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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Testa coassiale nell'altoparlante del canale centrale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio L'autore propone di utilizzare i vantaggi di una testina dinamica coassiale nell'altoparlante del canale centrale di un altoparlante home theater. Gli intenditori del buon suono, che hanno già a disposizione un altoparlante stereo da pavimento di alta qualità, non saranno certamente soddisfatti degli altoparlanti "one-box cinema", e l'acquisto di un vero e proprio set acustico 5.1 può creare non solo un problema finanziario, ma anche difficoltà nella sua collocazione. Si può presumere che tra i lettori della rivista ci siano poche persone che possono destinare una stanza all'ascolto della musica e un'altra all'home theater (DC). Posizionare entrambi i set nella stessa stanza trasformerà inevitabilmente anche un ampio soggiorno in una specie di magazzino sovraffollato di apparecchiature audio e video. Rimuovere parzialmente la gravità di questi problemi può essere una combinazione di sistemi, ovvero l'aggiunta di altoparlanti stereo esistenti a un set di 5.1. Il compito più difficile da risolvere in questo caso è la selezione dell'altoparlante del canale centrale. A differenza degli altoparlanti posteriori, che possono essere un altoparlante da scaffale economico e un subwoofer, la scelta dei singoli altoparlanti del canale centrale è limitata. La via d'uscita in una situazione del genere potrebbe essere quella di produrlo in modo indipendente. Sfortunatamente, ci sono pochissime pubblicazioni sulla produzione indipendente di un altoparlante per il canale centrale di un centro ricreativo; uno di questi è l'articolo [1]. Nel progetto qui descritto vengono utilizzate teste dinamiche di SEAS. L'azienda norvegese SEAS è specializzata nella produzione di teste dinamiche di classe media e alta. La sua vasta gamma è formata dalla combinazione di varietà di custodie, diffusori, sospensioni e sistemi magnetici. Pertanto, le teste di tali produttori con parametri formalmente diversi hanno spesso un suono simile ("proprietario"). Dopo aver letto questo articolo, c'era il desiderio di ripetere la costruzione in esso descritta. Prima di iniziare la produzione dell'altoparlante del canale centrale, sono state studiate attentamente le specifiche delle testine, sono stati fatti i calcoli e, a seguito dell'analisi, si è deciso di realizzare un progetto completamente diverso, pur utilizzando i prodotti della stessa SEAS. Quella che segue è una descrizione di un tale altoparlante del canale centrale "alternativo". Forse l'articolo sarà utile anche a quei lettori della rivista che hanno deciso di ripetere AS A. Demyanov. Nell'analisi e nello sviluppo, l'autore è stato guidato dal seguente insieme di requisiti, che potrebbero essere chiamati condizioni di ragionevole sufficienza per risolvere il problema: - suono corrispondente al livello di Hi-Fi;
Il rifiuto di produrre un altoparlante dall'articolo [1] a favore di un'opzione alternativa è dovuto ai seguenti motivi. La frequenza di taglio inferiore indicata nelle specifiche degli altoparlanti (65 Hz, -3 dB) sembra eccessivamente ottimistica. Il calcolo fornisce una frequenza di taglio significativamente più alta e alla frequenza di 65 Hz indicata dall'autore, la diminuzione della risposta in frequenza supera i 6 dB. Nel calcolo sono stati utilizzati i seguenti parametri della colonna: volume utile - 10 l, impostazione dell'invertitore di fase - 63 Hz (diametro interno della porta dell'invertitore di fase - 5,4 cm, lunghezza - 12 cm). I parametri della testa H149 sono stati presi dal sito web del produttore [2]. In termini di qualità/prezzo, il design descritto non sembra essere ottimale. L'uso di quattro teste LF-MF identiche aumenta non solo il livello massimo di rendimento alle frequenze più basse, ma anche il prezzo: acquistando da rivenditori SEAS russi, un set di teste costerà più di 7000 rubli. L'assenza di schermatura magnetica in questo altoparlante ne preclude l'uso in combinazione con un televisore CRT. L'altoparlante ha un'elevata complessità di fabbricazione. Gli svantaggi includono anche uno stretto diagramma di radiazione sul piano orizzontale.
Sull'ultimo, forse, è necessario soffermarsi più in dettaglio. Il design, in cui il tweeter si trova tra le testine MF (o LF-MF), è diventato lo standard de facto per l'altoparlante del canale centrale ed è utilizzato nella maggior parte di questi prodotti. Di conseguenza, i parametri acustici sono stati sacrificati per la progettazione; con questo design, il diagramma di radiazione dell'altoparlante può essere quasi sempre descritto come insoddisfacente. Sulla fig. A titolo di esempio, la figura 1 mostra la risposta in frequenza di un tipico altoparlante a canale centrale Karat CM7DC dell'azienda tedesca CANTON [3] a vari angoli di deviazione del microfono di misurazione dall'asse dell'altoparlante. Ad angoli di +/-30° (curva blu), invece di una caratteristica iniziale quasi piatta presa sull'asse di radiazione (linea rossa), si ottiene una risposta in frequenza frastagliata con picchi e cali periodici, a partire da una frequenza di 500 Hz. Questo è il risultato dell'interferenza delle onde sonore emesse da due testine LF-MF. La colonna descritta in [1] non fa eccezione. Sul suo pannello frontale, le testine si trovano in una linea, il che, forse, è giustificato dal punto di vista tecnico estetico, ma porta ad un eccessivo affinamento del diagramma di radiazione sul piano orizzontale. Con uno scostamento dall'asse di soli 22°, la pressione sonora delle due teste estreme già ad una frequenza di 1 kHz risulta essere antifase. Ad una frequenza di 2 kHz, la stessa cosa accade a metà dell'angolo. Pertanto, l'altoparlante del canale centrale con quattro driver midrange fornisce il corretto bilanciamento tonale solo per il pubblico (ascoltatori) seduto di fronte.
L'uniformità spaziale della radiazione significativamente migliore è fornita dagli altoparlanti, dove viene utilizzata solo una testa con una disposizione coassiale di coni di gamma media e alta frequenza; ci si può anche aspettare che abbiano un buon equilibrio tonale in una stanza reale. Gli altoparlanti a canale centrale con testata coassiale sono ampiamente utilizzati nei loro set cinematografici delle categorie di prezzo medio e alto da KEF e TANNOY inglesi, aziende molto rispettate dagli audiofili. È noto da tempo che l'uso di una testa coassiale fornisce le migliori caratteristiche di direttività possibili a frequenze problematiche, nell'area della combinazione di collegamenti di gamma media e alta frequenza. Sulla fig. La figura 2 mostra la risposta in frequenza dell'altoparlante Q9C prodotto da KEF [3], presa nelle stesse condizioni del Karat CM7DC sopra menzionato. Il vantaggio dei diffusori con Q9C in termini di uniformità della direttività è più che evidente. Questo è stato l'argomento principale per lo sviluppo e la produzione di un altoparlante per canale centrale basato su una testa coassiale. Sfortunatamente, non è possibile acquistare teste KEF e TANNOY in Russia. Delle teste dinamiche a disposizione del radioamatore russo, per quanto ne sa l'autore, solo SEAS produce tali prodotti. Pertanto, è stata scelta la testa coassiale schermata magneticamente P17RE / XTVF (H653-04) partendo dal presupposto che sarebbe stata meglio combinata nel suono con l'altoparlante anteriore dell'autore, dove erano testate P17REX / P (H602) con cono e sospensione identici usato come fascia media. Va notato che due testine a tutti gli effetti sono strutturalmente combinate nella testina selezionata, ma questo design non ha nulla a che fare con i blocchi testina "coassiali" economici ampiamente utilizzati nell'autoradio. Principali parametri tecnici Resistenza nominale / minima, Ohm 4 / 3,5
Sulla fig. 3 mostra l'aspetto dell'altoparlante. Il corpo ha una semplice forma rettangolare. I bordi del pannello frontale sono leggermente arrotondati, ma questo, ovviamente, e tutto il resto relativo alla finitura esterna del case, è una questione di gusti.
Il grafico della risposta in frequenza dell'altoparlante è mostrato in fig. 4. Poiché le misurazioni sono state effettuate a casa, non è stato possibile evitare l'influenza della stanza. Pertanto, le caratteristiche ottenute non devono essere considerate assolutamente accurate, ma sono sufficienti per valutare il risultato risultante. Le misurazioni sono state eseguite utilizzando il metodo del tono a scorrimento in frequenza utilizzando il software gratuito RMAA 5.5 [4] e il microfono ECM8000 di BEHRINGER, installato a una distanza di 60 cm dalla superficie del pannello frontale sull'asse della testa, quindi ad angolo di 30° ad esso. La linea nera corrisponde a 0° e la linea rossa a 30°.
I risultati ottenuti dimostrano chiaramente i vantaggi di una testina coassiale: la risposta in frequenza, presa con un angolo di 30°, sembra ancora più preferibile, avendo meno irregolarità rispetto a quella assiale. Naturalmente, questo non si applica alle frequenze più alte (sopra i 15 kHz). Sulla fig. 5 mostra un grafico del modulo di impedenza dell'altoparlante. Da esso si può vedere che la frequenza di sintonia risultante dell'invertitore di fase è di circa 40 Hz.
Sulla fig. 6 mostra un diagramma di filtro incrociato. La frequenza di separazione della banda è scelta pari a 4,5 kHz, il che è dovuto alla frequenza relativamente alta della risonanza naturale della testina RF (1,8 kHz). Per gli stessi motivi, è stato applicato un filtro passa-alto di terzo ordine. Per equalizzare il ritorno nella fascia di lavoro della testina, nel circuito HPF viene introdotto un resistore R1. Il condensatore C1 compensa il calo del rinculo della testa alle frequenze più alte. Il filtro passa-basso, insieme al decadimento naturale del ritorno della testina delle basse frequenze a frequenze superiori a 5 kHz, consente di abbinare la risposta in frequenza delle testine nella regione della frequenza di crossover senza dislivelli significativi.
Le testine sono collegate elettricamente in polarità opposta. Il filtro crossover utilizza resistori a filo avvolto C5-16 con una potenza di 5 W. Condensatori - film K73-16. Choke L1 è senza cornice e contiene 70 giri di filo PETV-2 con un diametro di 1,12 mm. Il diametro interno della bobina è di 31 mm. altezza - 20 mm. Choke L2 è avvolto su un telaio con un diametro di 32 mm e un'altezza di 38 mm (è stata utilizzata una bobina vuota per la saldatura) e contiene 110 giri di filo PETV-2 con un diametro di 1,32 mm. In caso di sostituzione è preferibile utilizzare condensatori della serie K73, K78 (ad esempio K73-17, K78-12 o altri). Naturalmente per il filtro sono adatti anche componenti audiofili: condensatori Solen e simili; induttanze e cavi in rame privo di ossigeno. Tuttavia, dai parametri oggettivi dell'altoparlante, questo ne cambierà solo uno: il prezzo. Sulla fig. 7 mostra un disegno di un cabinet per altoparlanti. È realizzato in compensato spesso 18 mm, che può essere sostituito con truciolare o fibra di legno (MDF). Per aumentare la rigidità delle pareti, oltre che per la comodità di fissare la parete posteriore della cassa, sono stati utilizzati blocchi di legno con una sezione di 35x35 mm. Il volume interno effettivo della cassa è di circa 12 litri.
Si acquistano il tubo dell'invertitore di fase (tipo TR-45) e la morsettiera. Il foro per il blocco non è mostrato nel disegno dell'alloggiamento. La porta bass-reflex è posizionata sulla parete posteriore del case, quindi quando è montata a parete, il design acustico si trasformerà in uno chiuso. I parametri del tubo per l'autoproduzione sono i seguenti: lunghezza - 140 mm, diametro interno - 41 mm. Con questi parametri, la frequenza di sintonizzazione dell'inverter di fase è vicina a 40 Hz e la frequenza di taglio calcolata al livello di -3 dB è di 50 Hz. La superficie interna del cassonetto, ad eccezione delle pareti anteriore e posteriore, è ricoperta da uno strato di polietilene espanso dello spessore di 5 mm (non mostrato nel disegno). Il volume interno libero è riempito con imbottitura in poliestere. Lo spazio attorno al tubo dell'invertitore di fase e tra il tubo e la testa è lasciato libero. Il filtro è fissato sulla parete posteriore dell'alloggiamento. Il progetto proposto ha una bassa complessità costruttiva, ma può essere ulteriormente ridotta se si sceglie come progetto acustico una scatola chiusa. In questo caso, la frequenza di taglio inferiore (a livello di -3 dB) salirà a 90 ... 100 Hz (il valore esatto dipende dalla quantità e dal tipo di riempitivo fonoassorbente nella custodia), che è comunque accettabile per un altoparlante del canale centrale. Potresti avere una domanda ragionevole: se i vantaggi delle testine coassiali sono così evidenti, perché non hanno ancora sostituito le testine convenzionali? Il fatto è che oltre agli ovvi vantaggi, le teste coassiali presentano anche degli svantaggi. Con un design coassiale, il diffusore più grande funge da tromba per quello più piccolo. Tuttavia, un tale "corno" è tutt'altro che ottimale: dopotutto, la sua forma è progettata, prima di tutto, per ottenere la risposta in frequenza meno irregolare alle medie frequenze. Il problema dell'ottimizzazione della forma di un grande diffusore per la soluzione simultanea di entrambi i problemi non è stato ad oggi del tutto risolto. Se confrontiamo la risposta in frequenza dell'altoparlante descritto in questo articolo e la risposta in frequenza dell'altoparlante KEF Q9C mostrata in fig. 2, è impossibile non notare la loro sorprendente somiglianza nella gamma di frequenza superiore a 5 kHz. Le frequenze alle quali si osservano picchi e cali della risposta in frequenza sono praticamente le stesse per entrambi gli altoparlanti. Questa è la particolarità del comportamento delle testine coassiali di questo tipo alle alte frequenze. Tuttavia, nelle situazioni in cui è richiesta un'elevata omogeneità spaziale del campo sonoro, non c'è praticamente alcuna alternativa ai driver coassiali e l'altoparlante del canale centrale è proprio un caso del genere. L'orecchio umano è molto sensibile allo squilibrio tonale nella gamma media, ma "perdona" facilmente la risposta in frequenza irregolare alle alte frequenze. L'altoparlante utilizza una modifica della testata con la resistenza della bobina mobile dell'emettitore di bassa frequenza pari a 4 ohm. In vendita, si trova con il nome commerciale WP172SCOAX. Di seguito sono riportati i parametri principali della sezione dei bassi di questa testata. Principali caratteristiche tecniche Frequenza di risonanza principale, Hz ...40
Nonostante il fatto che l'altoparlante si sia rivelato piuttosto basso, quando lo si utilizza in combinazione con un ricevitore home theater, è meglio limitare lo spettro del segnale fornito dal basso a una frequenza di 80 Hz, consigliata dal THX standard. Ciò impedirà il verificarsi della distorsione di intermodulazione dovuta al sovraccarico degli altoparlanti con segnali a bassa frequenza e aumenterà la "trasparenza" del suono alle medie frequenze. E lascia che il subwoofer esegua meglio la riproduzione dei bassi, in cui il ricevitore invierà le basse frequenze "tagliate". Letteratura:
Autore: D. Gorshenin, Mosca; Pubblicazione: radioradar.net
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