3-х полосная круговая АС с лабиринтом (35 ГДН + ЗО ГДС + 6 ГДВ)

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 А/2 на самой низкой частоте (при 50 Гц А/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 А) препятствуют образованию стоячих волн, а покрытие их звукопоглощающим материалом действует подобно ПАС. Площадь сечения канала лабиринта обычно делают близкой к площади диффузора.

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 AIWA). Однако полностью и просто решить задачу получения круговой характеристики направленности громкоговорителей удалось лишь недавно с помощью рассеивающих конусов, устанавливаемых напротив вертикально расположенных ВЧ головок.

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

door_S_025 ldsound.ru  (1)

door_S_025 ldsound.ru  (2)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 тепло-шумоизоляционное" и продается в хозяйственных магазинах. Применение этого материала позволяет существенно сгладить АЧХ НЧ и СЧ головок.

Внутренние диски акустической системы 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.

door_S_025 ldsound.ru  (3)

Диски и сегменты вытачивают на токарном станке или вырезают резцом. 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. 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. 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 подстроенных резисторов (ППБ) выведены на нижнее основание отсека 21.

door_S_025 ldsound.ru  (4)

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 акустической системы с лабиринтом 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.

door_S_025 ldsound.ru  (5)

Автор: Сиротюк М., г. Москва

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *