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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
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Sistema acustico a tre blocchi. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio

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Nel progetto dell'altoparlante a tre vie sviluppato dall'autore, sono state adottate misure per ottimizzare una serie di caratteristiche operative: la direttività degli emettitori, la corrispondenza delle loro caratteristiche di fase e la soppressione delle vibrazioni parassite degli alloggiamenti. Un vantaggio del design è la possibilità di collegare altoparlanti passa-banda con cavi separati ad amplificatori di potenza comuni o separati.

La differenza tra l'altoparlante descritto e le opzioni di progettazione acustica standard è che ciascuna delle tre bande di frequenza audio ha il proprio alloggiamento dalla forma individuale, dettato da determinati requisiti. Questo altoparlante (foto in Fig. 1) si distingue per la capacità di adattare la direttività in ciascuna banda e la risposta di fase totale, ottimizzando la qualità del suono tenendo conto delle caratteristiche acustiche di una particolare stanza e del posizionamento degli ascoltatori in essa.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 1

L'enfasi principale nello sviluppo del design dell'alloggiamento per le testine a bassa frequenza è stata posta sulla minimizzazione dei fenomeni di risonanza e sulla riduzione dei livelli di vibrazione. Allo stesso tempo, nella produzione degli altoparlanti non sono stati utilizzati materiali rari e scarsi e tecnologie ad alta intensità di manodopera associate all'incollaggio di forme curve. Quando si ripete il progetto, è consentito utilizzare analoghi stretti delle teste dinamiche utilizzate, ma è importante garantire i requisiti di forma, vibrazione e isolamento acustico degli alloggiamenti, stabiliti nell'articolo.

La configurazione esterna degli alloggiamenti delle parti dell'altoparlante (forme, presenza di smussi per smussare gli angoli) e le modalità di collegamento dei loro elementi contribuiscono allo smorzamento e influiscono positivamente sulle caratteristiche acustiche dell'altoparlante. Anche la qualità del suono è influenzata in modo significativo dal modello polare regolabile. I vantaggi di questo altoparlante a tre blocchi includono la possibilità di spostare i centri acustici delle testine delle strisce sul piano verticale. È facile (e vantaggioso) collegare UMZCH multibanda con filtri di isolamento attivi a tali altoparlanti.

Principali caratteristiche tecniche

  • Resistenza nominale, Ohm.......4
  • Banda di frequenza operativa AC, Hz......30...22000
  • Sensibilità dell'altoparlante, dB/W m...90
  • Frequenze di crossover, Hz......500 e 3000

Per funzionare con l'altoparlante descritto, la potenza nominale consigliata dell'amplificatore nella banda LF è 150...200 W e nella banda MF-HF - almeno 70 W.

Design dell'armadio CA

I disegni di progetto degli altoparlanti sono mostrati in Fig. 2, 3. I blocchi per le testine dei medi e degli alti sono realizzati secondo le raccomandazioni [1, 2] sotto forma di un'unità separata, il suo angolo di inclinazione sul piano verticale è correlato alla distanza dal posto dell'ascoltatore agli oratori. Regola facilmente la coniugazione della fase di radiazione nell'area di separazione delle bande a bassa e media frequenza spostando questi blocchi in profondità rispetto al piano anteriore dell'alloggiamento per testine a bassa frequenza. La testata HF è montata in un alloggiamento sferico e montata su un alloggiamento esagonale per la testata dei medi. Il design di montaggio del blocco testa HF consente di regolarne la direzione lungo due coordinate, indipendentemente dall'orientamento del blocco testa MF.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 2

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 3

Nelle bande di frequenza media e alta vengono utilizzati filtri e driver dinamici che si sono affermati nella progettazione. Per la banda HF è stata scelta una testata dinamica D26TG-35-06 della VIFA, mentre per la banda media è stata scelta una testata H143 della SEAS. Questa scelta è dovuta al loro utilizzo di successo nei sistemi acustici da parte di S. Batya [3, 4]. Il blocco delle basse frequenze utilizza testine dinamiche economiche di KENWOOD KFC-WF255 (PMr. = 140 W, RMr. = 4 Ohm, banda di frequenza operativa - 28...800 Hz, sensibilità - 91 dB/W m), destinato ai subwoofer per auto.

Il supporto per gli altoparlanti, del peso totale di tre blocchi di circa 80 kg, è realizzato con lastre di truciolare laminato di spessore 25 mm, sulle quali sono incollati su entrambi i lati due strati di linoleum. Oltre alla loro funzione estetica, questi supporti fungono da isolante necessario per la trasmissione delle vibrazioni attraverso il pavimento.

Lo schema e il design del crossover

Il filtro per le testine passa basso è un filtro passa basso del secondo ordine con frequenza di crossover di 500 Hz; viene calcolato secondo il metodo descritto in [1]. La risposta in frequenza della testina a bassa frequenza è stata calcolata in base ai dati del passaporto utilizzando il programma Win ISD 0,50a7. I circuiti di filtro per le testine delle frequenze medie e alte sono simili a quelli descritti in [3, 4]. I diagrammi dei nodi crossover sono mostrati in Fig. 4,a,b.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 4

Il crossover delle bande di gamma media e alta frequenza è montato su circuiti stampati di 130x127 mm (Fig. 5 e 6, rispettivamente), realizzati in lamina di fibra di vetro. I condensatori nei filtri sono K73-16 per 63 V e MBGO per 160 V, i resistori sono C5-5V e C5-16MV. Le parti di installazione a contatto (condensatori K73-16) sono inumidite con sigillante siliconico. Entrambi i pannelli filtro per queste bande sono installati nell'unità midrange e fissati in guide di plastica, incollate al corpo tramite due strati di morbido linoleum per eliminare i fenomeni di risonanza.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 5

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 6

I parametri di progettazione delle bobine sono simili alle raccomandazioni fornite in [3, 4]. I parametri del filtro per la testa H143 sono stati presi da [3] durante la ripetizione del progetto. Le bobine del telaio sono realizzate in plexiglass di spessore 3 mm e incollate con dicloroetano. I loro parametri e dimensioni strutturali sono riportati nella tabella. Utilizza le seguenti designazioni: D - diametro del telaio; H e T - dimensioni della sezione di avvolgimento; N - numero di giri; d - diametro del filo. Dopo l'avvolgimento, il filo viene fissato con vernice e i telai delle bobine vengono incollati alla scheda con sigillante.

elemento Induttanza, mH (resistenza, Ohm) D, millimetri H=T, millimetri N d, millimetri
L1 0,3 (0,3) 20 10 110 0,8
L2 0,63 (0,6) 22 12 150 0,7
L3 6,6 (9) 26 14 435 0,5

La bobina del filtro passa-basso contiene 259 spire di filo PEV-2 con un diametro di 1,32 mm. Il disegno della bobina è mostrato in Fig. 7. È realizzato in plexiglass spesso 6 mm e incollato con dicloroetano. Ogni strato dell'avvolgimento della bobina di tutti i filtri è verniciato. I cavi di ciascuna testina a bassa frequenza vengono condotti nella nicchia del filtro passa-basso con un filo intrecciato di rame. La bobina è incollata in una nicchia al corpo dell'unità LF con colla Moment. Tutti gli elementi filtranti passa-basso sono collegati mediante montaggio a cerniera con un filo di rame flessibile con una sezione trasversale di 4 mmlunghezza minima e installato nella nicchia del pannello posteriore (vedi Fig. 3).

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 7

Progettazione e montaggio dell'alloggiamento del blocco LF

Durante lo sviluppo del progetto e la selezione dei materiali per l'alloggiamento e gli elementi di isolamento e assorbimento delle vibrazioni, sono state prese in considerazione le raccomandazioni di [5]. Quando si incollano parti in truciolare, vengono prese in considerazione le deformazioni dei pezzi causate dal trasporto e dallo stoccaggio. La colla PVA viene utilizzata per fissare insieme le parti del corpo. Va applicato sui lati che poi verranno incollati il ​​lato concavo dell'altro, o viceversa. Ciò consente di evitare la deformazione degli alloggiamenti degli altoparlanti nel corso di molti anni di funzionamento. Durante l'assemblaggio della custodia, come colla è stato utilizzato un sigillante siliconico incolore, che non fornisce un collegamento meccanico rigido tra le parti strutturali. Lo spessore dello strato sigillante durante il montaggio è limitato da fermafili a forma di L con un diametro di 2 mm, installati in incrementi di 200...300 mm. Il corpo è assemblato da parti di assemblaggio già pronte, preverniciate e verniciate. Lo spessore del pannello frontale dell'alloggiamento dell'unità bassi è di 64 mm. Questo viene fatto per ridurre la trasmissione delle vibrazioni dall'alloggiamento della testina dinamica all'alloggiamento dell'altoparlante.

Il livello di pressione sonora in un tipico soggiorno, generato dalla radiazione proveniente dalle pareti di un tipico armadio, è inferiore di soli 12 dB circa rispetto a quello del diffusore, almeno nella parte a bassa frequenza dell'AF. A determinate frequenze, dove le pareti dell'alloggiamento presentano risonanze, l'ampiezza del suono emesso dall'alloggiamento può addirittura superare l'ampiezza emessa dal diffusore [6].

Per eliminare questi fattori negativi, il design di questo altoparlante utilizza metodi di isolamento e assorbimento delle vibrazioni. L'effetto di isolamento dalle vibrazioni è assicurato dall'uso di ammortizzatori elastici (Fig. 8) quando si fissa l'eccitatore di vibrazioni - la testa a bassa frequenza (dal diffusore 1 al supporto del diffusore 2) alla parete anteriore dell'alloggiamento 8, e talvolta il parete anteriore sul lato 10. In questo progetto vengono utilizzati entrambi i metodi. Il supporto del diffusore della testa è fissato tramite una solida guarnizione 7 in gomma densa e finemente porosa di alta qualità di 4 mm di spessore, e le teste delle viti 3 sono fissate tramite rondelle metalliche 4 con supporti locali antivibranti 5, 6 realizzati con stessa gomma.

Per ridurre la trasmissione delle vibrazioni dall'alloggiamento della testa dinamica al pannello frontale attraverso le viti di montaggio, sono inoltre isolate con boccole fluoroplastiche 11, il cui diametro interno è uguale al diametro della vite di fissaggio e il diametro esterno è uguale al diametro dei fori di montaggio della testa. Se necessario, la dimensione di questi fori dovrebbe essere aumentata per corrispondere a boccole con uno spessore di parete di almeno 1,5 mm. Naturalmente tutti questi accorgimenti non dovrebbero pregiudicare la tenuta della giunzione tra testine e corpo dell'altoparlante. Il pannello frontale stesso è fissato alle pareti laterali con uno spesso strato (sezione finale 3x25 mm) di sigillante siliconico 9, che ha permesso di ridurre ulteriormente il livello di vibrazioni trasmesse alle pareti laterali e posteriori del case. Non sono stati utilizzati angoli durante il fissaggio di questa parte.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 8

L'effetto di assorbimento delle vibrazioni è assicurato dall'utilizzo di un sandwich linoleum-schiuma-linoleum di 10 mm di spessore, che viene utilizzato per rivestire tutte le superfici interne del corpo dell'altoparlante, escluso il pannello frontale. Uno strato di imbottitura in poliestere, cucito in quattro strati, svolge la funzione di smorzamento (l'intero set ha infine uno spessore di circa 35 mm). Il linoleum deve essere utilizzato il più spesso possibile (3,5...4,5 mm), di alta qualità, non rinforzato e non isolato (materiale omogeneo). È necessario utilizzare schiuma con la massima densità.

Innanzitutto, il linoleum è stato tagliato per garantire uno spazio di 40 mm attorno al perimetro delle superfici interne di ciascun lato interno della carrozzeria. L'incollaggio è stato effettuato strato per strato con colla Moment sulla struttura assemblata senza pannello frontale, picchiettando tutte le zone con un martello di gomma dopo che la colla si era asciugata. Successivamente, sul primo strato di linoleum sono stati incollati pezzi di plastica espansa spessi 10 mm, di 50x50 mm con uno spazio di 10...15 mm tra loro. Dopo l'asciugatura è stato incollato il secondo strato di linoleum e solo successivamente quattro strati di imbottitura sintetica, cuciti ad intervalli di 20...30 mm.

Qualsiasi negligenza in queste fasi di lavoro può causare la comparsa di suoni e risonanze inspiegabili. Per ottenere caratteristiche diverse dei pannelli laterali, uno di essi in ciascun diffusore è dotato di entrambi gli strati di linoleum a doppio spessore.

Fabbricazione e montaggio di casse di blocchi MF e HF

Le parti dell'alloggiamento dell'unità midrange sono realizzate in truciolare preimpiallacciato e hanno lo stesso angolo di 22,5 gradi. e forniscono una geometria completamente identica, da qui la facilità di assemblaggio. L'unità midrange è assemblata (vedi Fig. 1) utilizzando colla PVA utilizzando due conduttori, realizzati con dimensioni simili alle dimensioni del ponticello che divide il volume interno dell'alloggiamento in due parti; l'unica differenza è che i titolari devono essere realizzati. L'assemblaggio viene effettuato su una superficie orizzontale e l'intera struttura viene fissata con un elastico fino a completa asciugatura. Dopo l'asciugatura, le estremità vengono rinforzate con fermagli per mobili e le cuciture longitudinali dall'interno devono essere incollate con strisce di tessuto di cotone utilizzando colla PVA.

Per insonorizzare il midrange sono stati applicati sulle superfici interne (escluso il pannello frontale) due strati di linoleum e il volume è stato riempito con soffice ovatta o imbottitura sintetica. Il blocco viene verniciato e verniciato dopo l'assemblaggio. Il pannello frontale finito è incollato al corpo con sigillante. I supporti dell'unità midrange sono lavorati in ebanite e i cerchi in legno di balsa sono incollati alle loro basi.

L'alloggiamento dell'unità HF (Fig. 9) è realizzato al tornio da un compensato di quattro strati di legno per evitare l'effetto di essiccazione. In questo progetto è stato utilizzato il legno di tiglio per la sua facilità di lavorazione e peso. Il punto di attacco dell'unità HF è mostrato in Fig. 10, e nella Fig. 11 fa parte di questo gruppo, un supporto cilindrico, dove 1 è una vite con un foro in cui è impegnata la molla, come mostrato in Fig. 2. Le parti di fissaggio sono in acciaio inossidabile.

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 9

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 10

Sistema a triplo altoparlante
Fig. 11

L'idea di tale fissaggio è semplice e si è dimostrata efficace per sei anni. La direzione di irradiazione selezionata della testa HF rimane fissata in modo affidabile grazie al fatto che un anello con un diametro di 60 mm in gomma sottile (1 mm) è incollato sulla superficie inferiore del blocco HF. Come filo dalla scheda del filtro alla testa è stata utilizzata una coppia intrecciata di filo di rame con una sezione trasversale di 0,75 mm.2 nell'isolamento fluoroplastico.

L'assemblaggio delle unità di gamma media e alta frequenza viene eseguito nella seguente sequenza. Fissare la struttura assemblata al corpo dell'unità midrange con sei viti, quindi passare un filo dalla scheda del filtro del canale ad alta frequenza, dopodiché, dopo aver installato il corpo dell'unità ad alta frequenza, tensionare una molla realizzata con gradi di acciaio per molle OVS, KhVG (diametro del filo - 0,8 mm, diametro della molla - 5 mm, lunghezza dell'avvolgimento - 25 mm), fissandolo al gancio. La lunghezza del doppino dovrebbe essere sufficiente per collegare liberamente la testa RF ad esso.

Successivamente la testa viene fissata al corpo dell'unità RF tramite viti. I fori per i cavi nei blocchi dei medi e dei bassi vengono accuratamente sigillati, quindi viene controllata la qualità della sigillatura. L'unità MF è dotata di due coperture in plexiglass, che fungono contemporaneamente da supporto per i terminali di uscita delle unità MF e HF.

Informazioni sul test di vibrazione dell'altoparlante

Le risonanze del telaio dell'unità LF sono state controllate misurando il livello di vibrazione con un dispositivo AGAT-M [7], quindi i grafici dei parametri riflettono la dipendenza degli spostamenti lineari frequenza, che mostrano adeguatamente le caratteristiche di risonanza dell'alloggiamento nei punti di controllo . Il sensore è stato montato utilizzando un semplice metodo non distruttivo. Il nastro adesivo (sottile e di alta qualità) è incollato nella posizione richiesta dell'alloggiamento dell'altoparlante. Dopo un'accurata levigatura e sgrassatura, il corpo del sensore viene incollato su di esso con una “supercolla” e le misurazioni vengono effettuate alle frequenze richieste. G3-112 è stato utilizzato come generatore di bassa frequenza. Innanzitutto, il livello di trasmissione delle vibrazioni è stato misurato con un design di montaggio del woofer standard, quindi con il design qui descritto. Con un supporto standard (con guarnizione in gomma tra l'altoparlante e l'alloggiamento), il livello delle vibrazioni trasmesse era in media un ordine di grandezza superiore. Queste misurazioni hanno anche contribuito a identificare ed eliminare la risonanza del telaio installando un ponticello, come raccomandato in [5].

Collegamento e configurazione degli altoparlanti

Al momento questo altoparlante funziona con due ROTEL RB-1070 UMZCH collegati secondo un circuito di biamplificazione. Il canale sinistro del primo amplificatore funziona con il blocco a bassa frequenza, quello destro con i blocchi di gamma media e alta, collegati in parallelo; da qui i cavi di collegamento separati. Il secondo UMZCH è collegato allo stesso modo.

La regolazione del suono in base ai parametri soggettivi in ​​una particolare stanza viene effettuata scegliendo la posizione di installazione degli altoparlanti (quando si posizionano gli altoparlanti negli angoli della stanza, si verifica un notevole aumento delle basse frequenze), nonché modificando la geometria della posizione e della direzione degli emettitori e dell'accoppiamento delle loro caratteristiche di fase [2, 3]. Dopo l'installazione (quando si ascolta musica di stili diversi in una stanza particolare), si consiglia di fissare la posizione degli alloggiamenti delle unità dei medi e degli acuti all'unità dei bassi con nastro biadesivo.

Dopo aver regolato il bilanciamento tonale, l'oratore ha mostrato una buona localizzazione degli strumenti durante la riproduzione di musica jazz e orchestrale. Anche la musica pesante ed elettronica suonava bene, il che è stato assicurato dall'introduzione di caratteristiche di progettazione dell'alloggiamento dei bassi e, di conseguenza, dall'assenza di fenomeni di risonanza. I componenti a bassa frequenza dello spettro dei segnali musicali suonano al momento "giusto" e non lasciano toni risonanti, il che indica l'efficacia delle misure di isolamento e assorbimento delle vibrazioni applicate nella progettazione dell'unità a bassa frequenza. La zona dell'effetto stereo è molto più ampia di quella degli altoparlanti con design standard e, soprattutto, più luminosa (ricorda l'uso di espansori stereo) sia orizzontalmente che verticalmente nella stanza. Il primo piano e lo sfondo del palco iniziarono a essere chiaramente distinti nonostante le piccole dimensioni della stanza. Se, dopo aver accordato “a orecchio”, si analizza la posizione dei blocchi di gamma media e alta rispetto al blocco di bassa frequenza, è spesso possibile rilevare un'asimmetria nelle caratteristiche acustiche di una particolare stanza.

Letteratura

  1. Aldoshina I. A., Voishvillo A. G. Sistemi acustici ed emettitori di alta qualità. - M.: Radio e comunicazione, 1985.
  2. Alekseev I. Sulle distorsioni delle caratteristiche di frequenza dei sistemi acustici di piccole dimensioni e dei "bassi profondi". - Radiohobby, 2000, n. 5, pag. 5-8.
  3. Padre S. Diffusore a tre vie con testata W21EX001. - Radio, 2003, n. 8, pag. 15-18.
  4. Bat S. Altoparlanti amatoriali (altoparlante V3). - M.: RadioSoft, rivista "Radio", 2002.
  5. James K. Iverson. Teoria delle risonanze delle casse acustiche. - .
  6. James Moir. Risonanze meccaniche in casse di altoparlanti. MIEE.
  7. AGAT-M. Misuratore di vibrazioni a doppio canale. - Manuale.

Autore: E. Shalagin

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