Акустические системы.
В этом разделе размещаются материалы по теории и практике изготовления акустических систем:
Громкоговорители.
Акустическое оформление.
Изготовление корпусов.
Изготовление фильтров (пассивных, активные в разделе Усилители ЗЧ)
Настройка самодельных АС
Доработка и настройка АС, заводского изготовления.
АС Электроника-311 Стерео и звукопоглощающий материал. Опыт.
В конце семидесятых годов в продаже появился кассетный стереофонический магнитофон «Электроника – 311 Стерео», интересный тем, что кроме пары встроенных динамиков, имел в комплекте две выносных АС с динамиками 2ГД-40 внутри. Сами эти кассетные магнитофоны уже канули в Лету, и мой тоже – не помог ни встроенный шумоподавитель на К157ХП3 ни динамическое подмагничивание по Сухову, ни полная переделка УЗ и УВ.
Магнитофон, с приходом компакт – дисков был разобран на детали, а вот внешние колонки от него я сохранил и пользуюсь ими до сих пор. Такая живучесть этих АС может объясняться удачным сочетанием размера, акустического оформления и того самого динамика 2ГД-40, о перспективах применения которого писали ещё в далёком 1980 году В.Шоров и компания. (См. Радио №11 1980г. стр. 32 «Ещё раз об улучшении звучания 10МАС-1»)
Рассматриваемая АС представляет собой пластмассовую коробку, размерами 23х11х17 см и объёмом, около 4,3 литров, при том, что .
С решёткой в задней стенке, отдалённо напоминающей
Эти колонки используются у меня как настольная, околокомпьютерная АС и до некоторых пор я совсем не задумывался об их параметрах. До тех самых пор пока не начал использовать программный пакет ARTA и микрофон (статья ниже) для измерения Т-С параметров динамиков и АЧХ АС. Тогда была получена вот такая АЧХ АС «Электроника-311»
На рисунке, совершенно очевиден выброс на резонансной частоте динамика и провал на 8 дБ на частоте, в три раза больше резонансной – ок. 270Гц. В остальном, неравномерность АС, представляющей собой пластмассовую коробку с одним широкополосным динамиком внутри, можно признать удовлетворительной. С этим знанием я продолжал слушать эти АС ещё несколько месяцев, пока не принёс домой кусок минеральной ваты (Урса или Изовер – не важно), используемой для теплоизоляции в строительстве. Теперь, мне захотелось заполнить корпуса АС Электроника-311 этой минватой, как звукопоглощающим материалом, памятуя о том, что некоторое количество звукопоглотителя внутри АС, виртуально увеличивает её объём за счёт того, что энергия звуковых волн расходуется на трение волокон. Постепенно увеличивая количество минеральной ваты, внутри корпуса АС, я измерял микрофоном получающуюся АЧХ и сравнивая результат с предыдущим, принимал решение – убирать или добавлять звукопоглотитель. Мы помним, что задняя стенка этих колонок, представляет собой решётку, закрытую очень мелкой капроновой сеткой. Так выяснилось, что закрывание этой сетки неплотным листом поролона, толщиной ок. 10 мм, привело к некоторому сглаживанию АЧХ в районе 2000 Гц. Размещение этого же поролона по внутренним стенкам АС, никакого замеченного результата не дало. Это, наверное, объясняется тем, что столь «жидкий» поролон не является поглотителем вибраций, будучи размещённым на стенках, но около решётки ПАС делает её менее прозрачной для звуковых волн, увеличивая демпфирование диффузора динамика. Постепенное увеличение количества минваты, внутри корпуса АС, не привело к ожидаемому понижению резонансной частоты, однако выявило другой положительный эффект – уменьшение неравномерности АЧХ АС.
Вот АЧХ, на получив которую, я решил остановить опыты со звукопоглотителем в этой АС.
Обратите внимание – резонансная частота АС возросла! С 94Гц до, примерно, 130 Гц. Минвата заполняет практическивесь объём АС, что вызывает не виртуальное увеличение, а реальное уменьшение объёма корпуса, и, как следствие, повышение резонансной частоты динамика (эквивалентный объём которого - мы говорим о 2ГД-40 - и так в два раза больше объёма АС).
В то же время, провалы на частотах ок. 270Гц и ок. 12 КГц практически исчезли, а АЧХ, в целом, стала более гладкой. Расхождение в АЧХ первой и второй АС Электроника –311 тоже незначительны (по моему мнению:-))
Измерения проводились в очень ближнем поле – с расстояния 1 см, и, соответственно, на малой мощности. Это связано с тем, что удаление микрофона от АС, в какой то мере приводит к увеличению уровней переотражённых от стен и мебели сигналов, принимаемых микрофоном, а необходимое, для таких измерений, повышение мощности, подводимой к АС, вызовет нежелательные вибрации не задемпфированных пластмассовых стенок. Так как на практике эти АС слушаются с очень малым уровнем громкости, такой подход к измерениям может считаться оправданным, хотя известны и более строгие методы измерений, предусматривающие подвешивание АС в безэховой камере и/ или применение свободно раскачивающегося измерительного микрофона, с последующим усреднением результатов.
Совершенно понятно, что дальнейшее улучшение звучания этой, пластмассовой, АС (и других подобных тоже) может быть связано, в первую очередь, с нанесением на стенки какого то вибропоглатителя – авто пластилина, в простейшем случае, или обычной автомобильной шумоизоляции на основе войлока с битумным слоем сверху. Более изысканные шумо и вибро изоляционные материалы можно поискать в арсенале ателье по тюнингу салонов автомобилей – на профильных сайтах есть очень много подробных отчётов о свойствах и результатах применения таких покрытий.
Описав проведённый опыт с заполнением пластмассового корпуса АС звукопоглащающим материалом, я хочу, в первую очередь, обратить Ваше внимание на важность аппаратного контроля результатов Вашей работы. Предполагаю, что очень малое количество обладателей точного, по их мнению, музыкального слуха, смогут УСЛЫШАТЬ неравномерность АЧХ в 5 – 10 дБ в диапазоне половины октавы, но если Вы можете УВИДЕТЬ эту неравномерность, и каким то способом её устранить, или уменьшить, Вы добьетесь гораздо более впечатляющих результатов, по сравнению с колонкостроителями, настраивающими свои творения только «на слух».
В авиационном приборостроении есть понятие «комплексирование» - повышение точности измерений (показаний приборов) за счёт применения датчиков, использующих различные физические принципы. Вы можете использовать этот подход и в части создания или доработки акустических систем – помогайте ушам глазами!
ARTA и микрофон.
Наблюдение АЧХ динамиков и АС простыми средствами.
Известно, что программный пакет ARTA позволяет снимать АЧХ отдельных динамиков и АС при помощи внешнего микрофона, который, в лучшем случае, является измерительным, а местом измерения, тоже в лучшем случае, выбирается заглушенная комната.
Многие сторонники высококачественного звуковоспроизведения, не говоря уже об аудиофилах, возразят, что измерительный микрофон это хорошо, а заглушенная камера – плохо тк АЧХ АС, измеренная в такой камере, не учитывает интерференций и стоячих волн, создаваемых выбранной АС в комнате, где эта АС (или пара АС) установлена, и производится прослушивание. Известный Мастер колонкостроения А.Клячин, рекомендует проводить измерения АЧХ АС при помощи микрофона, качающегося напротив АС, на некотором удалении. Эта методика "качающегося микрофона", применяется, по его словам, фирмой "Брюль и Кьер" ( , на стр. 24). Другие мастера настройки, ставят микрофон или два на своё любимое кресло (точку прослушивания) и выравнивают АЧХ АС в этой точке, в простейшем случае – эквалайзером. Непонятно, как изменится интерференционная картина в точке прослушивания, если в комнату войдут 1- 2 человека, или будет внесён какой том предмет, достаточно крупный, чтобы занять, хотя бы пару процентов объёма помещения.
Задумайтесь, если метод «качающегося микрофона» позволяет устранить влияние стоячих волн и переотражений в комнате, где происходят измерения, то зачем этот метод применять компании «Брюль и Кьер», имеющей в своём распоряжении идеальную безэховую камеру, и ничего не знающую об объёме и меблировке помещения, где так искусно настроенная АС будет играть. Может быть эта методика применена для того, чтобы произвести на потребителей большое положительное впечатление тщательностью подхода к разработке и настройке АС? Вы можете выбрать ответ сами.
Вот по теме анекдот. Попробуйте догадаться, про что я буду говорить дальше.
Забрали студентов – программистов на военные сборы. И вот упражнения по стрельбе из автомата. Результат очень плохой. Точных попаданий в цель нет. Сержант очень сильно ругается, что они, мол такие косоглазые и криворукие стрелки, не годные для войны… А студенты – программисты ему отвечают: “Товарищ сержант, у нас пули из ствола вылетали – проблемы на стороне приёма!»
Вы можете измерять АЧХ и настраивать АС в ближнем поле, на расстоянии, не далее 1 метра от динамиков, полагая, что получив требуемую форму АЧХ Вы выполнили работу по настройке АС правильно, а изменения АЧХ в точке прослушивания, определяемые внешними факторами, искажают звук так же, как шум машин или дождь за окном, или работающий телевизор или разговоры за стеной.
Люди военного ремесла, и психологи, хорошо знакомы с понятием «ложные цели». Такими ложными целями, в колонкостроении, могут быть, например, погоня за гладкой АЧХ стереопары АС, снятой на удалении двух метров от места установки колонок или наоборот, уделение особого внимания тонкой настройке полосовых фильтров, согласовывая амплитудные и фазовые характеристики в ближнем поле, полагая, что такая АС заполнит чудесным звуком любое помещение, где будет установлена. А может быть, Вы поступите проще, Вы примените при изготовлении колонок все свои знания и опыт, пусть даже начального, какими располагаете сейчас, и завершите проект. Если Вам потребуется сделать ещё одну пару АС, вы сможете позволить себе сделать конструкцию ещё более совершенной, и применить более сложные приёмы настройки, используя свой первый опыт, как отправную точку.
Теперь о главном, почему появилась эта статья.
Можно ли измерять АЧХ АС при помощи программного пакета ARTA (и, наверное, какого то другого, например RMAA), без внешнего микрофонного усилителя, пользуясь только усилителем в составе звуковой карты, встроенной в материнскую плату Вашего компьютера?
Да можно.
Вот какие эксперименты я провёл.
Использован компьютер на базе mini_ITX платы со звуковым кодеком Realtek ALC662 DH Audio. Это совершенно заурядный аудиокодек, используемый в бюджетных моделях материнских плат, не ориентированных на работу в режимах «эксклюзивного мультимедиа». Компьютер оснащён встроенным УМЗЧ на , питаемой от БП компьютера. Всё очень просто. Исследуемый динамик был подключён к Левому выходному каналу УМЗЧ, а электретный микрофонный капсюль к Левому входному каналу на фронт панели, объявленному в настройках Realtek, как микрофонный. (Отступая чуть назад, отмечу, что первый, тоже удачный, опыт я провёл с электретрым микрофоном телефонной гарнитуры, используемой для звонков с компьютера, но в гарнитуре (переделанной из гарнитуры мобильного телефона NOKIA) микрофон имеет неизвестную АЧХ и зашунтирован SMD конденсатором, и поэтому для измерений менее подходит).
Настройки входного и выходного каналов Realtek, для измерений АЧХ динамиков и микрофоном, без внешнего усилителя, приведены на двух следующих рисунках.
Рисунок 2 . Настройка Realtek HD Audio input (кликнуть для увеличения).
ВАЖНО: Стереомикшер и Линейный вход должны быть выключены, а регулятор уровня входного сигнала должен быть так же смещён влево (микрофон подключается к левому входу). При такой настройке удаётся практически исключить эффект акустической ПОС, возникающей при приближении микрофона к динамику.
Для измерений использовался «попавший под руку», заурядный широкополосный динамик от телевизора . Тестовым сигналом являлся прерывистый Белый шум.. Вы можете спросить – почему не Розовый – он ведь ближе по спектральному составу, к реальному музыкальному сигналу? (про различие шумов по цветам, можно прочитать и послушать http://ru.wikipedia.org/wiki/%D6%E2%E5%F2%E0_%F8%F3%EC%E0)
Верно, розовый шум ближе к реальному музыкальному сигналу, но за последние пятьдесят лет, кривые, характеризующие распределение мощности по частотам звукового сигнала заметно изменились. Специалисты по акустике, признали существование рок музыки, неестественно богатой НЧ и ВЧ компонентами, благодаря современным средствам звукозаписи, способным эти компоненты фиксировать и сохранять, а так же музыкальным синтезаторам, создающим звук «из ничего». (Подробно об этом можно прочитать в статье , которую написал Андрей Елютин для журнала Автозвук. №11. 2000.)
С оглядкой на рост уровня ВЧ компонентов в современном муз. сигнале, для измерений был выбран Белый шум, но картина изменится не сильно, при измерении на Розовом шуме, особенно, если у Вас откалиброванный микрофон. (об этом чуть позже).
Теперь посмотрите на Рисунок 3
Рисунок 3 Т-С параметры для динамика YDT-813, измеренные ARTA LIMP (кликнуть для увеличения).
Здесь резонансная частота динамика YDT-813 определена как 185 Гц. Сравните с рисунками 1 и 2 (Здесь, резонанс на частоте 152 Гц!)
Почему такое различие – ок. 20%?
Какому из двух графиков верить?
Нужен альтернативный способ определения резонансной частоты динамика.
Вот он:
Рисунок 4
Да, это работоспособная схема, повторённая, уже несколькими поколениями колонкостроителей. Она не содержит конденсаторов (сравните с подобной, по назначению, схемой приставки для определения резонансной частоты динамиков от Мастер КИТ , выполненной на маломощных КРЕМНИЕВЫХ транзисторах), а катушка индуктивности, в купе с подвесом, аналогом конденсатора – это детали исследуемого динамика, на резонансной частоте которого возникают колебания в собранной схеме. Форма колебаний – синусоида, более точная при возможно меньшем напряжении питания. Для большинства динамиков, достаточно 3-5 Вольт.
Почему же различаются резонансные частоты при «электрическом» измерении и измерении при помощи микрофона?
Пользуясь пакетом ARTA, мы определяем именно вершину пика – точку, где импеданс максимален, и принимаем её за резонансную частоту. В реальной колебательной системе, где динамик подключён к мультивибратору, колебания возникают на скате резонансной кривой, недалеко от вершины. Именно эта, реальная частота, на которой возникают колебания, регистрируется частотомером, подключённым к мультивибратору или ПО ARTA, когда принимается сигнал, зарегистрированный микрофоном. Получается, что мультивибратор и микрофон дают при измерении резонансных свойств динамика, более точные результаты.
Здесь нужно отметить, что если Вы будете искать резонансную частоту динамика, при помощи вольтметра, подключённого к динамику, запитанному от генератора, через токостабилизирующий резистор, как описано , на стр. 13, Вы получите ту же частоту, что определяется «программным» методом, при помощи пакета ARTA LIMP. Этот уже четвёртый способ определения резонанса динамика, подтверждает верность измерений при помощи компьютера. «Но есть нюанс». Здесь этот анекдот очень уместен.
Коррекционный файл, содержащий значения поправок АЧХ, применяемого для измерений микрофонного капсюля, Вы можете сделать сами. Для этого достаточно иметь график АЧХ микрофона, как правило, предоставляемый производителем. В блокноте MS Windows составьте текстовый файл, подобный показанному . (Этот файл составлен для микрофонного капсюля HMO0603A-64 по имеющемуся графику см. рисунок 5.)
Рисунок 5 "Техпаспорт" микрофонного капсюля HMO0603A-64
После создания текстового файла замените расширение txt на MIC и загрузите этот коррекционный файл в ARTA, как показано в , на стр. 21.
Вот пример применения пакета ARTA и электретного микрофонного капсюля, подключённого ко входу звуковой карты без внешнего микрофонного усилителя.
АС В ходе переделки этой АС (работа достойна отдельной статьи - такой неудачной, и склонной к отказу из за перегрева, оказалась эта АС в фабричном исполнении, что пришлось исправлять), кроме прочего, я подал в НЧ канал суммарный сигнал с выходов двух СЧ-ВЧ (новая частота раздела – 580 Гц) , переключив выходные цепи этих каналов по схеме ФДФ с регулятором уровня НЧ.
Рисунок
АЧХ переделанной АС SW F2.1 - 500 показана на Рисунке 7
Рисунок 7 АЧХ переделанной АС Genius SW F2.1 - 500 до введения коррекции резонансного выброса НЧ динамика "сабвуфера".
Проведённые опыты показали эффективность новой схемы подачи НЧ сигнала, работу регулятора уровня и, что самое главное - необходимость исключить, первоначально оставленный ФНЧ первого порядка на входе мостового УМ НЧ (это конденсатор С3 на рисунке 6). Этот фильтр вносил видимый (но не слышимый мною) завал в районе 200 - 500 Гц, который исчез вместе с удалением конденсатора этого фильтра. Выброс, величиной 8 дБ, на АЧХ, врайоне110 Гц обусловлен применением высокодобротного НЧ динамика в корпусе объёмом 4 литра. Наблюдаемый выброс можно попробовать убрать при помощи корректора Линквица , заодно расширив диапазон воспроизведения НЧ вниз, но это потребует так же некоторого удлинения трубы ФИ и введения на вход УМ канала НЧ, простейшего диодного лимиттера и ФВЧ, иногда называемого «сабсоником», настроенного на частоту ок. 50 Гц. Эти меры призваны исключить перегрузку УМЗЧ НЧ канала низкочастотными сигналами (ниже 50 Гц), которые используемый НЧ динамик не может воспроизвести с приемлемым уровнем, из за своих конструктивных ограничений. Но есть нюанс – динамик стоящий в «сабвуфере» этой АС, является, скорее, «мидбасовым» динамиком, нежели динамиком для сабвуферов, тех, что без кавычек. Потому задирать НЧ регулятором тембра или другим корректором АЧХ, даже самого Литквица, в данной АС вряд ли разумно. Мы только увеличим искажения, особенно при повышенных уровнях громкости, «а нам очень мало идёт по басам».
Для уменьшения величины резонансного выброса, применённого в «сабвуфере» АС Genius SW F2.1 – 500, НЧ динамика, был изготовлен вырожденный корректор Линквица, (См. Рисунок 8)
Рисунок 8 "Вырожденный" корректор Линквица - ограничивает резонансный выброс НЧ динамика, но не поднимает обший уровень НЧ ниже резонансной частоты.
который только уменьшает уровень сигнала на частоте настройки – резонансной частоте динамика в акустическом оформлении – корпусе, объёмом 4 литра, оснащённом фазоинвертором настроенным на 80 Гц – но не повышает уровень этого НЧ сигнала ниже резонансной частоты. Корректор представляет собой неполный Т-мост, работу и правила расчёта которого описал А. Петоров в статье « Корректор АЧХ Линквица в маломощных УМЗЧ». Транзистор на входе Т-моста – эмиттерный повторитель, обеспечивающий низкое выходное сопротивление источника сигнала следующего за ним фильтра. Применение p-n-p транзистора в данном случае, вызвано желанием немного поднять (с 2 до 2,6В) постоянное напряжение на входе не полного Т-моста фильтра и повысить перегрузочную способность НЧ канала. АЧХ доработанного таким образом «сабвуфера» показана на Рисунке 9.
Рисунок 9. АЧХ "сабвуфера" АС Genius_SW-F2.1 после доработки усилительного тракта НЧ
Черным цветом показана АЧХ АС «во фронт», когда по центру стоит «сабвуфер» а по бокам его СЧ-ВЧ колонки. Измерения проводились с расстояния 50 см – если отводить микрофон дальше – становятся заметными влияния переотражений в комнате. Бирюзовым цветом на рисунке показана АЧХ порта ФИ, снятая с расстояния 1 см (микрофон по оси трубы ФИ). Уровень громкости уменьшен для сохранения масштаба. Можно видеть, что выброс на резонансной частоте НЧ динамика (113 Гц) теперь поставлен вровень с уровнем других частот, а резкий спад звукового давления со стороны порта ФИ начинается, примерно, с 60 Гц. Наверное, это предел для «сабвуфера» такого размера с таким динамиком.
Некоторые отчаянные специалисты колонкостроения, при дотошном измерении АЧХ создаваемых АС, используют двухканальные микрофонные усилители. Один микрофон в порт ФИ, другой – напротив НЧ динамика. Сумматор даёт общий уровень звукового давления порта и динамика, сразу, без умозрительного суммирования АЧХ снятых по отдельности графиков. Но это требует двух, калиброванных, микрофонов, двухканального усилителя и знания некой секретной пропорции – отношения коэффициента усиления одного канала к другому. Насколько я помню. Выбирают пропорцию 1 к 4 так как порт ФИ, по площади, обычно, в 4 раза меньше чем площадь диффузора НЧ динамика. Канал микрофонного усилителя, предназначенный для работы с ФИ, снабжают коммутатором коэфициента усиления, чтобы получать отношение каналов 1 к 1 и измерять отдачу, например, НЧ и СЧ-ВЧ динамика в ближнем поле. Вы сами можете решить, последовать такой прогрессивной методике измерений или просто, припаять микрофонный капсюль к отрезку экранированного провода в изоляции, длиной 1 – 2 метра, и не спеша, измерить отдачу динамиков и портов АС, которую Вы строите или усовершенствуете. (Микрофон можно зашунтировать конденсатором, ёмкостью 100 – 200 пФ, чтобы снизить уровень радиочастотных помех).
В заключение, для желающих используя вышеописанный простой способ оценки АЧХ АС, электретным микрофоном, подключённым к звуковой карте без микрофонного усилителя, получать красивые картинки АЧХ «как в модных журналах», предлагаю переключить в ARTA STEPS, отображение данных по оси Х, в режим октавного сглаживания “octave smoothing”. Результат такого измерения для АС Genius SW-F2.1 – 500, как и ранее, развёрнутой «во фронт», показана на Рисунке 10 (без учёта излучения порта ФИ).
Рисунок 10. АЧХ АС, измеренная микрофоном в режиме октавного сглаживания (кликнуть для увеличения).
Всем привет,
Так получилось, что поисковые запросы типа «самодельные акустические системы» оказались в числе лидеров среди тех, что приводили посетителей на мой сайт до сих пор.
Возможно, у Вас есть какие то колонки (АС) и Вы хотите их улучшить, или у Вас есть динамики, или Вы можете их достать (купить) и хотите изготовить под них корпус. На пол, на полку, на стол, в дверь автомобиля - не важно. И теперь нужно понять – какую из ранее описанных конструкций повторить или доработать (надеюсь, что в лучшую сторону) или рассчитать АС с нуля. До подхода к этой задаче, проверьте свой слух! Совет может показаться странным, но его выполнение позволить получить больше удовольствия когда АС будет изготовлена. C возрастом острота слуха на ВЧ, выше 10 КГц, начинает снижаться. У всех по-разному. Некоторые люди не слышат высоких частот уже за пределами 12 КГц. Наверное, Трехполосная АС, воспроизводящая сигналы до 30КГц, будет им бесполезной, и можно попробовать подумать про правильно рассчитанную колонку с хорошим широкополосным динамиком. А те счастливцы, которые слышат до 20 КГц, кроме покупки пары наборов динамиков (по три – НЧ, СЧ и ВЧ в каждую АС), должны для себя решить, в добавок к выбору типа акустического оформления, будут ли они делать пассивный кроссовер (разделительные фильтры) для размещения оного внутри колонки, или им хватит опыта сделать кроссовер активным и за ним три отдельных УМЗЧ – каждый для своего динамика, и так два раза. Про мы уже говорили.Триамплинг – дальнейшее развитие этого прогрессивного подхода к изготовлению звуковоспроизводящего комплекса. Остается решить, как настраивать трёхполосную АС (с любым типом кроссовера), так, чтобы АЧХ и ФЧХ получились максимально линейными. Наверное, потребуется измерительный микрофон, некое сервисное ПО, и акустическая, безэховая камера, которую, в любительских условиях, можно заменить ворсистым ковром, смотанным в трубу, на одном конце которого испытуемая АС, а на другом, чтобы ковёр форму держал, положенная на бок, обычная табуретка, обращённая ножками в сторону АС. Между ножек, на растяжках можно закрепить микрофон, расположив за ним небольшую подушку (я не шучу), чтобы не было отражений от обратной стороны сиденья этой табуретки. И после удачной настройки АС в заглушенной камере, эта АС встанет в интерьер, с мебелью, окнами и стенами, отражающими звук совершенно по-разному, и интерференционные поля до неузнаваемости исказят АЧХ в зоне, где находится слушатель. Подумайте, как Вы слушаете музыку – сидя в кресле, точно по центру стереопанарамы, измеренной линейкой, или сидя за столом, когда колонки стоят напротив Вас и стереобаза у них 1,5 метра максимум, и они такие маленькие, что хорошо воспроизводят звук в комплекте с сабвуфером, или Вы слушаете музыку во время работы, перемещаясь по комнате, где стоят АС… Всё это факторы, определяющие конструкцию и параметры АС, которую оптимально построить (модернизировать) именно Вам. Очень легко попасть под гипнотическое влияние отчётов об изготовлении и чудесном звуке многополосной , или с одним ШП динамиком или вообще, с массивом динамиков, высотой до потолка.
Под таким названием, среди радиолюбителей, известен малогабаритный громкоговоритель, фазоинвертор, с динамическими головками 6ГД-6 и 2ГД-36, описанный Олегом Салтыковым, в журнале Радио, №11 за 1977 год. Салтыков, в то время, был сотрудником «Всесоюзного научно исследовательского кино – фото института», и в его распоряжении была весьма совершенная, по советским меркам, техническая база, годная для разработки, изготовления, настройки и проверки АС, качеством звука которой, продолжают восхищаться до сих пор. За ссылкой сама статья, на двух страницах и три листа с вопросами/ ответами, по теме этих АС, заданные радиолюбителями «по голячим средам». Теперь в интернете есть множество отчётов и обсуждений, связанных с более или менее успешными повторениями этой конструкции с теми или другими изменениями. По части этой статьи, я хочу обратить Ваше внимание на один важный технический момент. Вернее, два момента. О. Салтыков разместил НЧ и ВЧ динамики максимально близко, чтобы снизить неравномерность АЧХ на границе раздела частот. Кроме того, он развернул бОльшую ось ВЧ динамика 2ГД-36 вертикально, чтобы расширить диаграмму направленности ВЧ сигнала в ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ плоскости. ( , что на ВЧ, чем меньше диаметр диффузора, тем шире диаграмма направленности звукового излучения). А теперь посмотрите ещё раз на фотографию . Массив динамиков, если не ошибаюсь, это ШП ГГ 3ГД-38, порождает богатейший спектр интерференционных волн, вызывая эффект многолучевого приема даже если такая колонна стоит в заглушенной камере. И ещё, в средней части колонны, четыре динамика 2 ГД-36, в ряд, бОльшая ось - горизонтально, что сужает диаграмму направленности и размывает кажущийся источник звука.
Я этот казус упомянул к тому, что если у вас есть пара эллиптических динамиков, например, 2ГД-40, и вы хотите сделать простенькую АС для компьютера – располагайте эти динамики вертикально. Так получите менее локализованный стереоэффект – это хорошо.
«Кубики Салтыкова», это не единственная работа автора, представляющая интерес для современных радиолюбителей, интересующихся высококачественными системами звуковоспроизведения. Возьмите журнал Pадио за и 1979 года. Статья О. Салтыкова и А. Сырицо «Звуковоспроизводящий комплекс» вышла через два года после статьи про «кубики Салтыкова». Это гораздо более вдумчивая и серьёзная работа. Авторы взяли два динамика – НЧ – 10ГД-30 и ВЧ 3ГД-31 от АС 10МАС-1 (ЗЯ объёмом 18дм3) и поместили их в корпус - фазоинвертор, размерами 46х35х26 см. Внутренний объём этого ящика получился в пределах 25 – 28 литров, при том, что согласно , требуемый этой головке объём составляет 60 литров. Чтобы ещё больше уменьшить амплитуду колебаний диффузора НЧ головки на частоте резонанса и снизить общие искажения электромеханической системы динамика, для данной АС разработан усилитель с отрицательным выходным сопротивлением (в области НЧ). Именно это обстоятельство – «сложный» УМЗЧ на транзисторах – всего 18 штук на канал, два из которых отвечают за формирование отрицательного выходного сопротивления – сделала эту замечательную конструкцию мало популярной по причине кажущейся сложности для повторения радиолюбителями, особенно современными, привыкшими, в большинстве, собирать УМЗЧ на интегральных ИС. Однако, обратите внимание, усилитель Салтыкова и Сырицо собран по неинвертиующей схеме, подобно большинству современных ИС УМЗЧ, а раз так, то узел формирования отрицательного выходного сопротивления (всего два транзистора!) можно подключить к современной ИС УМЗЧ, по аналогии, как это было сделано у авторов. Теперь давайте вернёмся к номеру и посмотрим, что нового появилось в этих менее известных АС О. Салтыкова. Я выделю всего три момента.
Так получилась очень продуманная АС с аппаратной коррекцией огрехов конструкции динамиков, фильтров и корпуса. Когда Вы читаете современные статьи про изготовление АС, пожалуйста, оглядывайтесь на эти разработки и проверяйте, учитывает ли автор факторы звуковоспроизведения, разобранные некоторыми знатоками ещё тридцать лет назад. Так вы сможете, хотя бы приблизительно, оценить меру «просветлённости» разработчика рассматриваемой АС, пусть и с инженерной, а не музыкальной, точки зрения.
Но это ещё не всё, что касается важных для радиолюбителей работ, О. Салтыкова, на которые я хочу обратить Ваше внимание, тем более, если Вас интересуют вопросы комплексной разработки звуковоспроизводящей системы, пусть даже только в части усилителя мощности и АС.
«ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление?» О. Салтыков. Pадио, Автор рассматривает накопленный опыт (ссылки на первоисточники указаны в статье) линеаризации рабочих параметров АС в области НЧ при помощи двух различающихся схемотехнических приёмов:
С практической точки зрения, определяемой наибольшей повторяемостью схемотехнических решений, интересно внимательно изучить вариант «2» ПОСТ+ООСН. Это, начиная со стр. 42 в упомянутой . Кроме схем и графиков, поясняющих работу различных схем этого класса, обратите внимание на формулы (1) и (2) на стр. 42. По этим формулам можно проследить связь изменения выходного напряжения УМ при его настройке и требуемого выходного сопротивления, что нужно нам, для сглаживания АЧХ динамика (устранения бубнения) в неком акустическом оформлении, характеризующемся высокой добротностью. К формулам (1) и (2) мы ещё вернёмся.
А теперь, внимательно посмотрите на схемы, изображённые на рисунках 6 и 7. Это упрощённые схемы усилителей с отрицательным выходным сопротивлением, приведённые к функциональным блокам операционных усилителей, даже если прототип был сделан на транзисторах. Обратите внимание, во всех схемах, обратная связь по току подключена к НЕ инвертирующему входу ОУ – это положительная ООС по току, как мы определили ранее, а в инвертирующий вход включена цепь обратной связи по напряжению. Во всех схемах, имеется регулировка уровня ПОСТ, позволяющая установить уровень отрицательного выходного сопротивления достаточным для сглаживания АЧХ, но не большим (по модулю) чем сопротивление динамика – иначе система самовозбудится. Я так подробно повторяю то, что в деталях описано в первоисточнике, чтобы теперь чуть поняв как работает связка динамик+УМЗЧ с комбинированной ООСН/ ПОСТ, Вы взглянули на схему (любую), так называемого УМЗЧ ИТУН (источник тока, управляемый напряжением). Схем таких в Интернете много. Что в них общего? Два факта:
Раз так, то на частоте резонанса динамика, когда сопротивление обмотки переменному току наибольшее (в НЧ диапазоне), на датчике тока будет самое маленькое напряжение, что естественно, так как сигнал обратной связи мал из за его падения на реактивном сопротивлении динамика, это приведёт к повышению напряжения, подводимого к динамику, и увеличению амплитуды колебаний диффузора. Тогда получится, что отдача этого динамика на резонансной частоте наибольшая и есть большой риск возникновения «бубнения» или искажений в области ВЧ, из за ограничения по напряжению питания УНЧ и ограничения хода подвеса диффузора. Чем выше добротность динамика, тем больше эти риск для пары динамик+ИТУН. Ещё один побочный минус эксплуатации высокодобротных динамиков в паре с ИТУН – ускоренный износ токоведущих проводов и гофров из за большой амплитуды колебаний на резонансной частоте.
Мне кажется, что ИТУН будет особенно хорош в многополосной (хотя бы двухполосной) АС, где НЧ (НЧ-СЧ) динамик имеет минимальную добротность, а ВЧ динамик работает в полосе, начало которой как минимум в два раза выше его резонансной частоты. (для каждого динамика ИТУН свой).
И ещё, так как УМЗЧ ИТУН, который можно представить высокоомным сопротивлением на выходе УМ с очень большой амплитудой выходного сигнала, всегда повышает добротность динамика, даже низкодобротного, по результатам измерений, то акустическое оформление АС с таким динамиком, сразу же должно делаться как открытый ящик или, в крайнем случае, ящик с ПАС (фазоинвертор можно считать вырожденной ПАС, но с очень большим натягом). То есть, применение ИТУН осмысленно только в сквозном проекте – усилитель – динамик для усилителя – ящик для динамика. Вот пример низкодобротного широкополосного динамика - (Цена Visaton BG 20/8 в Санкт Петербурге, примерно, 1500 руб). Его полная добротность Qt=0,32. Казалось бы, для ИТУН очень хорош, но эквивалентный объём этого динамика – 121 литр. То есть, без повышения резонансной частоты, такой динамик будет работать в ящике, размером более 100х50х25 см – для домашней АС вполне приемлемо. Только вот при подключении такого динамика к ИТУН, его добротность непредсказуемо возрастёт, и как только она превысит 0,7, на АЧХ, в районе резонанса, появится горб, залог «бубнения», от которого мы хотели уйти при помощи ИТУН. А что же делать с демпфированием динамика, о котором (о демпфировании) мы слышали столько хорошего? Так электрическое демпфирование действительно хорошо и на СЧ и на ВЧ. Вспомните ламповые УМЗЧ с выходными трансформаторами. Их выходное сопротивление – несколько Ом – прекрасно демпфирует высокочувствительный динамик с большой добротностью, стоящий в большом ящике ламповой радиолы и издающий такой «лёгкий, мягкий, бархатный» и др. звук, столь любимый многими слушателями. Так этот динамик, фактически, работает в открытом воздухе, на щите (ящик радиолы можно считать щитом с загнутыми краями), и проблемы «бубнения» малоразмерных АС ему не ведомы.
Так вот, если важно сделать малогабаритную АС с гладкой АЧХ в области НЧ, усилитель с комбинированной ОС – ПОСТ/ ООСН может изрядно помочь. Чтобы разобраться в этом ещё лучше, рассмотрим следующую статью:
О. Салтыков. Расчёт характеристик громкоговорителя. Pадио, .
Это «скучная» теоретическая статья, содержащая только одну схему из трёх деталей. Вот тематические разделы этой статьи:
Кроме внятного и доходчивого описания поведения динамической головки в разных типах акустического оформления и с разными усилителями «на входе», нас в этой статье особенно может заинтересовать формула (4), на странице 32. Эта формула однозначно связывает добротность АС (НЧ динамика в имеющемся акустическом оформлении) подключённой к усилителю с некоторым отрицательным выходным сопротивлением, добротность той же АС, подключённой к УМ с нулевым выходным сопротивлением (современные усилители на ИС и отдельных транзисторах), выходное сопротивление усилителя (в том числе отрицательное) и сопротивление катушки динамической головки постоянному току. Это простые, понятные и легко измеряемые параметры. (Добротность АС измеряется в ряду ТС параметров. Очень доходчиво это описано у Шихмана здесь .) Задавшись желаемой добротностью той АС, которая у нас есть или получилась в результате постройки (например, для ЗЯ нужно 0,7, а реально добротность 1,8, что очень плохо), и сопротивлением НЧ динамика внутри этой АС (например, 8 Ом), мы можем вычислить отрицательное сопротивление УМЗЧ, при котором добротность нашей АС понизится до желаемого значения 0,7. Это сопротивление будет равно –4,89 Ом. Желающие могут проверить. Прямая формула для расчёта выведена на странице 34 .
А дальше, мы возвращаемся к формуле (1) из статьи О. Салтыкова «ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление?» () и вычисляем, на сколько должно увеличиться напряжение на выходе УМ, при введении дополнительной комбинированной ОС ПОСТ/ ООСН, необходимой для сглаживания АЧХ громкоговорителя на НЧ. Для АС с НЧ динамиком, сопротивлением катушки 8 Ом и желаемой добротностью 0,7 (при исходной добротности 1,8), приращение напряжения должно составить 2,57 раз.
Может возникнуть вопрос. По какой схеме лучше собирать УМЗЧ с комбинированной ОС? Однозначного ответа нет, как мне кажется, по трём причинам.
1. Многие радиолюбители считают, что обратные связи в усилителях вредны, так как с их помощью на вход УМЗЧ подаётся сигнал, который в данный момент уже усилитель покинул – излучён динамиком, а это «портит звук» многократным усилением сигналов – призраков.
2. Схемы УМЗЧ с комбинированной ОС – ПОСТ и ООСН представляются сложными конструктивно (много деталей) и в настройке (много регуляторов)
3. Широкое распространение различных высококачественных динамических громкоговорителей и программ для расчёта АС располагают к затейливому «колонкостроению» (см. ) в большей степени, чем к созданию комплексного решения УМЗЧ + АС.
Если у Вас есть малогабаритная АС или «переносная музыка» с высокодобротными динамиками, «бубнящими» на НЧ, можно кое что улучшить малыми затратами, а если результат понравится, подумать, нужно ли дорабатывать любимый УМ в угоду любимым АС.
Самую простую и удачную схему предложил В. Маслов в статье «Комбинированная обратная связь в УМЗЧ» в журнале Pадио за 2001 года. В этой статье, кроме комбинированной ОС, наделяющей УМЗЧ на (или другой, подобной ИС УМЗЧ, с двухполярным питанием), отрицательным выходным сопротивлением на НЧ, применена цепь R4C4, увеличивающая выходное сопротивление УМ (ИТУН), по мере роста реактивного сопротивления динамика, что приводит у «полезному» демпфированию последнего на СЧ-ВЧ, (см статью Агеева «Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление?» ) , хоть и требует повышенного напряжения питания (или запаса по усилению) для применяемой ИС УМ. Последнее необходимо для исключения «клиппинга» - искажений, связанных с ограничение уровня выходного сигнала на уровне питающего напряжения, за вычетом падения на выходных транзисторах. И ещё, А. Сырицо, в своём комментарии к этой статье, отмечал, что данный УМЗЧ будет не совсем корректно работать с моногполосной АС, содержащей разделительные фильтры. Так если у Вас многополосная АС, с ВЧ динамиком, специально рассчитанным на воспроизведение ВЧ составляющих звукового сигнала, цепь R4C4 можно исключить, соединив инверсный вход и выход ИС УМ резистором, сопротивлением от 5 до 30 КОм, с оглядкой на выходное напряжение предварительного усилителя и напряжение питания. В таком виде, схема УМЗЧ с комбинированной ОС В. Маслова, становится удивительно похожей на схему, изображённую на Рис. 7а «ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление?» О. Салтыкова, на стр. 43.
Мы помним, что отрицательное выходное сопротивление УМ, особенно уместно на НЧ и в малогабаритных АС, содержащих высокодобротные динамики. Такие АС, как правило, работают в составе недорогих звуковоспроизводящих комплексов (мини и микростереосистемы, автомагнитолы итп), содержащих ИС УМ с однополярным питанием.
Как снабдить типовую ИС УМ, стоящую в устройстве с однополярным, в том числе батарейным, питанием, комбинированной обратной связью по току и напряжению (ПОСТ и ООСН)?
Достаточно просто. Вот две схемы усилителей с комбинированной ОС (ПОСТ и ООСН), которые я собрал, проверил и настроил используя советы вышеприведённых поучительных публикаций.
Комбинированная ОС в УМ с однополярным питанием и инвертирующим включением ИС УМ. Я уже говорил, что опыты с Акулиничева, показали, что интегральные ИС УМ, обычно включаемые по неинвертирующей схеме, обеспечивают меньший уровень искажений при инвертирующем включении. За это приходится платить значительным уменьшением входного сопротивления, что к счастью, компенсируется установкой входного эмиттерного повторителя на транзисторе Т2, входной конденсатор которого, вместе с резистором R1, выполняет ещё и функции ФВЧ первого порядка с частотой среза 60 Гц, выбранной во избежание перегрузки динамика НЧ составляющими сигнала, каковые он, динамик, воспроизводить не может. Для динамика типа 3ГД-38 с резонансной частотой 80 Гц, я выбрал частоту среза входного ФВЧ 60 Гц. В усилителе этих фильтров 3. C2R1, C4R7, C13Rгд1. Частота среза определяется по формуле: Fср=1/2ПRC. Прототип схемы – решение В. Маслова по введению в УМ с комбинированной ОС, дополнительной цепи обратной связи – R8C8 - повышающей выходное сопротивление УМ на частотах выше частоты раздела фильтров в цепях ОС – R9C7 и R8C8. Очень важно соблюдение равенства R8=R9, C7=C8. Частота среза определяется по той же формуле: Fср=1/2ПRC и выбирается, желательно, в три с небольшим раза больше чем резонансная частота динамика, воспроизводящего низкочастотный сигнал, для того, чтобы отстроиться от третьей гармоники этой самой резонансной частоты. На транзисторе Т1, сделан формирователь напряжения средней точки – половина напряжения питания, плюс ещё 0,6В. Это напряжение нужно нам для задания рабочей точки входного эмиттерного повторителя на Т2 и дифференциального усилителя на DA2 (через резистор R16).
Важно отметить одну особенность, связанную, в первую очередь, с номиналами цепи R8C8, выполняющей функции обратной связи по току (вспомните схему ИТУН). В массовых интегральных ИС УМ, как правило, уже установлен резистор обратной связи, соединяющий выход ИС с её инвертирующий вход. Этот резистор, кроме влияния на коэфициент усиления УМ, обеспечивает обратную связь по постоянному току. Для того, чтобы ООСТ оказывала влияние на работу УМ, сопротивление резистора R8 должно быть на порядок меньше. Для ИС сопротивление внутреннего резистора ООС, составляет, примерно, 20 КОм. Это определяет номинал резистора R8 (2,4 КОм) и, как следствие R9, который должен быть равен R8. Теперь внимание! В ИС (и некоторых других – проверяйте) сопротивление внутреннего резистора ООС составляет, примерно 2 – 3 КОм, поэтому, для сохранения работоспособности части схемы, отвечающей за повышение выходного сопротивления УМ на СЧ и ВЧ (ИТУН), номинал R8 следует выбирать равным 240 Ом, а С8 – 3,3 мкФ.
Одностраничная листовка с характеристиками и рисунками некоторых микрофонов. Сравните, для интереса, характеристики широко распространённого отечественного микрофона МЭК-3 и японского WM-62А. :-)
Ещё одна листовка, на этот раз, посвящённая электретным микрофонам от компании JL World. Теперь сравните упомянутый ранее электретный микрофон WM-62А и микрофон HMO0603A. Электретный микрофон HMO0603A стоит в Петербурге в пределах 50 рублей, и вполне подходит для нужд радиолюбительских акустических измерений.
Рисунок 5. Типовая схема включения и АЧХ электретного микрофона hmo0603a-64 от JL World
Содержательная статья неизвестного автора, описывающая последовательность достаточно здравых умозаключений и практических рекомендаций по части конструирования акустической системы. Автор щедр на отсылки к первоисточникам, формировавшим ход его мыслей, но в то же время достаточно самокритичен и не претендует на абсолютную правоту. В статье описана разработка напольной АС с широкополосным динамиком. Рассмотрен ряд кандидатов - 10ГДШ-2, 25ГДШ-12Д, 10ГДШ-1 – они же - 10ГД-36К, а так же Fostex F208 и Visaton BG 20. По некоторым отечественным динамикам даны результаты измерения Т-С параметров, до и после доработок, призванных снизить резонансную частоту и добротность (прорезание отверстий в центрирующей шайбе по совету Эфрусси - - и ПАС по Шорову). В результате опытов и расчётов, у автора получилась АС ФИ, размерами 140х28х28 см, с динамиком Visaton BG 20, включённым через цепь, корректирующую АЧХ динамика на СЧ.
Здесь перепечатка статьи из журнала РАДИО 8-86, с.51-52. На первый взгляд ничего интересного – один, «канонический» двугорбый график АЧХ АС с ФИ и несколько формул. Однако, при осмысленном прочтении, Вы наверняка обратите внимание, на разбор «тяжёлого случая» - когда полная добротность громкоговорителя в АС больше единицы и по всем признакам такая АС будет «бубнить» на НЧ, безотносительно частоты настройки ФИ. Вот тут и помогают приведённые в статье формулы. Показано, как рассчитать параметры настройки усилителя с отрицательным выходным сопротивлением, исходя из желаемого коэффициента демпфирования (уменьшения добротности АС). Подобный подход к настройке УМ с комбинированной ОС ПОСТ+ ООСН я описывал выше. Здесь – то же самое, только другими словами, по отличным исходным данным. Может быть, кому-то такое изложение будет более понятно.
Пожалуйста, обратите внимание на список литературы в конце статьи. Сюда же я хочу добавить цикл статей А.Фрунзе «О повышении качества звучания АС», публиковавшихся в журнале Радио с девятого по двенадцатый номера 1992 года. Посмотрите два последних номера в этом цикле – ещё раз «разжёван» принцип построения УМ с отрицательным выходным сопротивлением и переведена методика расчета ТС параметров.
Очень мудрая статья Игоря Алексеева, опубликованная в журнале РадиоХобби в мае 2000м года. Важно, что автор подробно рассматривает не только извлечение «глубоких басов» из малогабаритной АС, но и другие вопросы, связанные с неискажённым звуковоспроизведением в комплексе УМ + АС.
Вот, кратко, рассмотренные в статье вопросы.
Панель акустического сопротивления.
Она же ПАС – эффективное средство снижения добротности низкочастотного динамика, позволяющее, в ряде случаев, устранить призвуки типа «бубнение». Если Вам достались автомобильные широкополосные динамики, которые хочется установить в домашнюю, «полочную» АС, применение панели акустического сопротивления, наверняка поможет значительно улучшить звучание этой АС на НЧ. Чувствительность динамика при этом упадёт, но для современных усилителей, как правило, свойственен избыток мощности, что компенсирует незначительную потерю чувствительности, при прочих, значительных, преимуществах. Если Вы не являетесь умудрённым опытом конструктором АС с ПАС, возможно, Вам будут полезны следующие материалы по теме.
Пищалки (практика применения).Подборка статей Железного Шихмана по вопросам применения ВЧ громкоговорителей (пищалок) в АС. В начале этого раздела я без шуток предлагал каждому, кто задумывается о колонкостроении, проверить свой слух. Так если вы слышите звуки в диапазоне от 12 КГц и выше, знание особенностей применения в АС высокочастотных динамиков, Вам очень поможет.
Подборка статей по вопросам конструирования АС с ФИ, включая одноимённую статью итальянского специалиста – акустика Жан-Пьеро МАТАРАЦЦО. Интересно, что по мотивам и с сиспользованием формул и теоретических обоснований, изложенных в статье, была написана программа , автоматизирующая вычисления для фазоинверторов и туннелей разного размера и формы.
Это статья из журнала Автозвук, так же теперь недоступная по старому адресу. В статье, подробно рассмотрены вопросы выбора и расчёта параметров фильтров многополосных АС и их сопряжения с усилителями и динамиками (помните про цепи Цобеля?).
Полезная книга 2002 года выпуска, включающая описания 9 различных, самодельных, АС, выполненных с применением импортных динамиков. Если у Вас таковых динамиков нет и Вы не собираетесь их приобретать, книгу, частично, можно использовать как наставление по самостоятельному изготовлению акустических систем. Многие советы окажутся полезными тем, кто не считает себя профессионалом «колонкостроения».
Интервью Ирины Алдошиной журналу Аудиомагазин. 1999 год.
“Mast Have” для начинающих колонкостроителей и всех других, кто подозревает, что не всё знает про работу динамиков в акустическом оформлении.
Тема акустического оформления автомобиля весьма популярна. Разработчики большинства транспортных средств не уделяют ей должного внимания. Размер штатных посадочных мест под динамики обычно ограничен 10 – 13 см, акустическое оформление практически отсутствует, поэтому низшие частоты воспроизводятся недостаточно эффективно. И если в кузовах типа седан возможен вариант повышения эффективности работы головок на низких частотах, путем их установки в задней панели, при условии, что излучение передней части диффузоров направлено в салон, а задней в багажный отсек, то универсал, комби, хэтчбэк, минивен и т. п. лишены возможности такого акустического оформления. В последнем случае без корпусных АС не обойтись. Габаритные размеры таких систем, исходя из особенностей конструкций транспортных средств, должны быть как можно малыми.
В статье "Малогабаритный громкоговоритель" , автор О. Салтыков предложил конструкцию акустической системы с фазоинвертором, внутренним объемом 8,5 литров, с применением низкочастотных головок 6ГД-6 или 10ГД-34 (высокочастотное звено рассматривать не будем). Так называемые, "кубики Салтыкова" довольно часто встречаются, в радиолюбительской литературе и на сайтах интернета, по сей день. Среди положительных ее конструктивных особенностей следует отметить слабо выраженные стоячие волны внутри корпуса, что исключает необходимость заглушать его стенки.
Петров А. А. в своей книге "Звуковая схемотехника для радиолюбителей" модернизировал разработку О. Салтыкова. Оставив прежний внутренний объем, размеры порта фазоинвертора, применил корпус каплевидной формы в поперечном сечении (похожая конструкция А. Петрова опубликована в журнале Радио № 12 2001 года под названием "Малогабаритный трехполосный громкоговоритель"), тем самым еще более минимизировал, так называемые стоячие волны.
Описанная акустика разработана для небольших помещений. Пользоваться ею в автомобилях неудобно. Однако изготовить подобную (рис. 1) для авто совсем не трудно.
Рис. 1. Корпусная АС в автомобиле (сабвуфер)
Для изготовления корпуса АС используются такие доступные материалы, как ДСП толщиной 16 мм, ДВП толщиной 3 мм и фанера толщиной 10 мм.
Заготавливают детали для каркаса из ДСП по чертежам показанных на рис. 2. Для вырезания, в домашних условиях, удобно пользоваться электролобзиком у которого предусмотрено изменение угла режущего элемента. Это позволит на заготовках в и г выполнить срез под углом 60º, от чего уменьшится трудоемкость работ по округлению кромок. Вырезание необходимо проводить аккуратно, неспешно, не переходить лини разметки. Неровности после вырезки (кромку с углом 60º не трогают, о ней позже) снимаются с помощью дощечки с крупнозернистой наждачной бумагой, ориентируясь на разметку. Для уменьшения трудоемкости работ хорошо использовать электроинструмент - шлифовальную машину (болгарку). В деталях, в указанных местах, сверлятся отверстия под шурупы диаметром 3 мм. В отверстиях необходимо сделать углубления под головки шурупов (потай).
Рис. 2. Детали каркаса: а – боковина; б - перегородка; в – передняя стенка; г – задняя стенка
Сборка каркаса
Места соединения деталей промазывают клеем "Наирит" (рис. 3) или, наиболее приближенным к нему, 88. Выдерживают 20 – 30 минут. Повторно наносят клей. После выдержки 5 – 10 минут приступают к сборке. Для этого скручивают шурупами диаметром 3 мм и длиной 40 мм обе боковины к передней стенки. Шурупы должны быть с потайными головками. Затем прикручивают заднюю стенку. Далее перегородку, как показано на рисунке 4, и оставляют изделие сохнуть на 24 часа.
Рис. 3. Клей полихлоропреновый "Наирит"
Рис. 4. Каркас: а – вид спереди; б – вид сверху (снизу); вид сзади
После высыхания клея приступают к округлению кромок, срезанных под углом 60º. Вначале на деталях проводят линии границ, до которых необходимо снимать материал, это важно, что бы ни убрать лишнее. Закрепляют изделие в тисы горизонтально одной из половин передней или задней детали. Это способствует сохранению целостности конструкции при проведении работ. С помощью дощечки с крупнозернистой наждачной бумаги доводят поверхность половины длины кромки закрепленной части детали, не переходя линии разметки. Далее, закрепив в тисы следующую половину детали, проводим доводку оставшейся доли кромки. После этого каркас переворачиваем и в том же порядке доводим противоположную кромку. Также поступаем и с другой деталью.
Для изготовления нижней и верхней стенок вырезают из ДВП, толщиной 3 мм, заготовки размерами 670 х 245 мм 8 штук. На каждую стенку по 4 заготовки. Для формирования стабильного изгиба, радиусом 195 мм, одну из поверхностей намачивают водой с помощью поролона или лоскута ткани. Выдерживают от 30 минут до 1 часа. При этом следят за равномерным намоканием. При необходимости, подсохшие места дополнительно смачивают. Далее прикладывают деталь к подходящей цилиндрической поверхности мокрой стороной наружу и обвязывают четырьмя резиновыми лентами, вырезанных из старой камеры легкового автомобиля, равномерно расположив их по всей поверхности. На края заготовки под резинки подкладывают деревянные брусочки толщиной 10 х 10 мм (оконный штапик) – рис. 5. На цилиндре (бочонке) можно изгибать сразу 2-е заготовки, размещая их симметрично. Для придания заданной формы и полного высыхания, при температуре окружающей среды + 15º, достаточно 24 часа.
Рис. 5. Формирование заготовок для верхней и нижней стенок
Приклеивание первых двух заготовок стенок
Места склеивания промазывают клеем "Наирит" и выдерживают 20 – 30 минут. Повторно промазывают. Выдерживают 5 – 10 минут и склеивают с каркасом. Для предотвращения сползания деталей, каждую наживляют парой небольших гвоздей. Кольцевидными резинками, нарезанными из той же камеры легкового автомобиля, обтягивают каркас с приклеенными заготовками, подложив под резинки на края стенок бруски. Средина стенок стягивается с помощью 2-х брусков, размерами в поперечном сечении 40 х 40 мм, и резинками как показано на рисунке 6, а.
Рис. 6. Приклеивание нижней и верхней заготовок стенок на каркас: а – стягивание заготовок; б – обработка кромок
Для усиления конструкции в местах склеивания (свободных от стяжек) первых двух заготовок (нижней и верхней) с боковинами каркаса ввинчивают шурупы с потайными головками (предварительно сделав потай) диаметром 3 мм и длиной 10 – 15 мм. Расстояние между шурупами выдерживают в приделах 50 мм. После высыхания клея, через 24 часа, снимают резинки и бруски. По периметру каркаса и в области перегородки также вкручивают шурупы. При вкручивании не следует прилагать большое усилие. Удобно использовать электрический шуруповерт, выставив при этом минимальный или близкий к минимальному крутящий момент. После этого срезают ножом выступающие кромки стенок. Лезвия ножа должно быть достаточно острым и жестким. Оно не должно изгибаться, поскольку срез будет неровный.
Последующее приклеивание заготовок стенок несколько упрощенное. Обильно промазывают обе поверхности клеем. Выдерживают 5 – 10 минут, складывают и стягивают. Шурупы не используют. Рекомендуется для более плотного прилегания края стенок возле боковин скрепить гвоздиками. После приклеивания всех деталей, обрезанные кромки обрабатывают дощечкой с наждачной бумагой средней зернистости. Выравнивают также кромки боковин в передней и задней плоскости (рис. 6, б).
Толщина стенок получилась 13 мм. Изогнутые формы (в данном случае это нижняя и верхняя стенки) позволяют получить исключительно жесткую и прочную конструкцию корпуса. Для систем мощностью 10…35 Вт толщина плоских стенок обычно составляет 10…12 мм (фанера, ДСП). Предпочтительнее стенки корпуса, особенно передние и задние, делать более узкими и длинными (стр. 151 – 152 ). Клей "Наирит" выбран не случайно, поскольку, после высыхания, имеет свойство эластичности, что положительно сказывается на вибропоглащении конструкции.
По чертежам рисунка 7 изготавливают накладки из фанеры толщиной 10 мм. На передней стенке, используя переднюю накладку как шаблон, проводят разметку для отверстий под динамики. Вырезают их в следующем порядке. Просверливают отверстие под режущую часть лобзика. По диаметру делают пропил. Это важно, в противном случае мы не сможем извлечь вырезанную часть из корпуса. Выставив пилу лобзика под углом 75º, делают пропил по окружности. Внутренняя часть отверстия должна быть шире, чем наружная. Ломаем вырезанный элемент пополам и вынимаем из корпуса. Промазывают клеем передние и задние кромки нижней и верхней стенок и выдерживают 20 – 30 минут. Затем наносят клей на переднюю и заднюю части корпуса и накладки, выдержав 5 – 10 минут, соединяют. Стягивают резинками и скручивают шурупами диаметром 3 мм с потайными головками. В местах склеивания с боковинами применяют шурупы длиной 40 мм, остальные 20 мм. Оставляют изделие на 24 часа. После высыхания доводят кромки накладок заподлицо со стенками. Опять же придерживаемся линий, нанесенных на накладки для ориентира. Грани должны быть строго прямолинейными (рис. 8).
Рис. 7. Накладки: а – передняя; б – задняя
Рис. 8. Монтаж накладок: а – передней; б – задней; в – общий вид конструкции
Особого внимания заслуживает работа над портом фазоинвертора. В акустике А. Петрова он выполнен с тыльной стороны. Применение такой конструкции фазоинвертора в автомобиле, при плотной компоновке задней стенки АС с кузовными плоскостями, будет малоэффективным. Поэтому устанавливают порты фазоинверторов с фронтальной стороны. Для этого, по центру передней части корпуса отступают по 275 мм от внешних краев боковин и, с помощью циркуля, проводят разметку под диаметры 32 мм. Вырезают отверстия электролобзиком или дрелью с балеринкой. Следуя рекомендациям О. Салтыкова, изготавливают порты фазоинверторов длиной 60 мм, внутренним диаметром 30 мм и внешним 32 мм, из алюминиевой трубы от пылесоса. Трубу вклеивают в проделанное для нее отверстие диаметром 32 мм эпоксидным клеем. Не исключаются, конечно, и другие варианты.
Изделие ошкуривают среднезернистой наждачной бумагой, удаляя неровности и шероховатости, покрывают нитролаком. Не раньше, чем через 24 часа, проходятся мелкозернистой наждачной бумагой. Затем, универсальной двухкомпонентной автомобильной шпаклевкой, немного разбавленной растворителем 647, зашпаклевывают неровности, сколы, места сопряжений деталей. Лишнюю шпаклевку, после отвердевания, удаляют с помощью дощечки с наждачной бумагой средней зернистости. При необходимости, повторяют процесс. Убедившись в отсутствии дефектов, шлифуют места шпаклевки мелкозернистой наждачной бумагой. После этого снова покрывают изделие нитролаком. После высыхания лака весь корпус вновь проходят мелкозернистой наждачной бумагой (рис. 9).
Рис. 9. Выравнивание поверхностей корпуса
Внутренние швы обильно промазывают клеем. Из листа самоклеющегося вибропласта толщиной 1, 5 мм (применяется для виброизоляции кузовов автомобилей рис. – 10) вырезают 4 – е куска размерами 300 х 185 мм и покрывают ими нижнюю и верхнюю стенки изнутри.
Рис. 10. Самоклеющийся вибропоглощающий материал вибропласт
Если АС будет использоваться в транспортном средстве, внешнее оформление корпуса желательно выполнить карпетом, обивочным материалом, используемым для отделки салонов, багажников автомобилей. Это не только придаст приятный эстетичный вид в тон обивки авто, но и улучшит демпфирующие свойства акустики, минимизирует дифракционные эффекты (отражение звуковых волн), снизит неравномерность амплитудно-частотной характеристики звукового давления, заметно улучшит звуковое восприятие .
Один из вариантов эстетического оформления – оклеивание самоклеющейся пленкой. Для этого вырезают из пленки заготовку, размером равным передней, задней и боковых стенок (чтобы можно было бы обвернуть корпус), оставив запас со всех сторон не менее 20 мм. Сторону, с которой начинаем оклеивание, умеренно смачиваем с помощью распылителя, жидкостью для мытья окон, например боковую стенку. Перед оклеиванием пленку отделяют от бумаги с одного края и прикладывают клейкой поверхностью. Затем сухой чистой тряпочкой и пластиковым скребком разглаживают самоклеющуюся пленку от середины к краям, удаляя тем самым воздух и влагу. Образовавшуюся складку можно разгладить, осторожно потянув за ближайший край, отклеив его и разровняв поверхность. Переходят на переднюю сторону, а потом противоположную и заканчивают сзади, обрезав лишнюю пленку. Возле боковых стенок оставляют выступающий край пленки на 5 – 8 мм. С передней и задней стороны корпуса пленку заворачивают на боковины. Со сторон верхней и нижней стенок разогревают ее феном и аккуратно загибают. От температуры она стягивается, не оставляя складок. Складки на углах срезают. Также феном рекомендуется прогревать в местах отверстий, изгибов и т. п., прижимая прогретые участки тряпочкой. Боковые стенки оклеиваются проще. Для этого вырезают заготовки на 2 – 3 мм меньшие, чем размеры боковин. Начинают от фасадной грани. Отгибают 10 – 15 мм бумаги, прилаживают пленку на изделие и аккуратно одной рукой отклеивают бумагу, другой разглаживают пленку. После наклейки ножом вырезают пленку в отверстиях (Рис. 11).
Рис. 11. Эстетическое оформление
С тыльной стороны корпуса закрепляют резьбовые 4 мм клеммы 4 шт., для каждого отсека по 2-е. Подсоединяют к ним провода длиной 40 – 50 мм. Для удобства в подключении клеммы и провода подбирают разные по цвету или с пометками "+" и "-". На концы проводов, соединяемых с динамиками, крепят ножевые клеммы типа "мама", соразмерные с контактами динамиков, изолировав их термоусадочной трубкой. Размечают места под шурупы для крепления динамиков. Просверливают отверстия, диаметром 2 – 2,5 мм. Динамики к корпусу крепят герметично, изолировав корзину от корпуса. Для этого в отрезке резины, например от автомобильной камеры, вырезают отверстие диаметром 110 мм, прикладывают к тыльной стороне динамика, отмечают места под монтажные отверстия. Пробойником нужного калибра или заточенной трубкой проделывают 4-е отверстия. Обезжирив тыльную сторону корзины динамика и, зачистив наждачной бумагой склеиваемую сторону резинки, смазывают клеем "Наирит". Выдержав 5 – 10 минут, соединяют. После чего лишнюю резину обрезают ножницами заподлицо с корзиной. Также, на наружной стороне динамиков, в местах монтажных отверстий приклеивают резинки, например с велосипедной камеры. В отверстия вставляют обрезки полихлорвиниловой трубки, подобрав их таким образом, что бы они плотно прижимались к стенкам отверстий, и давали возможность свободно входить шурупам. При необходимости отверстия рассверливают до нужного диаметра. Устанавливают динамики в корпус. Поверх ставят сеточки с ободками от среднечастотников легендарных S – 90. Фиксируют шурупами. Изделие готово к эксплуатации – рис. 12.
Рис. 12. Установка динамиков
Петров А. подчеркивает, что долголетняя эксплуатация громкоговорителя О. Салтыкова показала, что фазоинверторное оформление, в виде корпуса объемом 8,5 л и туннеля диаметром 30 и длиной 60 мм не критично к смене НЧ головок. Рекомендует использовать динамики 25ГДН-3-4, которые, при одинаковых установочных размерах, отличается от 6ГД-6 и 10ГД-34 (новое название 25ГДН-1), меньшей частотой основного резонанса и большей чувствительностью и мощностью. В статье "Активный сабвуфер для компьютера" (Радио № 10, 2006 года) А. Петров также предложил головки 25ГДН-1-4 и 25ГДН-3-4. Взаимозаменяемость головок с подходящими монтажными размерами, без внесения каких либо изменений в элементы конструкции, ставит перед корпусом АС достаточно широкую область применения, как для широкополосной, низкочастотной и, если можно так назвать, сабвуфера.
Начнем с первого. Коаксиальная акустика – это система головок с раздельными полосами, где дополнительные расположены на одной оси с основным, низко/среднечастотным динамиком. Динамики этого типа получили название коаксиальных (axis означает ось) – рис. 13. Чаще всего для озвучивания задней зоны автомобиля не требуется физический разнос высоко- и низкочастотных динамиков. За звуковую панораму целиком отвечает передняя акустика, а задней отводиться вспомогательная роль, с чем вполне успешно справляется коаксиальная. Акустическое оформление в виде корпуса с фазоинвертором заметно подымет ее эффективность на низких частотах. Поэтому вполне приемлемо решение использования корпуса, изготовленного по вышеизложенной технологии, с коаксиальными громкоговорителями, монтажным диаметром 13 см, в задней части автомобилей с кузовами типа универсал, комби, хэтчбэк.
Рис. 13. Коаксиальный громкоговоритель
Вариант второй для использования, при необходимости, физического разноса СЧ/ВЧ и НЧ динамиков. В штатные места автомобиля устанавливают широкополосные головки. К ним, через разделительные фильтры, разъемы, подключают НЧ динамики, установленные в корпус, и размещают его в удобном месте. Необходимость разноса головок может возникнуть при перевозке, каких – либо грузов. Освободив место, занимаемое корпусной акустической системой, не избавляются от акустического оформления задней части салона. При отсоединении системы фильтры отключаются.
Третий. Подключение к устройству с выходом канала сабвуфера. Еще одной особенностью автомобиля является бортовое напряжение в 12 вольт, величина которого, ограничивает выходную мощность аудиосистем. Некоторые производители, для повышения мощности, изготавливают аудиоустройства, рассчитанные на нагрузку в 2 Ом. Pioneer DEH – 2300UB имеет 4-е выхода для подключения громкоговорителей. Для работы в обычном режиме мощностью по 50 Вт сопротивлением от 4 до 8 Ом на канал. При включении функции подключения сабвуфера 2-а выхода (фронтальные) работают в обычном режиме, а задние 2-а выхода в режиме сабвуфера. В устройстве предусмотрено регулировки частоты среза: 50, 63, 80, 100, 125 Гц, уровня громкости сабвуфера от -24 до + 6 дБ, сдвига фазы на 180º. В качестве нагрузки для канала сабвуфера, конечно, можно обойтись двумя низкочастотными головками по 4 Ом, подключенных к каждому каналу соответственно. Но, для более эффективного его использования, разработчик рекомендует подключать сабвуфер мощностью 70 Вт сопротивлением 2 Ом к одному определенному выходу. Головки с сопротивлением звуковой катушки 2 Ом весьма редкие. Однако можно обойтись двумя недорогими широкодоступными низкочастотными головками 25ГДН-1 или 25ГДН-3-4. Наличием 2-х головок мы имеем возможность манипулировать нагрузкой. Например. Для нагрузки на два канала подключаем отдельно к каждому каналу головку 25ГДН-3-4 (по 4 Ома). Нагрузку на один канал в 2 Ома создаем этими же головками, включенными синфазно параллельно. К тому же существенно выигрываем в объеме корпуса акустического оформления головки. Мощные низкочастотные головки имеют диффузоры большого диаметра, что, в свою очередь, требует под них корпусы также с большими объемами. К примеру, для динамика 75ГДН-1-4 необходим корпус с фазоинвертором, внутренним объемом не менее 40 литров! Внутренний же объем нашего изделия всего 17 литров.
И последний, четвертый вариант, для чего, собственно, и изготавливалось сие изделие. Через линейный выход магнитолы для подключения сабвуфера, подсоединяют усилитель на микросхеме TDA1562Q. Усилитель имеет мощность до 70 Вт (так заявляет производитель) и рассчитан на нагрузку 4 Ома. В этом случае, применив две головки 25ГДН-1Л по 8 Ом, включенных синфазно параллельно, имеем и соответствующие нагрузку в 4 Ома, нужную мощность и относительно небольшие габариты акустической системы. Хорошие результаты показали головки 25ГДН-3-4. Но для их параллельного подключения необходимы 8-и омные звуковые катушки. По этому, прежде чем устанавливать указанные динамики следует подвижные системы динамиков 25ГДН-3-4 (4 Ом) извлечь и поменять на системы с динамиков 25ГДН-1Л (8 Ом). Конструктивно динамики очень схожи – рис. 11. Амплитудно-чатотние характеристики звукового давления АС с динамиками 25ГДН-3-4 (катушка 8 Ом) и 25ГЛН-1Л, с тембральной окраской (усиленное воспроизведение аудиоустройством низких и высоких частот при роботе в режимах Rock и Activ Hyper Bass) и без корректирующих цепей, показаны на рис. 15.
|
| Паспортные данные : Эффективный рабочий диапазон частот 63 – 5000 Гц Неравномерность АЧХ – 12 дБ Полный коэффициент гармонических искажений 3-6 % Номинальное электрическое сопротивление – 4 Ом Предельная шумовая (паспортная) мощность – 25 Вт Предельная долговременная мощность – 27 Вт Предельная кратковременная мощность – 30 Вт Частота основного резонанса - 80+-20 Гц Эквивалентный обьем, Vas - 11Литр Полная добротность, Qts - 0.45+-0.1 Габаритные размеры - d125x75,5 мм Масса – 1300 г Марка провода - ПЭЛ Диаметр провода - 0,23 мм Количество слоев намотки - 2 Количество витков в 1-ом слое - 46 Количество витков во 2-ом слое - 45 Омическое сопротивление катушки - 3,1+-0,4 Ом Высота звуковой катушки - 25,4 мм Внутренний диаметр - 25,4 мм Внешний диаметр вместе с намоткой 26,6 мм |
|
| Паспортные данные: Эффективный рабочий диапазон частот - 50 - 5000 Гц Уровень характеристической чувствительности - 84 Дб/Вт*м Неравномерность АЧХ - 14 Дб Полный коэффициент гармонических искажений - 3 - 6 % Номинальное электрическое сопротивление - 4 Ом Предельная шумовая (паспортная) мощность - 25 Вт Предельная долговременная мощность - 30 Вт Предельная кратковременная мощность - 70 Вт Частота основного резонанса - 55 ±10 Гц Эквивалентный обьем - 8 Vas Литр Полная добротность - 0,5 ±0,5 Qts Диаметр диффузора - 110 мм Размеры магнита - d110х16 мм Общие габаритные размеры - d125x79 мм (мои замеры - d125х73 мм) Масса - 2000 г ОСТ 4.383001-85 Конструкция звуковой катушки: Марка провода - ПЭТВ-1 Диаметр провода - 0,224 мм Количество слоев намотки - 2 Количество витков в 1-ом слое - 47 Количество витков во 2-ом слое - 46 Омическое сопротивление катушки - 3,1 ±0,4 Ом Высота звуковой катушки - 22,5 мм Внутренний диаметр - 25,4 мм Внешний диаметр, вместе с намоткой - 26,6 мм |
Рис. 14. Головки динамические низкочастотные и их технические характеристики: а - 25ГДН-1-4; б - 25ГДН-3-4
Рис. 15. АЧХ звукового давления АС
.
Сравнительное прослушивание данной разработки с приближенной по конструкции (размерами НЧ головки, наличием фазоинвертора, приблизительно одинакового объема, корпуса в форме параллелепипеда из МДФ) показало, АС от JVC утомительно действует на слушателя при воспроизведение низких частот. У описанной конструкции этого не наблюдается. Как автомобильный сабвуфер звучит хорошо, особенно при полосах среза 63 и 80 Гц, какие-либо призвуки отсутствуют, при прикладывании к стенкам корпуса ладони, вибраций не ощущается.
Акустическая система подвергалась различным доработкам. Например, изменение размеров порта фазоинвертора. Заполнение звукопоглощающим материалом. Улучшений достигнуто не было, что доказывает идеальность конструкций разработчиков Салтыкова и Петрова.
Литература
1. Салтыков О. "Малогабаритный громкоговоритель", Радио № 11 1977 года.
2. Петров А. "Звуковая схемотехника для радиолюбителей", Санкт – Петербург: Наука и Техника, 2003 год.
3. Алдошина И. "Высококачественные акустические системы и излучатели", М.: Радио и связь, 1985.
4. Шихатов А. "Концертный зал на колесах", М.: ДМК – пресс, 2005.
5. Бурко В. Бытовые акустические системы: эксплуатация, ремонт, Минск: "Беларусь", 1996.
Фото Polas
Громкоговоритель имеет следующие параметры:
Номинальное электрическое сопротивление - 4Ом
Эффективно воспроизводимый диапазон частот - 40 - 20000 Гц
Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот 50 Гц - 20 кГц -8Дб
Частота раздела фильтра - 4 кГц
Крутизна спада характеристики нижнечастотного звена фильтра - 12дБ на октаву
Крутизна спада характеристики верхнечастотного звена фильтра - 18дБ на октаву
Среднее стандартное звуковое давление - 0,12 Па
Средний приведенный КПД в диапазоне частот 60 - 4000 Гц - 0,18%
Габариты - 280×280x210 мм
Масса - 7,5 кг
В качестве излучателя нижних частот в громкоговорителе применена конструктивно доработанная динамическая головка 6ГД-6 , а для воспроизведения высших частот - головка 2ГД-36 . Низкочастотное звено громкоговорителя выполнено в виде фазоинвертора (ящик объемом 8,5 л с цилиндрическим туннелем). Правильно рассчитанный фазоинвертор позволяет расширить эффективно воспроизводимый диапазон в сторону низших частот, увеличить КПД и уменьшить искажения на этих частотах по сравнению с закрытым ящиком. Так как глубина ящика громкоговорителя мала, а низкочастотная головка и труба фазоинвертора расположены несимметрично, стоячие волны внутри ящика выражены слабо и практически не ухудшают частотную характеристику громкоговорителя. Поэтому в данной конструкции нет необходимости заглушать внутренние поверхности ящика.
Высокочастотная головка смонтирована в непосредственной близости к низкочастотной это уменьшает неравномерность частотной характеристики вблизи частоты раздела. Большая ось высокочастотной головки расположена вертикально, что позволяет расширить диаграмму направленности в горизонтальной плоскости на верхних частотах.
Разделительный фильтр состоит из фильтра нижних и фильтра верхних частот; их входы соединены параллельно (рис. 1). Катушки разделительного фильтра намотаны проводом ПЭВ-1 на каркасах, выточенных из органического стекла, эбонита, текстолита или иного изоляционного материала. Данные катушек приведены в таблице, а размеры каркасов на рис. 3. В фильтре применены конденсаторы типа МБГО (МБГП) с лапками для крепления и резистор ПЭВ-7,5 (ПЭ-7,5); вместо него можно использовать три параллельно включенных резистора МЛТ-2 по 68 Ом. Провод для соединения входа фильтра с усилителем должен иметь сопротивление не более 0,1 Ом.
Доработка головки 6ГД-6. У некоторых образцов головок 6ГД-6 плохо проклеена центрирующая шайба и верхний борт латексного гофра 3 (рис. 2). Поэтому до сборки громкоговорителя целесообразно проверить качество швов и при необходимости их проклеить. Дефектные швы можно обнаружить несильным надавливанием на борт гофра в указанном на рис. 2 направлении. При плохой склейке шов будет расходиться. Если длина шва с дефектом велика, нельзя расклеивать весь этот участок, так как при этом возможно нарушение центрирования головки. Следует проверять и проклеивать шов участками не более 30 мм.
При обнаружении дефектного шва борт гофра следует отделить от диффузородержателя 4 на участке длиной не более 30 мм. С помощью полоски ватмана промазать этот участок клеем марки 88-Н, прижать борт гофра к диффузородержателю, аккуратно положить головку на ровную горизонтальную поверхность диффузором вниз и дать клею просохнуть. Только после этого можно продолжать проверку шва.
Центрирующую шайбу проклеивают аналогично нитроклеем для кожи, приподнимая ее скальпелем и прижимая пальцами к диффузородержателю до схватывания клея.
Пылезащитный колпачок 2 головки 6ГД-6 изготовлен из материала, обладающего малой жесткостью. Вследствие этого при больших амплитудах колебаний диффузора колпачок проминается внутрь, а затем распрямляется, издавая звонкие щелчки. Для устранения этого дефекта колпачок следует аккуратно удалить с помощью бритвы и миниатюрных ножниц и приклеить на его место нитроклеем для кожи кружок из прессшпана толщиной 0,5…0,8 мм. Шов должен быть герметичным.
Изготовление ящика. Для сборки ящика нужно заготовить шесть панелей (стенок) из фанеры или древесностружечной плиты. При толщине материала, равной 20 мм, заготовки должны иметь следующие размеры: для передней и задней стенок - 240×240, для верхней и нижней - 210×240, для боковых - 210×280 мм. При другой толщине материала размеры заготовок нужно изменить так, чтобы внутренний объем ящика не изменился. Нельзя применять материал тоньше 18 мм, так как при этом жесткость стенок будет недостаточной.
Стенки соединяют встык шурупами длиной 30 мм с потайными головками, по два шурупа на грань (рис. 4). При использовании древесностружечных плит просверленные для шурупов отверстия (до ввинчивания шурупов) заливают эпоксидным клеем. Круглые отверстия в передней панели (рис. 5) можно выпилить лобзиком или высверлить сверлом небольшого диаметра. Углубление под головку 2ГД-36 высверливают по контуру на глубину 15 мм применяя сверло с ограничителем, а затем выбирают стамеской. Скос отверстия в месте крепления головки 6ГД-6 необходим для обеспечения беспрепятственного движения воздуха, связанного с задней стороной ее диффузора.
Тунель изготовляют из жесткой трубы (дюралюминий, пластмасса и т. д.) внутренним диаметром 30 мм. Автор использовал кусок трубы от пылесоса. Можно склеить трубу из плотной чертежной бумаги (ватмана) эпоксидным клеем или нитроклеем для кожи. Толщина стенок трубы должна быть не менее 1…1.5 мм. Трубу вклеивают в проделанное для нее отверстие эпоксидным клеем и герметизируют шов по окружности пластилином (рис. 5). После этого можно приступить к сборке ящика. В случае использования древесностружечных плит внутреннюю поверхность ящика следует покрыть нитрокраской. Все внутренние швы ящика промазывают пластилином или замазкой.
На задней стенке ящика монтируют разделительный фильтр, крепят провод для подключения громкоговорителя к усилителю и подготавливают проводники для подключения головок. Расстояние между катушками фильтра должно быть не менее 100 мм, длина каждого из проводников для подключения головок - не менее 300 мм. Провод для подключения высокочастотной головки продевают в отверстие I (рис. 5), припаивают его к выводам головки, монтируют головку на передней панели, как показано на рис. 6а. Щели вблизи головки со стороны ее магнитной системы также промазывают пластилином.
Далее крепят переднюю панель к боковым стенкам ящика (рис. 6 б) и через отверстие под низкочастотную головку промазывают пластилином изнутри швы между передней панелью и боковыми стенками. Наконец, подпаивают выводы низкочастотной головки, монтируют ее без амортизирующих прокладок и производят герметизацию (рис. 6в). Низкочастотную головку монтируют с наружной стороны передней панели так же, как и высокочастотную.
При недостаточно тщательной герметизации громкоговорителя частотная характеристика громкоговорителя на нижних частотах ухудшится. Заделка швов и щелей способствует также хорошему демпфированию стенок ящика (при постукивании они издают глухой звук).
Внешнюю отделку громкоговорителя производят фанерованием, обклеиванием декоративной пленкой или другим доступным радиолюбителю способом. Декоративную рамку изготовляют из деревянных брусков сечением 15×15 мм, укрепляя их дюралюминиевыми уголками. Рамку обтягивают капроновой сеткой, тканью типа «бортовка» или иной акустически прозрачной тканью, и на трении вставляют в углубление, образованное боковыми стенками и передней панелью.
Описанный громкоговоритель при небольших размерах и малой массе обладает высокими качественными показателями. Сравнение с агрегатом аналогичного класса 10МАС-1 показало значительное преимущество разработанного громкоговорителя. Он звучит более естественно и ярко, не «бубнит» на нижних частотах. Широкая диаграмма направленности во всем диапазоне рабочих частот весьма благоприятно сказывается на качестве звучания громкоговорителя. При воспроизведении монофонической фонограммы почти отсутствует «привязка» звука к громкоговорителю, а пара таких громкоговорителей при воспроизведении стереопрограммы обеспечивает очень хороший стереоэффект.
Вместо головки 6ГД-6 в громкоговорителе можно применить без какого-либо изменения конструкции ящика головку 10ГД-34, а в качестве высокочастотной головки - 6ГД-11. При использовании последней в передней стенке ящика прорезают отверстие по диаметру ее магнитной системы.
Параметры описываемого ниже самодельного 2-х полосного громкоговорителя удовлетворяют современным требованиям к малогабаритным системам высококачественного звуковоспроизведения. Громкоговоритель рассчитан на работу с усилителем, отдающим мощность 10-25 Вт на нагрузку сопротивлением 4 Ом. Два громкоговорителя с такими усилителями обеспечивают нормальный уровень и высокое качество звучания в помещении объемом до 100 кв. м, т. е. практически в любой жилой комнате. Громкоговоритель прост по конструкции и поэтому изготовление его доступно большинству радиолюбителей.
Параметры
Диапазон частот: 40 – 20000 Гц
Сопротивление: 4 Ом
Неравномерность АЧХ в диапазоне 50 – 20000 Гц: 8 дБ
Частота разделения фильтра: 4000 Гц
Среднее стандартное звуковое давление 0,12 Па
Средний приведенный КПД в интервале частот 50 – 4000 Гц: 0,18 %
Размеры (ВхШхГ): 28х28х21 см
Масса: 7,5 кг
В качестве излучателя нижних частот в громкоговорителе применена конструктивно доработанная динамическая головка 6ГД-6, а для воспроизведения высших частот – головка 2ГД-36. Низкочастотное звено громкоговорителя выполнено в виде фазоинвертора (ящик объемом 8,5 л с цилиндрическим туннелем). Правильно рассчитанный фазоинвертор позволяет расширить эффективно воспроизводимый диапазон в сторону низших частот, увеличить КПД и уменьшить искажения на этих частотах по сравнению с закрытым ящиком. Так как глубина ящика громкоговорителя мала, а низкочастотная головка и труба фазоинвертора расположены несимметрично, стоячие волны внутри ящика выражены слабо и практически не ухудшают частотную характеристику громкоговорителя. Поэтому в данной конструкции нет необходимости заглушать внутренние поверхности ящика. Высокочастотная головка смонтирована в непосредственной близости к низкочастотной это уменьшает неравномерность частотной характеристики вблизи частоты раздела. Большая ось высокочастотной головки расположена вертикально, что позволяет расширить диаграмму направленности в горизонтальной плоскости на верхних частотах.
Разделительный фильтр состоит из фильтра нижних и фильтра верхних частот; их входы соединены параллельно (рис. 1). Катушки разделительного фильтра намотаны проводом ПЭВ-1 на каркасах, выточенных из органического стекла, эбонита, текстолита или иного изоляционного материала. Данные катушек приведены в таблице, а размеры каркасов на рис. 3. В фильтре применены конденсаторы типа МБГО (МБГП) с лапками для крепления и резистор ПЭВ-7,5 (ПЭ-7,5); вместо него можно использовать три параллельно включенных резистора МЛТ-2 по 68 Ом. Провод для соединения входа фильтра с усилителем должен иметь сопротивление не более 0,1 Ом.
Доработка головки 6ГД-6
У некоторых образцов головок 6ГД-6 плохо проклеена центрирующая шайба и верхний борт латексного гофра «3» (рис. 2). Поэтому до сборки громкоговорителя целесообразно проверить качество швов и при необходимости их проклеить. Дефектные швы можно обнаружить несильным надавливанием на борт гофра в указанном на рис. 2 направлении. При плохой склейке шов будет расходиться. Если длина шва с дефектом велика, нельзя расклеивать весь этот участок, так как при этом возможно нарушение центрирования головки. Следует проверять и проклеивать шов участками не более 30 мм. При обнаружении дефектного шва, борт гофра следует отделить от диффузородержателя «4» на участке длиной не более 30 мм. С помощью полоски ватмана промазать этот участок клеем марки 88-Н, прижать борт гофра к диффузородержателю, аккуратно положить головку на ровную горизонтальную поверхность диффузором вниз и дать клею просохнуть. Только после этого можно продолжать проверку шва. Центрирующую шайбу проклеивают аналогично нитроклеем для кожи, приподнимая ее скальпелем и прижимая пальцами к диффузородержателю до схватывания клея. Пылезащитный колпачок «2» головки 6ГД-6 изготовлен из материала, обладающего малой жесткостью. Вследствие этого при больших амплитудах колебаний диффузора колпачок проминается внутрь, а затем распрямляется, издавая звонкие щелчки. Для устранения этого дефекта колпачок следует аккуратно удалить с помощью бритвы и миниатюрных ножниц и приклеить на его место нитроклеем для кожи кружок из прессшпана толщиной 0,5 – 0,8 мм. Шов должен быть герметичным.
Изготовление ящика
Для сборки ящика нужно заготовить шесть панелей (стенок) из фанеры или древесностружечной плиты. При толщине материала, равной 20 мм, заготовки должны иметь следующие размеры: для передней и задней стенок – 240х240; для верхней и нижней – 210х240; для боковых – 210х280 мм. При другой толщине материала размеры заготовок нужно изменить так, чтобы внутренний объем ящика не изменился. Нельзя применять материал тоньше 18 мм, так как при этом жесткость стенок будет недостаточной. Стенки соединяют встык шурупами длиной 30 мм с потайными головками, по два шурупа на грань (рис. 4). При использовании древесностружечных плит просверленные для шурупов отверстия (до ввинчивания шурупов) заливают эпоксидным клеем. Круглые отверстия в передней панели (рис. 5) можно выпилить лобзиком или высверлить сверлом небольшого диаметра. Углубление под головку 2ГД-36 высверливают по контуру на глубину 15 мм применяя сверло с ограничителем, а затем выбирают стамеской. Скос отверстия в месте крепления головки 6ГД-6 необходим для обеспечения беспрепятственного движения воздуха, связанного с задней стороной ее диффузора.
Тунель изготовляют из жесткой трубы (дюралюминий, пластмасса и т. д.) внутренним диаметром 30 мм. Автор использовал кусок трубы от пылесоса. Можно склеить трубу из плотной чертежной бумаги (ватмана) эпоксидным клеем или нитроклеем для кожи. Толщина стенок трубы должна быть не менее 1 – 1,5 мм. Трубу вклеивают в проделанное для нее отверстие эпоксидным клеем и герметизируют шов по окружности пластилином (рис. 5). После этого можно приступить к сборке ящика. В случае использования древесностружечных плит внутреннюю поверхность ящика следует покрыть нитрокраской. Все внутренние швы ящика промазывают пластилином или замазкой. На задней стенке ящика монтируют разделительный фильтр, крепят провод для подключения громкоговорителя к усилителю и подготавливают проводники для подключения головок. Расстояние между катушками фильтра должно быть не менее 100 мм, длина каждого из проводников для подключения головок – не менее 300 мм. Провод для подключения высокочастотной головки продевают в отверстие «I» (рис. 5), припаивают его к выводам головки, монтируют головку на передней панели, как показано на рис. 6а. Щели вблизи головки со стороны ее магнитной системы также промазывают пластилином.
Далее крепят переднюю панель к боковым стенкам ящика (рис. 6б) и через отверстие под низкочастотную головку промазывают пластилином изнутри швы между передней панелью и боковыми стенками. Наконец, подпаивают выводы низкочастотной головки, монтируют ее без амортизирующих прокладок и производят герметизацию (рис. 6в). Низкочастотную головку монтируют с наружной стороны передней панели так же, как и высокочастотную. При недостаточно тщательной герметизации громкоговорителя частотная характеристика громкоговорителя на нижних частотах ухудшится. Заделка швов и щелей способствует также хорошему демпфированию стенок ящика (при постукивании они издают глухой звук). Внешнюю отделку громкоговорителя производят фанерованием, оклеиванием декоративной пленкой или другим доступным радиолюбителю способом. Декоративную рамку изготовляют из деревянных брусков сечением 15×15 мм, укрепляя их дюралюминиевыми уголками. Рамку обтягивают капроновой сеткой, тканью типа «бортовка» или иной акустически прозрачной тканью, и на трении вставляют в углубление, образованное боковыми стенками и передней панелью. Описанный громкоговоритель при небольших размерах и малой массе обладает высокими качественными показателями. Сравнение с агрегатом аналогичного класса 10МАС-1 показало значительное преимущество разработанного громкоговорителя. Он звучит более естественно и ярко, не «бубнит» на нижних частотах. Широкая диаграмма направленности во всем диапазоне рабочих частот весьма благоприятно сказывается на качестве звучания громкоговорителя. При воспроизведении монофонической фонограммы почти отсутствует «привязка» звука к громкоговорителю, а пара таких громкоговорителей при воспроизведении стереопрограммы обеспечивает очень хороший стереоэффект. Вместо головки 6ГД-6 в громкоговорителе можно применить без какого-либо изменения конструкции ящика головку 10ГД-34, а в качестве высокочастотной головки – 6ГД-11. При использовании последней в передней стенке ящика прорезают отверстие по диаметру ее магнитной системы.
