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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistemi acustici con diagramma di radiazione circolare (campo spaziale AS). Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio Il compito principale della riproduzione sonora elettroacustica (nella versione più idealizzata) è quello di far corrispondere il campo sonoro secondario nel luogo di ascolto a quello primario nel luogo in cui si svolge l'azione stessa. Stando per strada, nella foresta, nei campi o in qualsiasi altro luogo, ascoltando, possiamo localizzare abbastanza liberamente le fonti di questi suoni da tutte le parti. La maggior parte delle sorgenti sonore nel mondo che ci circonda sono vicine a sorgenti puntiformi (rispetto alla lunghezza d'onda delle vibrazioni sonore). Queste sorgenti emettono uno spettro di frequenza che cambia dinamicamente e, a seconda della posizione della sorgente sonora al di sopra del pavimento o del suolo, si forma un'onda emisferica o sferica. Potrei essere obiettato fornendo un esempio di una corda vibrante, ma prendiamo una chitarra elettrica su cui il pickup si trova più vicino all'estremità delle corde. Sembra essere solo alte frequenze, ma il pickup trasmette un'ampia gamma di frequenze. Quasi l'intero spettro delle frequenze di vibrazione può essere prelevato da ciascuna sezione della corda. Immaginiamo mentalmente il seguente esperimento: nella parete di una stanza senza finestre, ad una distanza, ad esempio, di 2 m, vengono ritagliate due aperture rivolte verso la strada di diametro pari al diffusore dell'altoparlante. Pertanto, otterremo l'equivalente di un sistema di altoparlanti che ha un diagramma di radiazione diverso per frequenze diverse e il diagramma sarà più stretto per le alte frequenze. Ci sediamo nella stanza e cerchiamo di capire cosa sta succedendo per strada. E ora usciamo: i suoni ci circonderanno. È alla ricostruzione del campo sonoro spaziale che sono diretti gli sforzi degli sviluppatori di sistemi acustici di campo spaziale (ASFS). La maggior parte dei sistemi esistenti sono vettori, cioè radiazioni direzionali, almeno in parte della banda di frequenza audio. Il compito di segnare una stanza è riempirla con un campo sonoro uniforme (pressione) in tutti i suoi punti senza massimi e avvallamenti. Immagina un simile esperimento: una stanza degli specchi, e deve essere uniformemente illuminata. Se prendiamo lanterne a luce direzionale (emettitori vettoriali), otterremo raggi di luce separati riflessi dalle pareti a specchio, ci saranno massimi e cali. Se prendiamo una lampada opaca non direzionale (o due lampade distanziate), otterremo una stanza piena di luce più uniforme. Da questo esperimento, otteniamo la conclusione che un'emissione sonora meno direzionale dagli altoparlanti crea un campo sonoro più uniforme. Le testine dinamiche utilizzate come sorgenti sonore non consentono di riprodurre l'intera gamma di frequenze udibili senza distorsioni apprezzabili. Per risolvere questo problema, vengono prodotte testine ottimizzate per la loro banda di frequenza. Pertanto, gli altoparlanti sono costituiti da diverse testine distanziate sul pannello frontale degli altoparlanti e solo una parte dello spettro del segnale audio viene inviata a ciascuna delle testine della striscia e ciascuna di queste testine ha il proprio modello di direttività. Ci sono alcuni problemi negli altoparlanti a più vie con teste dinamiche distanziate: diversi tempi di ritardo del segnale nelle bande a causa del ritardo nei filtri crossover, emissione non puntiforme dello spettro sonoro, che porta a uno spostamento del diagramma di radiazione nella banda regione di separazione. Il diverso pattern direzionale dei radiatori a nastro, a seconda della posizione degli ascoltatori, porta alla colorazione timbrica del suono degli strumenti musicali. Conclusione: il campo sonoro secondario fondamentalmente non può corrispondere a quello primario - fig. 1. Sorge l'inevitabile domanda: cosa fare?
Innanzitutto, un po' di storia. Nel 1898, Oliver Lodge ha inventato l'altoparlante dinamico, il cui design è sopravvissuto in gran parte fino ad oggi. Nel 1948, al "Radio Show" di Londra fu presentato il primo diffusore "DualConcentric" di Tannoy, il primo driver coassiale a due vie equivalente a un punto. È stata davvero una svolta che conserva i suoi vantaggi fino ad oggi, tuttavia, un altoparlante coassiale con un radiatore ad alta frequenza a tromba ha un'area molto piccola di ascolto confortevole a causa dell'aumento della direttività con l'aumento della frequenza del segnale. Nel design coassiale, il radiatore ad alta frequenza si trova nella parte superiore del cono del radiatore a bassa frequenza, che funge da tromba mobile (!), influenzando il colore del timbro a seconda della posizione dell'ascoltatore. Il passo successivo verso la creazione di APMS è stato compiuto dall'ingegnere V. I. Shorov. Il sistema acustico 30AS103P da lui sviluppato è stato prodotto dallo stabilimento di Yantar ed è stato descritto in [1]. Si tratta di un altoparlante a due vie, in cui due teste dinamiche sono installate su un piano orizzontale e ciascuna è diretta al proprio cono di diffusione, convertendo la radiazione vettoriale in scalare (non direzionale). Poiché l'emettitore ad alta frequenza (testa) è installato sopra quello a bassa frequenza, non otteniamo una sorgente assolutamente puntiforme, ma nel piano orizzontale otteniamo una sorgente con un diagramma di radiazione circolare. Un altro passo verso la creazione di una sorgente sonora puntiforme omnidirezionale (più precisamente, con un diagramma di radiazione) è stato il progetto (Fig. 2) proposto da Yu Gribanov e A. Klyachin.
In esso, sei paia di teste sono installate sui sei lati dell'alloggiamento dell'altoparlante. Questo AS non può essere chiamato ASPP, poiché esiste una componente vettoriale della radiazione. Ma è una sorgente sonora puntiforme omnidirezionale. C'è un altro inconveniente: lo stesso segnale viene emesso da più testine ed è impossibile ottenere il loro funzionamento sincrono e parametri identici. Questo può portare alla perdita delle sfumature più fini della colonna sonora. La cosiddetta contro-apertura AS (Fig. 3), proposta da A. Vinogradov e A. Gaidarov, corrisponde più pienamente all'ideologia dell'ASPP.
Viene creata una sorgente di pressione sonora omnidirezionale a punto virtuale nell'intera banda AF. La componente verticale dell'onda sonora è in qualche modo soppressa. Ma torniamo ancora allo stesso problema del caso precedente: non si ottiene una struttura assolutamente simmetrica. Alle alte frequenze, le onde sonore emesse dalle due testine potrebbero essere sfasate e l'interferenza risultante distorcerà il tono originale. La distorsione, ovviamente, è inferiore rispetto al metodo precedente (meno testine), ma il problema rimane. C'è un altro problema con questo design. L'utilizzo di due testine a banda larga non sempre consente di riprodurre la gamma di frequenza richiesta, anche se si utilizza il coassiale (a due vie). Non è possibile implementare la necessaria tre corsie in una tale struttura. Il principio di funzionamento del terzo tipo di AMS è facilmente comprensibile dal progetto, convenzionalmente mostrato in Fig. 4. L'esclusione di metà del set di altoparlanti dell'AS controapertura ci consente di evitare i suoi svantaggi intrinseci. Emette anche onde sonore con uno schema circolare su tutta la gamma di frequenze.
Attualmente, la nostra azienda, che detiene numerosi brevetti per tali AU, produce APCS secondo due strutture. A due corsie, realizzato secondo fig. 5, sono disponibili in tre volumi: 5, 10 e 40 litri per uso domestico in soggiorno. Per le sale cinematografiche di piccole dimensioni viene prodotto uno speciale sistema di controllo automatico da 1000 W, che fornisce un'elevata pressione sonora. La struttura dell'ASPP, mostrata in fig. 6 implementa un principio di separazione dello spettro a tre bande, che semplifica notevolmente il problema della selezione della testina. Tra i prodotti dell'azienda c'è anche un ASPP con un volume della cassa di 70 litri, progettato per la riproduzione di alta qualità di fonogrammi stereofonici.
Se parliamo delle caratteristiche dell'AES, quindi rispetto agli altoparlanti di radiazione diretta, possiamo presumere un indebolimento dell'attacco nel suono degli strumenti, poiché il suono viene irradiato in tutte le direzioni e non diretto agli ascoltatori. Ma cosa dà l'uso di tali altoparlanti in stanze reali? Viene creato un campo sonoro spaziale uniforme: ovunque tu sia, il suono è lo stesso timbro ovunque. Che tu stia di fronte agli altoparlanti o di lato, il suono non cambia, sei circondato da un campo sonoro uniforme. Risulta molto confortevole il suono di grandi aree: un'insolita sensazione di comfort e coinvolgimento emotivo creano un ambiente irraggiungibile con i diffusori convenzionali. I tre tipi di AMS qui mostrati non esauriscono la varietà delle diverse opzioni. Dire inequivocabilmente che un suono è migliore o peggiore di un altro quando si supera una certa soglia di qualità è in gran parte privo di significato: la percezione è il regno delle emozioni, e sono diverse, quindi ci sono molti amplificatori e sistemi acustici. Ma ciò che è chiaro è che questo suono è più vicino alla natura che ci circonda. Ad esempio, considera il sistema di altoparlanti AC200 prodotto dalla nostra azienda. Questo sistema è realizzato in versione da tavolo e sospesa utilizzando teste dinamiche prodotte da ASA Laboratory [2]. Utilizziamo il modello B1602.8 come woofer e il T252.4 come tweeter. Sulla fig. 7 mostra un disegno semplificato dell'AC.
Questo design verticale degli altoparlanti consente l'uso di un tubo come cabinet, che si confronta favorevolmente con i cabinet cubici standard. Come rivestimento 11 (Fig. 8), è stato scelto un tubo in plastica PVC 200x4,9x2000, che viene utilizzato, in particolare, negli impianti fognari. Un tubo lungo 2 m è sufficiente per due altoparlanti. Gli anelli 1, 2, 6, 10 sono realizzati in MDF spessore 16 mm. Sulla fig. 9 mostra un disegno delle parti 2, 6. Le parti sono fissate al corpo con viti a testa svasata 3x19 mm (3-4 pezzi). Il filtro 2 è collegato alla parte 9, che è installata nella parte inferiore dell'alloggiamento, ha un foro per l'uscita del cavo del segnale. La parte 6, su cui sono installate le teste dinamiche, è montata nell'alloggiamento 11 con la condizione che il piano superiore dell'anello sia a filo con il bordo inferiore delle finestre dell'alloggiamento 11. Per posare il filo che va alla testa HF 4, non è installata una vite autofilettante e il filo viene passato alla testa HF, che è fissata in qualsiasi modo (su cappucci, su una struttura saldata da filo di rame con un diametro di 5 ... 1 mm) e fissato con viti autofilettanti che fissano la testa LF. Il requisito principale è fornire il gioco necessario tra il cono della testa dell'alta frequenza e il cono di diffusione 1,5. Il cono mostrato in fig. 3, può essere realizzato in MDF o plastica spessa. Per irrigidire il cono di plastica può essere schiumato.
Una superficie del cono lucida e laccata è desiderabile per ridurre la perdita alle alte frequenze. Il cono è fissato sulla parte 2 con la colla. Come fonoassorbente viene utilizzato un sottile winterizer sintetico, che è ben imbottito; il criterio per la densità di impacchettamento è l'assenza di borbottii nel registro a bassa frequenza. Puoi provare a versare uno strato spesso 5 ... 10 cm di carbone attivo fine, che deve essere ricoperto dall'alto con winterizer sintetico. Le parti 1 e 10 definiscono l'aspetto e possono essere verniciate o impiallacciate. La parte 1 è fissata alla parte 2 su tasselli o piccole viti autofilettanti e la parte 10 - con viti autofilettanti, con il rilascio del cavo di collegamento. Per fare una presentazione ai relatori, puoi cucire una "calza" di tessuto sintetico sottile e attaccarla con una cucitrice alle parti superiore e inferiore 2. Il circuito del filtro crossover è mostrato in fig. undici.
L'induttore L1 è avvolto con un filo smaltato con un diametro di 0,5 ... 0,8 mm su un tubo di plastica con un diametro di 25 mm, la larghezza dell'avvolgimento è di 20 mm. 120 spire di filo lunghe 10,2 m creano un'induttanza di 0,3 mH. Condensatore C1 - K73-17 o K78-2 (migliore). Il resistore R1 con una resistenza di 0,2 ohm è realizzato con filo ad alta resistenza: prendono un pezzo lungo diversi metri, ne misurano la resistenza e mordono la parte corrispondente alla resistenza desiderata. Il diametro del filo deve essere di almeno 0,2 mm. La fase (polarità) dell'accensione delle teste è determinata empiricamente. Il diagramma qui mostra la polarità ottimizzata quando misurata con il rumore rosa. Letteratura
Autore: V. Kostin
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