【参赛】新概念舌簧耳机

近年来，由于R40C1磁环和3DQ检波器等的引进使用，使得矿石收音机的综合性能有了很大提高，如果收听者再能得到一副与矿石机相配的高灵敏度耳机则会使收听活动变得更加完美。然而，一些知名品牌的耳机如“737田”、“大罐头”、“大卫.克拉克”等，尽管价格不菲但也不是大多数矿石机爱好者轻易能够遇得到的。
        经过了近一年时间对上述几款著名品牌舌簧耳机和国产SHH-1、SC-300等耳机构造的仔细研究思考，自己改良设计了另一款结构的舌簧耳机，实际试听效果相当不错，现向各位老师报告如下：
一、        设计思路
        大家知道，舌簧耳机是利用永磁铁与极靴做成恒定磁场，舌簧片通过设置在恒定磁场中的线圈架中央后再从两只极靴的间隙穿出，当线圈中有交变电流通过时，穿过其骨架中间的舌簧便成了一只不断变换磁极NS极性的电磁铁，由于极靴间隙有恒定的N、S磁极存在，根据磁铁同性相斥、异性相吸的原理，在舌簧一端被固定的情况下，势必引起舌簧另一端在恒定磁场中上下不断振动，从而带动固定在舌簧上的连杆引起发音膜震动，我们从耳机中就听到了声音，以往我们见到的舌簧耳机绝大部分属于这种结构。这其中两类磁铁相吸和相斥的力量大小将主要影响发音膜振动的幅度，也就是耳机发出的声音大小即耳机的灵敏度。在恒定磁场下，适当提高舌簧磁铁的磁性吸力（或斥力）可有助于提高舌簧在恒定磁场中的振动幅度。通过复习及网上查阅相关资料，电磁铁吸力大小除与通过线圈的电压电流大小有关外还与铁芯的截面积、线圈的匝数、线圈与铁芯之间的距离等有关，铁芯截面积大、线圈与铁芯之间距离小电磁铁的吸力也相对增大。本作品重点在这两方面做了探索改进，一是通过局部加厚舌簧来增加线圈铁芯体积，二是将线圈直接绕在加厚的舌簧片上（选择较轻的线圈挡片材料和适当的绕线匝数，控制舌簧重量），消除了线圈与铁芯之间的距离，这些都使舌簧片的电磁吸力大大增加，从而提高了耳机的灵敏度。
二、        各部件的制作
        1、        耳机极靴固定底板的制作
按照设计图纸中C的尺寸，用75mm开孔器在3mm厚的树脂板上裁出外径72mm的圆板，再用电钻加工出各孔备用。
        2、        振膜垫圈的制作
按照图纸中B的尺寸，在3mm厚的树脂板上用75mm和60mm开孔器裁出两片同样规格的垫圈备用。
        3、        振膜的制作
寻找一片75mm以上直径的带波状纹的圆形薄铁皮（各种罐头、小食品包装常见），按照图纸中D的尺寸用铁剪裁出备用。
        4、        前面板的制作
按照图纸中A的尺寸，用75mm开孔器在1.5mm厚的树脂板上裁出备用。
        5、        极靴的制作
按照图纸中F的尺寸，用2mm厚镀锌铁板裁出，钻孔后按虚线折成“L”和反“L”形备用。
        6、        舌簧片的制作
用0.8mm厚的变压器硅钢片按照图纸中E的尺寸用角磨和铁剪裁出后，用细锉进一步修整形状，钻孔后备用。
        7、        加厚铁芯片的制作
用制作舌簧片的同样材质，按照图纸中G的尺寸裁出二片备用。
        8、        加厚舌簧铁芯及线圈的制作
在舌簧片（E）适当的位置上，将两片加厚用的铁芯片（G）用胶水对称粘在舌簧片的两侧，再用约0.2mm厚的衬衣包装盒里的透明塑料片加工出两个线圈挡板，中间开孔后紧贴加厚铁芯的两端紧密套在舌簧片上并粘牢。用0.04直径漆包线，在舌簧线圈架上绕约5000匝，用细多股引线焊接线头引出，测量其直流电阻为1.83K。
        9、        其它零件
10*3*3中央有孔的圆形磁铁片4枚，适当长度M3白钢螺丝、螺母1套，密封双联可变电容器四角固定用的细长金属螺杆1枚螺母2枚，粗细适当的铜铆钉1枚，12mm-18mm长M2螺丝螺母8套，以及塑料接线柱、M3小螺丝、焊片、铜片等。
三、        耳机芯组装
        首先将欲组装各部件做清洁处理，重点是磁铁、极靴和舌簧片上的细铁削，然后将底板、极靴、磁铁片、铜片、带线圈的舌簧片等用M3白钢螺丝按照片中顺序形式固定在架板上，调整极靴间隙约在1.1-1.2mm左右，用8枚M2螺丝按照A、B、D、B、C的顺序将其固定好，再将密封双联拆下的细长拉杆、螺母固定在舌簧露出极靴的小孔上，注意小螺丝上下要留出一定的螺纹距离便于以后调节舌簧位置。将铜铆钉从振膜中心孔穿过后套在连杆下端并将二者以及和振膜接触处焊牢（焊接之前将两小条画报纸插进舌簧片与上下极靴的狭小缝隙里，使舌簧片暂粗略处在极靴间隙的中央，方便之后的舌簧位置细调）。将接线柱固定在架板的适当位置并将线圈引线弄成弹簧状后焊接固定好。
四、        调整舌簧位置
        这是整个耳机制作的关键过程，直接关系到耳机的灵敏度，耗时较长。本作品选用的直径10mm的圆磁铁片，磁力适中，振膜采用带波纹的薄铁皮，经垫圈（B）两边夹持固定后，弹力很好不易变形，适当调整连杆上簧片两侧螺母使舌簧片处于极靴间隙的中央，线圈接上电感表边调两个螺母位置边观察电感表，使电感量最大即可。此只耳机最大电感量是1.00H。接上矿石机初步试听耳机芯，声音相当不错。
        同法制作了另外一只耳机，直流电阻1.78K，电感量1.05H。
五、        总体组装
        找了两只婚礼装喜糖用的圆形小铁盒，大小正好可以把两只耳机芯装进去。在铁盒适当位置对称钻孔塞进两只铜铆钉并焊牢在铁盒内壁上作为耳机头戴架两只脚的插孔。再找些双股软线、黑鞋带、3.5插头做成耳机线，以并联方式（实际试听较串联方式声音大）接到两个耳机芯的接线端。仔细试听耳机有微弱的疑为盒壁造成的回音，遂又在每只铁盒内垫进一片约10mm厚的包装用软泡沫片，再听回音消除。最后找只废弃耳机架按新耳机外壳大小重新弯制后挂在两只铁盒上，耳机制作完成。总成耳机直流电阻899欧，电感量534mh。
六、        烧耳机
        12月31日完成耳机制作后，用德生收音机耳机插孔连续小音量、中等音量、大音量烧耳机近10个小时，之后接在3DQ、R40C1矿石机上，选择中波强台又连续烧耳机50余个小时。
七、        试听效果及与其它两款舌簧耳机比较情况
        在随后的几天里，选择了清晨、中午和晚间三个时间段，用该耳机与“大罐头”耳机、shh-1耳机进行了试听比较记录，因设置的标准较粗，致使记录中显示三种耳机的效果差别不大。
        总的感觉是新耳机灵敏度很高，非常接近大罐头耳机，音质也很好，没有shh-1耳机那样的交流杂音，听音乐节目声音嘭嘭尤其好听。
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八、        几点制作体会
        1、        在了解舌簧耳机发声原理基础上，大家完全可以用业余材料自行制作出较高灵敏度和较好音质的舌簧耳机，希望此作品能抛砖引玉给想DIY舌簧耳机的同学增加点儿信心和启发。
        2、        耳机振膜材料的选择非常重要，既要薄又要有一定的强度，带有波纹的铁皮罐头盒底、奶粉盒底，小食品盒的盒底都是不错的材料。
        3、        振膜的垫圈材质要够硬但不宜太厚，应尽量缩短耳机振膜与耳朵之间的距离，保证耳机的灵敏度。
        4、   舌簧材料选择变压器硅钢片，是因其不但有较好的弹性，更重要的是其磁化及消磁迅速，能保证舌簧振动的灵敏性。
        5、        舌簧前端固定连杆的位置应尽量靠近极靴，保证簧片合理的力矩推动连杆。
        6、        安装时极靴、磁铁、簧片上的细小铁削清洁工作很重要很重要很重要，否则装上之后很难清理，对簧片碰极影响极大，我是用不干胶胶带仔细清理后又用无水酒精檫洗的。
        7、        树脂板C的几个大孔在保证板子强度的前提下应尽量开大，以保证振膜振动的气阻足够小，提高耳机的灵敏度。
        8、        簧片上的线圈匝数应根据簧片体积大小、漆包线的线径等因素试验决定，既要有足够的吸力、电感量，又要使簧片总的重量尽量轻，在极靴之间振动不受影响，本作品也是试验了几种线圈匝数后才确定的。线圈是采用串联还是并联方式应根据个人的矿石收音机实际制作试听效果来决定。
        9、        有条件最好选用更好的硬塑或竹、木质圆外壳，可能会更好的提高耳机助音效果。