Акустическое оформление многополосных громкоговорителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Наибольшее распространение у зарубежных радиолюбителей получили двух- и трехполосные акустические системы. Нередко для дополнительного улучшения отдачи на нижних частотах корпус громкоговорителя снабжают фазоинвертором. Используют я другие приемы для улучшения характеристик громкоговорителей с двумя и тремя полосами разделения частоты сигнала.

Двухполосный громкоговоритель со щелевым инвертором.

Обычно отверстие инвертора имеет прямоугольную форму и размещается несколько ниже отверстия низкочастотной головки. Поскольку фазоинвертор улучшает звучание только на нижних частотах, где направленность излучения практически отсутствует, для нормальной работы фазоинвертора несущественно место размещения отверстия, а также его форма. Главное, чтобы его площадь была равна примерно половине площади диффузора.

С учетом изложенного была предложена оригинальная конструкция двухполосного громкоговорителя со щелевым отверстием фазоинвертора, размещенным на задней стенке. Конструкцию этого громкоговорителя можно уяснить по эскизу, приведенному на рис.1.

Рис.1

Первая особенность конструкции громкоговорителя - щелевое отверстие шириной 26 мм и длиной 860 мм, т. е. во всю длину задней стенки. Вторая особенность - призматическая форма корпуса: ширина лицевой панели 610мм, задней - 190 мм. Нижняя и верхняя стенки имеют форму прямоугольника размерами 285х650 мм с двумя усеченными углами. Это сделано для удобства размещения громкоговорителя на полу, в углу комнаты. Тем самым достигаются сразу две цели. Во-первых, громкоговоритель размещается в том месте комнаты, где он не мешает. Во-вторых, создается дополнительный подъем нижних частот на несколько децибелл за счет отражения сигнала от двух боковых стен и пола комнаты.

Корпус громкоговорителя изготовляют из фанеры или древесно-стружечной плиты толщиной около 20 мм. Рейки для боковых распорок декоративного оформления тканью с поперечным сечением 90х50 мм - из сосны. Места соединения боковых стенок с верхней и нижней стенками укрепляют прямоугольными накладками с поперечным сечением 40х40 мм, изготовленными также из сооны. Для устранения влияния отражения сигнала на средних и высших частотах внутри корпуса размещают простеганный слой натуральной или минеральной ваты толщиной не менее 50 мм. Такое покрытие должно быть выполнено по всей внутренней поверхности корпуса.

При повторении конструкции можно использовать низкочастотную головку типа 6ГД-12 и высокочастотную головку типа 3ГД-31, подогнав размеры отверстий на передней панели с учетом размеров диффузоров отечественных головок. При таком сочетании головок громкоговоритель способен эффективно воспроизводить сигналы в полосе частот от 40 Гц до 16 кГц. Подводимая мощность широкополосного сигнала может достигать 6-8 Вт. Разделительный фильтр должен иметь частоту разделения около 3 кГц.

На рис. 2,а приведена принципиальная схема разделительного фильтра для совместной работы с низкочастотной головкой сопротивлением 8 Ом и высокочастотной головкой сопротивлением 6,5 Ом. При этом резистор R1 необходим для выравнивания сопротивления нагрузки высоко- и низкочастотного выходов фильтра. Если использовать отечественную высокочастотную головку на 8 Ом, резистор R1 необходимо исключить.

Рис.2

При изготовлении катушек можно применять картонные каркасы размерами, указанными на рис. 41,6. При этом катушка L1 должна содержать 100 витков, L2 - 120 витков провода марки ПЭВ-3 диаметром 0,9-1,1 мм. Требуемые емкости конденсаторов С1 и С2 можно получить, соединив параллельно несколько конденсаторов типа МБМ на 160 В с емкостями 1,0, 0,5 и 0,1 мкФ.

Громкоговоритель с обратным экспоненциальным рупором

В настоящее время среди любителей и профессионалов большой популярностью пользуются так называемые малогабаритные акустические системы, сокращенно MAC. Небольшие по размерам, удобные в обращении, обладающие широкой полосой воспроизводимых частот, они получают все более широкое распространение. Правда, у них есть ряд недостатков. Самый существенный - относительно малая отдача во всей полосе частот. Для нормальной работы таких громкоговорителей требуется подводимая мощность около 10 Вт или более, тогда как для громкоговорителей обычного типа - в 2-3 раза меньше. Этот недостаток в какой-то мере компенсируется возросшей мощностью современных усилителей низкой частоты.

У громкоговорителей MAC есть еще один недостаток, обусловленный специфическими нелинейными искажениями, создаваемыми диффузором. Дело в том, что в таких громкоговорителях применяют специальные низкочастотные головки с очень легкой подвеской диффузора. За счет этого собственная резонансная частота головок очень низка и достигает 10-16 Гц. При установке головки в корпус с хорошей герметизацией резонансная частота ее увеличивается в 2-3 раза, достигая требуемого для высококачественного воспроизведения звука значения, равного 20-45 Гц. Демпфирование диффузоров таких головок происходит за счет упругости воздуха, заключенного во внутреннем объеме корпуса громкоговорителя. При этом диффузор работает подобно поршню компрессора, попеременно сжимая и расширяя воздух внутри корпуса. По этой причине низкочастотные головки с легкой подвеской называют компрессионными или головками с воздушной подвеской диффузора.

Причина дополнительных нелинейных искажений, создаваемых низкочастотными головками MAC, заключается в том, что передняя и задняя поверхности диффузора этих головок имеют различные акустические сопротивления. Передняя поверхность соприкасается с открытым пространством, а задняя поверхность - с воздухом, замкнутым в герметизированном корпусе громкоговорителя. Очевидно, что для устранения дополнительных специфических нелинейных искажений низкочастотных головок необходимо сравнять или хотя бы сблизить акустические сопротивления обеих поверхностей диффузора.

В одном из журналов было опубликовано краткое описание двухполосного малогабаритного громкоговорителя, в котором значительно ослаблены нелинейные искажения указанного типа. При внешних размерах 196х236х300 мм и массе 4,9 кг громкоговоритель обеспечивает эффективное воспроизведение звука в полосе частот от 60 Гц до 16 кГц при номинальной подводимой мощности 10 Вт.

Суть усовершенствования заключается в использовании обратного экспоненциального рупора в качестве дополнительной акустической нагрузки для низкочастотной головки. Рупор выполняют в теле передней панели громкоговорителя толщиной 20 мм, как показано на рис.3,а. Вид передней панели с фронтальной стороны показан на рис.3,б. Внутренняя поверхность корпуса громкоговорителя обложена слоем ваты толщиной около 50 мм, а магнитная система головки дополнительно поджимается деревянной подпоркой, вставленной между задней стенкой и магнитной системой. Корпус громкоговорителя герметизируют нитроклеем, которым промазывают изнутри все стыки и соединения. Переднюю панель с фронтальной стороны обтягивают тонкой радиотканью, сам корпус обклеивают имитирующей пленкой или фанеруют ценными породами дерева.

Рис.3

При повторении конструкции можно использовать компрессионную низкочастотную головку типа 6ГД-5 и высокочастотную головку ЗГД-31. В данной конструкции рекомендуется применять разделительный фильтр с частотой разделения около 3 кГц.

Правда, головка типа 3ГД-31 имеет несколько большие размеры, чем высокочастотная головка, примененная автором конструкции. Это потребует некоторой переделки передней панели. Но можно обойтись и без переделок, если использовать высокочастотную головку типа 2ГД-36.

Применение головки типа 2ГД-36 позволяет расширить полосу эффективно воспроизводимых частот до 18-20 кГц. Правда, здесь есть одна особенность. Некоторые образцы головок этого типа имеют относительно высокую частоту воспроизведения нижних частот - около б-6 кГц. В связи с этим может потребоваться изменить частоту разделения с 3 до 6 кГц. Для этого достаточно уменьшить число витков катушек L1 и L2 фильтра по схеме рис.2 до 70 и 90 соответственно, уменьшив при этом емкости конденсаторов С1 и С2 вдвое

Громкоговоритель с расширенной диаграммой направленности

Наблюдения показали, что широкополосные и многополосные громкоговорители, у которых раскрывы диффузоров расположены в одной, обычно фронтальной плоскости, имеют один недостаток, обусловленный узостью диаграммы направленности излучения. Особенно заметна направленность в горизонтальной плоскости. Из-за этого сужается зона проявления стереоэффекта, ослабляется воспроизведение высших частот сигнала.

Для борьбы с этим недостатком применяются различные средства, в том числе включение дополнительных громкоговорителей, размещенных определенным образом относительно основных громкоговорителей, вынесение отдельно средне- и высокочастотных головок, сведение сигналов нижних частот стереофонической системы в один монофонический сигнал и т. п. Радиолюбительская практика показывает, что увеличение числа громкоговорителей загромождает жилое помещение, приводит к увеличению числа соединительных проводников. Поэтому более целесообразным является создание таких громкоговорителей, которые обладали бы широкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и не занимали бы много места.

На рис. 4,а приведены эскизы корпуса громкоговорителя, а на рис. 4,б - принципиальная схема его разделительного фильтра. Как видно из рисунка, громкоговоритель имеет по паре головок низкой и высокой частоты, включенных параллельно. Высокочастотные головки включены через простейший разделительный фильтр, состоящий из конденсатора C1 и резисторов R1 и R2.

Рис.4

Согласно описанию конструкции, низкочастотные головки рассчитаны на 15 Вт, высокочастотные - на 10 Вт каждая. Таким образом, громкоговоритель может быть применен для совместной работы с УНЧ до 30 Вт. Высокочастотные головки на мощность практически не влияют из-за относительно высокой частоты разделения полос, равной примерно 6 кГц.

Главным достоинством громкоговорителя является широкая диаграмма направленности излучения в горизонтальной плоскости, составляющая 270° на частотах вплоть до 12 кГц. Это достигается, как видно из рис. 4,а, размещением пар головок высокой и низкой частоты во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем такое размещение четырех головок не увеличивает поперечного сечения корпуса громкоговорителя.

Особенностью фильтра (рис. 4,б) является наличие дополнительного резистора R1, замыкаемого контактами В1. При разомкнутых контактах амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя равномерна во всей .полосе воспроизводимых частот (от 60Гц по 18кГц). При замыкании контактов происходит дополнительный подъем отдачи на высших частотах (от 7 до 18 кГц) примерно на 3 дБ. Такая коррекция может потребоваться в том случае, когда в помещении находится много мягких предметов: шторы, занавеси и другие материалы, сильно поглощающие энергию звуковых колебаний высших частот.

Своеобразное размещение головок в громкоговорителе открывает новые возможности для согласования размещения и взаимного положения громкоговорителей стереофонической установки с учетом акустики помещения. На рис.5 показано, как этого можно добиться, развернув громкоговорители в горизонтальной плоскости. Так, если комната средних размеров, а стены недрапироваиные, то можно рекомендовать расположить громкоговорители так, как показано на рис.5,а. При этом корпуса громкоговорителей могут быть придвинуты вплотную к боковым стенам. В такой же комнате с мягкими стенами (задрапированными) рекомендуется размещать громкоговорители не ближе 0,7 м от боковых стен (рис.5,б).

Рис.5

Если комната узкая, то можно направить основное излучение громкоговорителей в сторону боковых стен. За счет переотражения и переизлучения от стен удается получить эффект расширенной стереобазы (рис.5,в,г). В помещении больших размеров, когда громкоговорители расставлены относительно далеко друг от друга, можно создать эффект сближения их, для чего необходимо направить основное излучение громкоговорителей навстречу друг другу (рис.5,д,е).

При повторении конструкции рекомендуется использовать для каждого экземпляра громкоговорителя по две головки типа 4ГД-4 или 4ГД-35 для низкочастотного тракта и две головки для высокочастотного. При этом номинальная мощность сигнала, подводимая к громкоговорителю, может достигать 8 Вт. При использовании головок типа 4ГД-36, паспортная мощность которых равна 8 Вт, допускаются кратковременные перегрузки до 16 Вт. Конечно, диаметр вырезов в панелях необходимо согласовать с размерами диффузодержателей отечественных головок.

Следует заметить, что в последние годы появилось большое число любительских и профессиональных громкоговорителей, широкополосных и многополосных, в которых большая или меньшая часть излучения направляется в сторону стен помещения. В громкоговорителе, о котором шла речь, на боковое излучение отводится в среднем около половины подводимой мощности. Известны конструкции радиолюбителей, где из девяти однотипных широкополосных головок излучает во фронт только ... одна. Остальные восемь имеют основное излучение, направленное в тыл, в сторону стены помещения, т. е. на излучение в сторону слушателя расходуется только 10% мощности, подводимой к громкоговорителю. Правда, остальные 90% излучаемой мощности не пропадают бесследно. Излучение вбок и назад, отражаясь от стен и пола, частично доходит до слушателя в виде рассеянного отраженного сигнала, восприятие которого создает иллюзию нахождения в просторном концертном зале. Меняя положение таких громкоговорителей относительно стен и пола, разворачивая их некоторым образом в горизонтальной плоскости относительно слушателя, можно добиваться наилучшего для данного помещения звучания электроакустической аппаратуры.

Трехполосный громкоговоритель

О трехполосных громкоговорителях уже много говорилось ранее. На рис.6 приведен эскиз конструкции трехполосного громкоговорителя. Корпус громкоговорителя изготовлен из древесно-стружечной плиты толщиной около 20 мм. Дно у корпуса отсутствует. Между полом и боковыми стенками оставлена щель высотой около 25 мм и длиной 200 мм. Ее назначение - создание дополнительного синфазного излучения на нижних частотах воспроизводимого сигнала.

Рис.6

Необычным является само размещение головок. Так, среднечастотная головка установлена на верхней стенке. Низко- и высокочастотные головки размещены на наклонной панели. Обе панели, верхняя и наклонная, задрапированы тканью по контуру, обозначенному на рис.6 штриховой линией, создавая иллюзию классической прямоугольной формы корпуса громкоговорителя. Такое размещение головок позволяет использовать хорошие отражающие и рассеивающие свойства относительно невысоких потолков современного жилища с целью получения пространственного, а не точечного источника звука.

При повторении конструкции можно применить одну низкочастотную головку типа 4ГД-43, среднечастотную головку типа 4ГД-8Е и высокочастотную головку типа ЗГД-31. При этом следует соответственно изменить верхнюю и наклонную панели ящика. Для коррекции сопротивления высокочастотной головки параллельно ее выводам можно подключить постоянный резистор на 10-12 Ом. С учетам вышеизложенного номинальная мощность, подводимая к громкоговорителю, может составлять 5 Вт.

Литература:

1. В.А.Васильев. Зарубежные радиолюбительские конструкции. Москва, "Радио и Связь", 1982.

Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Выращены томаты без косточек 19.07.2025

Современное сельское хозяйство все чаще обращается к молекулярной биологии, чтобы преодолеть вызовы, связанные с климатом, сроками хранения и требованиями рынка. Один из таких прорывов связан с выращиванием плодов без семян - давно востребованных как в пищевой промышленности, так и среди потребителей. Пока обезкосточенные бананы и виноград стали привычными, новое внимание ученых сосредоточено на других культурах. Индийские исследователи уверенно двигаются в этом направлении, предложив инновационный подход к созданию томатов без косточек. Исследование было проведено на кафедре ботаники факультета естественных наук Университета Маунтин-Си в индийском городе Вадодара. Руководство проектом осуществлял профессор Сунил Сингх, а финансирование обеспечивал Совет по научным и инженерным исследованиям. Ученые сосредоточились на изучении так называемых каспазоподобных генов, которые играют ключевую роль в развитии растений, в частности - в вегетативных и репродуктивных функциях. По словам п ...>>

Сахар из углекислого газа 19.07.2025

Новая разработка китайских исследователей в этой области может радикально изменить подход к производству сахара и других органических соединений. В условиях, когда Китай, несмотря на подходящий климат, ежегодно вынужден импортировать до пяти миллионов тонн сахара - около трети от общего объема потребления - поиск альтернативных способов получения этого ресурса становится особенно актуальным. Расширение посевных площадей под сахарную свеклу и тростник приводит к деградации почв и нарушению экосистем, а значит, необходимо искать более экологически безопасные решения. Ответ на этот вызов предложили ученые Тяньцзинского института промышленной биотехнологии при Китайской академии наук. Им удалось разработать метод, позволяющий превращать углекислый газ в сложные углеводы - такие как фруктоза, глюкоза, амилоза и другие сахара, пригодные для пищевой и химической промышленности. Как подчеркивает издание South China Morning Post, эта технология может одновременно снизить выбросы парниковы ...>>

Умные очки для плаванья Form Smart Swim 2 18.07.2025

Новое поколение умных очков от компании Form обещает превратить каждую тренировку в интеллектуальный и высокоточный процесс, совмещая комфорт, аналитику и навигацию в одном устройстве. На рынок поступили обновленные умные очки для плавания Smart Swim 2. Очки Smart Swim 2 стали развитием предыдущей модели, получив целый ряд усовершенствований. Устройство не только стало на 15% компактнее и легче, но и обзавелось новыми функциями, среди которых - встроенный пульсометр и цифровой компас. Миниатюрный электронный блок с аккумулятором, оптическим датчиком и прочими компонентами теперь можно закрепить как с левой, так и с правой стороны, что добавляет гибкости в использовании. Одной из наиболее примечательных функций стала возможность измерения частоты сердечных сокращений в режиме реального времени. Для профессионалов это дает возможность максимально точно контролировать нагрузку, не выходя из воды. А те, кто предпочитает плавание в открытых водоемах, смогут оценить встроенный компас, ...>>

Случайная новость из Архива Оптимальна форма бокала для сохранения пива холодным 06.11.2024 Температура пива - один из ключевых факторов, влияющих на его вкус и восприятие. Множество методов используются, чтобы сохранить напиток прохладным как можно дольше. Однако ученый Клаудио Пеллегрини из Федерального университета Сан-Жуан-дель-Рей в Бразилии предложил необычный и элегантный подход - он разработал математическую модель, которая помогает определить оптимальную форму бокала для минимизации нагрева пива. Основная цель исследования заключалась в том, чтобы минимизировать поступление тепла в пиво за счет самой формы бокала, а не дополнительных решений, таких как использование изоляционных материалов или ручек для предотвращения контакта с теплыми руками. Внимание было сосредоточено на создании дизайна, который был бы не только практичным, но и улучшал сохранение температуры напитка. Ключевая задача заключалась в том, чтобы понять, как тепло передается через стекло в зависимости от его формы, и затем разработать такой дизайн, который замедлил бы этот процесс. Для этого Пеллегрини применил метод моделирования бокала, представляя его как "тело вращения", образуемое вращением кривой вокруг вертикальной оси. Важными параметрами стали радиус основания, высота бокала и соотношение между диаметром основания и верхней части. Модель была упрощена для анализа: предполагалось, что основание бокала изолировано, пиво имеет равномерную температуру и состав, а стекло обладает низким тепловым сопротивлением. Таким образом, ключевым фактором, определяющим теплообмен, стала форма бокала. Результаты моделирования привели к ожидаемому выводу: оптимальный бокал для пива должен иметь узкое основание и постепенно расширяться к верху. Эта форма не только позволяет минимизировать теплопередачу, но и делает бокал удобным для использования. Интересно, что многие традиционные пивные бокалы уже соответствуют этим параметрам. Например, такие популярные формы, как бразильский "тюльпан", "имперская пинта" и "американская пинта", обладают характеристиками, близкими к оптимальным с точки зрения термической изоляции. Хотя подход Пеллегрини демонстрирует потенциал для улучшения дизайна пивных бокалов, у модели есть определенные ограничения. Алгоритм оптимизации работает для конкретных значений радиуса основания и высоты, однако не указывает наилучшее соотношение этих параметров для каждой формы. Это означает, что решение представлено не одной конкретной формой, а целым семейством бокалов с минимальными вариациями. Кроме сохранения температуры, другие факторы также влияют на дизайн бокалов. Например, форма верхней части бокала определяет объем пены, которая образуется при наливании пива. Пена не только украшает напиток, но и играет важную роль в удержании ароматов, влияя на вкусовые ощущения. Это особенно важно для определенных сортов пива. Например, бельгийские сорта часто подаются в специально разработанных бокалах, которые помогают создать неповторимый вкус и аромат. Исследование Клаудио Пеллегрини показывает, что форма пивного бокала может существенно влиять на то, как долго напиток остается прохладным. Оптимальный дизайн бокала, сужающегося к основанию и расширяющегося кверху, может помочь не только дольше сохранять прохладу пива, но и улучшить общие впечатления от его употребления. Тем не менее, не стоит забывать, что традиции, эстетика и органолептические свойства также играют важную роль при выборе формы бокала, и многие существующие варианты уже близки к идеалу.

Другие интересные новости:

▪ Новая гипотеза о природе черных дыр

▪ Оптическое реле поможет ускорить интернет

▪ Саундбар LG S95TR

▪ На Луне обнаружен новый тип грунта

▪ Скорость компьютера - 100 км/ч

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Мэтью Арнольд. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кого и за что награждают премией Дарвина? Подробный ответ

▪ статья Врач-бактериолог. Должностная инструкция

▪ статья Контроллер шагового двигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перебегающий узел. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025