Τα μεγάφωνα είναι διατάξεις οι οποίες μετατρέπουν τα (ακουστικά) ηλεκτρικά σήματα σε ηχητικά κύματα. Πρόκειται δηλαδή για ηλεκτρομηχανικούς μετατροπείς ενέργειας που δέχονται ηλεκτρική ενέργεια και την μετατρέπουν σε ηχητική ενέργεια. Είναι ένα βασικό εξάρτημα σε συστήματα ήχου, όπως ραδιόφωνα, τηλεοράσεις, συστήματα οικιακού κινηματογράφου και άλλες συσκευές αναπαραγωγής ήχου.

Η αρχή λειτουργίας του μεγαφώνου βασίζεται, στη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου από ένα ηλεκτρικό ρεύμα καθώς διαρρέει ένα πηνίο, το οποίο στη συνέχεια ασκώντας δύναμη Laplace προκαλεί κίνηση σε μια μηχανική δομή (όπως ένα κώνο), με αποτέλεσμα να παράγει τον ήχο.

Χαρακτηριστικά μεγέθη μεγαφώνων είναι α) Η ισχύς β) Ο βαθμός απόδοσης γ) Η απόκριση συχνότητας δ) Η σύνθετη αντίσταση.

Η ισχύς ενός μεγαφώνου που αναφέρει ο κατασκευαστής είναι η μέγιστη συνεχή ηλεκτρική ισχύ που μπορεί να τροφοδοτηθεί το μεγάφωνο χωρίς να κινδυνεύει να καταστραφεί.

Ο βαθμός απόδοσης ενός μεγαφώνου είναι ο λόγος της ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπεται σε ήχο από το μεγάφωνο προς τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που φτάνει σ’ αυτό. Ο βαθμός απόδοσης ενός μεγαφώνου είναι πολύ μικρός και κυμαίνεται από 5% – 25%

Η απόκριση συχνότητας εκφράζει την ικανότητα του μεγαφώνου να ανταποκρίνεται ομοιόμορφα σ’ ολόκληρη την περιοχή ακουστικών συχνοτήτων. Συνήθως οι κατασκευαστές δίνουν την καμπύλη απόκρισης συχνοτήτων για την περιοχή ακουστικών συχνοτήτων από 16ΚHz έως 20KHz

Η σύνθετη αντίσταση ενός μεγαφώνου είναι η τιμή που δίνει ο κατασκευαστής για το συνδυασμό της ωμικής και επαγωγικής αντίστασης του πηνίου που περιέχει το μεγάφωνο στο ηλεκτρικό σήμα καθώς είναι συνδεδεμένο στην έξοδο του ενισχυτή. Σαν συνθετη αντίσταση μεγαφώνου ορίζεται σαν το λόγο της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του προς την ένταση του ρεύματος που το διαρρέει. Η αντίσταση ενός μεγαφώνου δεν είναι σταθερή αλλά εξαρτάται από την συχνότητα του σήματος.

Για τα μεγάφωνα οι κατασκευαστές ορίζουν την αντίσταση ίση με 4 ή 8Ω. Σύμφωνα με τις διεθνείς προδιαγραφές η τιμή της αντίστασης του μεγαφώνου δεν μπορεί να μειώνεται περισσότερο από 20% σε ολόκληρη την περιοχή των ακουστικών συχνοτήτων. Για παράδειγμα ένα ηχείο 8Ω δεν μπορεί να παρουσιάζει αντίσταση μικρότερη από 6,4Ω σε ολόκληρη την περιοχή από 16Ηz έως 20.000Hz.

Η πιστότητα ενός μεγαφώνου είναι η ικανότητα του να μετατρέπει τις ηλεκτρικές μεταβολές σε ηχητικά κύματα χωρίς παραμορφώσεις.

Τα μεγάφωνα ανάλογα με τον τρόπο μετατροπής του ηλεκτρικού σήματος σε ηχητικό διακρίνονται σε α)Ηλεκτρομαγνητικά β)Ηλεκτροδυναμικά μεγάφωνα και γ)Κόρνες

Ηλεκτρομαγνητικά μεγάφωνα

Τα μεγάφωνα αυτά αποτελούνται από ένα μόνιμο μαγνήτη, ένα σταθερό πηνίο που βρίσκεται πάνω στο μαγνήτη και μεταξύ των πόλων του μαγνήτη, την κωνική μεμβράνη (ο κώνος) η οποία μπορεί να πάλλεται και το μεταλλικό σασί στο οποίο στηρίζεται η μεμβράνη.

Ο μόνιμος μαγνήτης δημιουργεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο το οποίο έλκει τη μεμβράνη ελαφρά και την διατηρεί συνεχώς τεντωμένη. Οι ταλαντώσεις της μεμβράνης δημιουργούνται με την μεταβολή του σταθερού μαγνητικού πεδίου, το οποίο προκαλείται από το πηνίο που βρίσκεται πάνω στο μαγνήτη. Η κίνηση αυτή επιτυγχάνεται με δυο τρόπους:

Α τρόπος ταλάντωσης: Η μεμβράνη (κώνος) στην πίσω πλευρά φέρει επίπεδο οπλισμό πάνω στο μαγνήτη ο οποίος έλκεται ή απωθείται ανάλογα με τις μεταβολές του μαγνητικού πεδίου που προκαλούνται από τον συνδυασμό του μαγνήτη και του πηνίου προκαλώντας με τον τρόπο αυτό τις δονήσεις της μεμβράνης. Οι δονήσεις αυτές παράγουν ηχητικά κύματα που διεγείρουν το αισθητήριο της ακοής.

Β τρόπος ταλάντωσης: Στο μέσο της κωνικής μεμβράνης στην πίσω μεριά, υπάρχει συνδεμένη με τη μεμβράνη μια μεταλλική βελόνα το δεύτερο άκρο της οποίας ενώνεται με ένα μεταλλικό άξονα (οπλισμό) ο οποίος βρίσκεται μεταξύ των πόλων του μαγνήτη. Οι μεταβολές του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούνται από το πηνίο ταλαντώνουν τον οπλισμό και έτσι μέσω της βελόνας η ταλάντωση μεταδίδεται στην κωνική μεμβράνη του μεγαφώνου.

Ηλεκτροδυναμικά μεγάφωνα

Αποτελούνται από ένα ισχυρό μαγνήτη ο οποίος έχει ένα κυλινδρικό διάκενο λίγων χιλιοστών εντός του οποίου τοποθετείται το πηνίο του μεγαφώνου. Το πηνίο είναι τυλιγμένο πάνω σε μια βάση κυλινδρικής μορφής, στερεωμένο στην άκρη του κώνου, όπου το πηνίο μπορεί σε αντίθεση με τα ηλεκτρομαγνητικά μεγάφωνα να ολισθαίνει κατά μήκος του διάκενου του μαγνήτη.

Η κατασκευή του μεγαφώνου κινητού πηνίου στηρίζεται στο νόμο του Laplace, σύμφωνα με τον οποίο η δύναμη που δέχεται ένας αγωγός που βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο είναι ανάλογος με το μήκος του, το ρεύμα που τον διαρρέει, το μαγνητικό πεδίο και το ημίτονο της γωνίας που σχηματίζει ο αγωγός με τις δυναμικές γραμμές του πεδίου.

Το μεταβαλλόμενο ρεύμα στη περίπτωση του ηλεκτροδυναμικού μεγαφώνου όταν περνά από τα άκρα του κινητού πηνίου που είναι τοποθετημένο μέσα σε ισχυρό μαγνητικό πεδίο, προκαλεί μεταβαλλόμενη δύναμη (Laplace) σ’ αυτό, και αφού το πηνίο είναι στερεωμένο στην κορυφή του κώνου προκαλεί ταλαντώσεις σ’ αυτόν. Έτσι η μεμβράνη του μεγαφώνου καθώς ταλαντώνεται δημιουργεί ηχητικά κύματα τα οποία μέσω του αέρα φθάνουν στο αισθητήριο της ακοής μας.

Κόρνες

Οι κόρνες είναι ειδικά μεγάφωνα που χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται μεγάλη ακουστική απόδοση, όπως συμβαίνει στις μικροφωνικές εγκαταστάσεις υπαίθρου.

Τα μεγάφωνα χοάνης (ή μεγάφωνα κόρνας, horn speakers) είναι ένα είδος μεγάφωνου που χρησιμοποιεί μια χοάνη ή κόρνα για να ενισχύσει και να κατευθύνει τον ήχο. Αυτή η αρχή βασίζεται στη χρήση ενός στενού ακουστικού διαύλου (χοάνη) για να συγκεντρώσει και να εκπέμψει τον ήχο με μεγαλύτερη ένταση και εστίαση.

Η χοάνη ουσιαστικά μεγιστοποιεί την αποδοτικότητα της πηγής ήχου και επιτρέπει στο μεγάφωνο να παράγει δυνατότερο ήχο με λιγότερη ηλεκτρική ισχύ. Η απόδοση της χοάνης φτάνει το 50% εν αντιθέσει των κοινών μεγαφώνων που είναι 8%. Αυτό κάνει τα μεγάφωνα χοάνης ιδανικά για περιπτώσεις όπου χρειάζεται ισχυρός ήχος σε μεγάλες αποστάσεις.

Πλεονεκτήματα: Αποδοτικότητα: Τα μεγάφωνα χοάνης είναι πολύ αποδοτικά, καθώς ενισχύουν τον ήχο χωρίς να απαιτούν μεγάλη ποσότητα ισχύος από τον ενισχυτή.
Κατευθυντικότητα: Η χοάνη επιτρέπει στο μεγάφωνο να κατευθύνει τον ήχο σε συγκεκριμένες περιοχές, μειώνοντας τον περιττό διάχυτο ήχο.
Δυνατός ήχος: Χρησιμοποιούνται συχνά σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ισχυρός ήχος σε εξωτερικούς χώρους ή μεγάλες αίθουσες.

Μειονεκτήματα: Παρόλο που τα μεγάφωνα χοάνης είναι πολύ αποδοτικά, μπορεί να έχουν λιγότερη πιστότητα ήχου σε σύγκριση με άλλους τύπους ηχείων, ειδικά στις υψηλές συχνότητες.

Εφαρμογές: Τα μεγάφωνα χοάνης χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές όπου η ένταση του ήχου και η κατευθυντικότητα είναι σημαντικές, όπως:  Συστήματα δημόσιας αναγγελίας σε εξωτερικούς χώρους, αθλητικές εκδηλώσεις, μεγάλοι χώροι και στάδια κ.ά.