Трехблочная акустическая система. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аудиотехника

 Комментарии к статье

В разработанной автором конструкции трехполосной АС приняты меры по оптимизации ряда эксплуатационных характеристик - направленности излучателей, сопряжению их фазовых характеристик и подавлению паразитных вибраций корпусов. Достоинством конструкции является и возможность подключения полосовых громкоговорителей отдельными кабелями к общему или раздельным усилителям мощности.

Отличие описываемой АС от типовых вариантов акустического оформления состоит в том, что каждой из трех полос звуковых частот соответствует свой корпус индивидуальной формы, продиктованной определенными требованиями. Эту АС (фото на рис. 1) отличает возможность адаптировать направленность в каждой полосе и суммарную фазовую характеристику, оптимизируя качество звучания с учетом акустических особенностей конкретного помещения и размещения в нем слушателей.

Рис. 1

Основной упор при разработке конструкции корпуса для низкочастотных головок ставился на минимизацию резонансных явлений и на снижение уровня вибраций. Вместе с тем при изготовлении АС не использовались редкие и дефицитные материалы и трудоемкие технологии, связанные с выклейкой криволинейных форм. При повторении конструкции допустимо использовать и близкие аналоги примененных динамических головок, но важно обеспечить требования к форме, вибро- и звукоизоляции корпусов, которые изложены в статье.

Внешняя конфигурация корпусов частей АС (формы, наличие фасок для сглаживания углов) и способы соединения их элементов содействуют демпфированию и положительно влияют на акустические характеристики АС. На качество звучания также существенно влияет регулируемая диаграмма направленности. К достоинствам этой трехблочной АС можно отнести возможность смещения акустических центров полосовых головок в вертикальной плоскости. К такой АС легко (и выигрышно) подключать многополосные УМЗЧ с активными разделительными фильтрами.

Основные технические характеристики

• Номинальное сопротивление, Ом.......4
• Полоса рабочих частот АС, Гц.......30...22000
• Чувствительность АС, дБ/Вт м...90
• Частоты разделения, Гц.......500 и 3000

Для работы с описываемой АС рекомендуемая номинальная мощность усилителя в полосе НЧ - 150...200 Вт, а в полосе СЧ-ВЧ - не менее 70 Вт.

Конструкция корпусов АС

Чертежи конструкции АС представлены на рис. 2, 3. Блоки для СЧ- и ВЧ-головок выполнены согласно рекомендациям [1, 2] в виде отдельного узла, его угол наклона в вертикальной плоскости связан с расстоянием от места слушателя до АС. В нем легко регулируется сопряжение фазы излучения в области разделения полос НЧ и СЧ смещением этих блоков по глубине относительно передней плоскости корпуса для низкочастотных головок. ВЧ-головка установлена в шарообразном корпусе и установлена на шестигранном корпусе для СЧ-головки. Конструкция крепления блока ВЧ-головки обеспечивает возможность регулирования ее направленности по двум координатам независимо от ориентации блока СЧ-головки.

Рис. 2

Рис. 3

В полосах СЧ и ВЧ применены фильтры и динамические головки, хорошо зарекомендовавшие себя в конструкциях. Для полосы ВЧ была выбрана динамическая головка D26TG-35-06 фирмы VIFA, а для полосы СЧ - головка H143 фирмы SEAS. Такой выбор был обусловлен их удачным применением в акустических системах С. Батя [3, 4]. В блоке НЧ использованы недорогие динамические головки фирмы KENWOOD KFC-WF255 (Р_ном = 140 Вт, R_ном = 4 Ом, полоса рабочих частот - 28...800 Гц, чувствительность - 91 дБ/Вт·м), предназначенные для автомобильных сабвуферов.

Подставкой под громкоговорители АС общей массой трех блоков около 80 кг служат плиты из ламинированной ДСП толщиной 25 мм, на которые с двух сторон наклеено два слоя линолеума. Помимо эстетической функции, эти подставки служат необходимым изолятором передачи вибраций через пол.

Схема и конструкция кроссовера

Фильтр для головок НЧ представляет собой ФНЧ второго порядка с частотой разделения 500 Гц, он рассчитан по методике, изложенной в [1]. АЧХ НЧ-головки рассчитана по паспортным данным с помощью программы Win ISD 0,50a7. Схемы фильтров для СЧ- и ВЧ-головок аналогичны описанным в [3, 4]. Схемы узлов кроссовера показаны на рис. 4,а, б.

Рис. 4

Кроссовер полос СЧ и ВЧ смонтирован на печатных платах размерами 130x127 мм (соответственно рис. 5 и 6), выполненных из фольгированного стеклотекстолита. Конденсаторы в фильтрах - К73-16 на 63 В и МБГО на 160 В, резисторы - С5-5В и С5-16МВ. Соприкасающиеся детали монтажа (конденсаторы К73-16) задемпфированы силиконовым герметиком. Обе платы фильтров этих полос установлены в блоке СЧ и зафиксированы в пластмассовых направляющих, которые приклеены к корпусу через два слоя мягкого линолеума для исключения резонансных явлений.

Рис. 5

Рис. 6

Конструкционные параметры катушек аналогичны рекомендациям, данным в [3, 4]. Параметры фильтра для головки H143 взяты из [3] при повторении конструкции. Катушки каркасов изготовлены из оргстекла толщиной 3 мм и склеены дихлорэтаном. Их параметры и конструкционные размеры приведены в таблице. В ней приняты следующие обозначения: D - диаметр каркаса; H и T - размеры сечения обмотки; N - число витков; d - диаметр провода. После намотки провод зафиксирован лаком, а каркасы катушек приклеены к плате герметиком.

Катушка фильтра НЧ содержит 259 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,32 мм. Чертеж катушки изображен на рис. 7. Он изготовлен из оргстекла толщиной 6 мм и склеен дихлорэтаном. Каждый слой обмотки катушек всех фильтров покрыт лаком. Выводы каждой НЧ-головки выведены в нишу фильтра НЧ медным многожильным проводом. Катушка приклеена в нише к корпусу блока НЧ клеем "Момент". Все элементы фильтра НЧ соединены навесным монтажом гибким медным проводом сечением 4 мм² минимальной длины и установлены в нише задней панели (см. рис. 3).

Рис. 7

Конструкция и сборка корпуса блока НЧ

При разработке конструкции и выборе материалов для корпуса и элементов виброизоляции и вибропоглощения учитывались рекомендации из [5]. При склеивании деталей из ДСП учитывают деформации заготовок, вызванные транспортировкой и хранением. Для скрепления частей корпуса применен клей ПВА. Его необходимо наносить на стороны, которые в дальнейшем будут клеить к вогнутой стороне другой, либо наоборот. Это позволяет избежать деформации корпусов АС в течение долгих лет эксплуатации. В качестве клея при сборке корпуса использован бесцветный силиконовый герметик, не дающий жесткую механическую связь между деталями конструкции. Толщина слоя герметика при сборке лимитируется проволочными ограничителями Г-образной формы диаметром 2 мм, установленными с шагом 200...300 мм. Сборка корпуса осуществляется из готовых, предварительно покрашенных и покрытых лаком сборочных частей. Толщина передней панели корпуса блока НЧ равна 64 мм. Это сделано для уменьшения передачи колебаний от корпуса динамической головки на корпус АС.

Уровень звукового давления в обычной гостиной, создаваемого за счет излучения стенок типичного корпуса, всего лишь примерно на 12 дБ ниже, чем от излучения диффузора, по крайней мере, в низкочастотной части ЗЧ. На отдельных частотах, где стенки корпуса имеют резонансы, амплитуда звука, излучаемого корпусом, может даже превысить амплитуду, излучаемую диффузором [6].

В конструкции данной АС для устранения этих негативных факторов применены методы виброизоляции и вибропоглощения. Эффект виброизоляции обеспечивается применением упругих амортизаторов (рис. 8) при креплении возбудителя вибрации - НЧ-головки (от диффузора 1 к диффузородержателю 2) к передней стенке корпуса 8, а иногда и передней стенки к боковым 10. В данной конструкции применены оба метода. Диффузородержатель головки закреплен через сплошную прокладку 7 из высококачественной плотной мелкопористой резины толщиной 4 мм, а головки шурупов 3 зафиксированы через металлические шайбы 4 с локальными опорными виброизоляторами 5, 6 из такой же резины.

Для уменьшения передачи вибрации от корпуса динамической головки к передней панели через крепежные шурупы они дополнительно изолированы втулками 11 из фторопласта, внутренний диаметр которых равен диаметру крепящего шурупа, а наружный равен диаметру крепежных отверстий головки. При необходимости размер этих отверстий следует увеличить до соответствующего втулкам с толщиной стенки не менее 1,5 мм. Естественно, все эти мероприятия не должны влиять на герметичность места соединения головок и корпуса АС. Сама же передняя панель крепится к боковым стенкам на толстый слой (конечное сечение 3x25 мм) силиконового герметика 9, что позволило дополнительно уменьшить передаваемый уровень вибраций на боковые и задние стенки корпуса. Уголки при креплении этой детали не использовались.

Рис. 8

Эффект поглощения вибрации обеспечен применением сэндвича линолеум-пенопласт толщиной 10 мм-линолеум, которым обклеены все внутренние поверхности корпуса АС, исключая переднюю панель. Слой синтепона, прошитого в четыре слоя, выполняет функцию демпфирования (весь набор в итоге около 35 мм толщиной). Линолеум необходимо применить как можно более толстый (3,5...4,5 мм), качественный, не армированный и не утепленный (однородный материал). Необходимо использовать пенопласт, имеющий максимальную плотность.

Сначала производился раскрой линолеума с учетом обеспечения зазора 40 мм по периметру внутренних поверхностей каждой внутренней стороны корпуса. Приклейка производилась послойно клеем "Момент" на собранную без передней панели конструкцию с простукиванием всех участков резиновым молотком после просушки клея. После чего на первый слой линолеума наклеивались куски пенопласта толщиной 10 мм, размерами 50x50 мм с зазором 10...15 мм между ними. После высыхания наклеивался второй слой линолеума и только потом четыре слоя синтепона, прошитого через 20...30 мм.

Любая халатность на этих этапах работы может быть причиной появления необъяснимых призвуков и резонансов. Для получения разных характеристик боковых панелей одна из них в каждой АС имеет оба слоя линолеума двойной толщины.

Изготовление и сборка корпусов блоков СЧ и ВЧ

Детали корпуса блока СЧ изготовлены из предварительно покрытого шпоном ДСП, имеют одинаковый угол 22,5 град. и обеспечивают полную идентичность геометрии, отсюда легкость сборки. Собирают блок СЧ (см. рис. 1) на клею ПВА с помощью двух кондукторов, которые изготовлены размерами, аналогичными размерам перемычки, делящей внутренний объем корпуса на две части; единственное отличие - необходимо изготовить держатели. Сборку производят на горизонтальной поверхности, а всю конструкцию фиксируют резиновой лентой до полного высыхания. Торцы после высыхания укрепляют мебельными скрепками, а продольные швы изнутри необходимо проклеить полосками х/б ткани на клее ПВА.

Для звукоизоляции блока СЧ применены оклейка линолеумом внутренних поверхностей (исключая переднюю панель) в два слоя и заполнение объема распушенной ватой или синтепоном. Блок красят и лакируют после сборки. Готовую переднюю панель приклеивают к корпусу герметиком. Опоры блока СЧ выточены из эбонита, и на их основания наклеены кружки из пробкового дерева.

Корпус блока ВЧ (рис. 9) изготавливают на токарном станке из переклейки четырех слоев древесины во избежание эффекта рассыхания. В данной конструкции применена древесина липы из-за легкости обработки и массы. Узел крепления блока ВЧ показан на рис. 10, а на рис. 11 - часть этого узла, цилиндрическая опора, где 1 - винт с отверстием, в котором зацепляют пружину, как показано на рис. 2. Детали крепления изготовлены из нержавеющей стали.

Рис. 9

Рис. 10

Рис. 11

Идея такого крепления проста и хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации в течение шести лет. Выбранное направление излучения ВЧ-головки остается надежно фиксированным благодаря тому, что на нижнюю поверхность блока ВЧ наклеено кольцо диаметром 60 мм из тонкой (1 мм) резины. В качестве провода от платы фильтров к головке использована витая пара из медного провода сечением 0,75 мм² во фторопластовой изоляции.

Сборку блоков СЧ и ВЧ проводят в следующей последовательности. Прикрепляют собранную конструкцию к корпусу блока СЧ шестью шурупами, затем пропускают провод от платы фильтра канала ВЧ, после чего, установив корпус блока ВЧ, натягивают пружину из пружинной стали марок ОВС, ХВГ (диаметр проволоки - 0,8 мм, диаметр пружины - 5 мм, длина намотки - 25 мм), фиксируя ее к крючку. Длины витой пары должно хватать для свободного подключения к ней ВЧ-головки.

После чего шурупами фиксируют головку к корпусу блока ВЧ. Отверстия под провода в блоках СЧ и НЧ тщательно герметизируют с последующей проверкой качества герметизации. Блок Сч имеет две крышки из оргстекла, которые одновременно служат держателями выходных клемм блоков СЧ и ВЧ.

О проверке вибраций АС

Проверка корпусных резонансов блока НЧ производилась путем измерения уровня вибраций прибором АГАТ-М [7], поэтому графики параметров отражают зависимость частотно-линейных перемещений, которые адекватно показывают резонансные характеристики корпуса в точках контроля. Крепление датчика производилось простым неразрушающим методом. На необходимое место корпуса АС наклеивают скотч (тонкий и качественный). После тщательной притирки и обезжиривания на него приклеивают "суперклеем" корпус датчика и производят замеры на необходимых частотах. В качестве генератора НЧ применен Г3-112. Сначала было произведено измерение уровня передачи вибраций при стандартной конструкции крепления НЧ-головок, затем - при конструкции, описанной здесь. При стандартном креплении (с резиновым уплотнителем между громкоговорителем и корпусом) уровень передаваемых вибраций был в среднем на порядок выше. Эти измерения помогли также выявить и устранить резонанс корпуса установкой перемычки, как было рекомендовано в [5].

Подключение и настройка АС

В данный момент эта АС эксплуатируется с двумя УМЗЧ ROTEL RB-1070, включенными по схеме двухполосного усиления (bi-amping). Левый канал первого усилителя работает с блоком НЧ, правый - с блоками СЧ и ВЧ, которые подключают параллельно; отсюда - раздельные кабели подключения. Второй УМЗЧ подсоединен аналогично.

Настройка звучания по субъективным параметрам в конкретном помещении осуществляется выбором места установки АС (при размещении АС в углах помещения возникает ощутимый подъем низких частот), а также изменением геометрии расположения и направленности излучателей и сопряжения их фазовых характеристик [2, 3]. После проведения настройки (при прослушивании музыки разных стилей в конкретном помещении) рекомендуется зафиксировать положение корпусов блоков СЧ и ВЧ к блоку НЧ двусторонней липкой лентой.

После регулировки тонального баланса АС показала хорошую локализацию расположения инструментов при воспроизведении джазовой и оркестровой музыки. Тяжелая и электронная музыка звучала также неплохо, что было обеспечено введением конструкционных особенностей корпуса НЧ и, как следствие, отсутствием резонансных явлений. Низкочастотные составляющие спектра музыкальных сигналов звучат в "нужный" момент и не оставляют резонансных призвуков, что говорит об эффективности примененных мер по виброизоляции и вибропоглощению в конструкции блока НЧ. Зона стереоэффекта значительно шире, чем у АС с типовым оформлением, и, что важнее, ярче (напоминает использование расширителей стереобазы) как по горизонтали, так и по вертикали помещения. Отчетливо стали различаться передний и задний планы сцены несмотря на небольшие габариты помещения. Если после настройки "на слух" произвести анализ расположения блоков СЧ и ВЧ относительно блока НЧ, то нередко можно обнаружить несимметрию акустических характеристик конкретного помещения.

Литература

1. Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. - М.: Радио и связь, 1985.
2. Алексеев И. Об искажениях частотных характеристик малогабаритных акустических систем и "глубоких басах". - Радиохобби, 2000, № 5, с. 5-8.
3. Бать С. Трехполосный громкоговоритель с головкой W21EX001. - Радио, 2003, № 8, с. 15-18.
4. Бать С. Любительские громкоговорители (Громкоговоритель V3). - М.: РадиоСофт, журнал "Радио", 2002.
5. James K. Iverson. Теория резонансов корпусов громкоговорителей. - .
6. James Moir. Механические резонансы в корпусах громкоговорителей. M.I.E.E.
7. АГАТ-М. Двухканальный измеритель вибраций. - Руководство по эксплуатации.

Автор: Е. Шалагин

Смотрите другие статьи раздела Аудиотехника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Легкое железо флеш-бейнит 23.12.2015 Железоуглеродный сплав бейнит (он же игольчатый троостит) представляет собой игольчатую структуру стали, образующуюся при термической обработке в результате так называемого промежуточного превращения аустенита, и состоит из смеси частиц перенасыщенного углеродом феррита и карбида железа. (После усвоения такого количества различных "-итов" становится понятным, почему миллиардеры М.Фридман и В.Рашников вышли из металлургических ВУЗов - голова требуется хорошая). Миллиардером (или, по крайней мере, миллионером) собирается стать и американский металлург-самоучка Гэри Кола (Gary Cola), который почти пять лет назад пришел к ученым университета штата Огайо и сказал, что изобрел способ повысить прочность стали на семь процентов. После изрядной доли скепсиса инженеры согласились испытать сплав, показанный Кола, и оказалось, что так оно и есть. Более того, материал, названный изобретателем Flash Bainite, можно вытянуть в длину и сделать тоньше на 30% по сравнению с мартенситом - основной структурной составляющей закаленной стали, представляющей собой упорядоченный пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе такой же концентрации, как у исходного аустенита. Придуманный Кола процесс отличается от традиционного тем, что обычная сталь при изготовлении проходит термическую обработку при температуре около 900°C в течение нескольких часов, а то и дней. В процессе изготовления "флеш-бейнита" листы стали прокатываются через пламя температурой 1100°C, а потом погружаются в охлаждающую ванну, причем на все это уходит 10 секунд. Помимо невероятной экономии времени, прочный "флеш-бейнит" так же хорошо поддается прессовке для создания сложных автомобильных форм, как широко применяющаяся двухфазная сталь DP1180. Но "флеш-бейнит" при этом на 25% прочнее. В 2011 г. материал прошел испытания в Армии США, а в 2013 г. Гэри Кола заключил договоры на испытания с несколькими ведущими автомобильными фирмами (какими - не уточняется из-за положений о конфиденциальности). А только что изобретатель договорился с еще одним производителем об использовании "флеш-бейнитовых" трубок для противоударных балок безопасности в дверях автомобиля и других элементов конструкции. Применение материала Flash Bainite должно дать экономию свыше 30%.

Другие интересные новости:

▪ Юпитер отводит кометы и шлет астероиды на Землю

▪ Intel Core 2 Duo

▪ Беспилотный электрогирокар

▪ Audi отказывается от электромобилей в пользу гибридов

▪ Гелиолодка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Теребилка для початков кукурузы. Чертеж, описание

▪ статья В доме-музее какого писателя живет более 50 кошек, половина из которых с лишними пальцами? Подробный ответ

▪ статья Кизильник цельнокрайний. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блок питания для люстры Чижевского. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нагреваем воду. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026