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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Un semplice altoparlante con un labirinto acustico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / relatori La varietà di opzioni per la progettazione acustica degli altoparlanti consente di realizzare le possibilità del percorso elettrico a vari livelli. I più diffusi tra i radioamatori sono progetti come "scatola chiusa" e "invertitore di fase": sono abbastanza semplici da fabbricare. Un po 'meno spesso viene utilizzato il design acustico con radiatori passivi, pannelli di impedenza acustica (PAS) e molto raramente - un labirinto acustico. Ci sono alcune complessità nel suo design. Questo articolo propone una descrizione di un altoparlante con labirinto acustico, che combina con successo facilità di fabbricazione e buoni, secondo l'autore, parametri di ingegneria del suono. Il labirinto è una serie di deflettori interni installati nell'alloggiamento dell'altoparlante, che formano canali a zig-zag attraverso i quali le vibrazioni sonore dal lato posteriore del cono della testa passano all'uscita del labirinto. Se la lunghezza di questo "passaggio" è vicina a X/2 alla frequenza più bassa (a 50 Hz X/2 = 3,4 m), allora la radiazione dall'uscita del labirinto sarà in fase con la radiazione dal lato anteriore del diffusore. In altre parole, il labirinto migliora la riproduzione della porzione a bassa frequenza della gamma audio. Un altro vantaggio del labirinto è che il lato posteriore del diffusore emette vibrazioni sonore praticamente nello spazio aperto, il che elimina la compressione e l'aumento associato della frequenza di risonanza del woofer. Le gambe del labirinto relativamente corte (molto più piccole di X) impediscono la formazione di onde stazionarie e coprendole con materiale fonoassorbente si comporta come un EAS. L'area della sezione trasversale del canale del labirinto è solitamente realizzata vicino all'area del diffusore. Per molti anni, i progettisti hanno cercato di costruire altoparlanti con una direttività circolare. Ricordiamo che questa caratteristica dipende dal rapporto 1/X, dove 1 sono le dimensioni lineari dell'altoparlante. In una scatola di taglia I, con un rapporto di 1/X s 1 (cioè a frequenze non superiori a 1 kHz), l'ampiezza della caratteristica di direttività è di circa ±50 °, e per un rapporto (1/X - 10 (cioè, a frequenze di circa 20 kHz) - meno di ±20°. Per espandere il diagramma di radiazione degli altoparlanti nella regione delle frequenze sonore più elevate, anche negli anni del dopoguerra, è stato proposto di utilizzare reticoli di diffusione e lenti acustiche. Nonostante le difficoltà nella produzione di tali dispositivi, sono ancora utilizzati da alcune aziende (ad esempio, AIWA). Tuttavia, è completamente e semplice risolvere il problema di ottenere una caratteristica direzionale circolare degli altoparlanti. solo di recente con l'aiuto di coni di diffusione montati di fronte a testine RF posizionate verticalmente [1-3]. Le caratteristiche di direttività circolare consentono di ottenere un campo sonoro uniforme sul piano orizzontale su tutta la banda di frequenza. In un suono così "spaziale", l'area dell'effetto stereo viene notevolmente ampliata. Alla luce di quanto sopra, è stato sviluppato un altoparlante fai-da-te con labirinto acustico. Non è necessario alcun compensato spesso per il suo corpo. né truciolare, incollato dall'interno con scarsi materiali fonoassorbenti. È realizzato sotto forma di un cilindro rigido resistente alle vibrazioni, che esclude qualsiasi vibrazione delle sue pareti. La sezione del cilindro con le testate installate al suo interno è mostrata in Fig. 1.
L'altoparlante utilizzava la testa del woofer 16 - 35GDN-1-4, midrange 8 - ZOGDS-117 (è possibile anche ZOGDS-1-8). HF 3 - 6GDV-4-8. I cilindri del blocco MF 10 e del blocco woofer 15 sono incollati dalla carta da parati. Lo spessore totale delle loro pareti è di 10 mm. La rigidità dei cilindri viene aumentata mediante l'incollaggio all'interno del corpo di dischi di compensato, sui quali sono fissate le pelli dei bassi e dei medi, e dei segmenti 17 (Fig. 2), ruotati di 180° l'uno rispetto all'altro e formanti un labirinto acustico. Per lo smorzamento acustico delle testate dei bassi e dei medi viene utilizzato un morbido feltro spesso 5...6 mm in lana artificiale. È prodotto dall'Istituto di ricerca sui materiali non tessuti (Serpukhov) con il nome di "tessuto isolante termico e acustico agugliato" (TU-RF17-14-13-127-95) ed è venduto nei negozi di ferramenta. L'uso di questo materiale consente di appianare in modo significativo la risposta in frequenza delle testine dei bassi e dei medi.
I dischi interni sono realizzati in compensato (può essere truciolare) di 16 mm di spessore (pannello superiore 1 e base inferiore 19 dell'altoparlante, disco 9 per il fissaggio della testata dei medi 8 e della base dell'unità dei medi 10, disco 13 per il fissaggio dei bassi -testa di frequenza 16) e 10 mm (segmenti 17 del labirinto acustico). Nella base inferiore 19 dell'alloggiamento dell'altoparlante (Fig. 3), sono stati praticati 22 fori 20 con un diametro di 18 mm per l'uscita delle vibrazioni sonore, dopodiché è stato incollato un tessuto teso, che svolge le funzioni del PAS .
Dischi e segmenti vengono torniti al tornio o tagliati con un cutter [4]. I fori sono ritagliati nei dischi 9 e 13 per montare le testate dei bassi e dei medi. Dal basso, con l'aiuto di viti, sono fissati rettangoli di metallo di 25x10x4 mm. Al centro di questi rettangoli sono presenti dei fori filettati, nei quali vengono avvitate le cremagliere 7 e 12, fissando la testina ai dischi tramite guarnizioni in gomma. Montare l'altoparlante in questo ordine. Innanzitutto, dai segmenti 17 viene montata una "ripiano" di un labirinto, la cui distanza è fissata con boccole metalliche 18 con un diametro di 10 mm sotto le quali è necessario inserire rondelle di gomma densa, che forniscono tensione in caso di possibile asciugatura dei segmenti. Prima del montaggio, i segmenti del labirinto 17 vengono incollati con feltro, in cui vengono tagliati (ritagliati) fori con diametri di 11 ... 12 mm in modo che le boccole 18 poggino direttamente sul materiale del segmenti fissando la distanza tra il "ripiano" del labirinto e il disco 13 del vano LF, installare temporaneamente una striscia tecnologica dell'altezza desiderata, ritagliata dal cartone ondulato e arrotolata in un cilindro. Dopo aver praticato i fori nei segmenti 17 e nei dischi 9 e 13 per far passare i cavi di segnale, si può iniziare a montare il compartimento delle basse frequenze 15. Per fare ciò, il "ripiano" del labirinto, insieme al disco 13 e al cilindro di cartone che lo fissa, è incollato con uno strato di carta spessa. Quindi viene assemblato il vano midrange 10. Sulla sua base 9 e sul disco viene incollato preliminarmente uno strato di feltro, quindi vengono applicati strati successivi, fissandoli in più punti con l'ausilio di piccoli chiodi. Anche la distanza tra la base e il disco in questo scomparto è fissata con un cilindro di cartone e lo scomparto è incollato con uno strato di carta spessa. Il vano midrange così preparato viene posto ad una distanza di 70 mm al di sotto del segmento inferiore del "whatnot" (utilizzando anche una striscia di cartoncino tecnologico), e un altro strato di carta spessa viene incollato su entrambi i vani 10 e 15. Dopo che questo strato si è asciugato, l'intero cilindro viene ricoperto di carta da parati, aumentando gradualmente lo spessore della parete a 10 mm. Per un altoparlante sono necessari circa 2 ... 3 rotoli di carta da parati lunghi 11 me 3 ... 4 litri di colla vinilica. Ogni strato incollato dovrebbe asciugarsi bene. Alla fine dell'incollaggio, le estremità irregolari superiore e inferiore del cilindro vengono accuratamente tagliate. Quindi lo scomparto 10 viene tagliato con un seghetto. Prima di montare l'altoparlante, tutti i lati interni dei vani 10 e 15 devono essere incollati con uno strato di feltro 11. Gli strati successivi (il loro numero è mostrato in Fig. 1) vengono rinforzati con piccoli chiodi. Inoltre, l'intero volume interno dello scomparto 10 è riempito uniformemente con ovatta sciolta (100..150 g). Ulteriore assemblaggio è chiaro dalla Fig. 1. I rack 12 nella parte superiore hanno codoli con filettatura M5, su cui è posizionato lo scomparto midrange 10. Le rondelle di gomma devono essere posizionate sotto i rack di montaggio 7 e 12. Il vano 10 è anch'esso fissato tramite rondelle, per le quali vengono preliminarmente praticati fori del corrispondente diametro nel suo rivestimento in feltro (non mostrato in Fig. 1). I coni di dispersione 5 e 6 possono essere lavorati in duralluminio o in compensato, come raccomandato in [1]. I loro diametri di 20...30 mm dovrebbero superare i diametri dei diaframmi delle teste corrispondenti. L'angolo tra la generatrice del cono 6 e la superficie orizzontale è di 45°. I rack 4 hanno gambi filettati, sui quali è installato il cono 6 (il cono 5 è incollato). La testina HF 3 è montata su rack con 4 gambi dei rack 2. Il pannello superiore 1 dell'altoparlante è fissato agli stessi rack con viti. L'alloggiamento dell'altoparlante (scomparti 10, 15 e 21) è incollato con un qualche tipo di materiale decorativo, ad esempio pellicola autoadesiva o pelle artificiale. I fori di uscita del suono sono coperti da una rete elastica in plastica. Le giunzioni tra la rete e il materiale decorativo vengono chiuse con nastro di tela o pelle 14. I filtri separatori sono posti nel vano cilindrico 21, anch'esso incollato dalla carta. Maggiori dettagli dovrebbero essere detti su di loro. Spesso nei filtri crossover tra le testine dei bassi e dei medi è incluso un filtro di primo ordine, costituito solo da un condensatore. Si presume che ciò sia sufficiente, poiché la testata dei medi ha un calo naturale della risposta in frequenza nelle frequenze basse e alte. Tuttavia, un filtro di primo ordine (specialmente ad alta potenza del segnale) può portare alla distorsione dell'intermodulazione, poiché un segnale a bassa frequenza scarsamente filtrato, quando colpisce la testa della gamma media, riscalda la sua bobina mobile. Di conseguenza, la resistenza della bobina cambia con la frequenza di oscillazione del segnale a bassa frequenza non filtrato. Di conseguenza, la corrente che scorre attraverso la bobina della testina midrange sarà modulata da questo segnale, il che porterà alla comparsa di distorsioni di intermodulazione [5]. Pertanto, nei filtri crossover proposti, vengono utilizzati non solo filtri passa-basso e passa-alto, ma anche un filtro passa-banda che limita la gamma della testata dei medi. Lo schema del filtro è mostrato in fig. 4. Le frequenze della loro sezione sono 500 e 5000 Hz. I filtri sono montati su un circuito stampato in fibra di vetro. I condensatori C1 (K76P-1) e C2 (K73-16) sono isolati dalla scheda con guarnizioni morbide per ridurre le vibrazioni e i telai degli induttori sono rondelle di gomma. Gli assi delle resistenze di trimming (TPB) vengono portati alla base inferiore del vano 21.
La risposta in frequenza delle singole sezioni dell'altoparlante non è stata presa, poiché le capacità delle testine e dei filtri applicati sono ben note. È stata valutata solo la risposta in frequenza complessiva dell'altoparlante, soprattutto nelle aree di separazione delle bande, per equalizzarla con l'ausilio delle resistenze di sintonia R2 e R4 (Fig. 4). Le misurazioni stimate sono state effettuate su una loggia aperta utilizzando un microfono MKE-3 e un oscilloscopio. Il microfono è stato posizionato in un punto a una distanza di 1 m dalle testine LF e HF.Un generatore di suoni è stato utilizzato come sorgente di segnale. Le misurazioni hanno mostrato che la risposta in frequenza ottenuta non differisce dalla tipica FFR (risposta in frequenza della sensibilità) del microfono: un declino graduale sotto i 40 Hz e sopra i 15 kHz. La potenza di rumore limite dell'altoparlante è di 70 W, la resistenza elettrica va da 5 a 7 ohm. La migliore valutazione del suono di qualsiasi complesso di riproduzione sonora è ancora l'ascolto diretto dei programmi musicali da esso riprodotti, e ha dimostrato che nonostante l'uso di testine di media qualità nell'altoparlante, il suono stereo era chiaro e naturale e non stancava il orecchio durante l'ascolto prolungato, e questo indica l'assenza di evidenti distorsioni non lineari e di intermodulazione. Mostrato in fig. 5 la fotografia illustra l'aspetto e la disposizione dell'altoparlante con la rete decorativa rimossa.
I supporti per altoparlanti possono essere, ad esempio, cuscinetti a sfera per mobili o gambe affusolate con guarnizioni in gomma. Letteratura
Autore: M.Sirotyuk, Mosca
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