Schallwandler

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Lautsprecher Chassis

Ein Schallwandler ist ein Gerät, das akustische Signale als Schallwechseldrücke in elektrische Signale, genauer gesagt elektrische Spannung umwandelt oder umgekehrt. Beispiele von Schallwandlern sind das Mikrofon, Sensor oder der Tonabnehmer als Schallempfänger und der Lautsprecher als Schallerzeuger.
Folgende Prinzipien können bei elektroakustischen Wandlern zum Tragen kommen: elektromagnetisch (Telefon, Hörgerät), elektrodynamisch (Handmikrofon, einfache Kopfhörer), elektrostatisch (Ansteckmikrofon, breitbandige Kopfhörer), piezoelektrisch (Körperschallmikrofon) und piezoresistiv (Fernsprechapparat). Im Ultraschallbereich unter Wasser (Echolot) kamen früher magnetostriktive Wandler, heute Piezo-Wandler zum Einsatz.

Schallwandler kommen beispielsweise als elektrodynamische Wandler bei Mikrofonen und bei Lautsprechern vor.

Elektrodynamische Schallwandler bestehen im Prinzip aus einem feststehenden, permanenten Magnetfeld und einem darin beweglich angeordneten elektrischen Leiter, der in der Praxis entweder zu einer Schwingspule aufgewickelt ist oder aus einer leichten Metallfolie besteht. Der Leiter ist seinerseits mit einer schwingfähigen Membran mechanisch gekoppelt.

Zwischen der vom elektrischen Leiter eines elektrodynamischen Wandlersystems im Sendebetrieb auf die Membran ausgeübte Kraft F und dem Erregerstrom i besteht der lineare Zusammenhang:

$F_\omega = B \cdot l \cdot i$

Dabei bedeuten:
F_{ω = auf die Membran ausgeübte Kraft

i = Erregerstrom

B = Magnetfeldinduktion

l = Länge des elektrischen Leiters}

Sorgt man konstruktiv dafür, dass der bewegliche Leiter auch bei den größten auszuführenden Bewegungen im homogenen Teil des permanenten Magnetfeldes bleibt, so lassen sich nach diesem Wandlerprinzip infolge der mechanischen Schwingungsgröße besonders verzerrungsarm arbeitende Schallwandler aufbauen.

Die von einem elektrodynamischen Schallaufnehmer abgegebene Signalleerlaufspannung ist der Magnetfeldinduktion, der Leiterlänge und der mechanischen Schnelle v (Teichengeschwindigkeit) proportional, mit der der Leiter bewegt wird.:

$u = B \cdot l \cdot v$