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LIBRI E ARTICOLI
suono in macchina
È noto che per molti automobilisti l'auto è diventata qualcosa di più di un semplice mezzo di trasporto. Dopotutto, una persona che ogni giorno trascorre diverse ore al volante vuole ascoltare non solo notizie locali ma anche buona musica. Tuttavia, quando si dota il salone di un'installazione di riproduzione del suono per auto di alta qualità, poche persone riescono a cavarsela solo con prodotti industriali. Negli ultimi anni, nella letteratura radioamatoriale sono apparse molte pubblicazioni dedicate alla produzione indipendente di apparecchiature audio per autoveicoli, principalmente amplificatori. Ma anche un buon amplificatore non risolve tutti i problemi che deve affrontare il creatore di un sistema audio di classe Hi-Fi per la sua auto. Lo scetticismo di molti automobilisti nei confronti di tali sistemi è causato, a mio avviso, principalmente da un approccio analfabeta all'installazione di altoparlanti in cabina. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi vengono posizionati in macchina secondo il principio "dove si adatta" e non "dove è necessario". È vero, non esiste una risposta inequivocabile alla domanda: "dove ne hai bisogno?" - non esiste. Nessuna delle soluzioni note fornisce un risultato garantito. È molto più facile rispondere alla domanda "dove no?". L'errore più comune è l'installazione di driver per altoparlanti potenti e di alta qualità sul ripiano posteriore. Di fronte, installano ciò che è necessario o niente. Il proprietario di una macchina del genere preferisce sedersi a un concerto con le spalle al palco? Contrariamente alla credenza popolare, quando si progetta un sistema audio per auto, la cosa principale non è ottenere un'elevata potenza, una bassa distorsione o anche una buona risposta in frequenza. Il problema principale è l'ampia immagine sonora per gli ascoltatori seduti sui sedili anteriori dell'auto. La sua decisione è direttamente correlata alla posizione di installazione delle teste anteriori. Con qualsiasi variante ragionevole del loro posizionamento, la differenza nel percorso del segnale dagli emettitori sinistro e destro all'ascoltatore raggiunge valori inaccettabilmente grandi. Per ridurre questa differenza, puoi utilizzare la riflessione di tutto o parte del segnale dal parabrezza. È così che sono apparse le installazioni con acustica frontale del pavimento (Fig. 1) [1].
L'implementazione costruttiva di una tale soluzione è difficile e richiede tempo, ma il risultato è impressionante. Tuttavia, non tutti decideranno di tagliare il pavimento per installare le teste. Pertanto, non ci sono davvero così tanti posti per l'installazione dei radiatori anteriori in un'autovettura: cruscotto, montanti del parabrezza, porte, pannelli verticali nella parte inferiore dell'abitacolo vicino alle ruote anteriori dell'auto (kick panel). Il cruscotto consente di installare gli emettitori ad un'altezza sufficiente, ma la dimensione delle testine è solitamente limitata a 10 ... 13 cm, non c'è praticamente alcun design acustico, quindi in questo caso le basse frequenze non vengono riprodotte efficacemente. Per elevare ulteriormente l'immagine sonora, è possibile installare radiatori su rack lungo i bordi laterali del parabrezza, ma in realtà vi possono essere alloggiati solo "tweeter". Popolare per la sua semplicità, l'installazione di testine a bassa frequenza e coassiali nelle portiere di un'auto è solitamente sostenuta da un aumento dell'efficienza della riproduzione a bassa frequenza da parte di un design acustico già pronto. Il risultato è esattamente l'opposto di quello che vuoi. Quando si mescolano i fonogrammi, la maggior parte dei moderni ingegneri del suono posiziona i bassi al centro del palcoscenico, ovvero i segnali sonori dei canali sinistro e destro in questa gamma di frequenze sono in fase e hanno quasi la stessa intensità. Pertanto, quando nelle porte sono installati emettitori, il fronte dell'onda sonora alle frequenze di 100 ... 150 Hz, che è fondamentale per la percezione soggettiva di un attacco di basso, raggiunge la testa opposta in antifase (che è determinata dalla larghezza della cabina) ed è compensato [1]. Quindi - un suono sordo e senza vita che non può essere corretto da nessun equalizzatore. L'installazione di testine nei kickpanel riduce la differenza nel percorso del segnale dagli emettitori sinistro e destro, ma l'immagine sonora si abbassa in modo inaccettabile. Inoltre, questa variante ha lo stesso effetto di "spegnimento" dell'attacco dei bassi, anche se in misura minore rispetto a quando si installano le testine nelle portiere dell'auto, e non è facile organizzare un design acustico decente. Da quanto sopra, ne consegue che il miglior risultato può essere ottenuto utilizzando un diffusore frontale disperso multibanda. I radiatori a nastro devono essere posizionati in quei luoghi in cui funzioneranno con la massima efficienza. Secondo l'autore, il posto migliore per installare i radiatori a bassa frequenza è nelle custodie sotto i sedili anteriori con emissione sonora in avanti e verso l'alto. I driver midrange sono posizionati al meglio sul pannello frontale o nell'angolo anteriore superiore della portiera e i tweeter sui montanti del parabrezza (questo aumenterà l'immagine sonora). La riproduzione completa delle basse frequenze è possibile solo quando si utilizza un design acustico di dimensioni significative, pertanto, in quasi tutte le installazioni audio per auto, la gamma di frequenze dei canali principali è limitata a 100 ... 120 Hz e le frequenze più basse vengono emesse dal subwoofer sotto forma di un segnale totale. Poiché l'altoparlante ha un diagramma di radiazione circolare alle frequenze più basse, la scelta della posizione del subwoofer è una questione di layout del sistema. Molto spesso è posizionato nel bagagliaio. Il problema è che la risposta in frequenza degli interni, che qui svolge il ruolo di design acustico, ha un aumento nella regione di frequenza più bassa, che è individuale per ogni modello di carrozzeria. Pertanto, per ottenere una risposta in frequenza complessiva uniforme del sistema, è necessario poter regolare non solo il livello, ma anche la risposta in frequenza nel canale del subwoofer. L'immagine sonora formata senza l'uso dei radiatori posteriori sarà sicuramente incompleta. Il loro scopo principale è quello di creare un "effetto hall" simulando il suono riflesso. Lo spettro del segnale dei canali posteriori (Fig. 2) per questo deve essere limitato [2], e il segnale stesso può essere un tradizionale (canale "sinistra-destra"), o un segnale di somma o differenza, o una combinazione di loro. La potenza del canale posteriore è ridotta (non più del 10% della potenza totale del sistema) e in alcuni casi non sono necessari ulteriori canali di amplificazione per la sua implementazione. Il caso più semplice è il collegamento back-to-back degli altoparlanti posteriori tra le uscite dell'amplificatore dei canali sinistro e destro attraverso un semplice filtro.
Di recente è stato scritto così tanto sull'influenza dei cavi di collegamento sulla qualità del suono che questo argomento non può essere toccato qui. La sezione dei cavi di alimentazione deve corrispondere alla corrente assorbita e alla lunghezza dei cavi stessi. In ogni caso, la caduta di tensione sul cavo di alimentazione alla massima potenza non deve essere superiore a 0,1-0,2 V. Di grande importanza è anche lo smorzamento delle risonanze parassite degli elementi e l'isolamento acustico della cabina. Il materiale fonoassorbente deve essere applicato a tutti i pannelli accessibili e alle parti in plastica del corpo, con particolare attenzione ai pannelli adiacenti alle testate degli altoparlanti oa quelli utilizzati come parte dell'involucro degli altoparlanti. Le risonanze di solito scompaiono quando viene coperto il 25% o più dell'area. Per assorbire il rumore della strada, il materiale fonoassorbente deve ricoprire il pavimento dell'abitacolo, la paratia ignifuga e la zona delle ruote. La prossima influenza più importante sulla qualità del suono di un sistema audio per auto sono gli amplificatori AF. Tuttavia, i tradizionali dispositivi di amplificazione con divisione di frequenza in uscita da filtri passivi non funzionano bene in un'auto, poiché presentano una serie di svantaggi. Oltre alle perdite di potenza, i filtri passivi non consentono di regolare la frequenza di taglio della risposta in frequenza (e questo è spesso richiesto quando si imposta un impianto audio) e sono molto sensibili alle variazioni di impedenza delle testine. Per i suddetti motivi, quando si realizza un impianto audio per auto, è più conveniente utilizzare l'amplificazione multibanda e separare le frequenze con filtri attivi o passivi installati all'ingresso dell'amplificatore. I vantaggi di questo approccio sono l'esclusione delle perdite di potenza e la possibilità di utilizzare soluzioni di progettazione circuitale ottimali per amplificatori e filtri passa-banda. Il grafico mostrato in Fig. 3 mostra la dipendenza del rapporto tra la potenza del canale a bassa frequenza (in percentuale) e la potenza totale sulla frequenza di crossover. Ad esempio, a una frequenza di crossover di 500 Hz, la potenza del canale a bassa frequenza è del 60% e quella del canale ad alta frequenza del 40%. (con la stessa sensibilità delle testine).
Propongo una descrizione del sistema audio stereo installato nell'auto VAZ2107, che è realizzata secondo i principi enunciati. Il sistema utilizza dispositivi di amplificazione a due bande operanti su otto testine dinamiche e due emettitori piezoceramici. Il registratore radio Philips 410 con piccole modifiche al design è stato utilizzato come sorgente di segnale. Il nodo per la regolazione del volume e del tono è stato rifatto secondo quelli mostrati nella Fig. 3 dell'articolo [3]. Di conseguenza, il controllo del tono, che fornisce una diminuzione della risposta in frequenza alle frequenze sonore più elevate, è stato sostituito da un controllo del tono alle frequenze più basse entro + 10 ... -4 dB (Fig. 4). La testina di riproduzione del registratore del registratore radio è stata sostituita con un 3D24N domestico, che ha caratteristiche tecniche migliori.
Il registratore radio è installato sulla parte superiore del cruscotto in un contenitore speciale, che presenta numerosi vantaggi rispetto al posizionamento in un luogo normale. In questo caso il dispositivo si trova nel campo visivo del guidatore, senza ostruire la visuale della strada e senza distogliere la sua attenzione dal controllo della radio. Escluso anche il riscaldamento della radio dalla stufa dell'auto. Gli altoparlanti sono formati da tre gruppi di altoparlanti: anteriori, a pavimento e posteriori (Fig. 5).
Gli altoparlanti anteriori sono costituiti da driver a gamma completa e ad alta frequenza e operano nella banda di frequenza superiore a 260 Hz. Per stabilizzare il carico dell'amplificatore e ridurre la distorsione di intermodulazione alle frequenze medie, i diffusori anteriori utilizzano resistori stabilizzatori di corrente R1, R2 [4]. Dopo la loro introduzione, le valutazioni oggettive e soggettive della qualità del suono sono migliorate. Le teste dinamiche a banda larga BA2, BA7 con un diffusore aggiuntivo abhvs PIONEER TS-G1010 sono installate sul pannello frontale in punti regolari. La resistenza elettrica di queste testine è di 4 ohm, la sensibilità caratteristica è di 90 dB/W/m, la banda di frequenza audio riproducibile è di 45...20000 Hz. La risposta in frequenza delle testine ha un calo significativo a frequenze inferiori a 150Hz e superiori a 11kHz. Durante l'installazione delle testate nell'abitacolo, sono stati utilizzati distanziali (manicotti) di varie altezze per alzarle e allontanarle dal piano di montaggio standard. Lungo il perimetro della testata sono isolate acusticamente con gommapiuma. Poiché i diffusori anteriori non funzionano alle basse frequenze, non è stato necessario alcun progetto acustico aggiuntivo. Gli emettitori di diffusori piezoceramici W-05 (BA1, BA7) sono fissati sui montanti del parabrezza dell'auto, fornendo ad una distanza di 50 cm una pressione sonora di almeno 95 dB (a una tensione di 8 V). La gamma di frequenze riprodotte da loro va da 2000 a 30 Hz, la frequenza di risonanza è di 000 Hz. Per equalizzare la risposta in frequenza alle frequenze più alte della gamma e ottenere un'immagine sonora normale, gli emettitori ad alta frequenza vengono dispiegati verso il parabrezza e vengono messi in fase di conseguenza. Poiché la risposta in frequenza dei radiatori ha un calo significativo a frequenze inferiori a 9 kHz, sono collegati direttamente all'amplificatore, senza filtri crossover. Pertanto, i diffusori anteriori sono a due vie con una naturale separazione delle bande nella regione dei 10 kHz. Va notato che gli emettitori piezoelettrici W-05 hanno un'eccellente risposta all'impulso. Gli altoparlanti da pavimento funzionano nella banda di frequenza inferiore a 260Hz e superiore a 6kHz. Questi altoparlanti a due vie fatti in casa sono installati sotto i sedili anteriori. Usano testine dinamiche di produzione nazionale 20GD3 (BA4, BA8 a bassa frequenza) e 2GD36 (BA3, BA9 ad alta frequenza). I cabinet dei diffusori hanno un volume di circa 9 litri. Sono realizzati con fogli di compensato da 12 mm, fissati con barre. Le pareti interne degli scafi sono rivestite in gommapiuma. Le teste dinamiche sono posizionate sul pannello frontale inclinato degli alloggiamenti e si irradiano in avanti e verso l'alto. Gli altoparlanti sono installati in modo tale che i radiatori ad alta frequenza siano più vicini alle porte. Il design include anche filtri crossover di primo ordine integrati con una frequenza di taglio di 5 kHz. A causa dell'elevata impedenza e della sensibilità ridotta, l'uscita dei driver ad alta frequenza è ridotta e sono destinati principalmente a creare un campo sonoro diffuso alle frequenze più alte. Gli altoparlanti posteriori funzionano nella banda di frequenza 270...2500 Hz. Sono costituiti da due testine BA5, BA10 di fabbricazione cinese collegate in collegamento antiparallelo, installate sotto il rivestimento del pianale posteriore dell'auto. Le testine hanno una resistenza elettrica di 6 ohm e una sensibilità caratteristica di circa 84...86 dB/W/m. Sono collegati ai canali anteriori in modo simile al circuito Huffler. Il filtro passa-banda si trova sulla testina dinamica sinistra. Le teste dinamiche domestiche 3GDSH18 possono essere utilizzate come posteriori. Nell'installazione audio descritta viene utilizzato un amplificatore a due bande a due canali autocostruito, che è strutturalmente combinato con filtri crossover. Nel canale anteriore è stato utilizzato un filtro ad alta frequenza del primo ordine con una frequenza di taglio di 260 Hz, nel canale del pavimento un filtro a T del primo ordine con frequenze di taglio di 260 Hz e 5 kHz ha le seguenti caratteristiche tecniche (secondo il produttore del microcircuito e i risultati della misurazione): sensibilità - 1554 V, impedenza di ingresso - 0,5 ohm, resistenza di carico nominale - 600 ohm, potenza di uscita nominale (massima) 4x4 (15x4) W) con un coefficiente di distorsione non lineare 22 e 0,25%, rispettivamente, la banda di risposta in frequenza è 10 ... 30 e 16000 ... 15 Hz con un'irregolarità della risposta in frequenza di -25000 e -1 dB, rispettivamente, tensione di alimentazione - 3 V, consumo massimo di corrente - 14,4 A , corrente di riposo - 14 A, consumo di corrente in modalità standby - 0,3 A, disponibilità al funzionamento all'accensione - 0,001 s.
Lo schema del canale sinistro dell'amplificatore è mostrato in Fig.6. Il canale destro è completamente identico ad esso. Gli elementi C1-C5 e R1-R5 formano filtri crossover. L'amplificatore viene acceso quando viene fornita una tensione di controllo di 12 V dalla radio. Quando viene disconnesso dalla radio, l'amplificatore entra in modalità standby. La tensione di alimentazione principale non viene commutata, poiché la corrente consumata dall'amplificatore in modalità standby è inferiore alla corrente di autoscarica della batteria dell'auto. Il circuito R6C9 fornisce il ritardo di accensione. I filtri LC vengono utilizzati per filtrare le interferenze nei circuiti di alimentazione dei microcircuiti. Il condensatore C10 ad alta capacità nel filtro di potenza impedisce la caduta di tensione ai picchi di potenza ed è installato direttamente nella custodia dell'amplificatore. Il segnale di ingresso viene fornito tramite un cavo schermato con connettore a baionetta BNC. L'amplificatore di potenza è assemblato su un circuito stampato, i filtri sono montati in superficie. I microcircuiti e la scheda sono posizionati su un angolo di duralluminio: un dissipatore di calore. Il raffreddamento dei microcircuiti dell'amplificatore è forzato per mezzo di una ventola dall'alimentazione del computer. L'amplificatore è installato nella parte anteriore della cabina su uno scaffale sotto il vano portaoggetti. Se l'amplificatore è collegato direttamente al posto delle testine dinamiche della radio, il suo livello del segnale deve essere regolato con molta attenzione, partendo da zero, in modo da non sovraccaricare gli ingressi del microcircuito. Nel caso in cui il dispositivo con cui si intende utilizzare l'amplificatore abbia uno stadio di uscita realizzato secondo il circuito a ponte, tra la sua uscita e la scheda del filtro devono essere collegati condensatori di ossido con una capacità di 10 μF e i loro terminali positivi devono essere collegato ai jack di ingresso. Durante il montaggio dell'amplificatore, è possibile utilizzare resistori fissi MLT-0,25 e variabili SP3-12a. Condensatori di ossido dell'amplificatore K50-18 (C10) e K50-24 (C7-C9), il resto è qualsiasi ceramica. La bobina del filtro di potenza L1 è avvolta su un circuito magnetico anulare con dimensioni di 20x10x8 mm realizzato in ferrite 2000NN e contiene 5 spire di un filo di montaggio con una sezione trasversale del nucleo interno (senza isolamento) di 1 ... 1,5 mm2. La bobina dell'altoparlante L1 è avvolta su un'asta di ferrite 2000NN con un diametro di 8 e una lunghezza di 20 mm e contiene 15 spire di filo PEV-1 1,0. Condensatori C1-C2 - KBG-MN, C3.C4 - K50-24, resistori PEV - 5 watt. Letteratura
Pubblicazione: www.bluesmobil.com/shikhman
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