Простой громкоговоритель с акустическим лабиринтом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Многообразие вариантов акустического оформления громкоговорителей позволяет в различной степени реализовать возможности электрического тракта. Наибольшее распространение у радиолюбителей получили такие конструкции, как "закрытый ящик" и "фазоинвертор" - они достаточно просты в изготовлении. Несколько реже используется акустическое оформление с пассивными излучателями, панелями акустических сопротивлений (ПАС), и уж совсем редко - акустический лабиринт. Здесь сказываются определенные сложности его конструкции. В данной статье предлагается описание громкоговорителя с акустическим лабиринтом, удачно сочетающего простоту изготовления и хорошие, по отзыву автора, звукотехнические параметры.

Лабиринт представляет собой ряд установленных в корпусе громкоговорителя внутренних перегородок, образующих зигзагообразные каналы, по которым звуковые колебания от задней стороны диффузора головки проходят к выходному отверстию лабиринта. Если длина этого "прохода" будет близкой к Х/2 на самой низкой частоте (при 50 Гц Х/2 = 3,4 м), то излучение из выходного отверстия лабиринта совпадет по фазе с излучением от передней стороны диффузора. Иными словами, лабиринт позволяет улучшить воспроизведение низкочастотного участка звукового диапазона. Другим достоинством лабиринта является то, что тыльная сторона диффузора излучает звуковые колебания практически в открытое пространство, что исключает компрессию и связанное с ней повышение резонансной частоты НЧ головки. Относительно короткие колена лабиринта (много меньше X) препятствуют образованию стоячих волн, а покрытие их звукопоглощающим материалом действует подобно ПАС. Площадь сечения канала лабиринта обычно делают близкой к площади диффузора.

Долгие годы конструкторы стремились построить АС с круговой характеристикой направленности. Напомним, что эта характеристика зависит от отношения 1/Х, где 1 - линейные размеры громкоговорителя. В ящике с размером I при отношении 1/Х s 1 (т. е. на частотах не выше 1 кГц) ширина характеристики направленности составляет приблизительно ±50°, а для отношения (1/X - 10 (т. е. на частотах около 20 кГц) - менее ±20°.

Для расширения диаграммы излучения громкоговорителей в области высших звуковых частот еще в послевоенные годы было предложено использовать рассеивающие решетки и акустические линзы. Несмотря на трудности изготовления таких устройств они и сейчас применяются некоторыми фирмами (например, фирмой АIWА). Однако полностью и просто решить задачу получения круговой характеристики направленности громкоговорителей . удалось лишь недавно с помощью рассеивающих конусов, устанавливаемых напротив вертикально расположенных ВЧ головок [1-3].

Круговые характеристики направленности позволяют получить равномерное звуковое поле в горизонтальной плоскости во всей полосе частот. В таком "пространственном" звуке зона стереоэффекта значительно расширена.

С учетом вышеизложенного был разработан доступный для самостоятельного изготовления громкоговоритель с акустическим лабиринтом. Для его корпуса не нужны ни толстая фанера. ни ДСП, оклеенные изнутри дефицитными звукопоглощающими материалами. Он выполнен в виде жесткого виброустойчивого цилиндра, исключающего какие-либо колебания его стенок. Разрез цилиндра с установленными в нем головками показан на рис. 1.

В громкоговорителе использована НЧ головка 16 - 35ГДН-1-4, СЧ 8 - ЗОГДС-117 (можно и ЗОГДС-1-8). ВЧ 3 - 6ГДВ-4-8. Цилиндры СЧ блока 10 и НЧ блока 15 склеены из обоев. Общая толщина их стенок 10 мм. Жесткость цилиндров увеличена за счет вклеивания внутрь корпуса фанерных дисков, на которых закреплены НЧ и СЧ головки, и сегментов 17 (рис. 2), развернутых относительно друг друга на 180° и образующих акустический лабиринт. Для акустического демпфирования НЧ и СЧ головок применен мягкий войлок толщиной 5...6 мм из искусственной шерсти. Он изготавливается НИИ нетканых материалов (г. Серпухов) под названием "полотно иглопробивное теплошумоизоляционное" (ТУ-РФ17-14-13-127-95) и продается в хозяйственных магазинах. Применение этого материала позволяет существенно сгладить АЧХ НЧ и СЧ головок.

Внутренние диски изготовлены из фанеры (можно ДСП) толщиной 16 мм (верхняя панель 1 и нижнее основание 19 громкоговорителя, диск 9 для крепления СЧ головки 8 и основание СЧ блока 10, диск 13 для крепления НЧ головки 16) и 10 мм (сегменты 17 акустического лабиринта). В нижнем основании 19 корпуса громкоговорителя (рис. 3) высверлено 22 отверстия 20 диаметром 18 мм для выхода звуковых колебаний, после чего к нему приклеена натянутая ткань, выполняющая функции ПАС.

Диски и сегменты вытачивают на токарном станке или вырезают резцом [4]. Для крепления НЧ и СЧ головок в дисках 9 и 13 вырезают отверстия. Снизу с помощью шурупов к ним крепят металлические прямоугольники размерами 25x10x4 мм. В центре этих прямоугольников имеются резьбовые отверстия, в которые ввинчивают стойки 7 и 12, крепящие головку к дискам через резиновые прокладки.

Собирают громкоговоритель в такой последовательности. Сначала монтируют "этажерку* лабиринта из сегментов 17, расстояние между которыми фиксируют металлическими втулками 18 диаметром 10 мм. Для этого через сегменты и втулки пропускают стержень с резьбой на концах (на рисунке не показан), стягивающий детали "этажерки", с помощью гаек, под которые необходимо подложить плотные резиновые шайбы, обеспечивающие натяжение при возможном усыхании сегментов. Перед сборкой сегменты лабиринта 17 оклеивают войлоком, в котором вырезают (высекают) отверстия диаметрами 11...12 мм так, чтобы втулки 18 опирались непосредственно на материал сегментов. Затем для фиксации расстояния между "этажеркой" лабиринта и диском 13 НЧ отсека временно устанавливают технологическую полосу нужной высоты, вырезанную из гофрированного картона и свернутую в цилиндр.

После высверливания отверстий в сегментах 17 и дисках 9 и 13 для пропуска сигнальных проводов можно приступать к сборке НЧ отсека 15. Для этого "этажерку" лабиринта вместе с диском 13 и фиксирующим его картонным цилиндром оклеивают одним слоем плотной бумаги. Затем собирают СЧ отсек 10. На его основание 9 и диск предварительно наклеивают один слой войлока, затем накладывают на него последующие слои, фиксируя их в нескольких местах с помощью мелких гвоздей. Расстояние между основанием и диском в этом отсеке также фиксируют картонным цилиндром и оклеивают отсек одним слоем плотной бумаги. Подготовленный таким образом СЧ отсек располагают на расстоянии 70 мм ниже нижнего сегмента "этажерки" (также с помощью полосы технологического картона), и на оба отсека 10 и 15 наклеивают еще один слой плотной бумаги. После высыхания этого слоя весь цилиндр оклеивают обоями, постепенно доводя толщину стенок до 10 мм.

На один громкоговоритель приблизительно потребуется 2...3 рулона обоев длиной 11 м и 3...4 л клея ПВА. Каждый проклеенный слой должен хорошо просохнуть. По окончании склейки верхние и нижние неровные торцы цилиндра аккуратно обрезают. Затем ножовкой отрезают отсек 10.

Перед сборкой громкоговорителя все внутренние стороны отсеков 10 и 15 необходимо оклеить слоем войлока 11. Последующие слои (их количество показано на рис. 1) укрепляют небольшими гвоздями. Кроме того, весь внутренний объем отсека 10 равномерно заполняют разрыхленной ватой (100.. 150 г). Дальнейшая сборка ясна из рис. 1. Стойки 12 в верхней части имеют хвостовики с резьбой М5, на которые надевается СЧ отсек 10. Под крепежные стойки 7 и 12 необходимо подложить резиновые шайбы. Отсек 10 также закрепляется через шайбы, для чего в его войлочном покрытии предварительно вырезают отверстия соответствующего диаметра (на рис. 1 не показаны).

Рассеивающие конусы 5 и 6 можно выточить из дюралюминия или изготовить из фанеры, как это рекомендовано в [1]. Их диаметры на 20...30 мм должны превышать диаметры диафрагм соответствующих головок. Угол между образующей конуса 6 и горизонтальной поверхностью составляет 45°. Стойки 4 имеют хвостовики с резьбой, на которые устанавливают конус 6 (конус 5 приклеивают). ВЧ головку 3 крепят на стойках 4 хвостовиками стоек 2. К этим же стойкам винтами крепят верхнюю панель 1 громкоговорителя.

Корпус громкоговорителя (отсеки 10. 15 и 21) оклеивают каким-либо декоративным материалом, например, самоклеющейся пленкой или искусственной кожей. Отверстия для выхода звука затягивают упругой пластмассовой сеткой. Стыки между сеткой и декоративным материалом закрывают матерчатой или кожаной лентой 14.

В цилиндрическом отсеке 21, также склеенном из бумаги, размещаются разделительные фильтры. О них следует сказать подробнее. Часто в разделительных фильтрах между НЧ и СЧ головками включают фильтр первого порядка, состоящий только из конденсатора. Предполагается, что этого достаточно, поскольку в СЧ головке есть естественный спад АЧХ в области низких и высоких частот. Однако фильтр первого порядка (особенно при большой мощности сигнала) может привести к появлению интермодуляционных искажений, поскольку плохо отфильтрованный низкочастотный сигнал при попадании на СЧ головку нагревает ее звуковую катушку. Соответственно сопротивление катушки меняется с частотой колебаний неотфильтрованного низкочастотного сигнала. В результате ток, протекающий по катушке СЧ головки, будет промодули-рован этим сигналом, что и повлечет за собой появление интермодуляционных искажений [5]. Поэтому в предлагаемых разделительных фильтрах применены не только ФНЧ и ФВЧ, но и полосовой фильтр, ограничивающий диапазон СЧ головки. Схема фильтров показана на рис. 4. Частоты их раздела 500 и 5000 Гц. Фильтры смонтированы на печатной плате из стеклотекстолита. Конденсаторы С1 (К76П-1) и С2 (К73-16) для уменьшения вибрации изолированы от платы мягкими прокладками, а каркасы катушек индуктивности - резиновыми шайбами. Оси подстроечных резисторов (ППБ) выведены на нижнее основание отсека 21.

АЧХ отдельных звеньев громкоговорителя не снимались, поскольку возможности примененных головок и фильтров достаточно хорошо известны. Оценивалась лишь общая АЧХ громкоговорителя, особенно в областях раздела полос, с целью ее выравнивания с помощью подстроечных резисторов R2 и R4 (рис. 4).

Оценочные измерения проводились на открытой лоджии с помощью микрофона МКЭ-3 и осциллографа. Микрофон размещался в точке, удаленной от НЧ и ВЧ головок на расстояние 1 м. В качестве источника сигнала использовался звуковой генератор. Измерения показали, что полученная АЧХ не отличается от типовой ЧХЧ (частотная характеристика чувствительности) микрофона: плавный спад ниже 40 Гц и выше 15 кГц. Предельная шумовая мощность громкоговорителя - 70 Вт, электрическое сопротивление - от 5 до 7 Ом.

Лучшей оценкой звучания любого звуковоспроизводящего комплекса является все же непосредственное прослушивание воспроизводимых им музыкальных программ, а оно показало, что несмотря на применение в громкоговорителе головок среднего качества стереофоническое звучание было чистым и естественным и не утомляло слух при длительном прослушивании, а это говорит об отсутствии заметных нелинейных и интермодуляционных искажений.

Показанная на рис. 5 фотография иллюстрирует внешний вид и устройство громкоговорителя со снятой декоративной сеткой.

Подставками для громкоговорителя могут служить, к примеру, мебельные шаровые опоры или конусные ножки с резиновыми прокладками.

Литература

1. Шоров В., Янков В. Акустическая система для самостоятельного изготовления. - Радио. 1997. № 4. с. 12-14.
2. Шоров В., Янков В. Трехполосная АС пространственного звука. - Радио, 1998. № 2. с. 20-22.
3. Громкоговоритель с круговым излучением. - Радио. 1998, № 7. с. 54.
4. Верховцев О. Г., Лютов К. П. Практические советы мастеру-любителю. - Л.: Энергомашиздат, 1987. с. 89.
5. Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? - Радио, 1997. № 4.с. 14-16.

Автор: М.Сиротюк, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Твердотельные батареи Panasonic 04.10.2025

Твердотельные аккумуляторы считаются следующим шагом в эволюции энергосистем: в отличие от традиционных литиево-ионных, они не содержат жидкого электролита, что существенно снижает риск возгорания и утечки. Именно на это делает ставку Panasonic, намереваясь завершить подготовку первых образцов к марту 2027 года, то есть к концу 2027 финансового года. Как сообщил технический директор подразделения Panasonic Energy Сеичиро Ватанабе, после выпуска опытных моделей клиенты проведут тесты, которые могут занять около двух лет, прежде чем начнется полноценное серийное производство. Хотя основным направлением для компании по-прежнему остаются литиево-ионные аккумуляторы, Panasonic стремится использовать свой опыт в сфере электромобильных технологий, чтобы выйти на новые рынки - прежде всего в области роботов и промышленных систем. На этом направлении японская корпорация намерена соперничать с такими компаниями, как TDK, уже закрепившимися в сегменте твердотельных решений. Интерес к новой ...>>

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Случайная новость из Архива Медузы восстанавливают тело 04.07.2015 Способность к регенерации есть у всех живых существ, просто у кого-то она выражена в меньшей степени (мы, например, не можем отрастить палец или ногу взамен утраченных), у кого-то - в большей (для тритонов, к примеру, восстановить ногу, глаз или какой-нибудь внутренний орган совсем не проблема). Чемпионами самовосстановления можно назвать кишечнополостных - гидр, медуз и их родственников, хотя тут все-таки следует помнить, что устроены они заметно проще, чем те же тритоны. В исследованиях регенерации один из самых частых модельных объектов - пресноводная гидра из учебника биологии, которая после любой раны, после любого повреждения может сделать все, как было. Но, как оказалось, кишечнополостные не всегда "делают все, как было". Майкл Абрамс (Michael Abrams) и его коллеги из Калифорнийского технологического института экспериментировали с личинками-эфирами медузы аурелии ушастой. Эфиры устроены проще, чем взрослые медузы: небольшое дисковидное тело с 8 двойными лопастями-выростами по краям, щупалец как таковых нет, пищеварительная система недоразвита. У личинки отрезали одну или несколько "рук"-лопастей, после чего она довольно быстро, за несколько часов, залечивала рану. Однако новой лопасти взамен утраченной не появлялось. Вместо этого эфира перестраивала тело так, чтобы стать снова симметричной - независимо от того, сколько ей оставляли "рук", семь, пять или всего лишь две. Как известно, медузы относятся к радиально-симметричным животным: у них можно отличить верхнюю часть тела от нижней, но невозможно отделить левую сторону от правой. Двигаясь, медуза "хлопает" куполом и ротовыми лопастями (а личинка - лопастями, расположенными по краям тела), и именно симметрия в собственном строении позволяет животным двигаться в нужном направлении. Если какой из "конечностей" будет не хватать, то из-за образовавшегося пустого места нарушится гидродинамика, потоки воды при толчке будут идти не туда, и медуза не сможет управлять своими движениями. Поэтому для личинки оказывается важнее не столько заново отрастить утраченную лопасть, сколько восстановить симметричное строение тела. Более того, несимметричная эфира довольно часто, в 15% случаев, вообще не могла превратиться во взрослую медузу. В статье в PNAS авторы пишут, что тело личинок перестраивалось мышечными усилиями: если в воду, где они жили, добавляли вещество, расслабляющее мышечные клетки, то симметризация происходила заметно медленнее. Наоборот, если мышцы эфиры под действием повышенной концентрации солей магния начинали сокращаться быстрее, то и симметричное строение восстанавливалось скорее. Очевидно, все дело тут в том, что из-за утраты лопастей механические силы в теле медузы оказывались несбалансированными, что само собой приводило к перестройке эластичного тела. При этом эфиры обходились без того, чтобы стимулировать активное деление и отмирание клеток, как оно бывает при регенеративных процессах у других животных - очевидно, механическим способом здесь можно достичь приемлемого результата без больших энергетических затрат на клеточную динамику. Личинки других видов медуз тоже оказались способны к симметризации - конечно, было бы интересно выяснить, способны ли к такому трюку взрослые медузы и другие радиально-симметричные организмы. Полученные результаты еще раз говорят нам о том, что морфогенез - формирование частей тела, органов и т.д. - зависит не только от молекулярно-генетических процессов, но и от сугубо физических взаимодействий между разными частями тела. Известно, что и человеческие клетки чутко реагируют на механические силы, которые порой могут оказывать решающее влияние на их клеточную судьбу; возможно, что и в медицинской регенерации наших тканей и органов можно будет добиться большего успеха, если мы обратим внимание на их "физику".

Другие интересные новости:

▪ Интеллектуальный экран Xiaomi Smart Display 10

▪ Бактерии тоже курят

▪ Чипы памяти GDDR6

▪ Энергия из-под Йеллоустоуна

▪ Цеолит в алюминии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Психология. Шпаргалка

▪ статья Какие планеты Солнечной системы имеют кольца и из чего эти кольца состоят? Подробный ответ

▪ статья Параплан для начинающих. Личный транспорт

▪ статья Простая MIDI-клавиатура для ПК. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощные выпрямительно-ограничительные диоды серии КД2972. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025