มาทำความรู้จักกับตัวขับเสียงแบบ BA หรือ Balanced Armature กันเถอะ..

BA driver หรือ Balanced Armature driver ก็คือ ตัวไดเวอร์ที่ใช้ในการสร้างคลื่นเสียงประเภทหนึ่งจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกับไดเวอร์แบบ กรวยไดนามิก” (moving coil) และ แผ่นฟิล์ม” (electrostatic/mira) นั่นเอง

BA driver = “Receiver Technology”

เริ่มต้นเดิมทีนั้น ไดเวอร์ BA (Balanced Armature) ถูกนำไปใช้ทำอุปกรณ์ช่วยฟังเสียง (hearing aids) สำหรับผู้พิการทางหู เพื่อขยายเสียงจากภายนอกให้ดังขึ้น ช่วยให้ผู้พิการทางหูสามารถได้ยินเสียงชัดเจนมากขึ้น ซึ่งในวงการ hearing aids จัดตัวไดเวอร์ BA เข้าไปอยู่ในอุปกรณ์ประเภท receiver (ตัวรับสัญญาณ) คล้ายกับ tuner receiver ที่ใช้รับสัญญาณวิทยุนั่นเอง

เหตุใดไดเวอร์ BA จึงถูกจัดอยู่ในกลุ่มของอุปกรณ์ประเภท receiver ?

เมื่อมี receiver หรือ ตัวรับก็ต้องมี transmitter หรือ ตัวส่ง

ลักษณะพื้นฐานการทำงานของ receiver ก็คือแปลความหมายของคลื่นเสียงที่อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าให้ออกมาเป็นคลื่นเสียงอะนาลอกที่หูของมนุษย์สามารถเข้าใจความหมายได้ ซึ่งลักษณะการทำงานของไดเวอร์ BA ที่ใช้ในเครื่องช่วยฟัง (hearing aids) จะมีส่วนของ ไมโครโฟน” (microphone) ที่ใช้ในการรับสัญญาณเสียงที่อยู่ในรูปของ คลื่นเสียงจากภายนอกเข้ามา ไปกระตุ้นให้ไดอะแฟรมของไมโครโฟนเกิดการสั่น ซึ่งการสั่นของไดอะแฟรมจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ส่งต่อไปที่ไดเวอร์ BA เพื่อแปลงสัญญาณไฟฟ้าที่รับมานั้นให้กลับมาเป็นคลื่นเสียงเหมือนต้นฉบับอีกที

ด้วยลักษณะการทำงานของไดเวอร์ BA ในอุปกรณ์ hearing aids นี่เอง ทำให้มันถูกเรียกว่า Balanced Armature Receiver

ปัจจุบันนี้ นอกจากไดเวอร์ BA จะถูกใช้ในวงการ hearing aids แล้ว มันยังถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคประเภทอื่นๆ อีกด้วย อาทิเช่น สมาร์ทโฟน, แท็ปเล็ต และหูฟัง โดยเฉพาะในวงการหูฟังแบบ อินเอียร์” (in-ear) ที่ใช้ในวงการโปรเฟสชั่นแนล ออดิโอ และเริ่มแพร่หลายมากขึ้นกับการใช้ทำหูฟังอินเอียร์สำหรับตลาดผู้บริโภคทั่วไป ตั้งแต่ระดับกลางขึ้นไปจนถึงระดับไฮเอ็นด์ฯ ทั้งที่เป็นหูฟังแบบ universal และ custom

โครงสร้าง และ การทำงานของไดเวอร์ BA

* ภาพประกอบจาก Sonion

1 : ขดลวดตัวนำ (coil)
2 : แผ่นโลหะ armature
3 : แท่งแกน (drive pin)
4 : ไดอะแฟรม (diaphragm)
5 : ช่องกักอากาศ (air enclosed)
6 : ปลายท่อนำเสียง (front nozzle = sound outlet)

สัญญาณเสียงที่อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าจะเดินทางผ่านเข้าทางขดลวด (coil) ซึ่งพันอยู่รอบๆ แผ่นโลหะอะมาเจอร์ (armature) ซึ่งสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งวนผ่านขดลวดจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นมาในโครงโลหะอะมาเจอร์ ทำให้แกนโลหะอะมาเจอร์ด้านที่ไม่ถูกยึดอยู่กับที่เอียงลงมาใกล้กับขั้วแม่เหล็กถาวรขั้วหนึ่งที่ตรงข้ามกัน เมื่อสัญญาณเสียงที่เป็นกระแสไฟฟ้าสลับเฟส ทำให้แกนโลหะอะมาเจอร์ขยับขึ้นลงปรับเปลี่ยนไปเรื่อยๆ ตามรูปแบบของสัญญาณที่เข้ามา

จริงๆ แล้ว แผ่นโลหะ armature (หมายเลข 2 = ในภาพด้านบน) จะมีลักษณะเป็นทรง U-shaped วางเอียง โดยที่แผ่นแกนด้านบนถูกยึดตรึงแน่น ในขณะที่แผ่นแกนด้านล่างถูกปล่อยลอยเป็นอิสระ ซึ่งจะถูกเหนี่ยวนำด้วยสนามแม่เหล็กให้ขยับขึ้นลงได้ ส่วนแท่งแกน (3) ที่ยึดติดระหว่างแผ่นแกนอะมาเจอร์ชิ้นล่างกับแผ่นไดอะแฟรม (หมายเลข 4 = สีฟ้าๆ ในภาพด้านบน) ก็จะส่งผ่านการเคลื่อนไหวขึ้นๆ ลงๆ จากแผ่นแกนอะมาเจอร์ไปที่แผ่นไดอะแฟรม ทำให้แผ่นไดอะแฟรมขยับตัวขึ้นไป อัดและ คลายมวลอากาศที่ถูกกักอยู่ในช่องด้านบนของแผ่นไดอะแฟรม (5) ทำให้มวลอากาศในช่องนั้นถูก รีดเป็นเสียงออกไปทางช่องนำเสียง (หมายเลข 6 = sound outlet)

เปรียบเทียบกับการทำงานของไดเวอร์ Moving Coil (กรวยไดนามิก)

* ภาพประกอบจาก Sonion

1 : ว๊อยซ์คอย (voice coil)
2 : แม่เหล็ก (magnet)
3 : แผ่นไดอะแฟรม (membrane)
4 : มวลอากาศที่อยู่เหนือแผ่นไดอะแฟรม
5 : แผงตะแกรงที่ปิดหน้าไดอะแฟรม

สัญญาณเสียงในรูปของกระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่ว๊อยซ์คอย (1) ซึ่งแทรกตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างแท่งแม่เหล็ก เมื่อสัญญาณไหลผ่านว๊อยซ์คอยทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นบนตัวว๊อยซ์คอย ส่งผลให้ว๊อยซ์คอยขยับตัวเดินหน้าถอยหลังสมมาตรอยู่ในช่องว่างระหว่างแม่เหล็ก (2) แผ่นไดอะแฟรม (3) ที่ยึดติดอยู่กับกระบอกว๊อยซ์คอยจะถูกดึงให้ขยับตัวไปตามทิศทางของว๊อยซ์คอย สร้างแรงผลักดันไปที่มวลอากาศที่อยู่บริเวณหน้าแผ่นไดอะแฟรม (4) เกิดเป็นคลื่นเสียงแผ่เคลื่อนผ่านตะแกรง (5) ออกไปภายนอก

คุณสมบัติของไดเวอร์ Balanced Armature เมื่อเทียบกับไดเวอร์ Moving Coil

output = ไดเวอร์ BA ให้เอ๊าต์พุต (เสียง) ต่อพื้นที่ไดอะแฟรม สูงกว่า ไดเวอร์แบบไดนามิก moving coil มาก สามารถทำให้ตัวไดเวอร์มีขนาดเล็กมากๆ ได้โดยที่ยังคงให้ความดังเท่าๆ กับไดเวอร์แบบไดนามิก moving coil ที่มีขนาดใหญ่กว่า จึงเหมาะต่อการนำไปทำหูฟัง in-ear ที่มีขนาดเล็ก

power consumption = ไดเวอร์ BA มีประสิทธิภาพสูงมากในการแปลงสัญญาณเสียงที่อยู่ในรูปของไฟฟ้าให้ออกมาเป็นคลื่นเสียง จึงใช้ปริมาณแบตเตอรี่น้อยกว่าไดเวอร์แบบไดนามิก moving coil เมื่อวัดที่ความดังเท่าๆ กัน

frequency response = ไดเวอร์ BA ตอบสนองความถี่ได้กว้างกว่าไดเวอร์แบบไดนามิก moving coil โดยเฉพาะในย่านความถี่สูง ในขณะที่ไดเวอร์ไดนามิก moving coil ให้ความเพี้ยนของเสียงต่ำกว่าเมื่อเปิดที่ระดับความดังสูงๆ และไดเวอร์ BA จะทำงานได้ดีในลักษณะที่ยิงความถี่เสียงตรงเข้าช่องหูโดยตรง ถ้าระหว่างตัวไดเวอร์กับช่องหูมีรูรั่ว (ชีลด์ไม่แน่นหนา) จะทำให้สูญเสียความถี่ต่ำไปได้โดยง่าย /

**********************

mm

About ธานี โหมดสง่า

View all posts by ธานี โหมดสง่า