Хоча електростатичний принцип звуковідтворення відомий давно (перші згадки електростатичних гучномовців відносяться до початку 20-го століття), подібні акустичні системи й сьогодні є великою рідкістю, всі виробники «електростат» відомі на пальцях полічити. Електростатичні гучномовці використовують вигідну концепцію випромінювача з мінімальною вагою. Базовий принцип роботи електростатичного гучномовця досить простий: тонка полімерна мембрана товщиною в кілька мікронів натягується між двома акустично прозорими, нерухомими електродами, званими статорами. До мембрані підводиться дуже висока поляризующее напруга близько 1 кВ, а на статори подається в протифазі звуковий сигнал, що створює між ними електростатичне поле. Змінне електричне поле електродів взаємодіє з зарядом мембрани, притягаючи або відштовхуючи її, мембрана починає коливатися і випромінювати звук.
Уже перші прототипи електростатичних гучномовців, що потрапили в руки інженерів легендарної фірми Bell Laboratories на початку 1920-их, вразили тих незвичайної чистотою і правдоподібністю тембрів, особливо в порівнянні з електродинамічними головками тих років. Ще б пак! Відносно малих спотворень при відтворенні звуку «електростат» чудо як гарні. Невагома мембрана дуже чутлива і має пренебрежимо малої інерцією, тому звучання «електростат» відрізняється високою детальністю і відмінними перехідними характеристиками. Плоска мембрана великої площі цілком знаходиться в однорідному електричному полі (за винятком незначних крайових ефектів), незалежно від її руху, коливання мембрани невеликі, тому її відгук завжди майже ідеально лине, звідси малі спотворення і висока достовірність звучання «електростат». Крім того, в «електростат» відсутня ще одна проблема традиційних динаміків, що знижує їх ефективність - температурна компресія.
Чому ж при всіх плюсах електростатичні гучномовці досі залишилися дивовижним «хай-ендом» для фанатів? Свого часу Келлог і Райс з Bell Laboratories відмовилися від просування електростатичного принципу з комерційних міркувань - «електростат» були занадто технологічні і дороги у виробництві. До того ж при найближчому розгляді навіть у електростатичних гучномовців знайшлися свої вади: неможливість ефективного відтворення низьких частот без значного збільшення площі мембрани, дипольная спрямованість випромінювання з дуже вузькими «пелюстками» на високих частотах, серйозні вимоги до підсилювачів, які «бачать» замість звичайного навантаження підключений до них «великий конденсатор». Крім того, на ВЧ імпеданс «електростат» зазвичай падає до 1-2 Ом, іноді навіть нижче - кошмарний сон підсилювача. Додатково виробникам потрібно піклуватися про безпеку «електростат» для користувачів, адже в них є вузли, що знаходяться під великою напругою. Необхідність підключення АС до електромережі також створює деякі обмеження в їх розміщенні, а споживач не любить зайвий клопіт. Названі проблеми виявилися досить серйозними, для того щоб відлякати більшість розробників, тому і в 21-му столітті електростатичні гучномовці все ще залишаються екзотикою. За їх виготовлення беруться лише прихильники безкомпромісного якості звучання, яких труднощі не лякають, а розохочують, і перед якими не стоїть завдання продажу колонок мільйонними тиражами.
У короткому списку компаній-ентузіастів, що просувають електростатичні гучномовці, PIOSound замінили своїх співвітчизників з фірми Final Sound, що закрилася деякий час назад. При цьому ряд провідних співробітників Final перебралися в новий проект. Крім того, засновникам PIOSound вдалося роздобути в партнери відомого німецького інженера Карла-Хайнца Фінка (Karl-Heinz Fink), власника лабораторії Fink Audio Consulting. Тому PIOSound по праву називає себе командою розробників з солідним досвідом і технологічним багажем. Однак не вірно вважати PIOSound простий реінкарнацією Final з новим шильдиком. Компанію PIOSound з попередницею пов'язує лише загальний електростатичний принцип конструювання акустичних систем і пара успішно зарекомендували себе технологій, амбітний проект PIOSound багато в чому покращено, підкріплений низкою свіжих ідей і патентів.
сімейство Eagle
Обидві акустичні системи Eagle є чистими «електростат» - весь робочий діапазон озвучується електростатичного панеллю без допомоги сабвуферів з динамічними головками. Дизайн моделей ідентичний, але «Золотий Орел» більше звичайного: панель Golden Eagle має розміри 188х43х3,5 см (43х37 см - підстава) проти 177х36х3,5 см (36х37 см - підстава) у Eagle. що дає приріст в глибині відтвореного баса до 38 Гц (Golden Eagle) проти 45 Гц (Eagle). Панелі колонок спираються на плоскі алюмінієві постаменти, верх яких має легкий нахил вперед. Обидва гучномовця мають солідну вагу більше 30 кг, що не дивно: міцність конструкції «електростат» забезпечується за рахунок використання рам з екструдованого алюмінію, а багато інших деталей робляться з нержавійки.
Для вирішення «дитячих хвороб» електростатичних гучномовців інженери PIOSound застосували кілька фірмових технологій: Electrostatic Elements (ESE), Active Diaphragm System (ADS), динамічне демпфірування і нове карбонове покриття мембрани.
ADS є подальшим розвитком технології Inverter Technology, в минулому застосовувалася в «електростат» Final Sound. Нагадаємо, що IT «перевернула» звичну роль статоров і випромінює мембрани. Тепер аудіо сигнал підводиться на мембрану, а статори заряджаються від постійних джерел напруги. В результаті можна обійтися вдвічі меншим за потужністю трансформатором, більш компактним і дешевим. Це важливо, тому що в «електростат» PIOSound конструкція панелей і електронних модулів ускладнилася і при старому підході акустичні системи виходили б занадто дорогими.
Інженери PIOSound приділили підвищену увагу зменшенню гармонійних спотворень і механічних резонансів. Почали голландці з виробництва власних трансформаторів, що дало їм не тільки повний цикл стеження за якості, але також можливість виготовлення трансформаторів під параметри і робочий діапазон конкретної електростатичного панелі. Електростатична мембрана кріпиться до рами за допомогою гумового u-образного підвісу, що поглинає зайві вібрації. Додаткове демпфірування механічних резонансів електростатичного панелі відбувається завдяки застосуванню на зворотних сторонах статоров спеціальної тканини.
Для того щоб домогтися малих спотворень, вирівняти відгук в робочому діапазоні і оптимізувати продуктивність електростатичного панелі на нижніх частотах гучномовці серії Eagle комплектуються мембранами, розбитими на секції (технологія ESE). Сегментування панелей Eagle - розбивка мембрани на дві смуги для роздільного відтворення низьких і високих частот - розширює спрямованість випромінювання «електростат». Надалі кожна смуга додатково розбивається на елементи спеціально розрахованого розміру і положення. Весь масив нових технічних рішень дозволив гучномовцях Eagle уникнути поширених хвороб більшості електростатичних панелей, не використовуючи при цьому ні занадто великі розміри випромінювачів, ні додаткові басові динаміки, ні складні в технологічному плані методи розширення спрямованості випромінювання за рахунок вигинів панелі.
Електронний блок моделі PIOSound Falcon
Поділ мембрани на окремі частотні смуги насправді зажадало від розробників переробки модуля електронного урядування «електростат», який оснащується двома роздільними ВЧ і НЧ схемами, кожна зі своїм процесором, високовольтним контуром і підвищує трансформатором. Процесори безперервно відстежують рівні вхідного сигналу і напруги на статорах і мембрані, для того щоб при помилку автоматично відключити відповідний контур, рятуючи його від виходу з ладу. Береться 5 секундна пауза, потім, якщо помилки не повторилися, пристрій повертається в нормальний режим. У моделях PIOSound реалізована система автоматичного включення і відключення гучномовців: через 10 хвилин «простою» харчування високовольтних контурів відключається, що не тільки економить власнику електроенергію, а й позбавляє ніжну частину панелі - мембрану від пороху, яка, накопичуючись в великій кількості, може викликати пробою. Для додаткового захисту від пилу в колонках PIOSound застосовуються матерчаті грилі, що закривають панель з двох сторін.
З сплячого режиму гучномовець виводиться також автоматично і майже миттєво, так як для зарядки діафрагми високовольтного блоку живлення потрібно десята частка секунди. До речі, для зменшення шумів в гучномовцях PIOSound застосовується блок живлення з ультра низьким шумом і частотою перемикання набагато перевищує верхню межу людського слуху.
гібрид Falcon
Гучномовець Falcon відрізняється від Eagle більш компактними розмірами і гібридної конструкцією: басовий діапазон озвучується за допомогою вбудованих в основу колонки динамічних головок. Електростатична панель Falcon менше (138х26х2,5 см, 26х35 см - підстава) і конструктивно дещо простіше, ніж у флагманських Eagle. але і тут використовуються нові технології демпфірування спотворень і зменшення резонансів мембрани ESE, розумний процесорний модуль. Але головна особливість Falcon - незвичайна гібридна конфігурація випромінювачів. Зв'язки електростатичного панелі з низькочастотної динамічної головкою нерідко зустрічаються і у конкуруючих фірм. Такі гучномовці без питань продовжують робочий діапазон в низькочастотну область, але проблеми все ж залишаються - узгодження всеспрямованого басовік з дипольної електростатичного панеллю добитися не просто, звучання настільки різних випромінювачів часто виявляється відірваним один від одного. Конструктори PIOSound пішли в цьому питанні на чергову хитрість, застосувавши не один, а два басовік: традиційний сабвуфер в закритому корпусі озвучує самий низ робочого діапазону, а узгодження з електростатичного панеллю виконує інший динамік, який працює в проміжному діапазоні і має, як і «електростат» , дипольні спрямованість випромінювання. Зрозуміло, обидва басовік Falcon комплектуються своїми підсилювачами і точно налаштованими фільтрами.