its
19-08-2011, 17:37
ช่วงนี้กระแสเรื่อง High-efficiency speaker เริ่มมาแรงขึ้น รวมทั้งเรื่อง Full-range driver อย่าง Lowther หรือ Fostex ก็ได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในกลุ่ม DIY หลายๆ ครั้งที่มีคนถามถึง AlNiCo หรือ Neodymium ว่ามันคืออะไร สำคัญอย่างไร ก็เลยคิดว่าจะเขียนเกี่ยวกับเรื่อง ระบบแม่เหล็กที่ใช้กับลำโพง มาให้อ่านกัน น่าจะเหมาะ
ผมเป็นคนชอบเล่าที่มาก่อน ค่อยบอกที่ไป ก็เลยอาจจะยืดเยื้อซะหน่อยนะครับ ก็เลยจะเล่าสั้นๆ ถึงระบบแม่เหล็กของลำโพงก่อน ว่าคืออะไร ใช้ทำประโยชน์อะไร
โดยมากเราจะเห็นลำโพง Dynamic (กรวย, โดม) ทั่วไป จะมีกรวยหรือโดมอยู่ด้านหน้า ด้านหลังเป็นก้อนแม่เหล็ก ซึ่งเจ้าส่วนประกอบในก้อนแม่เหล็กนี้แหล่ะครับ ที่เป็นตัวออกแรงผลักดันกรวยหรือโดมให้เคลื่อนที่สร้างเป็นเสียงต่างๆ ออกมา ส่วนประกอบสำคัญ 2 อย่างที่ทำให้กรวยเคลื่อนไหวก็คือ แม่เหล็กถาวร Permanent Magnet กับ ขดลวดเสียง Voice Coil
ประสิทธิภาพของลำโพงตัวหนึ่งๆ จะมาจากตัวประกอบ 2 ส่วนคือ
1. ประสิทธิภาพของชุดขับ ประกอบด้วย ความแรงของแม่เหล็ก กับ ความแรงของแม่เหล็กจาก Voice Coil ถ้าประสิทธิภาพรวมของ 2 สิ่งนี้สูง ประสิทธิภาพลำโพงก็จะสูงไปด้วย
2. ปริมาณแรงต้านการเคลื่อนไหว ประกอบด้วย น้ำหนักของชุดที่เคลื่อนไหว คือ กรวย กับ Voice Coil อีกส่วนเป็นแรงยึดของ Surround และ Spider น้ำหนักของกรวยและ Voice Coil ต้องเบา และแรงยึดจาก Surround และ Spider จะต้องเหมาะสม ประสิทธิภาพงำโพงจึงจะสูง
ผลพลอยได้อย่างนึงการที่ใช้กรวยเบาและชุดขับประสิทธิภาพสูงๆ ก็คือ Transient ที่ดีด้วยครับ เพราะกรวยที่เบาจะเคลื่อนที่ได้เร็ว ในขณะที่ถ้าชุดขับมีประสิทธิภาพสูง ก็จะยิ่งส่งเสริมให้เคลื่อนที่ได้เร็วยิ่งขึ้นและหยุดยั้งการเคลื่อนที่ได้เร็วด้วย เราจึงมักจะพบว่า ลำโพงที่ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงก็จะยิ่งให้เสียงที่เร็วและสด รวมทั้ง Transient ที่ดีไปด้วย (ไม่เสมอไปนะครับ บางครั้งตัวแปรอื่นที่ส่งผลกระทบ ก็อาจจะทำให้ผลที่ได้ไม่เป็นเช่นนี้)
ทีนี้ก็มาเข้าเรื่องแม่เหล็กอย่างเดียวก่อน คงจะไม่ลงลึกถึงเรื่อง Physical Property, โครงสร้างโมเลกุลและการผลิตนะครับ อาจจะยกเอาบางส่วนมาเพื่อเปรียบเทียบกับแม่เหล็กชนิดอื่นๆ ละกัน สรุปได้จากข้างบนว่า แม่เหล็กยิ่งแรงยิ่งเป็นผลดีต่อประสิทธิภาพของลำโพง (ได้ Transient มาเป็นของแถม) นะครับ แม่เหล็กที่ใช้ทำลำโพงจะเป็นแม่เหล็กถาวร Permanent Magnet ซึ่งแบ่งได้ 3 กลุ่มใหญ่ ตามชนิดวัสดุ
1. Ceramic Magnet หรือบางทีก็เรียก Ferrite Magnet เป็นส่วนผสมของ Strontium Carbonate และ Iron Oxide ซึ่งเป็นแม่เหล็กที่ใช้กันมากที่สุดในลำโพงปัจจุบันนี้
2. Neodymium Magnet หรือเรียกแบบกว้างได้ว่า Rare Earth Magnet (มีหลายชนิดเช่น Samarium เป็นต้น) ซึ่ง Neodymium Magnet นี้มีส่วนผสมหลักคือ Neodymium, Iron และ Boron มักจะพบใน Tweeter เป็นส่วนใหญ่
3. AlNiCo Magnet ส่วนผสมหลักก็ตามชื่อคือ Aluminium, Nickel, Cobalt มักไม่ค่อยพบในลำโพงยุคปัจจุบันแล้ว เพราะเป็นแม่เหล็กยุคเก่า ใช้อย่างแพร่หลายในลำโพงยุค 40-60
ในแง่ของการใช้เป็นแม่เหล็กลำโพงแล้ว เราจะเปรียบเทียบแม่เหล็กทั้ง 3 ชนิดได้ในแง่มุมต่อไปนี้
1. ความแรงของแม่เหล็ก (Gauss) เรียงจากสูงไปต่ำคือ
AlNiCo ประมาณ 10000-13000 Gauss (AlNiCo V)
Neodymium ประมาณ 9000-12000 Gauss ถือว่าใกล้เคียงกับ AlNiCo มาก
Ceramic ประมาณ 2000-4000 Gauss
ถ้ามองในแง่นี้ AlNiCo เหมาะที่จะนำมาใช้ทำแม่เหล็กลำโพงมากที่สุด เพราะให้ความแรงแม่เหล็กได้มากที่สุด ในขณะที่ Neodymium ก็ไม่แพ้กันเท่าไหร่ ให้ความแรงแม่เหล็กได้พอๆ กับ AlNiCo ทีเดียว ส่วน Ceramic ถือว่าแย่ที่สุด เพราะให้ได้แค่ 1/3 ของ 2 ประเภทแรกเท่านั้น
2. Cury Temperature © ค่านี้เป็นอุณหภูมิที่วัสดุจะเสียสภาพความเป็นแม่เหล็ก ซึ่งถ้า Voice Coil ผลิตความร้อนออกมามากๆ ก็สามารถทำให้วัสดุเสียสภาพความเป็นแม่เหล็กได้ชั่วคราว
AlNiCo 860 C
Ceramic 450 C
Neodymium 280 C
จะเห็นว่า Neodymium มีโอกาสเสียความเป็นแม่เหล็กได้เร็วที่สุดเมื่ออุณหภูมิ Voice Coil เพิ่มขึ้น จากการวิจัยของ Dynaudio พบว่าอุณหภูมิของ Voice Coil Woofer เปิดที่ความดัง 96dB จะอยู่ประมาณ 250-450 C ซึ่งมีโอกาสทำให้ Neodymium เสียสภาพความเป็นแม่เหล็กได้ เราจึงมักไม่ค่อยพบ Woofer ที่ใช้ Neodymium เป็นแม่เหล็กเท่าไรนัก (ที่เห็นก็มี Lowther) ส่วน Ceramic Magnet ไม่ค่อยมีปัญหาในเรื่อง Cury Temp เท่าใดนัก ถึงแม้อุณหภูมิ Voice Coil จะใกล้เคียงมากก็ตาม แต่นั่นเป็นค่า Peak ซึ่งเกิดในช่วงสั้นๆ เท่านั้น (1/100 วินาทีหรือน้อยกว่า)
3. ราคา ไล่จากแพงสุดลงมา
AlNiCo ประมาณ $US 120 ต่อ ปอนด์
Neodymium ประมาณ $US 40 ต่อ ปอนด์
Ceramic ประมาณ $US 10 ต่อ ปอนด์
จากข้อเปรียบเทียบทั้ง 3 ข้อ จะเห็นว่า AlNiCo เหมาะสมที่สุดในทางเทคนิคในการใช้เป็นแม่เหล็ก ลำโพง เพราะให้ความแรงของแม่เหล็กสูงสุดในแม่เหล็กทั้ง 3 และ Cury Temp สูงที่สุด ยกเว้นแต่ว่ามันแพงแบบ Exceptional เลยเหมือนกัน เหตุผลหลักเลยที่ลำโพงยุคปัจจุบันใช้ Ceramic Magnet กันมาก ก็เนื่องจากราคานั่นเองครับ Top product ของผู้ผลิต Driver หลายๆ รายเช่น Morel, Dynaudio, Thiel มักจะใช้ Neodymium บ้าง แทบจะไม่เห็นลำโพงที่ใช้ AlNiCo อีกแล้ว ยกเว้นในกลุ่ม Professional Speaker และ Driver ยุคเก่าที่ข้ามเวลามาได้อย่างเช่น Lowther, Fostex และ Jensen
คิดว่าที่อธิบายมานี้คงพอให้เข้าใจเรื่องแม่เหล็กลำโพงขึ้นมาบ้าง และนำไปเป็นแนวทางในการพิจารณาเพื่อเลือกซื้อ Driver ได้อย่างเหมาะสมกับงานนะครับ
ผมเป็นคนชอบเล่าที่มาก่อน ค่อยบอกที่ไป ก็เลยอาจจะยืดเยื้อซะหน่อยนะครับ ก็เลยจะเล่าสั้นๆ ถึงระบบแม่เหล็กของลำโพงก่อน ว่าคืออะไร ใช้ทำประโยชน์อะไร
โดยมากเราจะเห็นลำโพง Dynamic (กรวย, โดม) ทั่วไป จะมีกรวยหรือโดมอยู่ด้านหน้า ด้านหลังเป็นก้อนแม่เหล็ก ซึ่งเจ้าส่วนประกอบในก้อนแม่เหล็กนี้แหล่ะครับ ที่เป็นตัวออกแรงผลักดันกรวยหรือโดมให้เคลื่อนที่สร้างเป็นเสียงต่างๆ ออกมา ส่วนประกอบสำคัญ 2 อย่างที่ทำให้กรวยเคลื่อนไหวก็คือ แม่เหล็กถาวร Permanent Magnet กับ ขดลวดเสียง Voice Coil
ประสิทธิภาพของลำโพงตัวหนึ่งๆ จะมาจากตัวประกอบ 2 ส่วนคือ
1. ประสิทธิภาพของชุดขับ ประกอบด้วย ความแรงของแม่เหล็ก กับ ความแรงของแม่เหล็กจาก Voice Coil ถ้าประสิทธิภาพรวมของ 2 สิ่งนี้สูง ประสิทธิภาพลำโพงก็จะสูงไปด้วย
2. ปริมาณแรงต้านการเคลื่อนไหว ประกอบด้วย น้ำหนักของชุดที่เคลื่อนไหว คือ กรวย กับ Voice Coil อีกส่วนเป็นแรงยึดของ Surround และ Spider น้ำหนักของกรวยและ Voice Coil ต้องเบา และแรงยึดจาก Surround และ Spider จะต้องเหมาะสม ประสิทธิภาพงำโพงจึงจะสูง
ผลพลอยได้อย่างนึงการที่ใช้กรวยเบาและชุดขับประสิทธิภาพสูงๆ ก็คือ Transient ที่ดีด้วยครับ เพราะกรวยที่เบาจะเคลื่อนที่ได้เร็ว ในขณะที่ถ้าชุดขับมีประสิทธิภาพสูง ก็จะยิ่งส่งเสริมให้เคลื่อนที่ได้เร็วยิ่งขึ้นและหยุดยั้งการเคลื่อนที่ได้เร็วด้วย เราจึงมักจะพบว่า ลำโพงที่ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงก็จะยิ่งให้เสียงที่เร็วและสด รวมทั้ง Transient ที่ดีไปด้วย (ไม่เสมอไปนะครับ บางครั้งตัวแปรอื่นที่ส่งผลกระทบ ก็อาจจะทำให้ผลที่ได้ไม่เป็นเช่นนี้)
ทีนี้ก็มาเข้าเรื่องแม่เหล็กอย่างเดียวก่อน คงจะไม่ลงลึกถึงเรื่อง Physical Property, โครงสร้างโมเลกุลและการผลิตนะครับ อาจจะยกเอาบางส่วนมาเพื่อเปรียบเทียบกับแม่เหล็กชนิดอื่นๆ ละกัน สรุปได้จากข้างบนว่า แม่เหล็กยิ่งแรงยิ่งเป็นผลดีต่อประสิทธิภาพของลำโพง (ได้ Transient มาเป็นของแถม) นะครับ แม่เหล็กที่ใช้ทำลำโพงจะเป็นแม่เหล็กถาวร Permanent Magnet ซึ่งแบ่งได้ 3 กลุ่มใหญ่ ตามชนิดวัสดุ
1. Ceramic Magnet หรือบางทีก็เรียก Ferrite Magnet เป็นส่วนผสมของ Strontium Carbonate และ Iron Oxide ซึ่งเป็นแม่เหล็กที่ใช้กันมากที่สุดในลำโพงปัจจุบันนี้
2. Neodymium Magnet หรือเรียกแบบกว้างได้ว่า Rare Earth Magnet (มีหลายชนิดเช่น Samarium เป็นต้น) ซึ่ง Neodymium Magnet นี้มีส่วนผสมหลักคือ Neodymium, Iron และ Boron มักจะพบใน Tweeter เป็นส่วนใหญ่
3. AlNiCo Magnet ส่วนผสมหลักก็ตามชื่อคือ Aluminium, Nickel, Cobalt มักไม่ค่อยพบในลำโพงยุคปัจจุบันแล้ว เพราะเป็นแม่เหล็กยุคเก่า ใช้อย่างแพร่หลายในลำโพงยุค 40-60
ในแง่ของการใช้เป็นแม่เหล็กลำโพงแล้ว เราจะเปรียบเทียบแม่เหล็กทั้ง 3 ชนิดได้ในแง่มุมต่อไปนี้
1. ความแรงของแม่เหล็ก (Gauss) เรียงจากสูงไปต่ำคือ
AlNiCo ประมาณ 10000-13000 Gauss (AlNiCo V)
Neodymium ประมาณ 9000-12000 Gauss ถือว่าใกล้เคียงกับ AlNiCo มาก
Ceramic ประมาณ 2000-4000 Gauss
ถ้ามองในแง่นี้ AlNiCo เหมาะที่จะนำมาใช้ทำแม่เหล็กลำโพงมากที่สุด เพราะให้ความแรงแม่เหล็กได้มากที่สุด ในขณะที่ Neodymium ก็ไม่แพ้กันเท่าไหร่ ให้ความแรงแม่เหล็กได้พอๆ กับ AlNiCo ทีเดียว ส่วน Ceramic ถือว่าแย่ที่สุด เพราะให้ได้แค่ 1/3 ของ 2 ประเภทแรกเท่านั้น
2. Cury Temperature © ค่านี้เป็นอุณหภูมิที่วัสดุจะเสียสภาพความเป็นแม่เหล็ก ซึ่งถ้า Voice Coil ผลิตความร้อนออกมามากๆ ก็สามารถทำให้วัสดุเสียสภาพความเป็นแม่เหล็กได้ชั่วคราว
AlNiCo 860 C
Ceramic 450 C
Neodymium 280 C
จะเห็นว่า Neodymium มีโอกาสเสียความเป็นแม่เหล็กได้เร็วที่สุดเมื่ออุณหภูมิ Voice Coil เพิ่มขึ้น จากการวิจัยของ Dynaudio พบว่าอุณหภูมิของ Voice Coil Woofer เปิดที่ความดัง 96dB จะอยู่ประมาณ 250-450 C ซึ่งมีโอกาสทำให้ Neodymium เสียสภาพความเป็นแม่เหล็กได้ เราจึงมักไม่ค่อยพบ Woofer ที่ใช้ Neodymium เป็นแม่เหล็กเท่าไรนัก (ที่เห็นก็มี Lowther) ส่วน Ceramic Magnet ไม่ค่อยมีปัญหาในเรื่อง Cury Temp เท่าใดนัก ถึงแม้อุณหภูมิ Voice Coil จะใกล้เคียงมากก็ตาม แต่นั่นเป็นค่า Peak ซึ่งเกิดในช่วงสั้นๆ เท่านั้น (1/100 วินาทีหรือน้อยกว่า)
3. ราคา ไล่จากแพงสุดลงมา
AlNiCo ประมาณ $US 120 ต่อ ปอนด์
Neodymium ประมาณ $US 40 ต่อ ปอนด์
Ceramic ประมาณ $US 10 ต่อ ปอนด์
จากข้อเปรียบเทียบทั้ง 3 ข้อ จะเห็นว่า AlNiCo เหมาะสมที่สุดในทางเทคนิคในการใช้เป็นแม่เหล็ก ลำโพง เพราะให้ความแรงของแม่เหล็กสูงสุดในแม่เหล็กทั้ง 3 และ Cury Temp สูงที่สุด ยกเว้นแต่ว่ามันแพงแบบ Exceptional เลยเหมือนกัน เหตุผลหลักเลยที่ลำโพงยุคปัจจุบันใช้ Ceramic Magnet กันมาก ก็เนื่องจากราคานั่นเองครับ Top product ของผู้ผลิต Driver หลายๆ รายเช่น Morel, Dynaudio, Thiel มักจะใช้ Neodymium บ้าง แทบจะไม่เห็นลำโพงที่ใช้ AlNiCo อีกแล้ว ยกเว้นในกลุ่ม Professional Speaker และ Driver ยุคเก่าที่ข้ามเวลามาได้อย่างเช่น Lowther, Fostex และ Jensen
คิดว่าที่อธิบายมานี้คงพอให้เข้าใจเรื่องแม่เหล็กลำโพงขึ้นมาบ้าง และนำไปเป็นแนวทางในการพิจารณาเพื่อเลือกซื้อ Driver ได้อย่างเหมาะสมกับงานนะครับ