Hoparlör Nedir ve Çeşitleri

Hoparlörün yapısı, çeşitleri, hoparlör kolonları, kabin filtreleri, hoparlörde polarite ve hoparlörün sağlamlık konrolünün nasıl yapılacağına ilişkin açıklamalar.


Hoparlörler

Elektriksel sinyalleri insan kulağının duyabileceği ses sinyallerine çeviren elemanlara hoparlör denir. Hoparlör çeşitleri ve özellikleri şöyledir:

a. Dinamik (hareketli bobinli) hoparlörler



Resimde görüldüğü gibi dinamik hoparlörler, bobin, mıknatıs, kon (diyafram) gibi elemanların birleşiminden oluşmuştur. Bu elemanlarda demirden yapılmış bir silindirin ortasına doğal mıknatıs yerleştirilmiştir. Mıknatısla yumuşak demir arasındaki hava aralığına ise hoparlör diyaframının uzantısı üzerine sarılmış bobin konmuştur.
Bobinin sarıldığı diyaframın alt kısmı bir süspansiyon (esnek taşıyıcı) ile gövdeye tutturulmuştur. Bobin, süspansiyonlar sayesinde hava aralığında rahatça hareket edebilmektedir. Hoparlörlerde kon iki tanedir. Geniş çaplı olan dışarıda, küçük çaplı olan ortadadır. Büyük kon kalın (bas) sesleri, küçük kon ise ince (tiz) sesleri oluşturur.

Dinamik yapılı hoparlörlerin çalışma ilkesi şöyledir:

Yükselteçten gelen AC özellikli sinyaller hoparlör içindeki bobinin etrafında değişken bir manyetik alan oluşturur. Bu alan ile sabit mıknatısın alanı birbirini itip çekerek diyaframın titreşimine sebep olur. Diyaframın ses sinyallerine göre titreşimi havayı titreştirir. Kulak zarı da buna bağlı olarak titreşerek sesleri algılamamızı sağlar.



Resimde görüldüğü gibi iki ya da üç hoparlörün bir gövde içinde birleştirilmesiyle üretilmiş elemanlara tweeter (tivitır)'lı hoparlör denir. Bu elemanlar az yer kapladığından özellikle oto radyo teyplerinde kullanılmaktadır. Bunlarda, ortadaki küçük hoparlörler tiz sesleri vermektedir. Tiz sesleri veren minik hoparlörlere sadece yüksek frekanslı sinyallerin gitmesini sağlamak için elemana seri olarak 1-10 mF arası kapasite değerlerine sahip elektrolitik kondansatörler kullanılmaktadır.

b. Hava tazyikli (borulu) hoparlörler




Hava tazyikli hoparlörler şekilde görüldüğü gibi dinamik yapılı hoparlöre koni şeklinde bir boru eklenmesiyle yapılmıştır. Boru, sesin daha uzak mesafeye gitmesini sağlamaktadır. Hava tazyikli hoparlörlerin sesleri oluşturan bobin, mıknatıs, diyaframdan meydana gelmiş kısmına ünit adı verilir.



Resimde görülen üniteler yaygın olarak 25, 35, 60, 100 W güçlerde üretilirler. Okul, stadyum vb. yerlerin ses düzeneklerinde kullanılan hava tazyikli hoparlörlerin ünitelerindeki ses oluşturan bobinler sökülüp takılabilecek cinstendir.
Ünit içinde bulunan membran adlı kısım (resimde) bobin ve esnek diyaframdan oluşur. Membran arızalandığı zaman yenisiyle değiştirilir. Ünit içindeki membranın ayrılabilir olması maliyeti düşürücü bir etkendir. Yani hoparlör arızalandığı zaman yalnızca membran değiştirilir.

c. Piezoelektrik (kristal) hoparlörler



Kabin kullanılmadığı zaman hoparlörün ön ve arka kısmına doğru yayılan ses dalgaları birbirini zayıflatıcı etki yapar. Yani havanın titreşimi istenilen doğrultuda olmaz. Bu olaya akustik kısa devre denir. Akustik kısa devre olayında özellikle bas sesler oldukça zayıflar. Araştırmalara göre en verimli kabin ceviz ya da eş değeri ağaçlardan yapılmaktadır. Ancak piyasada yaygın olarak suntadan ya da plâstikten üretilmiş kolonlar bulunmaktadır. Hoparlör kabinlerindeki büyük hoparlörler alçak frekanslı kalın (bas) sesler için kullanılır. Üstteki küçük hoparlörler ise yüksek frekanslı ince (tiz, treble) sesleri üretirler.

Amplifikatörden gelen ses sinyallerini birbirinden ayırarak uygun hoparlöre göndermek için pasif ya da aktif (yükselteçli) filtre devreleri kullanılır. Hoparlörlerin kabinlerinin boyut ölçülerinin hesabı oldukça teknik bir husustur. Amatörler bu konuda fazla zaman kaybetmeden sonuca gitmek istediklerinde, piyasada satılan iyi kalite müzik setlerinin kabin boyutlarını ölçü olarak alabilirler.

Deney : Kabinin ses verimi üzerindeki önemini basit bir deneyle anlamak mümkündür. Minik bir hoparlörü önce çıplak olarak çalıştırın ve sesi dinleyin. Daha sonra bu elemanı herhangi bir kabın içine (bardak, kutu ve benzeri) yerleştirip sesi tekrar dinleyin. Hoparlörden çıkan seslerdeki artış net olarak hissedilecektir.

Hoparlör kolonlarında kullanılan pasif filtre (ses frekans ayırıcı) devreleri

Bir hoparlörün ses frekans bandı içindeki bütün frekanslarda aynı şiddette ses vermesi mümkün değildir. O hâlde bir kabin içine bir kaç hoparlörü kendi aralarında seri, paralel bağlamak sûretiyle yerleştirebiliriz. Böylece hem istediğimiz empedans değerini elde ederiz, hem de çeşitli frekanslarda sesler duyarız. Ancak istenilen çıkış empedansının elde edilmesine karşın, böyle bir kabinin uçlarını amplifikatöre bağladığımızda distorsiyonlar duyulur. Çünkü kabin içindeki hoparlörler aynı anda çalışacaklarından, bazı frekanslarda aşırı derecede yüklenme (amplifikatörden çekilen akımın artması) söz konusu olur.



Hoparlör kolonlarında kullanılan pasif tip ses frekans filtreleri (sinyal ayırıcılar)



Bu durumu engellemek için resimde görülen frekans filtreleri üretilmiştir. Filtrelerin esası bobin ve kondansatörlerin reaktanslarının frekansa göre değişmesidir. Şöyle ki; hoparlöre seri bağlanan bir kondansatör gelen her frekansa ayrı bir reaktans gösterir. Kondansatörlerin reaktans değeri, XC=1/2.pi.f.C ile bulunmaktadır. Buna göre kondansatöre uygulanan elektrik sinyallerinin frekansı yükseldikçe X C küçülür. I C = U/X C olduğuna göre geçen akım artar.Akımın artması ise hoparlörden çıkan sesi yükseltir.

Hoparlöre paralel olarak bir kondansatör bağlandıktan sonra çıkarılan uçlar amplifikatöre bağlanacak olursa sadece bas sesler duyulmaya başlar. Filtre olarak hoparlöre seri bağlı bobin kullanılırsa: X L = 2.pi.f.L denklemine göre yüksek frekanslarda X L büyük olacağından, yüksek frekanslı tiz sesler duyulmaz olur. Filtre olarak hoparlöre paralel bağlı bobin kullanılırsa: X L = 2.pi.f.L denklemine göre alçak frekanslarda X L küçük olacağından, alçak frekanslı bas sesler duyulmaz olur. Bobin ve kondansatörlerin bu güzel özellikleri sayesinde hem istediğimiz sesleri duyabiliriz hem de amplifikatör çıkışı aşırı yük altında kalmaz. Kabin içinde bulunan 2 ile 6 arası sayıdaki hoparlöre bağlanan bobin ve kondansatör esaslı filtreler sayesinde, amplifikatörden gelen tiz, medyum, bas özellikli sesler ayrı hoparlörlerden duyulur. Yani filtreler anfinin akımını frekans bakımından böler. Hoparlörlerin hepsi aynı anda akım çekmez. Her biri kendi algılama sınırları dâhilinde akım çekmeye başlar.

Başka bir deyişle:

Bas ses yayan hoparlörler: 16 - 600 Hz (düşük frekanslı sesler).

Medyum ses yayan hoparlörler: 400 - 6000 Hz (orta frekanslı sesler).

Tiz ses yayan hoparlörler: 4000 - 16.000 Hz lik yüksek frekanslı sesleri yayarlar.

16 Hz ile 16.000 Hz arasında değişkenlik gösteren frekanslı sinyalleri algılayabilen kulağımız için ses, kabinler tarafından üçe bölünmüş olarak yayılmaktadır. Günümüzde her güçte kolon için hoparlör filtresi hazır olarak satıldığından filtre hesaplamaları üzerinde durulmayacaktır. Çünkü hassas ölçme araçlarına sahip olmadan üretilen filtrelerin verimi düşük olmaktadır.

Hoparlör kabinleri için iki yollu pasif filtre devresi örneği



Şekilde verilen basit devre yükselteçten gelen sinyalleri bas ve tiz şeklinde ikiye ayırır. Devre özellikle 40 W lık, iki yollu kabinler için uygundur. Filtre devresindeki bobinlerin özellikleri: L 1 : 0,50 mm çapında tel ile 235 sarım L 2 : 0,40 mm çapında tel ile 135 sarım



Hoparlör kabloları

Hoparlör besleme devrelerinde en az 2x0,75 mm² lik çok damarlı kablolar (bitişik kordon, blendajlı kablo vb.) kullanılmalıdır. Kullanılan kablo iki renkli tipte olursa artı (+) ve eksi (-) uç kolayca belirlenebilir. Hoparlörleri beslemede kullanılan kablo blendajlı (örgülü) olursa ses kalitesi çok iyi olur. Nasıl bir müzik yayın sistemi kurmalıyım sorusu çok karşımıza çıkar. Bu durumda hemen bir yanıt vermek yanlış olur. Çünkü ses tesisatının kurulacağı yerin ölçüleri ve özellikleri çok iyi belirlenmeden yapılacak bir sistem hatalı olabilir. Düğün, spor, konferans salonu gibi mekanlara ses düzeni kurulurken temel prensiplere dikkat edilmediği zaman bir çok problem çıkabilir. (Sesin azlığı, çınlamalar, aşırı ses, seste bozulmalar sık karşılaşılan sorunlardır.) Yüksek güçlü seslendirme düzeneklerinde devre elemanı seçimi, teknik bilgi ve deneyim gerektirir. O nedenle malzeme alımı yapılırken köklü geçmişi olan firmaların satışını yaptığı kaliteli hoparlör, mikrofon, anfi, kolon donanımları tercih edilmelidir.

Hoparlör karakteristiği ve empedans

Kaliteli bir hoparlörün 40 Hz ile 16000 Hz arasındaki yayın bandında ortalama ses düzeyi değişikliği çok az olmalıdır. Piyasada satılan her hoparlör, yükselteçten gelen alçak ve yüksek frekanslı ses sinyallerini aynı duyarlılıkla algılayarak sese çeviremez. Bu sakıncayı giderebilmek için 3-4 hoparlörden oluşan kolonlar kullanılır. Kolonlardaki küçük çaplı hoparlörler yüksek frekanslı (tiz) sesleri iyi üretir. Büyük çaplı hoparlörler ise alçak frekanslı (bas) sesleri iyi oluşturur.

Her hoparlör kendisini besleyen amplifikatöre karşı elektriksel bir direnç (empedans) gösterir. Bu empedans değeri yaygın olarak 2 - 80 W arasında değişir. Empedans değeri ses sistemlerinde çok önemlidir. Yüksek verim elde etmek için ses frekans sinyali veren cihazın çıkış empedansı ile hoparlör empedansı birbirine eşit olmalıdır. Piyasada 4 - 8 ohm luk hoparlörler yaygındır.

Hoparlörlerin empedans değeri 400 - 1000 Hz frekanslı akımlar uygulanarak hassas cihazlarla ölçülmektedir. Ohmmetre ile yapılan ölçümde okunan değer empedans değeri değil bobinin omik direnç değeridir. Bir hoparlörün direnci ohmmetre ile ölçüm yapıldığında 12ohm olarak belirlenmişse, empedans değeri Z = 15 - 16 ohm olarak kabul edilebilir.

Yükseltecin çıkış gücünden daha düşük değerli hoparlör kullanılırsa: Ses kalitesi düşer. Hoparlörden vınlama, zırıltı duyulur ve eleman bozulabilir.

Yükseltecin çıkış gücünden daha yüksek değerli hoparlör kullanılırsa: Ses az ve kalitesiz çıkar. Yükseltecin elektronik devreleri aşırı ısınarak bozulabilir.

Yükselteç çıkış empedansı hoparlör empedansından büyük olursa: Ses kalın ve gürültülü çıkar.

Yükselteç çıkış empedansı hoparlör empedansından küçük olursa: Ses ince ve az çıkar.

Hoparlörlerde güç

Hoparlörlerin etiketlerinde empedans değerinin yanında güç (W) değeri de belirtilir. Ses sinyali üreten aygıtın (anfi, teyp) gücünden çok küçük güçte hoparlör bağlanırsa, hoparlörler uzun ömürlü olmaz. Bir süre sonra bobin yanar. Anfi çıkışına çekebileceğinden çok fazla güçte hoparlör bağlanırsa (örneğin walkman'e yüksek güçlü hoparlör bağlama) bu durumda ses çıkış seviyesi çok azalır. Çünkü gücü yetersiz gelen alet, hoparlörün diyaframını istenildiği şekilde titreştiremez. Ayrıca hoparlör walkman (volkmen)'i aşırı yük altında bırakacağından çıkış katı ısınmaya başlar. Aşırı ısı ise elektronik devrelerin dengesini bozup arızaya neden olur. Uygulamada yaygın olarak kullanılan hoparlörlerin güç değerleri şöyledir: 0,2-0,3-10-15-25-30-40-50-60-70-80-100-120-150-180-200-250-300-400-500-600-800-1000-1200 W...

Hoparlörlerde polarite (artı ve eksi uç)

Hoparlör bağlantı terminallerinde artı (+) ve eksi (-) işaretleri karşımıza çıkar. Aynı zamanda ses sinyali üreten cihazların çıkış uçlarında da artı (+) ve eksi (-) işaretleri vardır. Hoparlör bağlanırken bu işaretlere dikkat etmek gerekir. Bir tek hoparlörün devreye düz ya da ters bağlanmasının pratik olarak hiç bir sakıncası yoktur. Birden fazla hoparlörlü sistemlerde artı (+) ve eksi (-) işaretlerine uyulmadan bağlantı yapılırsa ses verimi düşer.

Şöyle ki; ters bağlantıda iki hoparlöre aynı anda elektrik sinyali gittiğinde diyaframın biri dışarıya doğru havayı titreşirken, öbürü içeri doğru titreşir. Bu da kulağımıza ses titreşimlerini taşıyan havanın titreşiminin dengesiz olmasına neden olarak ses verimini düşürür.

Polaritesi (artı ve eksi ucu) belli olmayan bir hoparlörün uçları basitçe şöyle belirlenir: 1,5-9 voltluk bir pilin uçları hoparlör terminal uçlarına kısa süreli olarak değdirilir. Diyafram dışa doğru titreştiği anda pilin artı (+) ucunun değdiği yer hoparlörün artı (+) ucudur.

Hoparlör seçimi

Ses sistemlerinde rastgele hoparlör seçimi yapıldığında maliyeti yüksek arızalar (anfi ya da hoparlör arızaları) karşımıza çıkmaktadır. O nedenle iyice araştırıp incelemeden, kalitesinin ne olduğunu bilinmeden hoparlör alınmamalıdır. Ayrıca ses sisteminin empedans ve güç değerlerine dikkat edilmelidir. Bu konuda kısaca bilgi verecek olursak: Ses sinyali yayan cihazın gücü belirlenmeli ve buna göre hoparlör kullanılmalıdır. Çok ses çıksın diye fazla hoparlör bağlama yoluna gidilmemelidir. Ülkemizde özellikle oto radyo teyplerinin çıkışına rastgele hoparlör bağlantısı yapılmakta, bu ise sık sık arızalara yol açmaktadır.

Hoparlörlerin sağlamlık testi

Ohmmetre komütatörü x1 ohm konumuna alınarak yapılır. Yapılan ölçümde küçük bir direnç değeri okunmalıdır. Bunun yanında ölçüm esnasında hoparlör bobini, membranı bir miktar titreştirmelidir.