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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Progettazione acustica di altoparlanti multivia. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / relatori I più diffusi tra i radioamatori stranieri sono i sistemi acustici a due e tre vie. Spesso, per migliorare ulteriormente il ritorno alle basse frequenze, la cassa dell'altoparlante è dotata di un invertitore di fase. Uso altre tecniche per migliorare le prestazioni degli altoparlanti con due e tre bande di separazione della frequenza del segnale. Diffusore a due vie con slot inverter. Tipicamente, il foro dell'inverter è di forma rettangolare e si trova leggermente al di sotto del foro della testina a bassa frequenza. Poiché il bass reflex migliora il suono solo alle basse frequenze, dove non c'è praticamente direttività della radiazione, la posizione del foro, così come la sua forma, non è importante per il normale funzionamento del bass reflex. La cosa principale è che la sua area dovrebbe essere uguale a circa la metà dell'area del diffusore. In considerazione di quanto sopra, è stato proposto un progetto originale di altoparlante a due vie con uno slot per invertitore di fase posizionato sulla parete posteriore. Il design di questo altoparlante può essere compreso dallo schizzo mostrato in Fig. 1.
La prima caratteristica del design dell'altoparlante è un foro asolato largo 26 mm e lungo 860 mm, ovvero l'intera lunghezza della parete posteriore. La seconda caratteristica è la forma prismatica del case: la larghezza del pannello frontale è di 610 mm, il pannello posteriore è di 190 mm. Le pareti inferiore e superiore sono rettangolari di dimensioni 285x650 mm con due angoli troncati. Questo viene fatto per comodità di posizionare l'altoparlante sul pavimento, in un angolo della stanza. Questo realizza due obiettivi contemporaneamente. Innanzitutto, l'altoparlante viene posizionato in un punto della stanza in cui non interferisce. In secondo luogo, viene creato un ulteriore aumento delle basse frequenze di diversi decibel a causa della riflessione del segnale dalle due pareti laterali e dal pavimento della stanza. La cassa dell'altoparlante è realizzata in compensato o truciolare con uno spessore di circa 20 mm. Listelli per bretelle laterali con tessuto decorativo con una sezione trasversale di 90x50 mm - in pino. Le giunzioni delle pareti laterali con le pareti superiore ed inferiore sono rinforzate con lastre rettangolari di sezione 40x40 mm, anch'esse di prossima realizzazione. Per eliminare l'effetto di riflessione del segnale a frequenze medie e superiori, all'interno della cassa viene posizionato uno strato trapuntato di lana naturale o minerale con uno spessore di almeno 50 mm. Tale rivestimento deve essere realizzato sull'intera superficie interna dell'alloggiamento. Quando si ripete il disegno, è possibile utilizzare una testa a bassa frequenza del tipo 6GD-12 e una testa ad alta frequenza del tipo 3GD-31, regolando le dimensioni dei fori sul pannello frontale tenendo conto delle dimensioni dei diffusori domestici teste. Con questa combinazione di driver, l'altoparlante è in grado di riprodurre efficacemente segnali nella gamma di frequenza da 40 Hz a 16 kHz. La potenza in ingresso del segnale a banda larga può raggiungere 6-8 W. Il filtro crossover dovrebbe avere una frequenza di crossover di circa 3 kHz. Sulla fig. 2a mostra un diagramma schematico di un filtro crossover per il funzionamento congiunto con una testina a bassa frequenza con una resistenza di 8 ohm e una testina ad alta frequenza con una resistenza di 6,5 ohm. In questo caso, la resistenza R1 è necessaria per equalizzare la resistenza di carico delle uscite del filtro ad alta e bassa frequenza. Se si utilizza una testina domestica ad alta frequenza da 8 ohm, la resistenza R1 deve essere esclusa.
Nella fabbricazione di bobine, è possibile utilizzare telai di cartone con le dimensioni indicate in Fig. 41,6. In questo caso, la bobina L1 dovrebbe contenere 100 giri, L2 - 120 giri di filo PEV-3 con un diametro di 0,9-1,1 mm. Le capacità richieste dei condensatori C1 e C2 possono essere ottenute collegando in parallelo più condensatori del tipo MBM 160 V con capacità di 1,0, 0,5 e 0,1 μF. Altoparlante con tromba esponenziale inversa Attualmente, tra amatori e professionisti, sono molto diffusi i cosiddetti sistemi di altoparlanti di piccole dimensioni, abbreviati in MAC. Di piccole dimensioni, di facile utilizzo, con un'ampia banda di frequenze riproducibili, stanno diventando sempre più diffusi. È vero, hanno una serie di carenze. Il più significativo è il rendimento relativamente basso nell'intera banda di frequenza. Per il normale funzionamento di tali altoparlanti è necessaria una potenza in ingresso di circa 10 W o più, mentre per i tipi convenzionali di altoparlanti è 2-3 volte inferiore. Questo inconveniente è compensato in una certa misura dalla maggiore potenza dei moderni amplificatori a bassa frequenza. Gli altoparlanti MAC presentano un altro inconveniente dovuto alla specifica distorsione non lineare creata dal cono. Il fatto è che tali altoparlanti utilizzano speciali testine a bassa frequenza con una sospensione del diffusore molto leggera. Per questo motivo, la frequenza di risonanza naturale delle testine è molto bassa e raggiunge i 10-16 Hz. Quando la testa è installata in un alloggiamento con una buona tenuta, la sua frequenza di risonanza aumenta di 2-3 volte, raggiungendo il valore richiesto per una riproduzione del suono di alta qualità, pari a 20-45 Hz. Lo smorzamento dei diffusori di tali teste avviene per l'elasticità dell'aria contenuta nel volume interno della cassa dell'altoparlante. In questo caso, il diffusore funziona come un pistone di un compressore, comprimendo ed espandendo alternativamente l'aria all'interno dell'alloggiamento. Per questo motivo, i woofer leggermente sospesi sono chiamati driver a cono a compressione o sospesi in aria. Il motivo dell'ulteriore distorsione non lineare creata dai driver MAC a bassa frequenza è che le superfici anteriore e posteriore del cono di queste testine hanno impedenze acustiche diverse. La superficie anteriore è a contatto con lo spazio aperto e la superficie posteriore è a contatto con l'aria racchiusa in un alloggiamento sigillato per altoparlanti. Ovviamente, al fine di eliminare ulteriori specifiche distorsioni non lineari delle testine a bassa frequenza, è necessario equalizzare o almeno riunire le impedenze acustiche di entrambe le superfici del diffusore. In una delle riviste è stata pubblicata una breve descrizione di un altoparlante a due vie di piccole dimensioni, in cui la distorsione armonica di questo tipo era notevolmente attenuata. Con dimensioni esterne di 196x236x300 mm e un peso di 4,9 kg, l'altoparlante fornisce un'efficace riproduzione del suono nella banda di frequenza da 60 Hz a 16 kHz con una potenza di ingresso nominale di 10 W. L'essenza del miglioramento è l'uso di una tromba esponenziale inversa come carico acustico aggiuntivo per il driver delle basse frequenze. La tromba è ricavata nel corpo del pannello frontale dell'altoparlante con uno spessore di 20 mm, come mostrato in Fig. 3, a. La vista del pannello frontale dal lato anteriore è mostrata in Fig. 3b. La superficie interna della cassa dell'altoparlante è rivestita da uno strato di lana di circa 50 mm di spessore, e il sistema magnetico della testina è inoltre pressato da un supporto in legno inserito tra la parete di fondo e il sistema magnetico. La cassa dell'altoparlante è sigillata con colla nitro, che viene utilizzata per rivestire tutti i giunti e le connessioni dall'interno. Il pannello frontale sul lato anteriore è rivestito con un sottile tessuto radio, il corpo stesso è incollato con una finta pellicola o impiallacciato con legni pregiati.
Quando si ripete il progetto, è possibile utilizzare una testina a compressione a bassa frequenza del tipo 6GD-5 e una testina ad alta frequenza ZGD-31. In questo progetto, si consiglia di utilizzare un filtro crossover con una frequenza di crossover di circa 3 kHz. È vero, la testa del tipo 3GD-31 è leggermente più grande della testa ad alta frequenza utilizzata dall'autore del progetto. Ciò richiederà una rielaborazione del pannello frontale. Ma puoi fare a meno di modifiche se usi una testina ad alta frequenza del tipo 2GD-36. L'utilizzo di una testina del tipo 2GD-36 consente di espandere la banda di frequenze effettivamente riproducibili fino a 18-20 kHz. È vero, qui c'è una particolarità. Alcuni campioni di testine di questo tipo hanno una riproduzione in frequenza relativamente alta delle basse frequenze - circa 6-3 kHz. Pertanto, potrebbe essere necessario modificare la frequenza di crossover da 6 a 1 kHz. Per fare ciò, è sufficiente ridurre il numero di spire delle bobine L2 e L2 del filtro secondo lo schema di Fig. 70 a 90 e 1, rispettivamente, riducendo della metà le capacità dei condensatori C2 e CXNUMX Altoparlante con diagramma polare esteso Le osservazioni hanno dimostrato che gli altoparlanti a banda larga e multibanda, in cui le aperture del diffusore si trovano su un piano, solitamente frontale, presentano uno svantaggio dovuto alla ristrettezza del diagramma di radiazione. L'orientamento sul piano orizzontale è particolarmente evidente. Per questo motivo, la zona di manifestazione dell'effetto stereo si restringe, la riproduzione delle frequenze più alte del segnale è indebolita. Per ovviare a questo inconveniente vengono utilizzati vari mezzi, tra cui l'inclusione di altoparlanti aggiuntivi posizionati in un certo modo rispetto agli altoparlanti principali, la separazione delle testine di media e alta frequenza separatamente, la riduzione dei segnali di bassa frequenza di un impianto stereo in un segnale mono, ecc. La pratica radioamatoriale mostra che un aumento del numero di altoparlanti ingombra lo spazio abitativo, porta ad un aumento del numero di conduttori di collegamento. Pertanto, è più opportuno creare tali altoparlanti che abbiano un ampio diagramma di radiazione sul piano orizzontale e non occupino molto spazio. Sulla fig. 4,a mostra gli schizzi della cassa dell'altoparlante, e in fig. 4b è un diagramma schematico del suo filtro di separazione. Come si può vedere dalla figura, l'altoparlante ha una coppia di testine di bassa e alta frequenza collegate in parallelo. Le testine ad alta frequenza sono collegate attraverso il più semplice filtro crossover, costituito da un condensatore C1 e resistori R1 e R2.
Secondo la descrizione del progetto, le testine a bassa frequenza sono classificate per 15 W, quelle ad alta frequenza - per 10 W ciascuna. Pertanto, l'altoparlante può essere utilizzato per funzionare con ULF fino a 30 watt. Le testine ad alta frequenza non hanno praticamente alcun effetto sulla potenza a causa della frequenza di crossover relativamente alta di circa 6 kHz. Il principale vantaggio dell'altoparlante è un ampio diagramma di radiazione orizzontale di 270° a frequenze fino a 12 kHz. Ciò si ottiene, come mostrato in Fig. 4, a, disponendo coppie di testine di alta e bassa frequenza su piani reciprocamente perpendicolari, e una tale disposizione di quattro testine non aumenta la sezione trasversale dell'alloggiamento dell'altoparlante. Una caratteristica del filtro (Fig. 4, b) è la presenza di un resistore aggiuntivo R1, chiuso dai contatti B1. Con contatti aperti, la caratteristica ampiezza-frequenza dell'altoparlante è uniforme su tutta la banda di frequenza riproducibile (da 60 Hz a 18 kHz). Quando i contatti sono chiusi, si ha un ulteriore aumento dell'uscita alle frequenze più alte (da 7 a 18 kHz) di circa 3 dB. Tale correzione può essere necessaria quando nella stanza sono presenti molti oggetti morbidi: tende, tende e altri materiali che assorbono fortemente l'energia delle vibrazioni sonore ad alta frequenza. Il particolare posizionamento delle testine nell'altoparlante apre nuove possibilità per coordinare il posizionamento e la posizione reciproca degli altoparlanti in un'installazione stereo, tenendo conto dell'acustica della stanza. La figura 5 mostra come ciò può essere ottenuto ruotando gli altoparlanti orizzontalmente. Quindi, se la stanza è di medie dimensioni e le pareti non sono drappeggiate, allora possiamo consigliare di posizionare gli altoparlanti come mostrato in Fig. 5, a. In questo caso, le casse degli altoparlanti possono essere spinte vicino alle pareti laterali. Nella stessa stanza con pareti morbide (drappeggiate), si consiglia di posizionare gli altoparlanti a una distanza non inferiore a 0,7 m dalle pareti laterali (Fig. 5, b).
Se la stanza è stretta, è possibile dirigere la radiazione principale degli altoparlanti verso le pareti laterali. Grazie al riflesso e alla riemissione dalle pareti, è possibile ottenere l'effetto di una base stereo estesa (Fig. 5, c, d). In una stanza grande, quando gli altoparlanti sono distanziati relativamente tra loro, è possibile creare l'effetto di avvicinarli, per cui è necessario dirigere l'irraggiamento principale degli altoparlanti l'uno verso l'altro (Fig. 5, e , f). Quando si ripete il progetto, si consiglia di utilizzare per ogni istanza dell'altoparlante due testine del tipo 4GD-4 o 4GD-35 per il percorso delle basse frequenze e due testine per il percorso delle alte frequenze. In questo caso, la potenza nominale del segnale fornita all'altoparlante può raggiungere gli 8 watt. Quando si utilizzano teste del tipo 4GD-36, la cui potenza di targa è di 8 W, sono consentiti sovraccarichi a breve termine fino a 16 W. Naturalmente il diametro degli intagli nei pannelli deve essere coordinato con le dimensioni dei portadiffusori delle testate domestiche. Da notare che negli ultimi anni sono comparsi un gran numero di altoparlanti amatoriali e professionali, a banda larga e multibanda, in cui una parte maggiore o minore della radiazione è diretta verso le pareti della stanza. Nell'altoparlante in questione, in media, circa la metà della potenza in ingresso è allocata alla radiazione laterale. Sono noti i modelli dei radioamatori, dove su nove testine a banda larga dello stesso tipo, solo... una si irradia in avanti. I restanti otto hanno la radiazione principale diretta verso il retro, verso la parete della stanza, cioè solo il 10% della potenza fornita all'altoparlante viene spesa per la radiazione verso l'ascoltatore. È vero, il restante 90% della potenza irradiata non scompare senza lasciare traccia. La radiazione laterale e posteriore, riflessa dalle pareti e dal pavimento, raggiunge parzialmente l'ascoltatore sotto forma di un segnale riflesso diffuso, la cui percezione crea l'illusione di trovarsi in una spaziosa sala da concerto. Modificando la posizione di tali altoparlanti rispetto alle pareti e al pavimento, ruotandoli in qualche modo su un piano orizzontale rispetto all'ascoltatore, è possibile ottenere il miglior suono delle apparecchiature elettroacustiche per una data stanza. Altoparlante a tre vie Si è già detto molto sui diffusori a tre vie. La figura 6 mostra uno schizzo del progetto di un altoparlante a tre vie. La cassa dell'altoparlante è realizzata in truciolare con uno spessore di circa 20 mm. Manca il fondo dello scafo. Tra il pavimento e le pareti laterali è stata lasciata una fessura alta circa 25 mm e lunga 200 mm. Il suo scopo è creare ulteriore radiazione in fase alle frequenze più basse del segnale riprodotto.
Il posizionamento delle teste è insolito. Quindi, la testa a media frequenza è installata sulla parete superiore. Le teste a bassa e alta frequenza sono posizionate su un pannello inclinato. Entrambi i pannelli, superiore e inclinato, sono drappeggiati con tessuto lungo il contorno indicato in Fig. 6 da una linea tratteggiata, creando l'illusione di una classica forma rettangolare della cassa dell'altoparlante. Questa disposizione delle teste consente l'uso di buone proprietà riflettenti e di dispersione dei soffitti relativamente bassi di una casa moderna al fine di ottenere una sorgente sonora spaziale piuttosto che puntiforme. Quando si ripete il progetto, è possibile utilizzare una testina a bassa frequenza del tipo 4GD-43, una testina a media frequenza del tipo 4GD-8E e una testina ad alta frequenza del tipo ZGD-31. In questo caso, i pannelli superiori e inclinati del cassetto devono essere modificati di conseguenza. Per correggere la resistenza della testina ad alta frequenza, è possibile collegare in parallelo alle sue uscite un resistore costante di 10-12 ohm. In considerazione di quanto sopra, la potenza nominale fornita all'altoparlante può essere di 5 watt. Letteratura:
Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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