Данные чертежи проектов акустических систем взяты мною из интернета, я просто сделал небольшую подборку, которую буду продолжать. По мере возможности буду давать ссылки на первоисточник (это не всегда получается, так как многие материалы скачаны давно и источники уже не известны).
Двухполосная акустическая система
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Данный чертеж представляет собой небольшую двухполосную акустическую систему, так называемых полочников. Фазоинвертор — щель, образованная конструкцией корпуса. На чертеже показаны размеры, но данных по динамическим головкам нет. Размеры каждой колонки: высота 370 мм, ширина 210 мм, глубина 340 мм. Корпус изготавливается из 16 мм МДФ (конечно, можно использовать и другие материалы).
Двухполосная АС, Китай
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Чертежи китайской двухполосной акустической системы, с фазоинвертором. Высота колонок 410 мм, ширина 200 мм, глубина 300 мм.
Еще один чертеж китайской АС
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Двухполосная китайская АС, кроме чертежа корпуса никаких данных больше нет. Высота АС 367 мм, ширина 228 мм, глубина 296 мм. Корпус изготавливается из 20 мм МДФ. Фазоинвертор выходит на заднюю сторону колонки.
Двухполосная АС Discovery 110
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Высота колонок 340 мм, ширина 204 мм, глубина 262 мм. Корпус — МДФ толщиной 22 мм.
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
В колонках использованы динамики: СЧ/НЧ — 15W/8434G00 и ВЧ — R2604/832000 оба производства Scan Speak.
Еще одна колонка. Размеры АС: 430 х 300 х . Чертеж безымянный.
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Sub 15P1200Nd — проект сабвуфера
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
+ Щелкните по рисунку, чтобы увеличить!
Проект сабвуфера на головке BEYMA 15P1200Nd. Размеры 678 х 560 х 460 мм, толщина стенок 18-25 мм.
PRETICH.ru
· Опубликовал Pretich December 19 2016 · В Аудио, видео, фото, радио · 0 Комментариев · 15282 Прочтений ·
Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, авторизуйтесь для добавления комментария.
Реклама
Авторизация
Вы не зарегистрированы? Нажмите здесь для регистрации.
Забыли пароль? Запросите новый здесь.
Источник
Изготовление корпусов колонок: Обзор материалов
Раньше колонки представляли собой обыкновенные рупорные громкоговорители и не имели корпуса как такового. Все изменилось, когда в 20-х годах XX века появились динамики с бумажными диффузорами.
Производители начали изготавливать крупные корпуса, которые вмещали в себя всю электронику. Однако вплоть до 50-х годов многие производители аудиоаппаратуры не закрывали корпуса колонок полностью – задняя часть оставалось открытой. Это было связано с необходимостью охлаждения электронных компонентов того времени (ламповое оборудование).
Задача корпуса колонок – контроль акустической среды и удержание динамиков и других компонентов системы. Уже тогда было замечено, что корпус способен оказывать серьезное влияние на звучание громкоговорителя. Поскольку передняя и задняя части динамика излучают звук с разными фазами, то возникала усиливающая или ослабляющая интерференция, что приводило к ухудшению звука и появлению эффекта гребенчатой фильтрации.
В связи с этим начались поиски способов улучшения качества звучания. Для этого многие стали исследовать естественные акустические свойства различных материалов, пригодных для изготовления корпусов.
Волны, отраженные от внутренней поверхности стенок корпуса колонок, накладываются на основной сигнал и создают искажения, интенсивность которых зависит от плотности используемых материалов. В связи с этим часто оказывается, что корпус стоит гораздо дороже компонентов, заключенных в нем.
При производстве корпусов на крупных фабриках, все решения касательно выбора формы и толщины материалов принимаются на основании расчетов и тестов, однако Юрий Фомин, звукоинженер и инженер-конструктор акустических систем, чьи разработки лежат в основе мультимедийных систем под брендами Defender, Jetbalance и Arslab, не исключает, что даже в отсутствие специальных музыкальных знаний и большого опыта работы в аудиоиндустрии можно сделать что-то, близкое по характеристикам к «серьезному» Hi-Fi.
«Надо брать готовые разработки, которыми инженеры делятся в сети, и повторять их. Это 90% успеха», – отмечает Юрий Фомин.
При создании корпуса акустической системы следует помнить, что, в идеале, звук должен поступать только из динамиков и специальных технологических отверстий в корпусе (фазоинвертор, трансмиссионная линия) – нужно позаботиться, чтобы он не проникал через стенки колонок. Для этого рекомендуется выполнять их из плотных материалов с высоким уровнем внутреннего звукопоглощения. Вот несколько примеров того, из чего можно собрать корпус для динамиков.
Древесно-стружечная плита (ДСП)
Это доски, сделанные из спрессованной древесной стружки и клея. Материал обладает гладкой поверхностью и неплотной рыхлой сердцевиной. ДСП хорошо гасит вибрации, однако пропускает через себя звук. Плиты легко скрепляются клеем для дерева или монтажным клеем, однако их края имеют тенденцию крошиться, что немного усложняет работу с материалом. Также он боится влаги – при нарушении производственных процессов легко её впитывает и разбухает.
В магазинах продают доски разной толщины: 10, 12, 16, 19, 22 мм и так далее. Для небольших корпусов (объемом меньше 10 литров) подойдет ДСП толщиной 16 мм, а для корпусов большего размера следует выбрать доски толщиной 19 мм. ДСП можно облицовывать: обклеивать пленкой или тканью, шпаклевать и красить.
Древесно-стружечная плита используется при создании акустической системы Denon DN-304S (на фото выше). Производитель выбрал ДСП потому, что этот материал является акустически инертным: колонки не резонируют и не окрашивают звук даже при высокой громкости.
Облицованная ДСП
Это ДСП, облицованная декоративными пластиками или шпоном с одной или с двух сторон. Плиты с деревянной облицовкой скрепляются обычным клеем для дерева, однако для ДСП, облицованной пластиком, придется покупать специальный клей. Для обработки срезов доски можно воспользоваться кромочной лентой.
Столярная плита
Популярный строительный материал из реек, брусков или других наполнителей, которые оклеены с двух сторон шпоном или фанерой. Плюсы столярной плиты: относительно малый вес и простота обработки краев.
Ориентированно-стружечная плита (ОСП)
ОСП – это доски, спрессованные из нескольких слоев тонкой фанеры и клея, узор на поверхности которых напоминает мозаику желтого и коричневого цветов. Сама поверхность материала неровная, но ее можно отшлифовать и покрыть лаком, поскольку текстура дерева придает этому материалу необычный вид. Такая плита обладает высоким коэффициентом звукопоглощения и устойчива к вибрациям.
Также стоит отметить, что благодаря своим свойствам ОСП используется для формирования акустических экранов. Экраны необходимы для создания комнат прослушивания, где пользователи могут оценить звучание акустических систем в практически идеальных условиях. Полосы из ОСП крепятся на определенном расстоянии друг от друга, образуя тем самым панель Шредера. Суть решения заключается в том, что закрепленная в определенных точках полоса под воздействием акустической волны расчетной длины начинает излучать в противофазе и гасит ее.
Древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ)
Сделанный из древесной стружки и клея, этот материал более гладкий, чем ОСП. Благодаря своей структуре МДФ хорошо подходит для изготовления дизайнерских корпусов, поскольку легко поддается распилу, – это упрощает стыковку деталей, скрепляемых между собой при помощи монтажного клея.
МДФ можно облицовывать, шпаклевать и красить. Толщина плит варьируется от 10 до 22 мм: для корпусов колонок объемом до 3 литров будет достаточно доски толщиной 10 мм, до 10 литров – 16 мм. Для больших корпусов лучше выбрать 19 мм.
Если при выборе материала для изготовления корпусов акустических систем отбросить в сторону звуковые аспекты, то останутся три определяющих параметра: низкая стоимость, простота обработки, простота склеивания. МДФ как раз обладает всеми тремя. Именно невысокая стоимость и «податливость» МДФ делают его одним из самых популярных материалов для изготовления колонок.
Пример использования МДФ – полочная акустика Arslab Classic 1 SE, стенки корпуса которой изготовлены из толстых древесноволокнистых плит, препятствующих возникновению вибраций и окрашиванию звука.
Фанера
Этот материал сделан из спрессованного и склеенного тонкого шпона (около 1 мм). Для повышения прочности фанеры слои шпона накладываются так, чтобы волокна древесины были направлены перпендикулярно волокнам предыдущего листа. Фанера – лучший материал для подавления вибраций и удержания звука внутри корпуса. Склеить фанерные доски между собой можно обычным клеем по дереву.
Шлифовать фанеру сложнее, чем МДФ, поэтому выпиливать детали нужно как можно точнее. Среди достоинств фанеры стоит выделить её легкость. По этой причине из неё часто делают кейсы для музыкальных инструментов, ведь достаточно обидно отменять концерт из-за того, что музыкант надорвал спину.
Именно этот материал применяется компанией Penaudio для производства напольной акустики – она использует латвийскую фанеру, которая изготавливается из березы. Многим нравится то, как выглядит обработанная березовая фанера, особенно после покрытия лаком, – это придает корпусу уникальности. Этим и пользуется компания: поперечные слои фанеры стали своеобразной «визитной карточкой» Penaudio.
Камень
Чаще всего используются мрамор, гранит и сланец. Сланец – самый подходящий материал для изготовления корпусов: с ним достаточно просто работать из-за его структуры, и он эффективно поглощает вибрации. Главный недостаток – необходимы специальные инструменты и навыки обработки камня. Чтобы как-то упростить работу, возможно, имеет смысл изготовить из камня только переднюю панель.
Стоит отметить, что для установки колонок из камня на полку, вам может понадобиться мини-кран, да и сами полки должны быть достаточно прочными: вес каменной аудиоколонки достигает 54 кг (для сравнения, колонка из ОСП весит около 6 килограмм). Такие корпусы серьезно улучшают качество звука, но их стоимость может оказаться «неподъемной».
Колонки из цельного куска камня делают ребята из компании Audiomasons. Корпусы вырезаются из известняка и весят порядка 18 килограмм. По заявлениям разработчиков, звучание их продукта придется по вкусу даже самым искушенным меломанам.
Оргстекло/стекло
Можно сделать корпус для динамиков из прозрачного материала – это действительно круто, когда видно «внутренности» колонки. Только здесь важно помнить, что без должной изоляции звук будет ужасным. С другой стороны, если вы добавите слой звукопоглощающего материала, прозрачный корпус перестанет быть прозрачным.
Неплохим примером акустической hi-end-аппаратуры из стекла может служить Crystal Cable Arabesque. Корпуса техники Crystal Cable изготавливаются в Германии из полос стекла толщиной 19 мм со шлифованными гранями. Детали скрепляются между собой невидимым клеем в вакуумной установке, дабы избежать появления пузырьков воздуха.
На выставке CES-2010, проходившей в Лас-Вегасе, обновлённые Arabesque завоевали все три награды в области Инноваций. «До сих пор ни одному производителю техники не удавалось добиться настоящего hi-end-звучания от акустики, изготовленной из такого сложного материала. – писали критики. – Компания Crystal Cable доказала, что это возможно».
Клееная древесина/дерево
Из дерева получаются хорошие корпуса, однако здесь нужно учитывать важный момент: дерево имеет свойство «дышать», то есть оно расширяется, если воздух влажный, и сжимается, если воздух сухой.
Так как деревянный брусок проклеивается со всех сторон, в нем создается напряжение, что может привести к растрескиванию древесины. В этом случае корпус потеряет свои акустические свойства.
Металл
Чаще всего для этих целей используется алюминий, точнее – его сплавы. Они легкие и жесткие. По мнению ряда специалистов, алюминий позволяет уменьшить резонанс и улучшить передачу высоких частот звукового спектра. Все эти качества способствуют росту интереса к алюминию со стороны фирм-производителей аудиоаппаратуры, и его используют для изготовления всепогодных акустических систем.
Существует мнение, что изготовление цельнометаллического корпуса – не самая хорошая идея. Однако стоит попробовать сделать из алюминия верхние и нижние панели, а также перегородки жесткости.
Источник
Расчёт корпуса и фильтров акустической системы
Сохранить и прочитать потом —
Конструирование акустических систем по готовым чертежам дело, конечно, увлекательное, но элемент творчества при этом, как ни крути, отсутствует. Вот если бы овладеть основными принципами построения АС, а затем все самому рассчитать и сделать из того, что есть под руками, — вот был бы класс! Это возможно, если взять несколько уроков у опытного мастера. Сегодня — первое занятие.
Уроки труда, или методика создания акустических систем
Все любители и специалисты, заинтересованные в достоверном воспроизведении звука, знают, что без хороших акустических систем не обойтись. Поэтому особенно озадачивают противоречия между различными взглядами на критерии качества АС. Ещё менее ясно, какие методы создания АС надежнее и приводят к приемлемым результатам.
Даже начального опыта прослушивания достаточно, чтобы заметить очень большую разницу между звучанием одной и той же музыки на разных моделях. При этом основной параметр — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — почти всегда близок к идеалу, если верить данным фирм-производителей.
Большинство меломанов не может самостоятельно измерить АЧХ и приходит к выводу: проблема АЧХ практически решена, качество воспроизведения звука зависит от конструкции и материалов динамиков, корпусов, кроссоверов. Например: катушка без сердечника — хорошо, с сердечником — хуже. Или: корпус весом в 40 кг лучше, чем 20-килограммовый, при тех же габаритах и т.д.
Разумеется, оспаривать влияние динамиков, корпусов, элементов кроссовера, кабелей внутренней разводки, звукопоглотителей и прочих составляющих было бы ошибкой, но всё ли в порядке с АЧХ? Независимые измерения, например, в хорошо оснащённых лабораториях авторитетных зарубежных и отечественных аудиожурналов, не подтверждают оптимистических параметров, заявленных производителями.
На практике каждая модель АС имеет свою кривую АЧХ, разительно отличающуюся от других разновидностей колонок, причем это относится к любой ценовой группе. Наблюдаемая разница многократно превосходит порог заметности, известный из психоакустики, ее просто невозможно не услышать. И слушатели её, конечно, замечают как различие тембрального баланса при воспроизведении одних и тех же композиций разными АС. Идентифицировать искажения тембра с проблемами равномерности АЧХ нелегко, ведь перед глазами — ровные, будто по линейке нарисованные характеристики от изготовителя.
Не факт, что эти изумительные графики — обман. Просто для рекламы измерения производятся по методикам, обеспечивающим «благообразный» вид кривых. Например, при повышенной скорости сканирования рабочего диапазона в сочетании с высокой инерционностью, то есть усреднением пиков и провалов при регистрации зависимости звукового давления от частоты.
Производителей можно понять, в конце концов, все мы хотим выглядеть несколько лучше, чем на самом деле, и поэтому причёсываемся, умываемся и т.д. перед ответственными встречами.
Гораздо интереснее другое: почему одна АС с «плохой» АЧХ звучит хорошо, а другая, может быть, обладающая менее безобразной характеристикой, — гораздо хуже? Независимые, более «честные» измерения выявляют несовершенство передачи тембрального баланса из-за особенностей АЧХ, но не помогают интерпретировать, расшифровать смысл «перегибов» и дисбалансов характеристик, раскрыть связь между поведением кривой и конкретными особенностями звучания АС. Вот подходящее сравнение: кардиограмма ничего не говорит обычному человеку, тогда как врач-специалист способен прочитать по ней состояние пациента.
Наша сегодняшняя задача — научиться анализировать АЧХ. Начнём с самого общего вопроса. Почему, обладая всем необходимым, разработчики не создают идеальной, одинаково хорошо звучащей акустики. Ведь идеал, эталон — только один! Очевидно, что все колонки, близкие к нему, будут звучать очень похоже. Существует ряд общепризнанных методик обеспечения «ровной» АЧХ, и одна из основных — настройка АС в заглушенной, безэховой камере. Есть и другие, вроде бы логичные и адекватные методы, например, настройка по импульсным сигналам. Но работая по одинаковым алгоритмам, специалисты каждый раз получают разный результат. Вспомните откровения авторитетных зарубежных мастеров, опубликованные в аудиопрессе: «… обеспечив идеальную АЧХ в звукомерной камере, мы потом «портим» эту характеристику для получения приемлемого звучания в обычных условиях…». Не пора ли прекратить молиться на равномерность АЧХ с точки зрения некой общеизвестной методики измерения?
Ведь любой способ измерения в науке и технике неизбежно даёт целый комплекс разносортных ошибок. В нашем случае самые вредные ошибки — методические, то есть связанные с несовершенством самого подхода. Например, где располагать микрофон относительно АС в звуковой камере? На акустической оси? А где эта ось? Перед ВЧ-динамиком? А если он воспроизводит начиная с 8 кГц? Тогда, видимо, точнее мерить на оси СЧ-динамика? А если сместить микрофон на 5 см выше? Получим совсем другую АЧХ. На какую ориентироваться? И почему мы думаем, что ухо слушателя окажется именно там, где находился микрофон?
Кроме того, на НЧ и нижней середине АС активно взаимодействует с полом, влияние которого в безэховой камере отсутствует.
Об интеграции излучения АС с помещением прослушивания в данный момент даже и разговор не будем начинать. Это взаимодействие очень сильно влияет на звучание, но его конкретные проявления бесконечно разнообразны, поэтому не умещаются в «ложе» какой-либо математической модели, с достаточной точностью необходимой для действительно высокого качества воспроизведения.
Ещё интересный факт: в реальном помещении суммарная АЧХ двух АС стереопары, даже при сильном усреднении, сильно отличается от АЧХ одной АС. Традиционные методики настройки АС не учитывают этого важного обстоятельства. Это недопустимо, так как главные персоны в музыке — солисты — чаще всего локализуются в центре звуковой сцены, то есть — воспроизводятся обеими АС.
Можно сделать вывод: при таком обилии методических ошибок обычные способы контроля АЧХ дают неправильную характеристику для реально очень ровных АС (например, Audio Note, Magnepan и т.д.). С другой стороны, крайне подозрительно выглядят полученные по ненадёжным методикам слишком гладкие АЧХ. В этом случае ошибки измерений скомпенсированы специально сформированной характеристикой, которую разработчик обеспечивает, слепо доверяя не оправдавшим себя на практике способам измерений.
Меньше всего мне хотелось бы заменять веру в одни несовершенные принципы верой в другие, мои. Они тоже далеко не идеальны, в них присутствуют заметные методические ошибки, только менее грубые.
Залог прогресса — понимание недолговечности роли достигнутых знаний и умений, готовность воспринимать, в процессе практической работы и исследований, новые открытия. Надо уметь пересматривать подходы к достижению лучших результатов, если количественный рост позволяет совершить качественный скачок.
Итог работы зависит от методов и развития личности создателя АС. Известны превосходные изделия, рожденные в рамках традиционных подходов, при условии высочайшего класса и опыта разработчиков.
Моя цель — вооружить всех желающих достаточно эффективной методикой создания АС с приемлемым звучанием. Длинное вступление было необходимо для того, чтобы обратить ваше внимание на факторы, мешающие развивать искусство настройки АС.
Мне бы хотелось передать свой опыт, не тратя на это непомерных «писательских» усилий. Поэтому буду рассказывать только о добытых на практике фактах и методах работы, без обоснований и теоретических объяснений. Мой принцип — уверенно излагать своё мнение можно, если имеется аудиосистема, хорошим звучанием подтверждающая рекомендации автора. Для доступности расчёты и приёмы настройки максимально упрощены, без существенного вреда для результата.
Урок первый. Корпус
В первую очередь ограничим необъятную тему. Рассмотрим разработку и настройку двух полосных АС с фазоинвертором (ФИ). Такой тип легче «поддаётся» новичкам. Договоримся, что озвучиваем жилую комнату 10 — 20 м². Это определяет выбор диаметра НЧ/СЧ-динамика. В этом случае оптимальный диаметр диффузора — 10 — 20 см (примерно). Паспортная мощность (100 часов разового шума без повреждения громкоговорителя) — 20 — 60 Вт. Чувствительность — 86 — 90 дБ/Вт/м. Резонансная частота (вне корпуса) — не выше 60 Гц. Если вас устроит нижняя граничная частота (готовой АС) 100 Гц, можно брать динамик с резонансом 80 — 100 Гц.
Кстати, если АС без завала воспроизводит хотя бы от 100 Гц, звучание вполне фундаментально и «весомо», только иногда исчезают некоторые необязательные, но очень желательные элементы звуковой картины. Их можно восстановить сабвуфером, но чтобы при этом не испортить звук, надо набраться опыта его согласования с сателлитами.
Не обольщайтесь по поводу паспортных данных недорогих АС, свидетельствующих о воспроизведении НЧ от 30 до 40 Гц. Реально в формировании звуковой картины участвуют только те низкие ноты, которые отыгрываются без «завала». Всё, что имеет спад хотя бы 4 — 5 дБ, маскируется «верхним басом» (80 — 160 Гц), поэтому для большинства АС воспринимаемый на слух диапазон начинается с 50 — 80 Гц. Мы же привыкли думать, что это 30 — 40 Гц, поскольку ориентируемся на паспортные данные с допустимым отклонением -8 — -16 дБ. Повнимательнее посмотрите в аудиопрессе на реальные частотные характеристики колонок. Отмерьте, в соответствии с приведённым масштабом, -3 дБ от среднего уровня, и вы увидите, что даже крупные напольные АС эффективно работают где-то от 50 Гц.
Если диаметр диффузора — 10 — 12 см, чувствительность — 86 — 88 дБ/Вт/м, а мощность — 20 — 30 Вт (типичные параметры недорогого динамика), то о «домашней дискотеке» придётся забыть. С другой стороны, громкоговорители минимального диаметра нередко имеют более равномерную АЧХ, чем большие.
«Малыши» лучше по ширине и равномерности диаграммы направленности. Интересно, что одна из высочайших по качеству АС фирма System Audio принципиально использует только маленькие мидбасовые динамики. Полная добротность современных небольших НЧ-головок обычно составляет 0,2 — 0,5.
Не надейтесь на расчёты низкочастотного оформления, практические результаты им соответствуют недостаточно точно. Опыт показывает: лучше выбрать динамики с добротностью больше 0,3 — 0,4, иначе, даже с фазоинвертором, трудно обеспечить приемлемый бас. Для таких громкоговорителей имеет смысл изготавливать корпуса объёмом, примерно равным эквивалентному объёму громкоговорителя.
Очень ориентировочно для рекомендуемых по параметрам динамиков эквивалентный объём соответствует диаметру: 10 см — ≈ 18 литров; 16 см — ≈ 26 литров; 20 см — ≈ 50 литров.
В качестве базисного варианта рассмотрим корпус с ФИ для громкоговорителя диаметром 16 см. Объём — 26 литров. Площадь сечения ФИ — 44 см². Длина трубы ФИ — 20 см. Частота настройки — около 40 Гц. Площадь сечения ФИ должна составлять 20 — 25% от площади диффузора Sд.
Sд = π × (d/2) 2 , где d — диаметр диффузора, ограниченный серединой подвеса (рис. 1).
Если необходимо пересчитать габариты трубы ФИ для другого «литража» (другой диаметр динамика), сохраняя частоту настройки, действуйте в соответствии с примерами:
1. Громкоговоритель d = 9 см, Эквивалентный объём (Vэ) ≈ 8 л. 8 литров меньше 26 литров в 3,25 раза. Надо скомпенсировать разницу изменением длины (l) и площади (Sфи) трубы ФИ, иначе частота резонанса ФИ резко повысится.
Понижают частоту настройки Fфи увеличением lфи и снижением Sфи. Оптимальная Sфи для динамика площадью: Sд = π (9 см/2) 2 = 3,14 × (4,57 см) 2 ≈ 63,6 см 2 находится в диапазоне: Sфи ≈ 63,6 см 2 /5 … 63,6 см 2 /4 ≈ 13 см 2 … 16 см 2 . В данном случае уменьшение Sфи вносит вклад в понижение Fфи в 44 см 2 /(13 см 2 … 16 см 2 ) ≈ 2,75 … 3,38 разa, что вполне компенсирует изменение объёма АС в 3,25 раза.
Кстати, компенсировать снижение объёма увеличением длины трубы ФИ для маленького корпуса (V = 8 литров) невозможно. Тем более что от внутреннего среза трубы ФИ до ближайшего препятствия (до стенки корпуса АС) должно быть свободное расстояние не менее 8 см (в крайнем случае — 5 см). То есть один из габаритов корпуса (параллельный оси трубы ФИ) должен быть равен lфи (20 см) + 8 см (свободное пространство) + примерно 3 см (толщина двух стенок корпуса) = 31 см./p>
Для 8-литрового корпуса такой большой размер может быть только высотой. Возможная конструкция щелевого ФИ с прямоугольным сечением трубы показан на рис. 2а.
Это очень непрактичная конструкция, так как требуется установка на специальную подставку, не загораживающую выход ФИ. Если вывести порт наверх, установка АС упростится, но вид сверху ухудшится, кроме того, колонка превратится в отличную ловушку для пыли, сора и мелких предметов.
Очень удобна конструкция, показанная на рис. 2б. Однако она требует увеличить высоту до 31 см + 8 см = 39 см. Это не всегда допустимо.
Можно изготовить корпус в виде глубокой «буханочки», с наибольшим размером — в глубину (рис. 2в).
Если не удаётся обеспечить нужную длину трубы, можно:
во-первых, выбрать минимальную Sфи = Sд / 6; Sфи = 63,6 см 2 / 6 ≈ 10,6 см 2 ;
во-вторых, несколько уменьшить lфи (≈ на 30 %), пожертвовав повышением Fфи до ≈ 50 — 60 Гц.
Уменьшение Sфи до 10,6 см 2 снизит эффективность ФИ и, соответственно, увеличит «завал» отдачи в диапазоне 40 — 60 Гц.
Рост Fфи при уменьшении lфи допустим, так как резонансная частота динамика диаметром 10 см выше, чем у громкоговорителя 16 см. Это значит, что ФИ с резонансом в 55 Гц не просуммирует свой подъём НЧ с резонансом динамика в ящике (≈ 70 — 90 Гц в данном случае) и не будет вредного для звучания подъёма на НЧ в области 50 — 100 Гц, который мог бы возникнуть, например, при укорочении ФИ для корпуса с динамиком 16 см.
Итак, для 8-литрового ящика и громкоговорителя диаметром 10 см вполне нормально выбрать lфи ≈ 14 см, Sфи ≈ 13 см 2 .
2. Громкоговоритель d = 18 см, эквивалентный объём (Vэ) ≈ 50 л. 50 литров больше, чем 26 литров, в 1,92 раза.
Оптимальная Sфи для динамика площадью:
Sд ≈ 3,14 × (18 см / 6) 2 ≈ 254,3 см 2
находится в диапазоне
Sфи ≈ 254,3 см 2 /5 … 254,3 см 2 /4 ≈ 51 см 2 … 64 см 2 .
Увеличение Vэ в 1,92 раза сильнее влияет, чем увеличение Sфи в 1,45 раза. В целом Fфи понижается ориентировочно до 35 Гц. Так как резонансная частота динамика (Fд) диаметром 20 см ниже, чем Fд диаметром 16 см, то снижение Fфи — положительный фактор. Не стоит компенсировать это уменьшением lфи.
Опытные профессионалы способны точно настраивать параметры фазоинверсного акустического оформления, добиваясь максимально плоской АЧХ в диапазоне от нижней граничной частоты АС до 125 — 200 Гц. Любителю или новичку не стоит тратить на это особых усилий.
В дальнейшем я поясню, как проконтролировать полученную АЧХ на НЧ и как устранить недопустимые отклонения, если таковые обнаружатся. Кроме того, влияние на звучание неидеальности характеристики в области НЧ сильно зависит от соотношения уровня воспроизведения баса по сравнению со средними частотами. Нельзя забывать, что из-за взаимодействия АС с реальным помещением АЧХ в нижнем регистре в любом случае будет очень неравномерной.
Главные усилия необходимо сосредоточить на настройке желаемой АЧХ в области СЧ и балансировке между НЧ, СЧ и ВЧ. На первом этапе создания АС — при разработке корпуса, достаточно учесть следующие рекомендации.
Корпус должен молчать. В идеале воспроизводят звук только громкоговорители, но в реальной жизни корпус откликается на их работу. Переизлучение звука стенками ящика вносит искажения.
Один из простейших способов улучшения виброзащиты корпуса — увеличение толщины стенок. Здесь следует знать меру, прослушивание показывает, что начиная с некоторого значения эта мера даёт незначительноё улучшение звучания. Для полочных АС вполне достаточно будет 16 — 8 мм ДСП или ДВП. Выгодно укреплять корпус изнутри рёбрами жёсткости.
Разумеется, существует много способов виброзащиты корпуса АС. Они приведены, например, в книге «Высококачественные акустические системы и излучатели» (И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. — М.: Радио и Связь, 1985.). Практика показывает, что 16-миллиметровые стенки, укреплённые рёбрами жёсткости, обеспечивают достаточную виброзащиту.
Абсолютных истин нет. У акустически мёртвых корпусов есть альтернатива — использование массива различных пород дерева, каждая из которых обладает собственным звучанием. Это — трудный путь с технологическими и творческими проблемами. Он не для новичков, здесь требуется высшая квалификация в области деревообработки, тонкое восприятие музыки, упорство в поиске приемлемых вариантов исполнения корпуса. Иногда таким образом удаётся создать превосходные АС.
Урок второй. Фильтры
Если вы думаете, что фильтр это просто схема, разделяющая сигнал на несколько частотных полос для соответствующих громкоговорителей, то вынужден буду вас разочаровать. Всё гораздо сложнее. Простой кроссовер нужен для идеальных динамиков с ровной АЧХ по звуковому давлению, но таковых, к сожалению, не существует. В лучшем случае некоторые типы динамиков позволяют обеспечивать приблизительно приемлемую балансировку АЧХ при лобовом использовании кроссоверов.
Положение усложняется из-за сложного взаимодействия громкоговорителей в полосе передачи эстафеты от низкочастотного к более высокочастотному. Например, имеем замечательно ровные в своих полосах СЧ и ВЧ-головки с аккуратными спадами АЧХ вне полос, а при совместной работе получаем ужасную АЧХ. Особенно проблематично для новичка состыковать НЧ и СЧ-динамики. Приёмы такого бесшовного соединения — тема отдельной статьи. Для начала необходимо набраться опыта, настраивая двухполосную АС.
Даже самые простые фильтры — мощный инструмент в умелых руках, позволяющий приблизить АЧХ реальной АС к желаемому идеалу. Для НЧ/СЧ-головок фильтры первого порядка (катушка индуктивности, включенная последовательно с динамиком) чаще всего не подходят. Они недопустимо деформируют АЧХ в полосе пропускания, заваливают середину, делая звучание тусклым, неритмичным, монотонно гудящим. В некоторых случаях такой фильтр позволяет чуть скорректировать АЧХ в верхней части диапазона, воспроизводимого НЧ/СЧ-головкой. При этом частота среза такого фильтра близка верхней частоте динамика.
У редких головок наблюдается рост отдачи, пропорциональный повышению частоты сигнала на протяжении нескольких октав. Сбалансировать АЧХ в этих случаях можно индуктивностью фильтра первого порядка, но чаще для этого применяют фильтры второго порядка. Они позволяют исключить сильные искажения АЧХ в полосе пропускания.
Подбором сочетаний величин ёмкости и индуктивности фильтра второго порядка можно обеспечить в полосе около частоты среза спад или подъём АЧХ, используя схему в качестве эквалайзера. Это — один из методов оптимизации АЧХ.
На рис. 3 показан фильтр второго порядка. Ёмкость включена параллельно динамику.
Рассчитаем значения L1 и С1 для фильтра без подъёма или спада на частоте среза. Поверим значению импеданса, приведённому производителем. Если бумажек нет, померяйте сопротивление по постоянному току и умножьте результат на 1,25. Обозначим полученное значение просто R.
В этом случае модули (величины без учёта фазы) сопротивления L1 и C1 на частоте Fс равны R, то есть 4 Ом. Кстати, на частоте среза модули сопротивления L1 и C1 всегда равны.
Если выравнивание АЧХ требует подъёма на Fc, скажем, на 1 дБ, то есть примерно но 10%, необходимо снизить модули сопротивления L1(|ZL1|) и C1(|ZC1|) примерно на 10% по сравнению с R = 4 Ом, то есть до 4 Ом x 0,9 = 3,6 Ом.
Частота среза остаётся прежней, но на Fс на головку подаётся ≈110% сигнала за счёт повышенного потребления тока от усилителя и преобразования его «звенящим» фильтром с добротностью больше единицы в форсированный сигнал на головке.
Если надо «завалить» область около Fc на 1 дБ, то нужно пересчитать фильтр, как будто его нагрузка — сопротивление динамика примерно 1,1 x 4 Ом = 4,4 Ом.
Проще получить нужные значения, увеличив L1 и уменьшив С1. Тогда Fc не изменится, а |Zl| и |ZC| будут равны 4,4 Ом.
L1 = 398 mН x 1,1 = 438 mН.
С1 = 24,9 mF x 1,1 = 22,64 mF.
|Zl1| = 2π × F × L1, |ZC1| = 1 / (2π × F × C).
Учтите, что при необходимости увеличения отдачи в области около FC придётся смириться с падением импеданса АС в этой же области.
Падение импеданса необходимо контролировать. Попробуйте следующий простой способ.
Подключите к выходу вашего усилителя цепь, показанную на рис. 4а.
На этом рисунке значок «+» соответствует красной клемме, а «-» — чёрной. На результаты измерений перемена полярностей не влияет.
Подайте на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 1 кГц от генератора. Регулятором громкости усилителя и регулятором выходного уровня генератора установите на выходных клеммах усилителя ≈1 В действующего напряжения. Для этого вам понадобится вольтметр, способный измерять действующее значение напряжения в области звуковых частот.
Переключите вольтметр для измерения напряжения на выходах резистора R2. Прибор покажет ≈38,5 мВ. Подрегулируйте уровень сигнала до показаний вольтметра ≈40 мВ.
Подключите вашу АС вместо R2. Плавно изменяйте частоту сигнала на выходе генератора. Вы увидите, что показания вольтметра меняются. Эти изменения пропорциональны частотно-зависимому значению импеданса АС. Можно зарисовать измеряемую характеристику: по горизонтальной оси будет шкала частоты, по вертикальной — уровня напряжения. И то и другое выполняется в логарифмическом масштабе. (Пример пустого бланка будет опубликован в следующем номере «Практики AV».) Особенно внимательно ищите минимумы напряжения, плавно меняя частоту. Эти точки на характеристике соответствуют минимумам импеданса АС.
С достаточной точностью можно считать, что значение импеданса |ZAC| равны показаниям вольтметра, поделённым на 10.
Например, 40 мВ соответствует 4 Ом, 30 мВ — 3 Ом. Если у вас нет чувствительного вольтметра, то поможет хороший тестер. В режиме измерения переменного напряжения тестер является вольтметром. Его показания верны до 2 — 5 кГц, выше может быть существенная погрешность. Сверьтесь с паспортом тестера. Кроме того, не все модели тестеров позволяют измерять с хорошей точностью сигналы величиной десятки милливольт. В этом случае можно установить на клеммах усилителя выходной сигнал не 1, а 10 В. В режиме наших измерений усилитель нагружен на сопротивление более 100 Ом. Такая высокоомная нагрузка позволяет развить 10 В действующего напряжения даже большинству маломощных усилителей, причём без перегрева.
К сожалению, при 10 В на выходе есть опасность сжечь резистор цепи, обеспечивающей устойчивость, который присутствует в схемах многих усилителей. Поэтому не стоит проводить измерения на частотах выше 3 кГц.
Понятно, что в режиме «10 вольт» на пробном резисторе R2 надо установить не 40 мВ, а 400 мВ. Соответственно, шкала напряжения будет проградуирована от 125 мВ до 6000 мВ (6 В). При этом показания вольтметра делим на 100 и получаем величину импеданса АС. Например, 400 мВ соответствует 4 Ом.
