Как улучшить колонки вега 50ас 106

Как улучшить колонки вега 50ас 106

версия для печати
Данный текст будет полезен тем, кто имеет слабое представление о модернизации акустики. Описываемый процесс не претендует на оптимальность, но наиболее выгоден при недостатке финансовых средств. Фотографии и видео думаю, будут очень полезны для не уверенных в своих силах. Serzhi

Как мы переделывали колонки.

Под воздействием длительного прочтения SU.HARDW.AUDIO и материалов сайта ussrhi-fi.azz.ru я решился на их модернизацию. О ней, собственно, и пойдёт речь.

Прежде всего необходимо было найти войлок, хотя бы искусственный. Но оказалось, что найти столь экзотический материал не так-то просто. Убив день на поиски, я закупил в магазине «Сделай сам» лист поролона 2мх1мх20мм. Затем был закуплен полимерный клей с очень ёмким названием «Еко-Насет»

Несмотря на название, клеил он просто отменно. В закромах Родины был найден пластилин, необходимый для герметизации стыков

и вата для звукорассеивания. Из инвентаря, кроме отвёрток и пассатижей, пригодились паяльник

А теперь, собственно, о процессе. Вот так выглядит собранная АС

(не говорите, что не в том месте поставлена, она там для красоты стояла). Снимаем переднюю панель, видим такую картину:

Необработанная плита ДСП и свисающие куски поролона не радуют глаз. Но это ещё далеко не самое страшное.

Теперь разогреваем паяльник, откручиваем шурупы, крепящие головки, и отпаиваем от динамиков провода. Динамики по отдельности выглядят так

(слева направо — 35ГДН-3-8, 10ГДВ-2-16 (кстати, изначально там стояли 5ГДВ-1-8 с бумажным диффузором, их я выкинул сразу после покупки колонок) и 20ГДС-1-8 (а не 1-4, как на схеме). Затем откручиваем шурупы, держащие фазоинверторы, и аккуратно извлекаем их, не забыв протереть от опилок. Фазоинверторы оказались склеенными из двух половинок и совершенно прямыми

Колонка, лишённая динамиков, выглядит так.

Наверное, даже на фото заметно, что внутри просто море опилок. Видимо, их не убрали специально, чтобы заменить вату :). Кстати, в другой колонке я нашёл бумажный мешок с ватой, в этой же не было вообще ничего звукопоглощающего.

Затем откручиваем пассатижами гайки, крепящие панели из ДСП, на которых расположены электроэлементы фильтра АС. Вынимаем их через большую дырку и отпаиваем провод. Панели выглядят примерно так

(видны даже осыпавшиеся опилки). Вооружаемся паяльником, отпаиваем к чёртовой матери все провода и припаиваем новые (у меня был многожильный медный провод сечением порядка 2 кв. мм). При этом учитываем, что фильтры, скорее всего, собраны не так, как заявлено в схеме, однако деталей хватает на то, чтобы собрать их правильно. Это и нужно сделать.

Теперь займёмся внутренним оформлением :). Первое, что нужно сделать — включить пылесос и постараться высосать изнутри как можно большее количество опилок. Остатки тщательно стереть влажной тряпкой. Затем взять пластилин и тщательно замазать им все стыки корпуса. На это уходит примерно два бруска пластилина. Теперь можно заняться кройкой. Берём метровую линейку (забыл её сфотографировать 🙂 ) и замеряем ей высоту и ширину колонки. Вычитаем из каждого измерения 3-4 см и по полученным размерам вырезаем прямоугольник из поролона. Для этих целей можно воспользоваться канцелярским ножом и линейкой (видео, 380кБ), а потом разорвать по сделанным надрезам (видео, 450 кБ). Далее открываем клей и наносим его на заднюю стенку (видео, 900кБ). Складываем вырезанный поролон гормошкой м просовываем его в дырку от НЧ динамика, затем расправляем, прижимаем и разглаживаем (видео, 650 кБ.). Аналогичную операцию проводим с остальными четырьмя стенками. Получается конструкция, которую мы назвали «гроб для снеговика»

Теперь наступает очередь ваты. Из неё нужно сделать «колбаски» диаметром

4 см, перевязать их нитками, чтобы не развалились. Затем смазать одну сторону колбасок клеем и наклеить по центру боковых стенок. Получится что-то типа ватного поручня. На заднюю стенку можно наклеить две «колбаски».

Далее займёмся передней стороной. В целях герметизации и уменьшения вибраций пластмассовой панели на неё также накладывается поролон (я не приклеивал, но можно и приклеить). Вырезаем выкройку, затем кладём её сверху на переднюю стенку, предварительно неплотно вставив стакан под СЧ-динамик. Далее канцелярским ножом вырезаем дырки под динамики и фазоинверторы (видео, 600кБ ). «Выкройка» получается примерно такой. Из поролонового кружка, который был вырезан под НЧ-динамик, нужно сделать шайбу и подложить её под стакан (не с чаем, а с динамиком СЧ).

Теперь откладываем «выкройки» в сторону, ибо настало время установить панели с фильтрами обратно в корпус (припаять провод, идущий к усилителю, лучше сначала). Затем выпускаем провод на СЧ в соответствующую дырку и вставляем стакан, не забыв про шайбу. Потом накладываем «выкройку», припаиваем динамик СЧ и прикручиваем его, следя, чтобы поролон не вылез из-под его краёв. Далее аналогичным образом припаиваем и прикручиваем ВЧ-головку. Затем нужно установить фазоинверторы (а ни в коем случае не НЧ- динамик, т.к. дырка под него потребуется, чтобы придерживать поролон при вставке фазоинверторов). Ну и наконец (пишется слитно!) припаиваем и устанавливаем НЧ-динамик. Получаем примерно такую картину (сверху — я 🙂 ).

Осталось только прикрутить пластмассовую панель. Делать это нужно осторожно, следя, чтобы нижняя часть не попала на край динамика НЧ, иначе она будет безбожно выпирать.

Вот, в общем-то, и всё. Ставим на место, включаем что-нибудь басовитое и наслаждаемся чистыми, глубокими и упругими басами. Удачи Вам, и хорошего звука!

Made by Dmi3. Feel free to mail to root@dmi3.nnov.ru

P.S. (от Serzhi)
Доработка конечно не полная, но так как делалась в первый раз, то даже очень ничего. Добавлю от себя то, что автор пропустил, но чем собирается заняться в ближайшее время.
1) Динамики надо сажать на резиновые прокладки.
2) Фазоинверторы, как и стакан СЧ надо тоже отклеивать звукопоглотителем
3) СЧ динамик оптимально заменить хотя бы на 6ГДШ-5 с небольшой модернизацией фильтра
4) СЧ динамику надо сделать ПАС.
5) Колонки желательно поставить на шипы.
6) К динамикам желателен аудио провод. К НЧ не менее 2,5мм2, СЧ — около 1мм2, ВЧ — тонкий одножильный.
7) Стоящие в данной колонке электролитические конденсаторы на плате фильтра лучше заменить на неэлектролиты, хотя бы типа МБГО.
8) Переднюю и заднюю стенку колонки желательно скрепить распоркой.

made by Serzhi, flash animation by Rum
Belarus Grodno 2001-2002

Источник

Доработка 50 АС-106 «Вега» (на шаг ближе к Hi-Fi)

1. История и обзор существующих вариантов доработки

2. Измерения. Как это было у меня

2.1. Использование RMAA

2.2. Параметры T-S с помощью RMAA и JBL Speaker Shop

2.3. Параметры T-S “вручную” с помощью RMAA

3. Измерение характеристик пассивных элементов для фильтров

3.1. Multi Meter 0.03

3.2. Коробочка и Speaker Workshop

4. “Я тебя слепила из того, что было”: собственно АС

5. Планы

1. История и обзор существующих вариантов доработки.

35 ГДН-1-8, или, по старому ГОСТ, 25 ГД-26, которые начали выпускаться в начале 70-х как развитие 10 ГД-30 – это была первая отечественная головка компрессионного типа, типоразмера 20 см (8″). Характеризовалась довольно низкой резонансной частотой (30-40 Гц), невысокой отдачей (0,12-0,15 Па, или, по современному – 85-86 Дб/Вт/м). Первая серия 25 ГД-26 имела магнит с редкоземельными металлами. Версия “Б” имела обычный магнит. Встречались и 4, и 8 Ом версии.

На основе 25 ГД-26 было создано довольно много трехполосных АС, 25 АС-2, 25 АС-11, 25 АС-111, 25 АС-109, 25 АС-126, позже, с наименованиями уже по новому – 50 АС-103, 50 АС-104 и 50 АС-106, S-50B, и двухполосные – 15 АС-404.

В качестве СЧ звена в промышленных АС поначалу использовались 6 ГД-6 или 10 ГД-34, после начала выпуска 15 ГД-11, повсеместно стала использоваться она в нескольких модификациях, более позднее название – 20 ГДС-3, 4.

В качестве ВЧ звена использовались 3 ГД-31 (5 ГДВ-1), в более поздних вариантах – 10 ГД-35 (10 ГДВ-2, 6 ГДВ-6).

Акустические системы на основе описанного комплекта ДГ выпускались с оформлением “закрытый ящик”, например, 25 АС-109, или фазоинвертор, – это, в основном, относится к более поздним разработкам, 25 АС-109-1 (50 АС-103), 25 АС-109-2 (50 АС-104). Полезный внутренний объем составлял от 12 л (15 АС-404, ЗЯ) до 40 (25 АС-111, ЗЯ).

Чаще всего обещаны “типичные” частоты раздела полос в 500 и 5000 Гц. Реже 200 и 5000 Гц – но это уже в трехкомпонентных системах, по современному – 2.1, когда НЧ головки расположены в отдельном ящике в виде тумбочки, а СЧ и ВЧ – в виде полочных АС.

За два с лишним десятилетия опубликовано довольно много вариантов переделки и доводки данного семейства акустических систем. Прежде всего, рекомендуется устранить заводские недоделки: обеспечить герметичность корпуса, выполнить вибро- и звукопоглащение, заменить подводящие и внутренние кабели.

Дальнейшую доработку можно сделать с небольшими дополнительными денежными затратами.

Рекомендуют доработать фильтры для получения более точных значений частот раздела полос.

АС в закрытом исполнении и с небольшим объемом рекомендуют дополнить фазоинвертором для получения большей отдачи НЧ звена.

Рекомендуют доработать СЧ и ВЧ головки.

Применяемый 15 ГД-11 обладает низкой пороговой чувствительностью из-за малой гибкости подвижной системы и тяжелого диффузора, лишая фонограммы самых тихих звуков и, кроме того, дает много призвуков, особенно без использования ПАС. Рекомендуют добавить ПАС (панель акустического сопротивления) на СЧ звено для подавления всплесков отдачи установленных ДГ на частоте основного резонанса, и уменьшения нелинейных искажений. Кроме снижения искажений установкой ПАС, рекомендуют оснастить его дополнительным излучающим куполом достаточно высокой жесткости, закрепив его поверх “родного” пылезащитного колпачка. Говорят также, что переклейка колпачка наизнанку, выпуклой стороной внутрь, дает почти тот же результат (пробовал с 35 ГДН-1, не заметил).

Долгое время используемая в качестве ВЧ звена, головка 3 ГД-31 имеет неприятное “металлическое” звучание. Его доработка сводится к размещению внутри головки звукопоглощающего покрытия из войлока или Герлена и, дополнительно, к покрытию тыльной стороны диффузора вибропоглощающим составом на основе Герлена или полиизобутилена (это легко описать, сделать намного труднее…).

Таким образом, с небольшим вложением денежных средств достигается достаточно приличное, в сравнении с исходным, звучание АС.

Более дорогими вариантами является замена динамических головок на обеспечивающие лучшее звучание с соответствующей корректировкой или заменой разделительных фильтров. Часто совмещают замену головок СЧ и ВЧ звеньев с установкой фазоинвертора. Вместо 3 ГД-31 можно установить более компактную 4 ГДВ-1, с минимальными доделками и изменениями внешнего вида, дополнив конструкцию фазоинвертером. Рекомендуют использовать 6 ГД-13 (6 ГДВ-4), как более чувствительную и обладающую лучшим звучанием. В двухполосном варианте рекомендуют использовать вместо 3 ГД-31 широкополосную 3 ГД-42, или переделать АС в трехполосную.

Кроме того, для модернизации СЧ и ВЧ звеньев подходят все рекомендации, относящиеся к улучшению семейства 35 АС с минимальной корректировкой (подгонкой под чувствительность НЧ звена).

Я ничего принципиально нового не предложу: просто опишу свой путь с учетом опыта предшественников и с наименьшими денежными вложениями.

2. Измерения. Как это было у меня

2.1. Использование RMAA

С помощью этой программы (audio.rightmark.org) при небольшом желании можно снять АЧХ практически всего…

Применительно к АСостроению, можно снять АЧХ фильтров, ИЧХ головок, кроме того можно использовать RMAA в качестве вольтметра.

О том, как пользоваться программой, здесь описывать я не буду, это есть в инструкции.

Для снятия АЧХ фильтров все делаем как обычно: выход звуковой платы подключаем к внешнему усилителю (если звуковая плата не имеет усилителя мощности; если имеет- вполне сойдет и он), а вход звуковой платы – к нагрузке фильтра.

Необходимо помнить о согласовании уровней, чтобы “не убить” вход звуковой платы и получить достоверные результаты. Поэтому возможно, что понадобится делитель напряжения. Однако, АЧХ фильтра не зависит от уровня сигнала, поэтому можно уровень выходного сигнала усилителя сделать минимальным, чтобы звук из динамика было еле-еле слышно. Особенно надо быть осторожным при использовании внешнего усилителя без регулятора громкости (собственно, усилителя мощности, “оконечника”).

В версиях RMAA до 5.1 диапазон частот для калибровочного тона можно было задавать в довольно узких для данного применения пределах, посему снять АЧХ фильтра ВЧ звена, работающего даже от 5 кГц, было проблематично, ведь сигнал подавлялся фильтром. Начиная с версии 5.1 диапазон частот расширен до 30-15000 Гц (за что большое спасибо авторам!), чего хватит с запасом. Замечу так же, что нижняя граница в 30-60 Гц может быть полезна при снятии ИЧХ НЧ головок, небольшой мощности усилителя и достаточно большой величине токозадающего резистора.

Если с уровнями разобрались, можно подать на вход фильтра с нагрузкой измерительный сигнал, вход звуковой платы подключив к нагрузке фильтра. Желательно в качестве нагрузки сразу использовать динамическую головку, особенно если она для НЧ или СЧ звена: вот тут-то станет видна полезность цепей, корректирующих изменение импеданса с увеличением частоты сигнала, а для ВЧ звена – эффективность работы цепи подавления всплеска отдачи на резонансной частоте, если есть.

Схема для измерений:

К сожалению, RMAA пока не дает возможности “подвигать” графики друг относительно друга, чтобы смотрелось нагляднее.

Немного больше усилий потребует снятие ИЧХ. Схема для снятия ИЧХ:

По сравнению с предыдущей, последовательно с нагрузкой необходимо включить в качестве источника тока резистор. В программе JBL Speaker Shop рекомендуют использовать резистор на 1 кОм. В книге Виноградовой рекомендуется брать этот резистор с сопротивлением раз в 200-250 больше номинального сопротивления ДГ. От себя скажу, что номинал можно определить исходя из того, что же нам надо получить. Для определения резонансной частоты динамической головки или ящика с фазоинвертером вполне хватит резистора с номиналом раз в 10 больше номинального сопротивления ДГ, т.е. 75-100 Ом. Если же мы ставим целью снять ИЧХ ДГ для расчета параметров Thiele-Small, желательно, чтобы токозадающий резистор был в те же 10 раз больше максимального импеданса ДГ, как правило это – импеданс на резонансной частоте. Здесь – сложнее. Конечно, 1 кОм хватит. У меня максимальный импеданс получался около 60 Ом – это зависит от добротности ДГ и номинального сопротивления. Однако, на практике мы можем не иметь под рукой усилитель мощностью 100-200 Вт, как рекомендуют в описании к программе Speaker Shop. Посему выбирайте компромиссное решение. При использовании внешнего усилителя с выходным напряжением до 15 В я использовал резистор в 1 кОм. Необходимо помнить, что от номинала токозадающего резистора зависит точность результатов, если нужны измерения. При соотношении максимального импеданса ДГ и токозадающего резистора 1:10 точность измерений составит ±10%, что достаточно, поскольку дальнейший расчет параметров громкоговорителя (АС) носит скорее оценочный характер.

При использовании усилителя звуковой платы я остановился на номинале 300-400 Ом. При больших значениях резистора чувствительности линейного входа звуковой платы оказывается недостаточно.

Если требуется снятие характеристики с целью получения цифровых значений, а не просто относительного графика, надо от чего-то оттолкнуться. Для этого потребуется постоянный резистор с известным сопротивлением и второй токозадающий с таким же номиналом, как и первый.

Для удобства пользования графиками это сопротивление должно быть соизмеримо с импедансом подопытной ДГ, т.е. лежать в пределах 4-20 Ом. Если пользуетесь звуковой картой с усилителем, рекомендую этот резистор взять побольше, 10-20 Ом, чтобы хватило чувствительности линейного входа. Программа RMAA “ищет” сигнал калибровки в одном канале, поэтому подключение надо выбрать таким образом, чтобы в этот “нужный” канал сигнал попадал с этого резистора, если его номинал больше номинального импеданса ДГ и для определенности. При этом неудобство будет в том, что нельзя будет сравнить несколько графиков: при попытке мы увидим несколько прямых линий. Другой вариант- вначале примерно определить резонансную частоту головки, и в качестве частоты калибровочного тона выбрать ее, также подойдет достаточно высокая частота, выше 5 кГц, когда импеданс ДГ заметно превышает значение на частоте 1 кГц – вот тут-то пригодится расширение диапазона частот калибровочного тона.

2.2. Параметры T-S с помощью RMAA и JBL Speaker Shop

Теперь, научившись снимать ИЧХ ДГ, попробуем измерить параметры T-S. Для этого дополнительно потребуется, кроме усилителя с выходным напряжением 15-20 В, еще вольтметр переменного тока (подойдет обычный АВОметр Ц4*** или современный китайский цифровой) и еще один резистор с номиналом порядка 100 Ом. Конечно, и омметр, чтобы измерить сопротивление катушки ДГ.

Не забывайте, что цифровые приборы ценой до, примерно, 1500 рублей (а может, и больше, просто я более дорогими не пользовался) при замкнутых щупах на наименьшем пределе измерения сопротивления показывают не “0”, а какое-то значение, до 0,5 Ом – при измерении сопротивления катушки ДГ, если оно около 3,5 Ом, что типично для головок с номинальным импедансом 4 Ом, это может внести весьма заметную погрешность.

В программе JBL Speaker Shop рекомендуют использовать милливольтметр, но у меня его нет, стоит он дорого, самому делать – хлопотно и трудно будет его поверить, поэтому я и заменил его программой RMAA. Неприятность здесь в том, что потребуется еще одна программа- генератор звуковых частот, я использовал SoundForge, и вторая звуковая плата в компьютере. Может и есть программы, позволяющие делать и то, и другое – работать в качестве генератора и милливольтметра, и обходящиеся одной звуковой платой, но у меня таковой нет, а это решение пришло легко. И две звуковые платы, я думаю, сейчас не проблема для большинства: все современные материнские платы имеют встроенный AC’97 кодек, и большая часть пользователей предпочитают всё же использовать что-то аппаратное, с лучшими параметрами. В моем компьютере на материнской плате установлен “звук” на чипе CM8738, а внешняя звуковая плата с встроенным УМЗЧ – Creative Sound Blaster PCI. Их пришлось использовать вместе, потому что программа RMAA при работе использует и вход, и выход звуковой платы, да и генерить всё, что душе угодно, не может. Главные требования к характеристикам звуковых плат – небольшая неравномерность в диапазоне низких звуковых частот. У меня связка: “выход одной платы – УЗМЧ – вход второй платы” на частоте 20 Гц давала завал около 3 дБ, который приходилось корректировать даже при использовании внешнего усилителя, с усилителем звуковой платы будет еще хуже. Поэтому, желательно дополнительно иметь переключатель на два положения, чтобы можно было оперативно внести коррективы, сравнивая показания на “эталонном” резисторе с номиналом 100 Ом. То есть переключателем мы коммутируем нагрузку токозадающего резистора: ДГ или резистор в 100 Ом.

Порядок работы, в соответствии с инструкциями JBL Speaker Shop, такой. Подключаем выход звуковой платы к усилителю, выход усилителя нагружаем токозадающим резистором 1 кОм, его нагрузка, в свою очередь (ДГ или резистор в 100 Ом), выбирается переключателем. Вход второй звуковой платы подключаем к токозадающему резистору со стороны его нагрузки.

Теперь – первый этап калибровки нашей измерительной системы. В настройках RMAA устройством для “Playback/Recording” выбираем звуковую плату, которая не используется в системе “по умолчанию”. Sound Forge, например, не дает возможности выбрать устройство, с которым она работает, а RMAA – дает. Напоминаю, что выход звуковой платы в системе, используемой “по умолчанию”, подключен к входу усилителя, а выход той, которую использует RMAA, не подключен ни к чему нам сейчас полезному.

Подаем сигнал частотой 500 Гц (в Sound Forge, при открытом файле, Tools->Sinthesis->Simple, сигнал формы Sine, длительностью 20-30 секунд и нажимаем Preview. Нечто аналогичное есть и в Wavelab, CoolEdit и т.д., сигнал должен быть с максимальным уровнем) и устанавливаем на резисторе 100 Ом регуляторами громкости (звуковой платы и, если есть, внешнего усилителя) такое напряжение, чтобы, с одной стороны, не перегрузить вход звуковой платы, с другой- чтобы его можно было измерить с помощью имеющегося у нас прибора. Недорогие в прошлом, но довольно дорогие сейчас, приборы Ц4***, которые попадались мне, имели наименьшие пределы измерения переменного напряжения от 0,75 В до 2,5 В. Подойдет и недорогой китайский стрелочный прибор. Не забывайте, что на первой трети шкалы погрешность прибора не нормируется, посему устанавливайте напряжение, чтобы стрелка была где-нибудь на второй половине шкалы и совпадала с каким-нибудь “крупным” делением. Я пользовался прибором Ц4341 с наименьшим пределом 1,5 В и устанавливал напряжение 1 или 1,5 В.

Теперь смотрим на экран компьютера, в RMAA выбираем “Adjust I/O levels” и смотрим, что же у нас там вышло. Если есть возможность, регуляторами уровня записи подбираем уровень близкий к –1 дБ, как советуют авторы программы. Следите за тем, чтобы уровень гармоник не был слишком высоким. У меня возможности не было: не удалось для Creative Sound Blaster PCI получать неискаженный сигнал с уровнем больше –4 дБ, что в этом случае не особо важно, и я пользовался отсчетом в –6…-9,9 Дб. Ну и желательно, чтобы уровень шума был не выше –40 дБ по сравнению с уровнем полезного сигнала. В окошке программы можно наблюдать не только спектроанализатор, но и значение уровня входного сигнала в цифровом виде, чем и воспользуемся.

Итак, мы отрегулировали уровень сигнала на входе звуковой платы так, чтобы он не перегружался и тестер показывал бы некоторое определенное значение. Запишем уровни сигнала в вольтах и в децибелах. Для удобства воспользуемся Microsoft Excel для пересчета децибелов в вольты (JBL Speaker Shop хочет, чтобы значения напряжений ему давали в вольтах). Вообще-то, важны не абсолютные значения, а их отношения, но напрямую отсчеты в децибелах использовать все равно нельзя, поэтому и будем пересчитывать в Excel. Зная один отсчет в вольтах и соответствие ему в децибелах, легко получить уровень напряжения в вольтах, считав то, что покажет RMAA (в децибелах).

Сложно и хлопотно? Зато дешево: ничего не надо покупать. Если нет тестера десятилетней давности, дело осложняется. Без него делать нечего.

Ну вот, с подготовкой закончили. Теперь этап снятия характеристик. Все по рекомендациям JBL Speaker Shop (Test -> Loudspeaker), только измеренные RMAA значения вначале подставляем в таблицу Excel для пересчета в вольты.

Еще одна маленькая хитрость, о которой не стоит забывать. Как я уже сказал, у “комплекта измерительной аппаратуры” может быть большая нелинейность АЧХ вблизи 20 Гц. Ее можно корректировать “на лету”, подав сигнал и временно нагрузив токозадающий на резистор 100 Ом, сравнить показания с теми, что были на частоте 500 Гц и откорректировать потом уровень сигнала, снимаемый с ДГ.

На измерение параметров одной головки уходило примерно полчаса. Теоретически, можно бы было обойтись усилителем звуковой платы, но тогда может возникнуть проблема недостаточной чувствительности вольтметра, т.е. нужен милливольтметр, а если он есть, мучиться с RMAA смысл пропадает.

2.3. Параметры T-S “вручную” с помощью RMAA

Измерение параметров Тиля-Смолла описывается в книге Виноградовой и Войшвилло. После мытарств с JBL Speaker Shop, я решил испытать себя и этой методикой. Суть одна и та же, только здесь в качестве подсказок- описание. Времени на расчет характеристик требуется примерно столько же, но этот способ несколько нагляднее, можно контролировать каждый свой шаг.

Как уже сказано выше, потребуется второй токоограничивающий резистор с номиналом как можно более близким к первому, и резистор сопротивлением 5-20 Ом в качестве эталонного. Из внешних приборов нужен омметр. С помощью омметра находим нужную пару токозадающих резисторов. Я использовал пару по 370 Ом класса точности ±1%. Резисторы из одной партии (не бракованной) обычно имеют достаточно близкие номиналы, если нет возможности точно измерить сопротивление, купите такие.

Сопротивление резисторов выбираем исходя из тех же предпосылок, выбирая между точностью результатов и возможностями усилителя. Я использовал не внешний усилитель, а встроенный в звуковую плату. Необходимо как можно точнее измерить сопротивление эталонного резистора (если есть возможность, используйте промышленный, высокой точности, если нет- постарайтесь найти хотя бы недорогой цифровой прибор и измерить им эталонный резистор и сопротивление ДГ).

Для начала необходимо убедиться в линейности АЧХ “измерительного комплекса”, для этого соединяем вход и выход. Если замечена большая неравномерность на низких частотах, записываем результат измерения, чтобы потом воспользоваться им для корректировки. У меня неравномерность заметная, особенно с области низких частот, так что про нее забывать никак нельзя.

Снимая калибровочный сигнал с эталонного резистора, устанавливаем “Adjust I/O levels” и проводим измерения на “стенде”. Получившийся график корректируем при необходимости с помощью предыдущего.

Что видим на графике? Одну линию прямую – это от эталонного резистора (возможно, после корректировки АЧХ платы, как у меня), вторую – с “горбом” на низких частотах и подъемом примерно с 1 кГц. С помощью этого графика и будем проводить расчеты. Опять поможет Microsoft Excel.

С помощью средств RMAA рассматриваем “под лупой” отдельные участки графиков и переносим данные в таблицу.

Точку пересечения двух графиков отмечаем просто для проверки правильности формул. Минимальный импеданс тоже неплохо знать из заботы об усилителе. Максимальный импеданс нужен для расчетов. Импеданс на частоте 1000 Гц – для сравнения с паспортным значением.

Да, чуть не забыл: школьная линейка понадобится для измерения диаметра диффузора. Я ее долго искал по дому.

Еще раз повторяем процедуру получения графика для головки, помещенной в закрытом объеме, рассчитываем новые параметры T-S и по ним считаем эквивалентный объем. Можно обойтись только снятием резонансной частоты ДГ в ящике и воспользоваться приближенной формулой.

Вот и получили мы пару графиков перед расчетами. Красивые? Это хорошо, если красивые.

Пик импеданса – острый, симметричный. Такой и должен быть. Но, почему-то, так бывает не всегда…

Уж нет той красы… И главное – как по таким графикам считать, что брать за максимальный импеданс? Первое, что пришло в голову – дорисовать, чтобы получить острый пик. Для этого понадобится какой-нибудь графический редактор. Как выяснилось позже, таким де образом поступает Speaker Workshop при расчете ожидаемого графика. Можно попробовать снять графики снова, пока не получатся “правильные”.

На занятие всем, что описано выше, и попытку “тюнинга” УМ магнитофона “Союз-110 стерео”, у меня ушло примерно полгода – по вечерам и в выходные. Попутно читал “Ватную ветку” iXBT.

3. Измерение характеристик пассивных элементов для фильтров

Есть и еще одна проблема. Потребуется либо перестроить, либо создать новые фильтры. Как быть без приборов? Первое, что пришло в голову: купить. Однако выяснилось, что недорогие- до 1000 руб., умеют измерять только емкость. За 1500-2500 уже можно купить прибор, позволяющий измерять и емкость, и индуктивность с приемлемой (±2%) точностью для элементов, которые могут использоваться в фильтрах АС, но столько денег жалко (пару дорабатываемых АС при удачном раскладе можно приобрести за 500 руб.). Потом попалась программа MM – Multi Meter.

Также удалось взять в пользование недорогой прибор М890, который умеет измерять емкость до 20 мкФ. Погрешность прибора получилась около ±5%, впрочем, так и обещано.

Потом в руки попал мост переменного тока Р588 с погрешностью ±1%, он позволяет измерить емкость от 1 нФ до 1100 мкФ, индуктивность от 1 мкГн до 11 Гн, сопротивление постоянному току от 10 мОм до 11 МОм, кроме того – сопротивление переменному току в тех же пределах, но с погрешностью около ±5%.

Измерения производятся на частоте примерно 1 кГц. Мост – ручной, поэтому на измерение одного значения уходит минут 5. Зато – бесплатно… С помощью этого прибора было перемеряно несколько десятков конденсаторов, добытых из остатков вычислительной техники времен СССР, в основном типа К73-1х, кроме того – МБМ (по 1 мкФ) и МБГО, МБГЧ. Приятно отметить, что конденсаторы К73-1х повсеместно использовались не только в СССР, но и в технике производства стран бывшего соцлагеря – стало быть, качеству доверяли. Об электролитах такого не скажешь. Измерил и характеристики катушек индуктивности, которые использовались в фильтрах.

В целом сложилось впечатление, что прибор оправдывает заявленную точность и результаты измерений можно использовать в качестве эталона для проверки других приборов и методик измерения.

3.1. Multi Meter 0.03

После того, как были накоплены элементы с почти эталонными значениями, я взялся узнать точность измерения более доступных мне средств: мост, рано или поздно, придется отдать.

Самое простое измерительное средство – программа Multi Meter. Она позволяет добиться вполне приемлемой точности измерений (±3%), но при работе требуется частая замена частот, на которых проводятся измерения. Так что это больше похоже на подгонку результата под ответ. Посмотрите на результаты измерений на страничке “точность ММ” прилагаемого xls файла.

1. Небольшой размер программы.
2. Широкий диапазон измерения емкостей, от 0,01 мкФ до тысячи (или даже больше- не знаю, сравнить не с чем).
3. Возможность задать частоту для измерения индуктивности для катушек с сердечником позволяет видеть его нелинейность, если, конечно, она проявляется в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц.

1. Непредсказуемость результатов. Нужно менять частоты измерительных сигналов под разные диапазоны и под разные элементы.
2. Калибровка, вроде, и есть, но работает ли она? Я не заметил. А было бы к месту: чтобы измерить импеданс ДГ с номиналом 4 Ом, желательно бы компенсировать сопротивление проводов.
3. Нет ясности с выбором уровней входа и выхода звуковой платы. Я пользовался RMAA, Adjust I/O levels, ставил на максимум, -1 дБ или –6 дБ. Так что надо держать под рукой еще одну программу, иначе предсказуемость результатов уменьшиться еще сильнее.

3.2. Коробочка и Speaker Workshop

И вот я дозрел, чтобы “собрать” сей знаменитый девайс. Почему раньше не сделал? Меня пугал переключатель на три положения, которого у меня нет, и жуткие рассказы бывалых. Звучало примерно как “Позавчера поставил Linux. Чуть не умер. Вчера поставил Windows-95. Лучше бы позавчера умер. ”.

По описанию Шихатова не измерялось ничего. Потом попался рассказ Melomana о том, что делитель может все только портить. И точно: он все и портил. После выбрасывания делителя все настроилось и начало меряться. Результаты- на страничке “Коробочка”. Точность- ±3%. Правда, пределы измерения весьма узкие.

Но, как написано в законе Мэрфи, “Не пытайтесь повторить удачный эксперимент!” (Закон лаборатории Фетта). Первый удачный эксперимент пока остается последним. Десяток попыток откалибровать “коробочку” оказались безуспешными, точность результатов хуже, примерно, ±5-10% (в xls файле “дубль два”).

Схема коробочки немного упростилась.

Использован один Reference resistor R1 и один калибровочный R2. Пришлось оставить один выключатель для калибровки разницы в каналах. Кстати, при наличии на входе делителя это положение переключателя не нужно вовсе (по сравнению с сопротивлением резистора делителя, как указано у Шихатова – 11 кОм, сопротивление 4-10 Ом никакого заметного, ощущаемого нашими приборами вклада не дает. Так что зря я долго со “сборкой” тянул). Кроме того, мне показалось, что соединительные кабели от “коробочки” до измеряемого объекта тоже вносят свой вклад, особенно при измерении малых сопротивлений. Поэтому резистор, используемый при калибровке, я подключаю туда же, куда и измеряемый объект. Вместо подключения второго резистора просто соединяю щупы вместе (для этого сопротивление Reference resistor (R1) не должно быть меньше 4 Ом). На точность калибровки это не влияет. Или судьба, или уж нет… Иногда помогает поиграть с уровнями сигнала входа-выхода. Но это больше похоже не подгонку результата под ответ: могу добиться правильного измерения того, что знаю, а как измеряются параметры ДГ – не ясно, “эталонной” у меня нет.

Я по-прежнему использовал Creative Sound Blaster PCI со встроенным усилителем. Попытки использовать CM8738 успехом не увенчались. В принципе, при записи тестового сигнала (по описанию Шихатова) было видно, что в одном из каналов он сильно искажается, если его нагрузить на калибровочный резистор. Видимо, хоть и есть в чипе предусилитель для наушников, его выходной ток недостаточный.

Я пользовался программой версии 1.06. Проблемы, о которых пишет Шихатов – про открытие “item-a” и про эквивалентный объем, устранены. Кстати, в настройках программы можно выбрать “Single click opens resource” тем, кто отвык от двойного щелчка для открытия “подпапки”.

1. Быстрота снятия характеристик динамических головок и пассивных компонентов.

1. “Капризность” в настройке. Или я что-то не замечаю? Опыта мало: десяток попыток настройки, результаты девяти из них мне не нравится. Хотя, характеристики ДГ снимать вполне можно, так как они нужны только для предварительного расчета.
2. Узкий диапазон измерений. Резисторы – от 1 до 50 Ом, конденсаторы от 0,05 до 100 мкФ (правда, один раз “коробочка” угадала емкость конденсатора в 220 мкФ, но 1000 мкФ измерить и не пыталась), индуктивности от примерно 10 мкГн до 3-4 мГн, но чаще только до 1,5 мГн.
3. Неопределенность при измерении характеристик катушек с сердечниками и неправильное измерение активного сопротивления катушек.
4. “Я тебя слепила из того, что было”: собственно АС

Не думайте, что я больше полгода занимался только измерением емкости конденсаторов. Я еще и копался с АСами. Из-за этого же все затевалось… Задача- достичь максимального качества звука при наименьших денежных тратах.

У моих колонок – трудное детство. Они были выпущены примерно в 1991 году и около года служили для озвучивания открытого пространства на рынке – с машины торговали звуковыми кассетами. Так что корпусу досталось и солнца, и дождя. Сильно ничего не скривилось, но щели стали побольше и “самоклейка” отслоилась. Краска на диффузорах выгорела и они стали грязно-желтые. Потом покрашу в ярко-синий цвет!

Корпус выполнен из фанеры 12 мм, передняя стенка – 16 мм. Судя по всему, может попасться корпус и из ДСП.

Зато внутри все путем. Может и вправду ЗК корпуса собирали, но внутри щелей нет. Правда, “морда” ящика наклеена со щелями с наружной стороны.

А вот и фильтры. В одной АС – все нормально. Только… в СЧ и НЧ секциях катушки вроде одинаковые, только в НЧ вставлена какая-то железка. А, так это – сердечник. Зато фильтр собран по схеме (50AC-106), и емкость “Цобеля” аж 60 мкФ, на схеме – меньше. Но вот во второй АС была неправильно припаяна СЧ голова, перед гасящим резистором. Вот почему середина сильно выпирала.

Смотрим на фильтр еще раз. В катушке есть сердечник. Измеряем индуктивность: 1,14 мГн – явно мало. Вынимаем сердечник и меряем без сердечника эту L1, и L3 (по моей схеме), выбираем из них ту, у которой индуктивность больше, вставляем в нее сердечник. Получилось почти 1,5 мГн. Уже лучше. Замечаем, что индуктивность зависит от положения сердечника- он по размеру меньше, чем дырка и был закреплен куском поролона. А что будет, если сердечник заменить? На балконе как раз валялась стальная проволока. Разрезал на куски подходящей длины и ими заполнил дырку в сердечнике. Получилось уже 1,8 мГн. Тоже маловато. Снимаем АЧХ фильтра.

Уже лучше, только частота настройки фильтра не 500, а около 600 Гц. Видимо, можно поправить, только домотав немного проволоки, что я и сделал, опять же, был кусок под рукой, вышло почти два слоя, индуктивность 2,4 мГн. То, что надо.

Ну и сами головы. Мне не повезло – пылезащитные колпачки из пластика, блестящие такие. Буду менять на бумагу. А пока – подшлифовал наждачкой диффузор на одной ДГ – он был ранен, но не насквозь. Отмыл растворителем какую-то черную гадость на внешней стороне резиновых подвесов, потом клей и эту же гадость на тыльной стороне подвесов. Результат – одинаковая жесткость подвеса по всей окружности. Заметно, что у одной ДГ подвес даже на ощупь мягче, чем у второй. И сопротивление постоянному току очень отличается: 7,9 Ом у одной головы и 6,8 у другой. И резонансные частоты 35 и 43 Гц. Кошмар. Разброс остальных параметров будет весьма ощутимый, что совсем не гуд (например, Vas отличаются почти вдвое). После прослушивания была выявлена масса призвуков в подвесе. После однократного проклеивания “лаком” из старого “Момента”, разведенного в бензине, стало лучше, после двухкратного – почти хорошо, можно жить.

Поскольку головы совсем не новые, “прогрев” сигналом частотой 50 Гц в течении полусуток никакого изменения в параметрах не дал.

Пробовал вместо “родного” приклеить пылезащитный колпачок из толстого полиэтилена от флакона с шампунем, он подходит по размеру и по выпуклости. Немного снижается резонансная частота, отдача и улучшается АЧХ на частотах выше 3 кГц. Но отклеил – страшненький он, и без того вид так себе… Но этот эксперимент натолкнул на мысли о возможности расширить диапазон воспроизводимых частот вверх.

Пока с этими все. В планах- замена пылезащитного колпачка на бумажный, меньшего диаметра и достаточно жесткого, чтобы выровнять АЧХ до 5 кГц или выше, это важно для двухполоски, чтобы отказаться от использования 20 ГДС-2.

С корпусом проделано все как обычно: стыки промазаны оконной замазкой и обклеены на ПВА слоем материала от шинели и слоем довольно плотного синтепона, для крепления “пирога” очень удобен строительный степлер. Свободное пространство заполнено ватой и ватином. Отмечу, что сказочного улучшения воспроизведения низких звуковых частот не последовало, просто стало немного лучше.

Отмыл (они были и так не очень грязными). Сделал ПАС из синтепона. Одного слоя мало, надо два, при том, что синтепон довольно плотный. Подрезал края пластмассового стакана, чтобы ДГ плотно прилегала, вырезал из мягкого линолеума прокладку, набил стакан ватой. Вроде полегчало, певицы перестали постоянно срываться на крик.

“20 ГДС, фильтр Вега”- “родной”. Не ясно, как это все должно было согласовываться с НЧ и ВЧ секциями. Полоса по (уровню –3 дБ) 1200-3500 Гц. Т.е., на мой взгляд, гарантия провалов на целую октаву от 600 Гц, и от 3500 до 5500 Гц. И “верх” почти не режется. Индуктивность катушки в фильтре явно велика, емкость конденсатора- недостаточна, и надо дополнить фильтр, чтобы он эффективно работал, цепью Цобеля.

Емкость в итоге получилась почти 25 мкФ, катушка из НЧ секции, цепь Цобеля из резистора примерно в 10 Ом и конденсатора в 10 мкФ (если есть возможность, как у меня в одной АС, “отщипнуть” от аналогичной цепи НЧ секции, если нет – взять тот, что стоит последовательно с катушкой, туда все равно 25 мкФ надо). Возможно, кому-то понравится звучание АС с C2 в 15 мкФ, как советует В.Шоров – пробуйте…

На самом деле катушка индуктивности и цепь Цобеля с 20 ГДС-4 не нужны, потому как у этой ДГ естественный спад отдачи выше 4,5 кГц. Об этом писал В. Шоров; в предшественниках – 25 АС-2, 25 АС-109 катушки не было. Так что катушку выбрасываем.

10 ГДВ-2 (10 ГД-35 (Б) по старому) за 25 лет никто не хвалил, но до сих пор используется. Ватку под диффузором менять я не стал, а выкинул и налепил кусок Герлена. Если верить публикациям Алдошиной, у него должно быть хорошее звуко- и вибропоглощение на частотах от 1-2 кГц, так что, по-моему, он наилучшим образом подходит для предотвращения призвуков, которые возникают из-за отражения от керна магнитной системы. Кроме того, есть положительный опыт использования Герлена для оклейки внутренних поверхностей корзин головок 2 ГД-36, 3 ГД-31. По-моему, в 10 ГДВ-2 самое место Герлену. Что же получилось?

Резонансная частота снизилась, что есть всегда хорошо. Множество маленьких пиков на графике выше 4 кГц заменил один на частоте 5 кГц, но побольше – с ним, быть может, придется бороться. Что это дало на слух? Вроде, звук стал мягче и даже с фильтром 1 порядка известного неприятного “шипения” не заметно.

Теперь перебираем фильтр, делаем из 3 порядка 2. Что это дает? Небольшое сопротивление катушки индуктивности ниже частоты настройки фильтра немного “придушивает” отдачу ДГ на частотах резонансов, кроме того можно, дополнив фильтр еще одним конденсатором, получить резонансный контур, настроить его на частоту основного резонанса (2 кГц), тем самым еще более ослабить неприятные призвуки на резонансной частоте ДГ, хотя, мне кажется, это уже лишнее, намазанная Герленом 10 ГДВ-2 работает и так.

Комментарии к схеме. В ВЧ – фильтр второго порядка из тех элементов, что были- подошли вполне. В СЧ секции исключена катушка индуктивности, увеличена емкость конденсатора, дополнительно взят конденсатор с номиналом 10 мкФ из НЧ секции. Некоторое понижение отдачи из-за сильного демпфирования бокса СЧ головки и заклеивания окон компенсируется исключением катушки индуктивности. В НЧ секции: из двух (СЧ и НЧ) катушек выбрана та, что с большей индуктивностью, изменен сердечник катушки так, чтобы окно было заполнено максимально, советую домотать два слоя провода с одной катушки на другую; емкость в компенсирующей цепи немного уменьшилась, но от этого она не теряет функциональности.

Новую схему фильтра можно назвать “сырой”, потому что она не учитывает особенностей используемых ДГ. Однако, примерные измерения АЧХ, в первую очередь, 20 ГДС-4, позволяют говорить о правильности пути. Вызывает сомнение только емкость C2- скорее всего, лучше поверить В. Шорову, а не мне. Проверю, напишу во второй части. Фазировку ДГ пока я не менял, оставил заводскую. Это тоже требует уточнения и, возможно, подгонки фильтров.

В одной АС в цепи Цобеля у меня установлено 6 конденсаторов номиналом 10 мкФ, в другой – два по 30 (и там, и там получается в сумме 60 мкФ), видимо, возможен вариант 3*20 мкФ. Почти в любом случае из элементов 2-х АС можно собрать фильтры по моим схемам после перестановок, в худшем случае потребуется два конденсатора по 10 мкФ дополнительно.

5. Планы

Что еще… Шарик теннисный купил, но клеить на 20 ГДС-4 не стал: жалко денег на эпоксидку. 6 ГДШ-5 тоже купил, пробовал, ставить тоже не буду: это не панацея. Лучше бы Визатон купил, а пока- деньги на ветер. Опыты с переклеиванием колпачка “наоборот” на 35 ГДН-1 убеждают не верить, что если приклеить колпачок на 20 ГДС-4 выпуклой стороной внутрь, улучшится отдача на частотах выше 5 кГц. Попробую самодельный колпачок из картона и из донышка от банки с пивом, он точно жесткий, но он большего размера- результата может не быть. Такое же донышко попробую приклеить и на 35 ГДН-1, но там он не настолько к месту, там есть, что портить, а здесь – почти нечего.

Мне больше нравится двухполосная АС на основе НЧ-СЧ 35 ГДН-1-8 и ВЧ 10 ГДВ-2-16. Достоинства – большая легкость в настройке и отсутствие негативного влияния на звук СЧ звена.

Источник