dva ureĎaja tako što se oni dodirnu ili postave u neposrednu blizinu (do nekoliko
centimetara).Drugim rečima, nema pritiskanja dugmića, dovoljno je da stavite mobilni telefon ili
tablet na zvučnik. Ipak, NFC ne predstavlja zasebni tip povezivanja u punom smislu, jer ga
pomenuto ograničenje udaljenosti čini neupotrebljivim za dužu upotrebu. Kad su pametni
telefoni, tablet računari i bežični zvučnici u pitanju, NFC se koristi kao pokretač za bluetooth
povezivanje. Dakle, kada se telefon i zvučnik dodirnu, NFC sistem pokrene blutut uparivanje i u
roku od nekoliko trenutaka blutut veza je ostvarena.
Nove tehnologije i istraživanja se trenutno baziraju na tankom filmu na karbonskim
nanocevima (CNT- Carbon Nanotubes) koje će zameniti elektrodinamičke zvučnike.
Primenjujući audio frekvencije kroz CNT, zvučnik može generisati zvuk širokog frekvencijskog
opsega malog nivoa izobličenja. Jedinstvenost i prednost leži u tome što se koriste filmovi koji su
fleksibilni,transparentni i rastegljivi tako da se mogu vrlo lako oblikovati po potrebi. Jedan CNT
zvučnik prikazan je na sledećoj slici.
Slika 42. CNT zvučnik
CNT zvučnik,faktički predstavlja pizoelektrični film, nema nijednog pokretnog dela niti
magneta. Napravljeni su pomoću dve elektrode i nekoliko slojeva filma (što je više slojeva to je
veća površina zvučnika). Prednost CNT zvučnika je ta da se može saviti tako da emituje zvuk u
svim pravcima. Sinusoidalni napon je primenjen preko dve elektrode tako praveći čiste i visoke
tonove. Naizmenična struja od dve elektrode, periodično zagreva tanke CNT filmove što
rezultuje u temperaturnim oscilacijama. Ova fluktuacija utiče na pritisak koji osciluje u okolnom
vazduhu, što dovodi do generisanja zvuka. Mehanizam generisanja zvuka nije mehanički pomeraj
filma već je rezultat toplotnog širenja i skupljanja vazduha u blizini tankog filma. Razlika izmeĎu
principa rada konvencionalnih zvučnika i CNT zvučnika prikazana je na sledećoj slici.

43
Slika 43. Konvencionalni zvučnik i CNT zvučnik-princip rada
Kada kroz CNT film prolazi naizmenična struja, tanak film se zagreva u periodima
pozitivnog i negativnog polu-ciklusa što rezultira dvostrukom toplotnom frekvencijskom
oscilacijom, kao i dvostrukim frekvencijskim zvučnim pritiskom. Najveća prednos CNT
zvučnika jeste rastegljivost filma,koji može da se rastegne do 200 % u odnosu na svoju
originalnu veličinu, što dovodi do povećane transparentnosti samog filma. Zbog transparentnosti
CNT film zvučnici mogu imati primenu u raznim tehnologijama, kao npr u LCD modulima a
mogu biti postavljeni čak i preko slika tako dobijajući potpun vizuelni i audio ugoĎaj. Druga
prednost ovakvih zvučnika leži u fleksibilnosti filma koji se može savijati u bilo koji oblik i biti
postavljen na podlogu od krute do fleksibilne površine. TakoĎe,oni mogu biti pravljeni tako da
mogu stati u ureĎaje male površine, poput slušalica ili sirena.
Filmovi mogu biti postavljeni i na odeću tako praveći garderobu koja može da pušta zvuk.
Sa svim ovim neverovatnim mogućnostima primene CNT zvučnika, još detaljnih testiranja se
mora uraditi kako bi se dobili konkretni rezultati primene. Ono što bi moglo da limitira buduću
masovnu proizvodnju CNT zvučnika jeste fleksibilnost u praktičnoj primeni.
Nema sumnje da će kako vreme bude proticalo biti sve više i više aplikacija koje će
koristiti tanke CNT filmove. Ukoliko doĎe do masovne proizvodnje, CNT zvučnici bi doneli
revoluciju u industriji zvuka, jer bi mogućnosti primene bile beskonačne.

44
Literatura
[1] Predavanja iz predmeta elektroakustika- zvučnici, Dr Miomir Mijić
[2] Predavanja iz predmeta audio sistemi, Dr Miomir Mijić
[3] „ Elektrodinamički dinamički zvučnici - graĎa,princip rada,karakteristike“, Ozren Bilan,2011
[4] „The Car Entertainment System”, Niels Koch, Altran GmbH & Co. KG, Munich Germany
[5] „The basics of home theater design”, Floyd E. Toole, JBL, 2003
[6] „Theater systems- A quick guide to specifying cinema loudspeakers”, John Eargle, JBL
[7] „Loudspeakers and rooms for multichannel audio reproduction”, Floyd E. Toole, Harman
International
[8] „5.1- Channel music production guidelines“, Dolby Laboratories, Inc.
[9] www.bose.com
[10] www.bang-olufsen.com
[11] www.jbl.com
[12] www.hi-files.com
[13] www.thefutureofthings.com/3823-flexible-transparent-nanotube-based-loudspeakers

Loudspeakers in modern audio systems

Recommended

Recommended

More Related Content

More from Jovan Vlajic

More from Jovan Vlajic (6)

Loudspeakers in modern audio systems