El telsizlerinde kutu tasarımının hoparlör akustik performansı üzerindeki etkisinin sayısal ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of enclosure desing in hand-held radios on the acoustic performance of the speaker
Yazar: AHMET SELİM ERGÜN
Danışman: DOÇ. DR. TUNCAY KARAÇAY ; DR. AKİF TÜRKER GÜRER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Akustik = Acoustic ; Hoparlör = Loudspeaker ; Koruma = Conservation ; Telsiz = Wireless

Özet:
Taşınabilir el cihazlarının gelişimi ile beraber elektronik cihazlarda küçülme ihtiyacı doğmuştur. Elektronik cihazlardaki bu küçülme ihtiyacının sonucunda cihazlarda kullanılan hoparlörler de küçülmüştür. Hoparlörlerdeki küçülmeler SPL davranışının bozulmasına ve dolayısı ile melodik seslerin elde edilmesinin zorlaşmasına neden olmaktadır. Teknolojik gelişmeler sonucunda daha küçük hoparlör kullanarak daha küçük cihazlar üretmek ve bu cihazlarda melodik seslerin elde edilmesi önemli bir tasarım hedefi haline gelmiştir. Ayrıca elektronik devre elemanlarındaki teknolojik gelişmelerden dolayı da daha sıkı kart dizgileri mümkün hale gelmiş ve bunun sonucunda daha küçük boyutlu kart üretimi yapılabilmesinin önü açılmıştır. Bu gelişmeler neticesinde daha kompakt ve küçük boyutlarda cihaz tasarımı yapılması ihtiyacından dolayı cihazların hoparlör önü ve iç tasarımları kritik bir süreç haline dönüşmüştür. Taşınabilir el cihazlarında ürün doğrudan kullanıcının elinde kullanıldığı için özellikle cihaz kalınlığının ergonomik tutuşu sağlayabilecek ölçüde olması gerekmektedir. Kullanıcı istekleri de göz önüne alındığında cihaz kalınlıklarının küçültülmesi de hedeflenmektedir. Cihaz kalınlıkları azaltıldığında ise hoparlörün şaseye olan mesafesi, hoparlörün arka kısmı ile elektronik kartlar arasındaki mesafeler ciddi oranda azalmaktadır. Elemanlar arasındaki mesafelerin azalması akustik performansı önemli derecede etkilediğinden dolayı bu çalışmada bir el telsizinde hoparlör önündeki ön açıklık miktarı, ön açıklığın hoparlöre olan mesafesi, ön açıklığın kalınlığı, hoparlör ile kart arasındaki mesafe ve kart üzerinde açılan boşaltmaların cihaz akustik performansına olan etkileri incelenmiştir. İnceleme için taşınabilir el telsizi COMSOL programının akustik modülü kullanılarak modellenmiş ve sayısal olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sayısal sonuçlar akustik yankısız odada yapılan deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen verilerin yardımı ile tasarımda dikkat edilmesi gereken hususlar paylaşılmış ve tartışılmıştır.

Abstract:
With the development of handheld radios, the need of smaller size electronics has arisen. Following this trend, speakers shank in size as well. The smaller size of speakers causes deterioration of SPL characteristics and results in difficulties of obtaining melodic sounds. In the light of technological advancements, by using smaller speakers, manufacturing smaller radios, and obtaining melodic sounds in these radios has become an important design objective. Furthermore, due to the advancements in electronic components, more dense PCB structures became possible, which led to smaller and denser PCB design. The need of smaller and compact products designs helped speaker front and interior design to become critical processes. Since the final handheld radio product is used directly in the hand, especially thickness of the product should be in range to satisfy ergonomics. When the customer's requirements are concerned, it is aimed to decrease the thickness of the parts. When such a decrease is performed, the distance of speaker to chassis and back side of the speaker to PCB (printed circuit board). Since the decreasing distance between the components effect the acoustic performance, in this study, the effects of front opening rate on the speaker, distance between speaker and front openings, thickness of front opening, distance between speaker and PCB and openings on the PCB on acoustic performance have been observed. For observation, a model is created by using acoustics module of COMSOL and has been numerically analyzed. Obtained numerical values were verified by experiments done in acoustics echo-less room. Depending on the obtained data, important design points has been shared and discussed.