רמקול

רמקול (הלחם של המילים "רם" ו"קול") הוא מתמר המשמש להפיכת אותות חשמליים לצלילים שניתן לשמוע.

מבנה

רמקול בסיסי מורכב ממגנט קבוע ומסליל של מוליך חשמלי החופשי לנוע בתוך השדה המגנטי הקבוע של המגנט. אל הסליל מחוברת דיאפרגמה – (ממברנה דקה, צפידה למחצה) בצורה המזכירה חרוט רחב בסיס. שולי הממברנה מחוברים אל מסגרת מתכתית בחיבור גמיש שאיננו מונע את תנועתה. המגנט הקבוע מחובר אל המסגרת המתכתית בחיבור קשיח. כאשר זרם חשמלי עובר בסליל מושרה מתוך הסליל שדה אלקטרומגנטי שעוצמתו וכיוונו יחסיים לעוצמת הזרם החשמלי ולכיוונו. שדה אלקטרומגנטי זה גורם לתנועה של הסליל ביחס למגנט הקבוע הנגרמת מהכוחות הפועלים בין השדה המגנטי הקבוע והשדה האלקטרומגנטי המושרה מתוך הסליל. תנועת הסליל גורמת לתנועה של הממברנה המחוברת אליו, וזו דוחפת את האוויר שמסביבה בכיוון ובעוצמה יחסיים לכיוונו ולעוצמתו של הזרם החשמלי העובר בסליל. מכאן שכאשר הזרם החשמלי העובר בסליל מתנודד, הוא יגרום לתנודה של הממברנה בקצב ובעוצמה התואמים לקצב ועוצמת תנודות הזרם, ולהרעדת האוויר סביב הממברנה. תנודות האוויר המופקות באופן זה הן, בעצם, גלי קול או צלילים.

קיימים גם רמקולים אשר פעולתם מבוססת על פיאזואלקטריות, ולכן אינם זקוקים לסליל או למגנט. רמקולים אלו נפוצים מאוד במכשירים אלקטרוניים זעירים או בהתקנים המיועדים להפקת תדרים גבוהים.

בדרך כלל הרמקול נתון בתיבת תהודה שאליה מקובעת המסגרת המתכתית שלו. לתיבה חשיבות פונקציונלית לפעולת הרמקול – תנועת הממברנה יוצרת גלי קול ישירים קדימה וגלי קול עקיפים בצידה השני שהם בעלי מופע הפוך ובתחום תדרים מסוים מבטלים את הגלים הישירים. נוצר הצורך אם כך בבידוד של הגלים העקיפים או הפיכת המופע והחזרה קדימה (שיטת "בס רפלקס") וכאן נכנסת לפעולה תיבת הרמקול. בנוסף, תיבת הרמקול יוצרת עומס על הממברנה שמתנהג כמו קפיץ התורם לריסונה ומונע תהודה בלתי רצויה של הממברנה. לנפח התיבה ולצורתה, כמו גם לחומר ממנו היא עשויה, חשיבות רבה – תיבות איכותיות לרוב בנויות משבבי עץ דחוסים המקנים בידוד אקוסטי טוב. בנוסף, התיבה מגנה על הרמקול מפני פגיעות ומסתירה אותו ובכך משפרת את המראה העיצובי החיצוני שלו.

נהוג לחלק את הרמקולים לשני סוגים:

רמקול פאסיבי – לא כולל מגבר, דורש מגבר חיצוני.
רמקול אקטיבי – הכולל מגבר, המיועד להגברת האותות החשמליים הנכנסים. אות הכניסה של הרמקול מגיע ישירות ממגבר קדם וללא כל הגברה. האות מקבל הגברה ומועבר לרמקול. השימוש ברמקול אקטיבי נועד למספר מטרות:
- נוחות – כאשר המגבר והרמקול מגיעים ביחידה אחת הם מתחברים ישירות למקור הצליל.
- הגברת תחום תדרים מסוים – לדוגמה, סאב-וופר במערכות קול המגביר את תחום התדרים הנמוך.
- התאמת ההגברה ואיכותה עבור תחום תדרים נתון.

סוגים

עם הזמן התפתחו אמצעי השמע ונוצרו מספר שיפורים. אחד השיפורים הוא להפריד את תחומי התדרים השונים לרמקולים ייעודיים שכן קשה לתכנן רמקול בודד שיחולל את כל תחום התדרים באיכות גבוהה. לצלילים הנמוכים (תדירות נמוכה) יש אורך גל גדול, ולכן נדרשת הזרמה גדולה של אוויר שאיננה אפשרית ברמקול קטן. לשם כך נבנה הוופר (woofer) – רמקול גדול יחסית המסוגל להזרים הרבה אוויר. עבור צלילים בתדרים גבוהים (מאוד מהירים) יש צורך להניע את הממברנה במהירות גבוהה, בעיה קשה עבור רמקול רגיל. לשם כך המציאו את הטוויטר (tweeter) – רמקול קטן יחסית אשר מסוגל לנוע בתדירויות גבוהות ולהשמיע צלילים גבוהים באיכות טובה.

וופר

מבנה הוופר

הוופר הוא אלמנט המשמש לשמיעת הצלילים הנמוכים, בדרך כלל בין 300–400 הרץ לבין כמה קילו-הרץ בודדים. סאב-וופר הוא אלמנט המשמיע צלילים אף יותר נמוכים מהוופר הרגיל, אך שמו נטמע בתור האלמנט היחיד האחראי לתדרים נמוכים. מקורו של השם הוא מאנגלית – Woofer – כמו כלב המשמיע קולות נמוכים של נביחות (Woof). מבנה הוופר מורכב כך שבמרכזו יש שדה מגנטי חזק, ובתוכו סליל. כאשר מזרימים לסליל זרם בתדירות מסוימת, הסליל זז בהתאם לשדה המגנטי ויוצר תנועה בקונוס האלמנט כך שמתקבל צליל בתדירות המתאימה. קיימים וופרים שונים המסוגלים להשמיע טווחי תדרים שונים, התלויים בשיטה שבה מונעים מגע של הסליל עם המגנט עצמו, ובמשתנים כגון גודל הקונוס, חוזק ומשקל המגנט וחופש התנועה שניתן לקונוס.

טוויטר

הטוויטר הוא אלמנט לשמיעת הצלילים הגבוהים, בדרך כלל בין 2 קילו-הרץ לבין 20 קילו-הרץ. בעבר היו נוהגים לייצר טוויטרים כוופרים מוקטנים, אבל עם הזמן התברר שההתנגדות גדולה מדי ומגבילה את הטוויטר, שאמור לבצע רעידות קטנות באוויר כדי ליצור קול בתדרים גבוהים, ולכן כיום טוויטרים בנויים בצורת כיפה, ופועלים באופן דומה לוופר אך נתקלים בפחות התנגדות. סוג נוסף של טוויטר נפוץ היום הוא מסוג רצועה. טוויטר זה פועל בשיטה שונה מהטוויטרים המפורטים למעלה אך עקרון הפעולה שלו מתבסס על שדה מגנטי על מנת ליצור תנודה.

מיד-ריינג'

המיד ריינג' (mid-range) מיועד להשמיע את טווח התדרים בין הוופר לטוויטר, בדרך כלל בין 500 הרץ ל-5 קילו-הרץ. יש שני סוגים של מיד ריינג':, האחד הוא מסוג הקונוס הפועל באופן דומה לוופר, השני הוא מסוג הכיפה שהוזכר אצל הטוויטר ופועל באופן זהה. אלמנט המיד ריינג' נמצא רק במערכות שמע שבהן שלושה אלמנטים או יותר, מפני שכאשר משתמשים רק בשני רמקולים רוצים לכסות את תחום התדרים המרבי ולכן ישתמשו בוופר ובטוויטר.

פול-ריינג'

הפול ריינג' הוא אלמנט המשמש למערכות בעלות אלמנט אחד בלבד לכל יחידה. הפול-ריינג' מיועד להשמיע את טווח התדרים המרבי שאלמנט יחיד יכול להפיק ולכן התדרים הקיצוניים סובלים מחוסר יעילות בהשמעתם.

ביי-אמפ

כאשר התקדמה הטכנולוגיה התברר שגם למגברים יש קושי לייצר הספק שיפיק צליל מספיק חזק וטוב מכל האלמנטים ולכן יצרו את טכנולוגיית הביי-אמפ (bi-amp, קיצור של bi amplification). טכנולוגיה זו מאפשרת לחבר מגבר נפרד לכל אלמנט או למספר אלמנטים המפיקים תחומי תדרים שונים, וכך לקבל צליל חזק יותר ואיכותי יותר. החיסרון בטכנולוגיה זו הוא הסרבול המתקבל: יש להוסיף מכשיר המפריד בין הצלילים על מנת לשלוח לכל מגבר את תחום התדרים המתאים לו.

ראו גם

לקריאה נוספת

הכל בקול – הפיזיקה שמאחורי מכשירים אקוסטיים, יובל בן אבו, חיים אישך, אלכסנדר וולפסון, הוצאת אקדמון. פרק 7

קישורים חיצוניים

ליאור קורן, איך עובד רמקול?, באתר ynet, 7 בדצמבר 2007
רמקול, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
How Speakers Make Sound, סרטון יו-טיוב: https://www.youtube.com/watch?v=RxdFP31QYAg

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: רמקול
ציטוטים בוויקיציטוט: רמקול
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: רמקול