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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Altoparlanti con radiatori a dipolo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / relatori L'autore ha proposto un progetto originale di altoparlanti con emettitori a dipolo. Il design del design acustico delle teste dinamiche, destinato principalmente agli altoparlanti automobilistici, è realizzato con tubi di plastica. È anche accettabile l'uso di tubi di cartone o cartapesta di spessore sufficiente e diametro adeguato. Per impostare e controllare i parametri dell'AS fabbricato, l'autore ha utilizzato il programma per computer SpectraLab. Gli articoli pubblicati di recente sulla rivista "Radio" mostrano che il livello di sviluppo dei sistemi di altoparlanti audiofili è salito a un nuovo livello. Ovviamente ciò non è da meno dovuto alla disponibilità di testine di qualità superiore. Al giorno d'oggi, le più comuni in vendita sono le testine dinamiche per altoparlanti per auto di varie capacità, che forniscono una qualità del suono piuttosto elevata. L'impianto acustico descritto nell'articolo può essere realizzato con testine dinamiche a disposizione dell'amatore, e l'utilizzo di set di testine già pronte per altoparlanti per auto ne semplifica notevolmente la scelta. Lo scopo di sviluppare questo progetto era il desiderio di produrre un sistema di altoparlanti con un buon suono e un design originale; inoltre è stato interessante ascoltare diverse varianti del design acustico delle testate. In particolare, avrebbe dovuto confrontare il suono speciale degli altoparlanti bipolari e dipolari, che differiscono per il diagramma di radiazione e la caratteristica di fase della radiazione (più sulle caratteristiche del loro lavoro - più avanti nel testo). Come risultato dell'analisi della struttura di vari altoparlanti (bipolare "Mirage" [1], dipolo "Alon" prodotto da ACARIAN SYSTEMS, ecc.), l'autore ha sviluppato il design degli altoparlanti qui descritti. Le coperture del sistema acustico (Fig. 1) sono costituite da un tubo in polietilene con un diametro esterno di 160 mm e uno spessore della parete di 9 mm. Altoparlanti CA - a tre vie; ciascuno è composto da tre scatole separate combinate in un unico design. Il driver dei bassi è installato orizzontalmente nel piano terminale superiore della scatola principale. Il suo volume interno dal basso (fino ai tubi dell'invertitore di fase, portati fuori nella parte posteriore della custodia) è riempito con un'imbottitura in poliestere a bassa densità, e sopra i tubi ci sono due anelli di gommapiuma densa larghi 5 cm, che ridurre le onde stazionarie nel caso. La distanza tra gli anelli è di circa 50 cm.
La scatola midrange installata sopra la testa del woofer funge contemporaneamente da "diffusore" per l'emettitore del woofer. Questa scatola è ricavata da un pezzo di un tubo simile. Il volume interno è riempito con un'imbottitura a tre strati di media densità (winterizer sintetico-cotone-winterizer sintetico). Dai lati terminali, sono fissati (con colla o viti) identici supporti per la testa in plastica con reti protettive rimovibili, staffa in duralluminio di 2 ... 3 mm di spessore con le sporgenze necessarie) e attraverso le pareti del blocco superiore. L'altezza del fissaggio della scatola è regolata da dadi ricci o ordinari. La scatola HF è costituita da uno spezzone di tubo in polietilene del diametro di 40 mm ed è montata su due perni decorativi, creando uno spazio tra le scatole di circa 15 mm. Le teste HF sono installate su entrambi i lati della sezione del tubo e sono fissate solo con un accoppiamento stretto. L'aspetto degli altoparlanti - in fig. 2.
I tubi del diametro desiderato possono essere realizzati in cartapesta utilizzando il metodo descritto in "Radio" [2], nonché selezionati da tubi disponibili in commercio per vari scopi. Come ultima risorsa, puoi realizzare involucri rettangolari a sezione quadrata in truciolare o MDF (pannello di polvere di legno compresso). Nella progettazione vengono utilizzati tre tipi di teste dinamiche (il diagramma dell'altoparlante è mostrato in Fig. 3). Per la banda LF (BA5) - Testata Kenwood KW-160-1374 con parametri Thiel-Small (TS): frequenza di risonanza Fs= 45 Hz, fattore Q totale Qts= 0,5...0,55. Nella banda MF (VAZ, VA4), sono state utilizzate teste P130LU15-08-4 della Ryazan Radio Plant con una frequenza di risonanza Fs = 75 Hz e una sensibilità di 89 dB [3]. Nella banda HF (BA1, BA2) sono state utilizzate le testine LANZAR (per car audio): la banda di radiazione effettiva è 1...24 kHz, la sensibilità è 94 dB e la caratteristica di impedenza complessa è quasi piatta, senza risonanza visibile . In queste teste, la cupola è realizzata in titanio e nel traferro magnetico viene introdotto un fluido ferromagnetico.
È possibile utilizzare testine MF, HF e altre - da componenti per altoparlanti automobilistici di vari produttori. Non è auspicabile utilizzare testine con una tromba HF aggiuntiva incorporata. I woofer compatti di potenza sufficiente con un diametro da 6 a 6,5 pollici sono probabilmente anche più facili da trovare tra quelli progettati per gli altoparlanti delle auto. È accettabile utilizzare altri "woofer" disponibili, ma potrebbe essere necessario modificare il fissaggio della testata dei bassi e del midrange. Le dimensioni calcolate del cabinet con un invertitore di fase per la testata del basso utilizzato si sono rivelate inaccettabilmente grandi (volume Vb, = 42 l), quindi le dimensioni e la frequenza inferiore della banda di riproduzione sono state adeguate per un cabinet con un volume inferiore. I tubi dell'inverter a due fasi vengono utilizzati per ridurre la lunghezza del risonatore con l'area della sezione trasversale calcolata. Il risonatore del risonatore è stato sintonizzato senza filtro passa-basso per riprodurre al meglio il suono delle basse frequenze mantenendo un suono chiaro nella regione delle frequenze medie. Quindi è stata verificata la caratteristica della resistenza complessa, che ha mostrato l'uguaglianza dei massimi caratteristici e la frequenza di sintonia del tubo Fb = 42 Hz. Se nell'AU vengono utilizzate teste LF domestiche, i parametri degli elementi strutturali (volume della cassa, dimensioni del tubo dell'invertitore di fase, ecc.) possono essere trovati in [4] e nelle descrizioni di progetti con teste simili. In questo progetto vengono utilizzati filtri del secondo ordine (per la testata dei bassi) e del primo (per la gamma media e delle alte frequenze). Per i filtri del 3° ordine (MF e HF), si è rivelato difficile ottenere un suono coerente e una risposta di fase accettabile dell'impedenza complessa nel progetto acustico scelto. Nella produzione di filtri, l'autore ha utilizzato condensatori K73-17 con una capacità di 4.7 μF a 63 V, condensatori di ossido con una capacità di 100 e 47 μF di Jamicon (gruppi NP non polari). La bobina L1 ha 110 spire ed è avvolta con filo PEL 0,72 mm senza telaio su un mandrino con un diametro di 20 mm con una larghezza di avvolgimento di 10 mm. Per ridurre le perdite, la bobina L2 (100 giri di filo PEL 0,9) è realizzata con un circuito magnetico da un pacchetto di piastre a forma di W con una sezione trasversale di 3,5 ... 4 cm2 (senza ponticelli) ed è avvolta sul telaio di un trasformatore UHF di un vecchio televisore. L'induttanza della bobina L2 viene selezionata avvolgendo parte delle spire. Il programma "SpectraLab" [5] e un semplice set-top box collegato alla scheda audio del computer (Fig. 4) possono fornire un aiuto prezioso nella misurazione di tutti i parametri delle testine e del sistema. Utilizzando un tale dispositivo, è possibile osservare la risposta in frequenza e la risposta in fase della resistenza complessa direttamente nel processo di misurazione dei parametri delle testine, sintonizzando il risonatore dell'invertitore di fase e i filtri.
Nel programma, nella sezione "Impostazioni", è necessario impostare la modalità di visualizzazione del quoziente di divisione della tensione all'ingresso del canale destro a quella analoga del canale sinistro (o viceversa), e abilitare anche l'ingresso lineare della scheda in modalità "Registra". Di conseguenza, sullo schermo vedremo la risposta in frequenza e la risposta in fase del quadripolo studiato. La scheda audio del computer deve essere full duplex, ovvero consentire il funzionamento simultaneo con il suo ingresso e uscita. In tutte le modalità, è necessario abilitare il generatore di rumore rosa integrato dalla sezione "Utilità" (per ulteriori informazioni, vedere la sezione "aiuto" del programma). Passando dal programma alla modalità di visualizzazione dello spettro e selezionando l'ingresso del microfono della scheda audio, è possibile misurare la risposta in frequenza e la risposta in fase della testa (sistema) mediante pressione sonora con una precisione determinata dalla qualità del microfono. La risposta in frequenza dei microfoni electret per computer è sufficientemente lineare da valutare l'irregolarità della risposta in frequenza di testine e altoparlanti, inoltre il programma ha la capacità di compensare la non linearità della risposta in frequenza del microfono utilizzato. Per le misurazioni acustiche è stato utilizzato un microfono YOGA EM-195 con una sensibilità di 64 ± 3 dB (1 dB = 1 V/μbar a 20 kHz) e una banda di 16000...XNUMX Hz. Nella produzione di filtri per questo sistema di altoparlanti, le principali difficoltà sono state causate dall'abbinamento delle testine midrange e tweeter e, di conseguenza, la soluzione più semplice si è rivelata la più efficace. Per le testine utilizzate nel progetto, i filtri del secondo e del primo ordine hanno permesso di ottenere una risposta in frequenza uniforme. Sulla fig. La figura 5 mostra la risposta in frequenza dell'altoparlante presentata dal programma "SpectraLab", presa con il microfono installato sull'asse di radiazione di 0 gradi (curva superiore) e ad un angolo di 90 gradi (curva inferiore).
La risposta in frequenza del modulo di impedenza complessa dell'altoparlante, mostrata in fig. 6, cambia dolcemente nell'intervallo 3,8 ... 8 ohm. Le deviazioni nella linearità del PFC non vanno oltre ±45 gradi. Va notato che la scheda audio utilizzata per la misurazione ha un calo di PFC al di sopra di una frequenza da 10 kHz a -90 gradi. Pertanto, prima di misurare, è necessario calibrare il percorso di misurazione collegando un resistore variabile al posto della testina (con una scala di resistenza regolabile). Allo stesso tempo, può essere utilizzato per misurare la complessa resistenza dell'AC.
Durante l'ascolto del sistema di altoparlanti prodotto, sono state testate due opzioni per accendere le testine nelle scatole dei medi e degli acuti. La prima opzione è quando le testine anteriore e posteriore sono accese (tenendo conto della loro posizione fisica) fuori fase. In questo caso, la caratteristica di radiazione risultante può essere considerata come bipolare (radiazione avanti e indietro in fase). La sua risposta in frequenza (non mostrata nell'articolo) è ugualmente piatta nelle posizioni di 0 e 90 gradi. Alle basse frequenze (sotto i 300 Hz), appare l'ondulazione, ma questo non rovina il suono. Il suono acquista un "volume" maggiore rispetto ad un altoparlante convenzionale. L'effetto maggiore si ottiene quando la distanza tra gli altoparlanti è superiore a 3 ... 4 M. Ad esempio, quando gli altoparlanti sono installati negli angoli diagonali della stanza, il bilanciamento stereo viene raggiunto dal controllo corrispondente nell'amplificatore, fornendo un suono confortevole per home cinema, musica leggera e giochi per computer. La seconda opzione per l'accensione è quando le testine sono accese in fase. Di conseguenza, otteniamo un sistema di altoparlanti a dipolo, il cui diagramma di radiazione può essere definito come una "figura otto", poiché la radiazione laterale nella gamma MF-HF viene soppressa. In realtà, questo effetto si è manifestato in modo insignificante: anche la risposta in frequenza quando il microfono era installato lateralmente, a 90 gradi, era piatta, come per quella assiale (0 gradi), ma con una graduale diminuzione del livello di pressione sonora a gamma media e alta (vedi Fig. 5). Tale inclusione delle testine può essere considerata isobarica, il che non aumenta la frequenza di risonanza delle testine nel progetto acustico e riduce inoltre le armoniche pari. In questo caso il suono, unitamente al volume, ha acquisito maggiore precisione nello sviluppo della scena sonora e nitidezza; questa opzione è stata preferita dall'autore. In entrambi i casi, il suono è qualitativamente diverso dalla consueta profondità della scena e della sua costruzione, e una leggera dipendenza dell'equilibrio tonale dal luogo di ascolto. Ciò consente di spostarsi nella stanza sia davanti al "palcoscenico" che direttamente al suo interno, in contrasto con la solita zona di effetti stereo piuttosto ristretta. Gli altoparlanti AU dovrebbero trovarsi ad almeno 40 ... 50 cm dalle superfici che riflettono il suono più vicine e queste stesse superfici, se possibile, sono coperte con materiali assorbenti (ad esempio tende). In un sistema home theater multicanale Dolby Surround ProLogic, per creare un campo diffuso che trasmetta un'atmosfera acustica, il programma di licenza Nome THX consiglia di utilizzare driver a dipolo come altoparlanti posteriori, che dovrebbero essere orientati ad ascoltatori non con il lobo anteriore o posteriore, ma con "zero". Letteratura
Autore: S. Alikov, Mosca
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