Сабвуфер формы эллипса на сдвоенных 75 ГДН

При создании высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры по-прежнему весьма актуальна проблема построения акустических систем (АС), обладающих широким диапазоном воспроизводимых частот и малыми нелинейными искажениями. Наибольшие искажения современных АС проявляются в области низших звуковых частот (20-200 Гц) из-за несовершенства низкочастотных головок громкоговорителей, работающих вблизи резонансной частоты подвеса диффузора, и существенно нежелательного влияния акустического оформления низкочастотной головки в виде традиционного прямоугольного ящика на её работу.

Автором была сделана попытка улучшить параметры низкочастотного звена стереофонической АС, состоящей из трёх громкоговорителей: общего для обоих стереофонических каналов низкочастотного, воспроизводящего диапазон частот 20-200 Гц, и двух СЧ/ВЧ, воспроизводящих диапазон частот 20-20000 Гц. О преимуществах такого построения стереофонических АС неоднократно рассказывалось на страницах журнала «Радио».

Предлагаемый вниманию читателей громкоговоритель является низкочастотным звеном такой АС. В качестве средне- и высокочастотного звена могут быть применены громкоговорители с использованием изодинамических, электростатических и др. головок, а также уже имеющиеся в распоряжении радиолюбителей обычные стереофонические АС.

subS_008 ldsound_ru (1)Как было отмечено выше, основные причины невысокого качества звучания АС в области низших звуковых частот — нелинейные искажения, вносимые низкочастотными головками, и влияние на их работу акустического оформления. Доработка головок с целью уменьшения искажений в непромышленных условиях затруднительна, здесь возможна, например, установка медных колпачков на сердечник магнитной цепи, насыщение магнитопровода, доработка подвеса диффузора и пр. Автор пошёл по пути использования сдвоенных головок. Для уменьшения же нежелательного влияния акустического оформления на качество звучания низкочастотной головки применил корпус сферического типа. Это — отсутствие дополнительных внутренних резонансов между параллельными стенками корпуса; плавность прилегающей к диффузору поверхности корпуса, ослабляющая эффект дифракции, и др. К этому можно добавить увеличение звукоизолирующей способности сферического корпуса на низших звуковых частотах из-за большей цилиндрической жёсткости стенок.

Для выполнения акустического оформления в виде фазоинвертора можно использовать корпус в форме вытянутого эллипсоида вращения. Такая поверхность имеет два фокуса, вблизи которых с одной стороны размещены две коаксиально установленные низкочастотные головки, с другой — входные отверстия туннелей фазоинверторов (рис. 1). Такое решение целесообразно по энергетическим соображениям. Недостаток его — сложность изготовления корпуса эллипсоидной формы.

Технические характеристики:

Диапазон воспроизводимых частот: 22 – 200 Гц
Уровень характеристической чувствительности: 86 дБ/Вт/м
Паспортная мощность: 75 Вт
Номинальное электрическое сопротивление: 4 Ом
Используемый динамик: 75 ГДН-1Л-4
Размеры корпуса: ø450х850 мм
Вес: 25 кг
 
Конструкция громкоговорителя показана на рис. 2. Корпус эллипсоидной формы 1 изготовлен с помощью шаблона, в качестве которого можно использовать подходящие по форме надувные шары. Если объем одного шара недостаточен (внутренний объем корпуса должен быть не менее 70 л), используют два шара. При изготовлении корпуса шары обматывают бинтами, которые затем пропитывают клеем БФ-2 или эпоксидным. После получения достаточной твёрдой оболочки шар удаляют, а оставшиеся заготовки состыковывают так, чтобы корпус громкоговорителя соответствовал форме, показанной на рис. 2. Затем послойно оклеивают получившуюся заготовку бумажными полосами, доводя толщину стенки до 10-15 мм. В качестве клея используют синтетический обойный клей. После окончательной просушки заготовку покрывают слоем стеклоткани, которую пропитывают эпоксидным клеем.

subS_008 ldsound_ru (2)

Затем в корпусе вырезают четыре отверстия для туннелей фазоинверторов 9. Для изготовления туннелей можно использовать подходящие по диаметру трубки, укрепив их в отверстиях с помощью эпоксидного клея. Снизу к корпусу с помощью эпоксидной шпатлёвки приклеивают фланец 7 и гайки 3 для крепления головок 8. Изнутри корпус покрывают небольшим (2-3 мм) слоем пластилина. После установки фланца корпус шлифуют и красят. Затем внутри верхней части корпуса размещают звукопоглощающий материал 2 (вата, поролон, стекловолокно), который закрепляют с помощью марли или сетки.

Необходимо остановиться на технологии сборки громкоговорителя. В первую очередь, на круглом основании 5 (рис. 2), диаметр которого соответствует диаметру корпуса 1, устанавливают элементы разделительного фильтра 4, затем, сделав отводы для подключения головок, закрывают основание крышкой 6. К нижней стороне основания по его внешней окружности необходимо приклеить прокладку в виде резиновой шайбы толщиной 5-10 мм. Такую же прокладку, но меньшего диаметра, необходимо приклеить в центре основания, и уже к этой прокладке приклеить керн нижней головки громкоговорителя 8. Далее, руководствуясь показанным на рис. 2 эскизом, следует закрепить вторую головку 8 и подключить обе головки к электрическому фильтру. После этого сверху на головки нужно надеть готовый корпус 1 и через прокладки привернуть его болтами (М5)7.

subS_008 ldsound_ru (3)

На рис. 3 приведена принципиальная схема использованных в описываемом громкоговорителе разделительных фильтров. Катушки индуктивности L1 и L2 одинаковы. Их обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм на картонных каркасах диаметром 40 и высотой 40 мм. Диаметр щёчек каркаса — 120 мм, число витков катушек — 400. Конденсатор C1 состоит из нескольких конденсаторов, включённых параллельно с суммарной ёмкостью 160 мкФ. При включении громкоговорителей в один канал входы левого и правого каналов, а также выходы для подключения средне-, высокочастотных головок объединяют.

subS_008 ldsound_ru (4)

По субъективным оценкам описываемый громкоговоритель звучит намного лучше громкоговорителей, имеющих традиционное акустическое оформление. Частотная характеристика модуля его полного сопротивления изображена на рис. 4. Кривая 1 соответствует характеристике громкоговорителя с закрытыми отверстиями фазоинверторов, кривая 2 — с открытыми. Как видно из анализа характеристик, максимум сопротивления, соответствующий работе головок на внутренний объем громкоговорителя и находящийся в пределах воспроизводимого диапазона частот, имеет небольшое абсолютное значение и низкую добротность, что соответствует небольшому провалу АЧХ звукового давления и незначительно сказывается на работе громкоговорителя. Максимум сопротивления, соответствующий работе головок на фазоинверторы, выражен сильнее, но он находится на границе воспроизводимого диапазона частот и мало влияет на работу громкоговорителя. Тем не менее, фазоинвертор необходимо настроить.

Максимум сопротивления на частоте 20 Гц, соответствующий работе громкоговорителя на фазоинвертор, составляет 20 Ом, а его работе на подвес головок — 7 Ом. Для настройки фазоинвертора эти максимумы желательно выровнять. В данном случае этого можно добиться, снизив добротность резонанса фазоинвертора увеличением внутренних потерь в его туннелях. С этой целью входные и выходные отверстия туннелей можно закрыть жёсткой сеткой, а внутрь их, при недостаточном демпфировании, ввести рыхлый поглощающий материал, например проволочную «путанку». Операции следует проводить поэтапно, контролируя при этом АЧХ громкоговорителя. Фазоинвертор можно настроить и обычным способом, изменяя длину туннелей.

При включении громкоговорителя в один канал необходимо использовать головки с сопротивлением катушки 8 Ом, так как параллельное включение головок 75ГДН-1Л-4 может вывести из строя усилитель мощности.

С целью дальнейшего совершенствования громкоговорителя можно ввести ЭМОС, использовать другие перспективные электродинамические головки, например, с диффузорами из вспененного никеля, или сотовые. При соответствующей отделке громкоговоритель неплохо вписывается в интерьер.

Автор: Гурин С.
Рязань

Добавить комментарий

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