A legtöbb hangszóró tervezőmérnök manapság nem merül bele mélyen a rugalmas kivezető huzal konstrukciójának kialakításába, amíg nem szembesül a meghibásodással. Az elején – pontosabban a lengőtekercs bevezető és záró végén – valahogy csatlakozni kell a hangszóró-kosárra szerelt érintkezőkhöz. Mivel a lengőtekercs mozogni fog, és a kivezetések az álló kereten (kosár) vannak, egy rugalmas vezeték párra van szükség. A felmerülő kérdések a következők. Hogyan lehet elkerülni a hajlékony huzal törését, a kivezető vezetékek rojtosodását, a hőproblémákat és a forrasztási kötések korrózióját? Milyen típusú hajlékony huzalok és huzalátmérők állnak rendelkezésre, mi a textilszálak és a huzal vizsgálat előnye? A hangszóró lengőtekercsének végétől a hangszórókábel kivezetésig áttekintjük az alapkérdéseket.
A lengőtekercs-huzal kinyúlik a tekercs-szerelvényből, onnan, ahol a tekercset a csévetest belső átmérőjéhez rögzítik, kivezetik, és/vagy a benne lévő fűzőlyukakhoz rögzítik. Következik egy hajlékony vezeték, amely az érintkező kapcsokig folytatódik. Ha a huzal végeit közvetlenül a fülekhez forrasztják, a működés közbeni hajlítás végül a vezető kifáradásához és töréséhez vezethet. A hajlékony huzal megmerevedése, a hőproblémák és a forrasztási kötések korróziója csak néhány a meghibásodási módok közül. Ez a mély-, a közép- és a szélessávú hangsugárzókra vonatkozik, de mesénkben ki fogunk térni a magassugárzókra is. A kivezető huzal felépítése és „ruházata” (a lengőtekercsek és a terminálok közötti út kialakítása) könnyen befolyásolhatja a teljesítményt, de akár meghibásodást is eredményezhet.
A magassugárzók esetében a vezeték kissé lelóghat a tekercsről és így kikerülhet a csatlakozókhoz. Ha a vezeték itt egy kicsit hosszú, akkor eltörhet – de ha nincs elég „játék”, az feszülést okozhat. Itt ez sokkal kritikusabb, és a hibák hamarabb jelentkeznek, ha a készítők alumínium vagy rézbevonatú alumínium (CCAW) huzalt használnak, nem pedig a jó öreg, vaskos rezet. A viasz vagy a szilikonzsír vékony, optimális bevonata a vezetéken segít elkerülni az oxidációt. A túlzás azonban növeli a tömeget, mert az még több problémát okozhat. Mélysugárzókhoz és más nagy mozgásigényű hangszóró membránokhoz Litze szerkezetű, flexibilis vezetékek szükségesek. A rugalmas drót használata mellett a szigetelés is kritikus. A nagy mozgású membránok rugalmas, „nagy játékkal” rendelkező vezeték megoldásokat igényelnek. Viszont, ha a hajlékony vezetékek túl hosszúak, rezonálhatnak, ami könnyen ütközést okozhat a membránnal vagy a pillével.
A lengőtekercs-huzal általában a membrán belső peremén vagy porsapka mellett végződik. A tekercs két kivezetése itt csatlakozik a hajlékony vezetéken keresztül a hangszóró keretre rögzített kivezetésekhez. Amint már említettük, a rezonálás csökkentése érdekében a hajlékony huzal hosszát csökkenteni lehet. A merevségen és a hajlékony vezetékek csillapításán kívül a megfelelő szigetelés kötelező. A kivezetéseket általában párhuzamosan viszik, de a legjobb gyakorlat az, hogy a vezetékek 180 fokos szögben legyenek ellentétes irányban. A rosszul kialakított flexibilis huzal a lengőtekercs súrlódását, ezáltal zümmögést, okozhat. Csak kis mozgó tömegű alkatrészek használata javasolt. A Mogami kábel és a Hakken pillegyártó (amelyet 1980-ban Hiroshi Ohara alapított) cégek és mások is úttörő szerepet játszottak abban, hogy a hajlékony „drótot” magába a pillébe szövik, amivel biztonságosan elkerülhető a súrlódás, de ez egy kicsit drágább megoldás.
A flexibilis huzal a szálak számával és a szövött szerkezetekkel jellemezhető. Úgy állítják elő, hogy több szál vékony fémfóliát egy rugalmas textil mag köré tekernek. Mivel a fólia nagyon vékony, a fóliára kifejtett hajlítási sugár sokkal nagyobb, mint a fólia vastagsága, így a fém elfáradásának csekély a valószínűsége. A mag, a rugalmasság csökkenése nélkül, nagy szakító-szilárdságot biztosít. Több vezetéket szigetelő réteggel vonnak be, így az alapanyagok egyetlen vezetőt képeznek, akár körprofilban, akár lapos kivitelben. Általában a rézhuzal lehet elektrolit réz, kadmium réz vagy ezüstözött réz ötvözete. Az alkalmazástól függően előfordulhat, hogy a rézhuzalt lelapítják és lefedik pamutszál, nylon, ezüst, Nomex szál, kevlár cérna vagy valami hasonló anyag felhasználásával. Ezután fonás, csavarás és sodrás történik, hogy megkapják a végső talmi vezetéket. Ami a vezetőt illeti, a kadmium réz az RoHS hatálya alá tartozik, és a kész ötvözetben kevesebb mint 100 ppm-et kell alkotnia (kadmium esetében 100 ppm), hogy az előírásoknak megfeleljen. Előnyben részesítik a vezetők ezüst bevonatát. A Litze huzal általában vékony és keskeny, lapos, lakkal szigetelt réz szálakból áll, amelyek egy szövetmag köré vannak tekerve – ez mechanikai támasztást és rugalmasságot biztosít a vezetéknek. A vékony vezetőben az egyes szálak nem szenvednek észrevehető skin-hatás veszteséget. Ha az egyes szálak szigetelését eltávolítják, a Litze-huzal hagyományosan forrasztható. A szigeteletlen szálú, sodrott huzal az olcsóbb alternatíva. A talmi ólom/rézhuzalt különféle fémek és ötvözetek összekeverésével, majd ezek egyesítésével a leghatékonyabb és legmegbízhatóbb huzalokat állítják elő. Az elektrolit rezet, a kadmium rezet, ezüstözött rezet és más anyagokat összekeverik a meglévő fémekkel, így talmi rézhuzalt állítanak elő.
A nagy teljesítményű mélysugárzók esetében, a használt ötvözetek alacsonyabb elektromos vezetőképessége miatt, a viszonylag nagy huzalátmérők jellemzőek. A tiszta réz vezetőképessége 97%, de rugalmasságának élettartama rövid. A kadmium réz (CDA162) vezetőképessége 95%, jó rugalmassággal és élettartammal. Az ónozott réz (Tinsel) ötvözeteitől függően körülbelül 60%, de a rugalmassági élettartama sokkal jobb. A kadmiummentes réz ötvözet vezetőképessége 78%, rugalmas élettartama hasonló az ónozott rézhez, de még mindig alacsonyabb, mint a kadmium réz. Ezen konstrukciók bármelyikéhez az ezüstözés a legjobb gyakorlat. Az ólomhuzal esetében a legfontosabb kérdés a rugalmas élettartam, másodlagos paraméter a magas hőmérséklet-tűrés. A csillapító szálak csökkentik a rezgést (a fej- és fülhallgatókban pedig csökkentik a testzajt, amely a hallgató fülébe jut).
A pamut/textil szál hajlítási és szakítószilárdsága gyenge. A polynosic egy módosított műselyemszál, amelyet gyakran más szálakkal kevernek össze. Stabilabb, mint egy normál műselyem, ami azt jelenti, hogy ellenáll a zsugorodásnak és a torzulásnak és jobban ellenáll a kopásnak, így selymes textúráját tovább megőrzi. Hőmérséklettűrése 80°C. Az autosplice mechanikus rögzítés választható, de ennek a rövid szálnak a szakítószilárdsága gyenge. A Dupont Nomex (meta-aramid) szál nagy szakítószilárdságú, magas hőmérséklet-tűrést biztosít 180 °C-ig. A Teijin-Conex meta-aramid szál magas hőmérséklet tűréssel (180°C) rendelkezik, szakítási szilárdsága közel áll a Nomex-hez, de a rugalmas élettartama jobb, mint a Nomex-é. A DuPont Kevlar para-aramid szál 240°C-ig hőmérsékletálló, a szakítószilárdsága rendkívül magas. A Teijin Technora egy para-aramid, amely még a kevlárnál is nagyobb hőállósággal, a K-29 kevlárhoz hasonló jellemzőkkel és nagyobb rugalmassággal rendelkezik.
A szakítószilárdsági vizsgálatot a huzal értékelésére használják úgy, hogy húzó erőt fejtenek ki a huzalra, amíg el nem szakad vagy deformálódik (végső szakítószilárdság). A torziós teszt alapvető kiértékelési módszer a huzalok tartósságának és teljesítményének értékelésére oly módon, hogy csavaró erőkkel hatnak a huzalra, hogy megmérjék a deformációval szembeni ellenállását. A fáradási vizsgálat – ciklikus terhelési körülmények között – egy másik kulcsfontosságú módszer a vezetékek tartósságának és megbízhatóságának értékelésére. Ez a teszt meghatározza a vezeték ellenállását az ismételt feszültség ciklusokkal szemben, szimulálva azokat a valós élethelyzeteket, amikor a vezetékek folyamatos vagy időszakos terhelésnek vannak kitéve.
Fentieket – a hangszóró lengőtekercsének végétől a keresztváltó/hangsugárzó kábel kivezetésig – áttekintve már könnyebb megérteni, hogy minden alapanyag minőség és technológiai bravúr a hangminőséget célozza. (és még csak egy hangszórónál tartunk!)
Írásunk Mike Klasco, a Menlo Scientific audio-tanácsadó cég elnöke által készített oktatóanyag alapján készült.