نحوه کار اسپیکر بلوتوث: بلندگوی بلوتوثی چگونه کار می‌کند؟

در سال های اخیر، استفاده از اتصال بلوتوث در زندگی روزمره ما افزایش چشمگیری داشته است. چند وقت پیش اگر از مردم می‌پرسیدیم که از بلوتوث چه استفاده‌ای می‌کنید، پاسخ آن‌ها این بود که بلوتوث راه ارتباطی برای انتقال عکس و موسیقی است. اما امروز کارکرد تقریباً تمامی گجت‌ها مانند ایرپاد و ساعت هوشمند بدون بلوتوث معنایی ندارند. یکی از جذاب‌ترین لوازم جانبی موبایل و کامپیوتر که با تکنولوژی بلوتوث کار می‌کند و چند سالی است حسابی طرفدار جذب کرده است، اسپیکر بلوتوث است. اگر شما هم از طرفداران اسپیکر بلوتوثی هستید، شاید برای شما هم این سوال پیش آمده باشد که اسپیکر بلوتوث دقیقا چگونه کار می‌کند و چطور باید آن را به گوشی یا کامپیوتر متصل کرد؟ این مقاله برای کمک به درک نحوه عملکرد اسپیکرهای بلوتوث نوشته شده است. با ما همراه باشید.

آشنایی با نحوه کار اسپیکرها

قبل از پرداختن به موضوع اصلی این مقاله، بیایید به نحوه عملکرد اسپیکرها به طور کلی بپردازیم.

در مورد طراحی بلندگوهای بلوتوثی باید گفت که این نوع اسپیکر واقعاً با اکثر اسپیکرهای دیگر که دارای آمپلیفایرهای داخلی هستند، تفاوتی ندارند. تفاوت بزرگ در انتقال بی‌سیم صدا از طریق بلوتوث به جای اتصال سیمی معمولی (یا سایر روش‌های بی‌سیم) است.

هدف اصلی اسپیکر این است که به عنوان مبدلی عمل کند که انرژی الکتریکی (سیگنال های صوتی) را به انرژی موج مکانیکی (امواج صوتی) تبدیل می‌کند. این موضوع صرف نظر از سیمی یا بی‌سیم بودن اسپیکر است.

عنصر مبدل اسپیکر، درایور (driver) نامیده می‌شود. در طراحی اسپیکر از اجزای بسیار دیگر نیز استفاده شده است، مانند محفظه‌ها و تقویت کننده‌ها (آمپلیفایرها)؛ اما درایور(ها) اجزای اصلی مبدل هستند که سیگنال‌های صوتی را به امواج صوتی تبدیل می‌کنند.

همه اسپیکرها این گونه عمل می‌کنند که یک سیگنال صوتی آنالوگ (جریان متناوب) از درایور عبور می‌کند و باعث حرکت متناسب در دیافراگم درایور می‌شود.

حرکت دیافراگم هوای اطراف خود را فشار می‌دهد و می‌کشد و به طور موثر امواج صوتی تولید می‌کند که شکل و فرم ولتاژ AC سیگنال صوتی را تقلید می‌کند.

این کار مهم و حیاتی در طراحی اسپیکر صرف نظر از نوع آن، تعداد درایورها، شبکه متقاطع، محفظه، نحوه دریافت سیگنال (سیمی یا بی‌سیم)، یا هر مشخصات دیگری مورد نیاز است که یک بلندگو را از بلندگوی دیگر متمایز می‌کند.

اکثریت قریب به اتفاق درایورهای بلندگو الکترودینامیک هستند (در غیر این صورت به عنوان “دینامیک” یا “سیم پیچ متحرک دینامیک” شناخته می‌شوند).

درایور اسپیکر سیم پیچ متحرک در تصویر زیر نشان داده شده است:

درایور دینامیک سیم پیچ متحرک از یک سیم پیچ رسانا (سیم محکم سیم پیچ) متصل به یک غشای متحرک استفاده می‌کند. این سیم پیچ سیگنال صوتی (ولتاژ AC) را عبور می‌دهد و یک میدان مغناطیسی همزمان در داخل و اطراف آن از طریق القای الکترومغناطیسی القا می‌شود.

میدان مغناطیسی متغیر با یک میدان مغناطیسی دائمی تعامل دارد که توسط آهنرباهای درایور تامین می‌شود و باعث می‌شود که سیم‌پیچ و دیافراگم به سمت جلو و عقب نوسان کنند.

این موضوع موجب می‌شود که درایور، امواج صوتی‌ای تولید کند که سیگنال صوتی اعمال شده را تقلید می‌کند.

توجه داشته باشید که سیگنال صوتی که درایور بلندگو را هدایت می‌کند باید یک ولتاژ متغیر پیوسته باشد. بنابراین، تنها سیگنال‌های صوتی آنالوگ می‌وانند درایورهای بلندگو را هدایت کنند. این موضوع به خصوص در زمان استفاده از مبدل‌های دیجیتال به آنالوگ (DAC) اهمیت پیدا می‌کند که در طراحی بلندگوهای بلوتوث ذاتی هستند.

فناوری بلوتوث چیست؟

فناوری بلوتوث موضوعی بسیار پیچیده است و ما در این مقاله فقط به بررسی سطحی آن خواهیم پرداخت. اگر می‌خواهید با جزئیات بیشتری در مورد فناوری بلوتوث آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم مقاله ویکی‌پدیا در مورد بلوتوث را بخوانید.

پیچیدگی فناوری بلوتوث تا حدی به دلیل طیف وسیع کاربردهای آن است. بلوتوث نه تنها برای انتقال صدای دیجیتال از دستگاه‌های دیجیتال به بلندگوها (یا هدفون و هدست) استفاده می‌شود، بلکه در برنامه‌های انتقال بی‌سیم داده زیر نیز اجرا می‌شود:

این تنها بخشی از کاربردهای بلوتوث است که در این جا به آن اشاره کردیم.

نسخه های مختلف بلوتوث

اولین نسخه بلوتوث در سال 1998 و به همت شرکت Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) معرفی شد.

کلاس های مختلف بلوتوث

به طور کلی 3 کلاس بلوتوث وجود دارد:

• کلاس 1؛
• کلاس 2؛
• کلاس 3.

کلاس دستگاه بلوتوث محدوده استفاده بی سیم دستگاه و همچنین حداکثر محدودیت توان را تعیین می‌کند. کلاس ها در جدول زیر توضیح داده شده است:

پروفایل های بلوتوث

پروفایل‌های بلوتوث نوع داده‌هایی را تعیین می‌کنند که با استفاده از فناوری بلوتوث رد و بدل می‌شوند. دو دستگاه بلوتوث برای سازگاری با هم، باید از پروفایل‌های یکسانی پشتیبانی کنند. پروفایلی که صدا را به بلندگوهای بلوتوث (و هدفون) می فرستد، برای مثال، نمایه انتقال صدای با کیفیت A2DP است. این پروفایل کدک های مخصوص به خود را دارد تا سیگنال های صوتی را به صورت بی سیم به درستی انتقال دهد.

پروفایلی که امکان ارتباط بی سیم بین کامپیوتر با ماوس و صفحه کلید بلوتوثی آن را فراهم می‌کند، به عنوان مثال دیگر، نمایه HID است. نمایه یا پروفایل HID برای ارسال صدا نیست، بنابراین بلندگوهای بلوتوث برای استفاده از این پروفایل طراحی نمی‌شوند.

اسپیکر بلوتوثی‌ها چگونه کار می کنند؟

اسپیکرهای بلوتوثی مانند بلندگوهای سیمی معمولی کار می‌کنند، به جز در نحوه‌ی دریافت سیگنال های صوتی.

اسپیکرهای غیرفعال سیمی سیگنال‌های صوتی سطح بلندگوی خود را از طریق کابل دریافت می‌کنند. اسپیکر فعال سیمی ممکن است سیگنال‌های سطح اسپیکر را از طریق کابل آن یا سیگنال‌های خط، میکروفون و ساز را از طریق کابل صوتی نازک‌تر دریافت کنند.

اسپیکرهای بلوتوث همانطور که از نامشان پیداست سیگنال های صوتی خود را به صورت بی‌سیم و از طریق بلوتوث دریافت می‌کنند.

در واقع، به طور دقیق‌تر، تقویت کننده برق داخلی اسپیکر بلوتوث، سیگنال صوتی را به صورت بی سیم از طریق بلوتوث دریافت می‌کند. پروتکل‌های بلوتوث سیگنال‌های سطح خط معمولی را به راحتی حمل می‌کنند. این سطح سیگنال مانند تنظیمات سیمی، قبل از اینکه بتواند به درستی درایور(های) بلندگو را هدایت کند، نیاز به تقویت از یک آمپلیفایر یا تقویت‌کننده قدرت دارد.

اسپیکر بلوتوث برای عملکرد صحیح با یک دستگاه صوتی، باید به دستگاه صوتی بلوتوث جفت شود ( و به صورت بی سیم متصل شود). نحوه جفت کردن بلندگوهای بلوتوث با دستگاه‌های مختلف را در بخش نحوه اتصال (جفت) بلندگوهای بلوتوث به دستگاه‌های صوتی بلوتوث توضیح خواهیم داد.

پس از جفت شدن، اسپیکرها و دستگاه صوتی دیجیتال یک پیکونت (Piconet) یا شبکه تک کاربره را تشکیل می دهند که در آن دستگاه صوتی ممکن است به طور موثر سیگنال صوتی خود را از طریق بلوتوث به بلندگو ارسال کند.

توجه داشته باشید که بلندگوهای هوشمند با فناوری دستیار صوتی و کنترل‌های مکث/پخش نیز اطلاعات را از طریق Piconet به دستگاه صوتی ارسال می‌کنند.

اسپیکر بلوتوثی‌ها چگونه کار می کنند؟

زمانی که گیرنده بلوتوث اسپیکر سیگنال صوتی دیجیتال را دریافت کرد، قبل از اینکه بتواند درایورهای بلندگو را هدایت کند، باید از دو جزء کلیدی عبور کند.

اول اینکه چون بلوتوث صدای دیجیتال را منتقل می‌کند، سیگنال صوتی دریافتی باید به سیگنال صوتی آنالوگ تبدیل شود. این کار، از طریق مبدل دیجیتال به آنالوگ داخلی انجام می‌شود.

در مرحله بعد، همانطور که قبلاً بحث کردیم، صدای آنالوگ تبدیل شده از طریق یک تقویت کننده قدرت ارسال می‌شود. سیگنال خروجی تقویت شده دارای امپدانس کافی کم و جریان کافی برای هدایت صحیح درایور(های) اسپیکر خواهد بود.

هنگامی که سیگنال از درایور عبور می‌کند، وظیفه درایور، تولید امواج صوتی است که سیگنال صوتی را نشان می‌دهد. به این ترتیب است که اطلاعات سیگنال صوتی را از طریق بلندگوهای بلوتوث می شنویم.

قبل از اینکه به جزئیات نحوه انتقال صدا از طریق بلوتوث بپردازیم، بیایید نگاهی گسترده‌تر به نحوه انتقال صدا از دستگاه صوتی دیجیتال به بلندگوی بلوتوث داشته باشیم و ببینیم که چگونه صدا سپس به امواج صوتی برای شنیدن شنونده تبدیل می‌شود.

روند جریان سیگنال از یک دستگاه صوتی بلوتوثی به یک اسپیکر بلوتوث جفت شده به گوش شنونده به صورت زیر است:

• دستگاه صوتی دارای بلوتوث یک سیگنال صوتی دیجیتال پخش می‌کند.
• این سیگنال صوتی توسط یک کدک (معمولاً SBC «کدگذاری زیر باند با پیچیدگی کم»، که توسط همه دستگاه ها پشتیبانی می‌شود) در استاندارد انتقال A2DP کدگذاری می‌شود.
• سیگنال صوتی رمزگذاری شده به عنوان سیگنال تعدیل‌کننده استفاده می‌شودکه سیگنال‌های حامل رادیویی بلوتوث UHF را تعدیل می‌کند.
• امواج حامل رادیویی طبق استانداردهای بلوتوث به صورت بی سیم بین فرستنده بلوتوث دستگاه صوتی و گیرنده بلوتوث اسپیکر بلوتوثی منتقل می‌شوند.
• سپس گیرنده بلوتوث سیگنال مدولاسیون را از موج حامل رمزگشایی می‌کند.
• سیگنال رمزگذاری شده A2DP به سیگنال صوتی دیجیتال مورد نظر رمزگشایی می‌شود (هنگام رمزگذاری و رمزگشایی سیگنال، فشرده‌سازی بااتلاف اعمال می‌شود).
• سپس این سیگنال صوتی دیجیتال توسط مبدل دیجیتال به آنالوگ داخلی بلندگو (DAC) به فرمت آنالوگ تبدیل می‌شود.
• در مرحله بعد، صدای آنالوگ توسط یک مدار تقویت‌کننده‌ی داخلی تقویت می‌شود.
• سپس این سیگنال صوتی تقویت شده به درایورهای بلندگو ارسال می‌شود (توجه داشته باشید که برای کدک های استریو و فراگیر، سیگنال‌های صوتی در این نقطه تقسیم می‌شوند تا درایورهای مربوطه خود را هدایت کنند).
• درایورها سیگنال(های) صوتی آنالوگ خود را به امواج صوتی هدایت می‌کند.
• شنونده(ها) امواج صوتی را می‌شنوند.

محدوده برد و فاصله بلوتوث

محدوده اتصال بلوتوث تا حد زیادی به کلاس آن بستگی دارد.

اسپیکر بلوتوثی‌ها معمولاً به کلاس 2 (معمولی) تعلق دارند که برد 10 متر یا 33 فوت را امکان پذیر می کند؛ تعداد کمی از آن‌ها نیز کلاس 1 دارند که امکان برد 100 متر یا 328 فوت را فراهم می کند.

محدوده بردهای دیگری نیز در فناوری بلوتوث موجود است (تا 244 متر/800 فوت یا بیشتر)، البته اسپیکر بلوتوث‌ها معمولاً یکی از دو محدوده ذکر شده در بالا را دارند.

میزان استفاده از باتری در اسپیکر‌های بلوتوثی

در بیشتر اسپیکر بلوتوثی‌ها عمر باتری آنقدر زیاد است که شما را قادر می سازد یک روز کامل گوش دهید. معمولاً باتری یک اسپیکر بلوتوث 6 تا 20 ساعت شارژدهی دارد. البته این موضوع از مدلی به مدل دیگر متفاوت است.

اما به طور کلی اگر بخواهیم در مورد باتری دستگاه‌های صوتی صحبت کنیم، اتصال صوتی بلوتوث باعث کاهش عمر باتری این دستگاه‌های صوتی می‌شود. اینکه اتصال بلندگو چقدر روی باتری دستگاه تأثیر می‌گذارد به خود دستگاه و قدرت باتری آن بستگی دارد.

کلام پایانی

در این مطلب با نحوه کار اسپیکر بلوتوث و همچنین فناوری بلوتوث در اسپیکرهای بی‌سیم به طور مفصل صحبت کردیم. امیدواریم این مقاله اطلاعات مورد نیاز را برای شما فراهم کرده باشد. اگر نظری در خصوص اسپیکرهای بلوتوثی دارید، حتماً از قسمت نظرات سایت، دیدگاه خود را با ما به اشتراک بگذارید.