Wie funktionieren Lautsprecher

[Peter220784]

Guten Abend
Ich kenne mich ja mit Digitaltechnik etwas aus und auch weiß ich was Wechselstrom und gleichstron ist
Allerdings kann ich mir nicht erklären wie Lautsprecher funktionieren sie bekommen ja über zwei drähte irgendwelche Frequenzen und wandeln sie in schall um aber wie können denn mehrere töne gleichzeitig abgespielt werden?
Und da ich dieses alles auch noch jetzt gerade über eine Schallplatte höre verdammt wie können den mehrere töne in einer Rille drinn sein?

 

[Skudrinka]

Google?
Ist ja kein Thema, welches sonderlich speziell wäre...
Dazu gibt es doch hinreichende Erklärungen im Netz.

 

[Peter220784]

Lautsprecher arbeiten mit einer Schwingspule, durch die elektrischer Strom fließt. Da diese Schwingspulen an flexiblen Membranen befestigt sind, können sie sich vor- und zurückbewegen. Es erfolgt also eine Konvertierung des Stroms in eine mechanische Bewegung, die wiederum die akustischen Schallwellen erzeugt.

Das steht bei Google ja das verstehe ich ja aber wie können dann mehrere töne gleichzeitig zu hören sein?

 

[ram2k]

Die Signalgebung geht so schnell, dass man meint es kommen mehrere Töne raus. Auch haben die meisten Lautsprecher mehrere Membranen.

Könnte dies die Antwort sein?

 

[00Julius]

Wenn du eine Schallplatte schon nicht verstehst, dann bin ich mal gespannt was du zu einer CD bzw. jeglicher Art von digitaler Speicherung von Musik oder Sprache sagst. Das ist ja nur eine Abfolge von „Nullen“ und „Einsen“. Wie werden denn da mehrere Töne gleichzeitig an die Lautsprecher übertragen?

 

[Sebbi]

Allerdings kann ich mir nicht erklären wie Lautsprecher funktionieren sie bekommen ja über zwei drähte irgendwelche Frequenzen und wandeln sie in schall um aber wie können denn mehrere töne gleichzeitig abgespielt werden?

ganz einfach

https://letmegooglethat.com/?q=wie+funktioniert+ein+Lautsprecher

da haste erstmal genug Lesematerial, auch wie das mit den mutiblem Frequenzen ist.

 

[Limmbo]

Stell dir eine Sinuskurve vor mit einer beliebigen Frequenz. Dies ist ein einzelner Ton, bei dem eine Membrane vom Lautsprecher gemäß der Sinuskurve gleichmäßig schwingt. (Z.B. ein gleichmäßiger Piepton)

Der Ton kann aber durch weitere Töne anderer Frequenz überlagert werden. Z.B. mit einem Ton der dreifach so hohen Frequenz wie hier:

Theoretisch könntest du die Töne so, wie sie dort gezeigt werden einzeln auf jeweils einem Lautsprecher wiedergeben. Aber um das Prinzip überhaupt zu verstehen wollen wir es ja auf einem wiedergeben. Dazu werden die Töne summiert.

Musik besteht nun aus vielen verschiedenen Frequenzen mit verschiedenen Amplituden (also die Höhe der Schwingung). Jedes Instrument hat dabei wiederum andere Frequenzanteile. Und am Ende werden die einzelnen Frequenzen einfach zu jeder Zeit addiert (wie auf Bild drei).

Ich kenne mich nun nicht mehr im Detail mit Schallplatten aus aber ich gehe davon aus, dass die mit dem Abnehmer genau durch solch ein Profil auf der Schallplatte fährt und die Nadel schwingt dabei hoch und runter, was dann als Ton interpretiert wird. Wie gesagt, kenne mich damit nicht im Detail aus.

 

[ghecko]

aber wie können dann mehrere töne gleichzeitig zu hören sein?

Töne können sich auf derselben Amplitude überlagern. Für das Gehör macht das keinen Unterschied, weil durch Überlagerung sich zwar der Sinus in seiner Form stark verändert, dabei aber mathematisch gesehen keine Informationen der darin enthaltenen Frequenzen verloren gehen. Dein Gehör ist trainiert, diese wieder zu separieren.

 

[Anonymous209]

Allerdings kann ich mir nicht erklären wie Lautsprecher funktionieren sie bekommen ja über zwei drähte irgendwelche Frequenzen und wandeln sie in schall um aber wie können denn mehrere töne gleichzeitig abgespielt werden?

über den strom kommt das signal und das bringt die membrane zum schwingen. die schwingung ist in Hz. 100 Hz sind 100 schwingungen pro sekunde. daher könnte man den eindruck haben, töne werden gleichzeitig gespielt.

 

[MasterWinne]

Der Bezug zb einer Trommel kann auch in den verschiedensten Frequenzen Schwingen, es bleibt aber dennoch immer nur eine Schwingform.

Nennen wir die Amplituten einfachhalber Schwingungen. Wie in den Bildern oben schon gezeigt, ergibt sich eine Frequenzkurve, welche ebenfalls unser Trommelfell in die gleiche Schwingung versetzt (akustische und physikalische Einflussabweichungen mal außen vor).
Ähnlich wie zB auch bei Filmen, wo wir bewegte Bilder sehen, die eigendlich nur eine schnelle Abfolge von Standbildern ist, hat unser Gehirn gelernt diese Schwingungen (Informationen) wie auch die Einzelbilder in eine für uns individuell erkernte funktionierde "Auffassung" umzusetzen.

Somit sind zB auch Filmbewegungen wie auch "fliesende" Musik im grunde eine Simulation im Gehirn, welche auf der beschränkten Bandbreite an Informationen eine "ganze" Wahrnehmung simuliert, vorrausgesetzt diese sind schnell genug.
Aber es stimmt erstmal soweit, das eine einzelne klassische Membran nur immer eine Schwingung erzeugen kann, genauso wie ein TV immer nur ein Bild gleichzeitig anzeigen kann.
Bei verschiedenen Frequenzen Überlagern und Summieren sich dabei die Schwingungen im Bereich der physikalischen Schwingmöglichkeiten der Membrane.
Kann diese bei einer oder meheren Frequenzkurven nicht vollständig aus oder zurückschwingen (die Information nicht vollständig abgeben) weil schon die nächste Kurve bzw Schwinganregung kommt, simuliert das Gehirn entsprechend die fehlenden Informationen.

Ein Übermensch mit höheren und schnelleren Wahrnehmungseigenschaften würde am TV eine Diashow sehen, und bei Musik mit den verschiedensten Tönen über nur eine Membrane nur abgehackten "Mischmasch" hören. Selbst echte und tatsächlich exsitierende akustische Qellen (Live) die jede ihre eigene "Schwingung" abgeben, "Vermischen" sich und können sich auch gegenseitig überlagern und auslöschen, und am Ende kann zumindest das Gehör / Trommelfell beim "normalsterblichen" auch nur je eine Schwingung wahrnehmen. Bestenfalls haben wir davon aber 2 😉.

 

[SuperHeinz]

Das ist doch nur die eine Hälfte, die andere Hälfte findet in dem menschlichen Ohr statt. ;-))
Der Impuls von dort wird dann im Gehirn weiterverarbeitet zu dem, was wir als Ton wahrnehmen.

Dabei ist es dann eine ganz subjektive und kulturelle Meinung, wie wir diesen Ton bewerten.

 

[DJMadMax]

Die Signalgebung geht so schnell, dass man meint es kommen mehrere Töne raus. Auch haben die meisten Lautsprecher mehrere Membranen.

Breitbänder verwenden lediglich ein einziges Chassis und sind dennoch in der Lage, das volle Frequenzspektrum wiederzugeben.

@Limmbo hat die perfekte Antwort geliefert An der grundsätzlichen Technik, wie ein schwingspulengetriebener Lautsprecher funktioniert (es gibt noch andere Varianten), hat sich je nach Betrachtungsweise seit guten 100 Jahren nichts verändert, was die Materialien und den Aufbau "moderner" Chassis angeht, hat sich seit etwa 40 Jahren nichts mehr geändert.

Jeder Lautsprecherhersteller, der etwas anderes erzählt und dank Kevlar und Kohlefasermembran oder speziellem Schwingspulenlack irgend etwas anderes erzählen möchte, betreibt reinen Marketing-Humbug (auf den bekanntlich viele "Highest End Enthusiasten" hereinfallen).

Es gibt spezielle Lautsprecher für spezielle Anwendungsbereiche, wie z.B. dB Drag Racing Woofer, die mit härtesten Materialien wie z.B. Kevlar-Nomex-Glasfiber-Karbon-Mischmasch für die Membran oder mehrfach gewebte Zentrierspinne oder eben enorm dicken Schwingspulen daherkommen, damit diese auch mal Burps von über 20 Kilowatt ohne Probleme wegstecken können.

Im High End Home HiFi-Bereich jedoch ist es vollkommen irrelevant, ob ein Lautsprecher mit Diamant-Regenbogen-Einhornkot beschmiert ist, oder ob die Membran einfach nur aus günstigem (aber witterungsbeständig beschichtetem) Papier besteht. Ebenso ist es qualitativ betrachtet irrelevant, ob die Dustcap als Cone, invers oder der Lautsprecher als Phaseplug ausgelegt ist.

Alle konstruktionsbedingten Teile und Variationen an einem Lautsprecher haben klangliche Eigenschaften, aber keine davon ist per se schlecht oder gut. Selbst Metallkalotten bei Hochtönern, die oftmals als schrill und nicht zu bändigen gelten, können sehr gut mit dem richtigen Gehäuse - ja, auch Hochtöner profitieren vom richtigen Gehäuse - und mit der richtigen Endstufe, Frequenzweiche (Saugkreis ja/nein) wunderbar funktionieren.

Sofern also ein Chassis eine generelle Grundqualität besitzt, kann man ihm auch "wundersame Töne" entlocken Wie das im Sinussignal aussieht, hat, wie bereits erwähnt, @Limmbo wunderschön beschrieben.

 

[Nilson]

@Limmbo hat die Grundlagen schon ziemlich gut erklärt.
Um auf deine Frage zur Schallplatte zurückzukommen:
Treibt man das Spiel mit den überlagerten Frequenzen weiter, kommt ein Verlauf wie unten ("Geräusch") dabei raus. Diesen Verlauf macht der Strom, der aus der Soundkarte/Verstärker kommt und damit auch die Bewegung des Membrans im Lautsprecher. Er schwingt als nicht immer nur zwischen 0 und 100 % hin und her, sondern nimmt verschiedene Zwischenstellungen ein.
Und dann unten dazu die Rillen auf einer Schallplatte, sind sich recht ähnlich, oder? Genau die Bewegungen die der Strom bzw. der Membran machen soll, werden sind bei Schallplatten eingeprägt.

(Quelle)

(Quelle)

 

[ghecko]

Und dann unten dazu die Rillen auf einer Schallplatte, sind sich recht ähnlich, oder? Genau die Bewegungen die der Strom bzw. der Membran machen soll, werden sind bei Schallplatten eingeprägt.

Bei dem Schallplattenbild möchte ich noch hinzufügen, das pro Rille zwei Amplituden ausgelesen werden. Die linke und die rechte Wand der Rille. Die Nadel bewegt sich also auf 2 Ebenen, die um 90° versetzt sind und entsprechend positionierte Magnete/Spulen Werten die Richtungen separat aus.
Die Nadel geht also nicht nur auf und ab, sondern geht auch nach links oder rechts. So schafft man es, zwei Signale (Stereo) in einer Rille zu platzieren.
Daraus ergeben sich auch die verschiedenen Tonabnehmersysteme, je nachdem ob die Magnete oder Spulen an der Nadel fixiert sind. MM oder MC, Moving Magnet oder Moving Coil.

Die Amplituden tieferer Frequenzen sind bei Musik oft höher als die im Mittel und Hochtonbereich. Das liegt daran, das wir tiefere Frequenzen leiser hören. Wenn bei Musik tiefere Töne also ungefähr gleichlaut sein sollen, muss die Amplitude entsprechend höher sein.
Das führt bei Schallplatten aber zu Problemen, weil dadurch die Rillen stark verbreitert sein müssten und die Nadel höhere Beschleunigung erfahren würde, was zu stärkerer Verzerrung führen würde. Also wenn die Nadel aufgrund ihrer eigenen Masse dem Signalverlauf nicht mehr Folgen kann und in der Rille von Ebene zu Ebene "schanzt" wie ein Skispringer und feinere Frequenzen nicht mehr auslesen kann.
Um dem entgegen zu wirken, werden die Tiefen Töne über einen Frequenzfilter in ihrer Lautstärke reduziert, bevor sie auf eine Schallplatte geschrieben werden. Dadurch reduziert sich die Verzerrung und es passt mehr Musik auf die Schallplatte, weil die Rille weniger Platz braucht, also auch enger beieinander liegen kann.
Und damit sich das für uns wieder normal anhört, wenn wir die Schallplatte hören wollen, muss das nach dem Auslesen durch die Nadel wieder rückgängig gemacht werden. Das machen die sogenannten Phono-Vorverstärker.

 

[wuselsurfer]

Ich kenne mich nun nicht mehr im Detail mit Schallplatten aus aber ich gehe davon aus, dass die mit dem Abnehmer genau durch solch ein Profil auf der Schallplatte fährt und die Nadel schwingt dabei hoch und runter,

Die Schwingungen gehen nach links und rechts (Flankenschrift) und nehmen so die Tonsignale ab.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schallplatte#/media/Datei:Plattenschrift.svg

Die linke und die rechte Seite der Rille repräsentieren somit den linken und rechten Tonkanal.