Открытая акустика | журнал SalonAV

Эволюция развивается по спирали, и часто в поисках идеала мы возвращаемся к истокам аудио. Новый взгляд на открытые колонки.

Часто бывает, что первым очарованием, сбивающим человека с истинного пути на сомнительную тропу High End’a зачастую становится встреча со старинным ламповым радиоприёмником. Отечественным, несущим в себе черты стиля ампир, характерного для последних лет сталинской тирании, а то и немецким либо американским, символизирующими тогдашний приток в страну трофейных и ленд-лизовских высоких технологий.

Concertus sp

Как мы уже не раз отмечали, в проектировании ламповых усилителей существует направление, претендующее на ортодоксальность, — точное следование канонам и традициям той славной эпохи. Вот только беда, — именно эти избранные, как правило, очень неуютно себя чувствуют в связке с современной, расточительно токопотребляющей компрессионной акустикой. Напрашивается аналогия с раритетным автомобилем 30-х, попавшим в гущу современного траффика, где крутые гонщики на «паркетных» вседорожниках норовят подрезать на каждом шагу.

Вообще-то, открытая акустика — это глоток свежего воздуха, это свобода, гарантия которой по определению отменяет все прочие гарантии, а значит, и правильно реализовать такую систему не так-то просто. Попробуйте назвать хоть один музыкальный инструмент, создающий звук по принципу пресловутой «пульсирующей сферы». Как правило, это всегда источник колебаний (струна, поток воздуха, ударное воздействие), связанный со сложной системой резонансных излучателей, собственно и определяющих спектр и интенсивность достигаемого звучания. Надо ли упоминать, что во всех перечисленных нами раритетах использовались именно открытые акустические системы, ныне практически забытые. В периодике последних лет удалось встретить лишь одно упоминание: Lira итальянской фирмы Сoncentus — 3-полосник с 4 НЧ-драйверами в открытом корпусе из орехового массива.

А зря — такие вещи позволили бы совершенно по-новому взглянуть на многие аспекты создания ламповой техники, создавать системы, где входящие компоненты гармонично дополняют друг друга. Какова идеология закрытой (и, как частный случай, фазоинверсной) акустики? Устранить излучение задней стороны диффузора путём помещения головки в замкнутый объём, превратив её этим в вожделенный точечный источник. За такую простоту приходится дорого платить. Упругость воздуха внутри колонки складывается с упругостью подвеса головки, повышая её резонансную частоту и добротность. Шутить с этим нельзя, ибо отдача ниже резонанса падает у закрытой системы со скоростью 12 дБ/окт. (у инвертора 18 дБ). Чтобы спасти бас, применяют динамики малого диаметра с тяжёлым диффузором и мягким подвесом. При этом достигаются искомые низкие резонанс и добротность, но катастрофически падает отдача. Реальная работа начинается, как правило, от 20 Вт при условии крайне низкого выходного сопротивления усилителя. Какое здесь, спрашивается, остаётся поле применения для однотактников на 300В и пентодных усилителей без ООС?

Но и на этом кошмар не заканчивается. Звуки, излучаемые задней стороной диффузора, не исчезают бесследно внутри закрытого корпуса. Их НЧ-составляющая превращается в вибрацию стенок, а СЧ, несколько раз отразившись от внутренних поверхностей, переизлучаются наружу через диффузоры динамиков. При этом ДВП очень условно можно считать акустически нейтральным материалом, попробуйте что-нибудь сказать внутрь такого пустого ящика, — испугаетесь собственного голоса. В какой-то мере можно утверждать, что именно успех в нелёгкой борьбе за уничтожение 50% акустической энергии зачастую обуславливает разницу между посредственной и хорошей (а значит, и дорогой) закрытой или инверсной системой.

Иное дело — открытые колонки. Здесь неприятеля пытаются превратить в союзника, и надо сказать, зачастую небезуспешно. На СЧ/ВЧ слегка задержанное заднее излучение образует совместно с основным диффузное поле (идея, подхваченная в наши дни Оле Клифотом для твитеров «Аудиовектора»). Ниже 500 Гц, как правило, начинается плавный (порядка 6 дБ/окт.) спад, обусловленный акустическим коротким замыканием из-за конечных размеров корпуса-экрана. На этот раз нам на помощь приходит резонанс ящика, рассчитываемый по формуле:

f = 5460 (S1/4 / V1/2)

Как правило, эта частота должна оказаться в 1,5 — 2 раза выше резонансной частоты головки и, судя по типичными габаритам достаточно крутого аудиоантиквариата, обычно лежит в пределах 100 — 150Гц. Таким образом, формируется зона мидбаса, хотя, по мнению некоторых авторов, определённую роль в темброобразовании этой важной области играют также полу- и четвертьволновые резонансы, а также резонансы отдельных панелей. Чувствуете, в какие дебри нас занесло, а впереди ещё самая волнующая НЧ-область. Некоторого завала здесь никак не избежать, хотя свою посильную лепту и вносит резонанс динамика (оптимально 50 — 70 Гц), причём определенная раздемпфированность обычно субъективно ассоциируется не с бубнением, как в стандартной акустике, а со свободой и бархатистостью баса.

Кстати, поэтому пентодный выход в старых приёмниках зачастую звучит предпочтительнее триодного, а отрицательную связь если и вводят, то так, чтобы её действие на басу было минимальным, что также добавляет несколько недостающих нам децибел. Дополнительный резерв таится в установке ещё одного НЧ-драйвера (до +6 дБ), желательно с резонансом на 20 — 30 Гц выше основного. В этом случае вы иногда услышите нюансы инфрабаса за счёт биений, впрочем, с особо низкими дела у нас, как видно на графике, особенно хороши, по сравнению с закрытым ящиком, по причине менее крутого спада ниже резонанса.

Чудные дела творятся на свете. Отчего же открытые системы не заняли своего достойного места в индустрии аудио? А кому это надо? Ведь уже ясна тенденция: натуральное дерево, индивидуальная настройка, особый тип усилителя, а главное — непривычный позабытый звук. Ничего не поделаешь — за разумные деньги опять придётся всё делать самим. Заново открывать для себя открытую акустику.

Во-первых, материалы. Как вы уже поняли, никакие суррогаты здесь неприемлемы. Исторически прослеживаются орех, сосна, ель. Причём были весьма распространены конструкции, где сам ящик изготавливался из достаточно толстой (20 — 25 мм) сосновой фанеры, а массив ели или бука, несущий на себе динамик, прикручивался к передней стенке. Пожалуй, наиболее интересным решением лет 30 назад был проект легендарного Гендина, где в опять-таки фанерный корпус вставлялась передняя стенка, склеенная из 20-миллиметровых брусков «музыкальной» ели. Автору досталось тогда за это от воинствующих учёных ортодоксов из журнала «Радио» так, как будто он, по крайней мере, усомнился в руководящей роли Партии.

Во-вторых, размеры. Жизнь показала, что наиболее классные ламповые релизы 40 — 50-х тяготели к габаритам порядка 65 х 43 х 35 см. Это около 90 литров с резонансом порядка 130 Гц, что вполне удовлетворяет нашим требованиям. Во избежание ярко выраженных резонансных явлений, громкоговорители следует устанавливать асимметрично (опять-таки заимствуя конфигурацию расположения у старых приёмников).

В-третьих, динамики. Вот здесь вы меня поймали — очень трудно дать конкретные рекомендации, не впадая в безумное ностальгическое настроение с упоминанием Telefunken и 8ГД-1РРЗ 1954 года от приёмника «Рига-10» (последние были как-то установлены по 2 штуки в открытые колонки объёмом около 80 л и великолепно играли с ламповым усилителем). Что тут поделаешь, «сгорел давно ваш гарнитур в печках», как говорил великий комбинатор.

Для наших безумных планов нужны динамики диаметром не менее 20 см с резонансной частотой порядка 50 — 70 Гц при полной добротности более 0,5. Из ныне существующих, как ни странно, кое-что интересное для нас (к сожалению, с чувствительностью порядка 87 — 90 дБ) найдётся в смежной области автомобильного звука. В первую очередь это компонентная акустика: НЧ/СЧ-драйвер 6,5 дюйма + твитер (два комплекта для одной колонки). В ценовой категории порядка $100 за комплект отметим, например, МВ Quart DSD 2.16, а из почти в два раза более дорогих — Boston FS60 и Canton Pullman CS 2.16.

Если же подобные затраты пока не планируются, а раскопки аудиодревностей не принесли желаемого результата, попробуйте в качестве первого шага применить 6ГД2 от радиолы «Симфония» (чувствительность более 90 дБ, резонансная частота около 40 Гц). Это было опробовано и дало неплохие для начальной стадии результаты. Резонанс головки низковат, но некоторое ослабление зоны 60 — 70 Гц вполне компенсируется подчёркнутой мягкостью нижнего регистра.

Мы сознательно не касаемся здесь вопроса твитеров, зато настойчиво рекомендуем (опять-таки при наличии подходящих головок) попробовать 1,5-полосный вариант, где больший и меньший динамики с разными резонансами соединяются параллельно и работают в одной полосе частот. Вообще, поменьше разделительных фильтров — открытые системы их не любят.

А ещё отметим необходимость тщательной и трепетной организации звукопоглощения внутреннего объёма. Годятся только натуральные материалы, особенно предпочтительны шерсть и хлопок. В одном французском приёмнике 30-х годов внутренняя поверхность была отделана муслиновой тканью, подбитой ватой, — нет предела экстравагантности! Снова возвращаясь к Гендину, упомянем изящную конструкцию акустически почти прозрачной задней стенки, выполненной из ныне ушедшей в прошлое (опять!) упаковки для яиц с проделанными отверстиями, слегка закрытыми слоем ваты — рассеиватель и поглотитель одновременно. Бывает, что с целью «оживления» тембра приходится поступать и наоборот — приклеивать в строго выверенных местах площадки медной фольги для оптимизации внутренних переотражений. Самое главное и захватывающее заключается в том, что эту работу следует выполнять шаг за шагом, интуитивно, ориентируясь исключительно на свои ощущения от прослушивания музыки. Теперь, надеюсь, вы начинаете понимать, почему большинство производителей не торопятся осваивать этот вид акустического оформления.

Итак, пользуясь приведенными выше рассуждениями и данными, вы уже вполне можете приступать к построению пары экстравагантных напольных систем открытого типа. Если вам будет сопутствовать удача на стезе аудиоантиквариата, есть шанс добиться реальной чувствительности порядка 96 дБ — динамики, произведённые при власти тоталитарных режимов, вполне соответствуют такой цели. В этом случае усилители с выходной мощностью 3 — 5 Вт перестанут, наконец, играть роль забавной прикладной игрушки — появится стимул всерьёз повозиться с ними, добиваясь иной раз ошеломляющих результатов.

Поднятая сегодня тема непроста и очень слабо освещена в литературе. При конструировании приходится руководствоваться эмпирическими расчётами, тщательным изучением релизов прошлых лет, а в основном — результатами бесконечных экспериментов и прослушиваний. Поэтому мы будем благодарны всем читателям, которые поделятся опытом в создании подобных акустических систем. В меру своих сил поможем советами, а если тема вызовет интерес, — опубликуем схему усилителя мощностью 12 Вт на лампах 6L6 (6П3С), оптимизированного для работы с открытой акустикой.

fc

Ориентировочная частотная характеристика громкоговорителя 8ГД-1РРЗ от радиоприёмника «Рига-10» (не путать с компрессионным 8ГД-1 из колонки радиолы «Виктория»!), установленного в закрытый (1) и открытый (2) корпус объёмом 80 л.


Практика AV #2/2001

 

www.salonav.com

Открытый корпус. Акустическое оформление | ldsound.ru

Открытым акустическим оформлением (ОЯ) головки называется такое ее оформление, при котором задняя сторона звукоизлучающей поверхности диффузора головки не изолирована акустически от передней.  В  качестве открытого оформления   применяется ящик, обычно имеющий форму параллелепипеда, с перфорированной задней стенкой или с полным ее отсутствием.

Самый распространенный вид открытого акустического оформления — ящик, у которого задняя стенка имеет ряд сквозных отверстий или же полностью отсутствует. Головка устанавливается обычно на передней панели ящика. Его внутренний объем, как правило, используется для размещения деталей электрической схемы, например радиоприемника. Выносные АС в виде открытых корпусов применяются реже. Акустическое действие открытого оформления подобно действию экрана. Наибольшее влияние на частотную характеристику акустической системы с открытым оформлением оказывает передняя стенка, т.е. та, на которой крепится головка. Вопреки довольно распространенному мнению боковые стенки открытого оформления влияют на характеристику открытого оформления мало. Поэтому не рекомендуется делать открытое оформление глубоким, а надо стараться по возможности увеличивать переднюю панель оформления. На рис. 1 показаны различные частотные характеристики АС с открытым оформлением в зависимости от его глубины. Обычно открытое оформление выполняют такой глубины, чтобы головка помещалась в нем с некоторым технологическим запасом (20% от глубины головки). При этом «вклад» баковых стенок в суммарное звуковое давление открытого корпуса составляет 1-3 дБ.

Рис. 1. АЧХ динамика в открытом оформлении, с разной глубиной боковых стенок (h).

Однако было установлено, что наличие боковых стенок создает эффект снижения резонансной частоты открытого оформления с увеличением его глубины, которое происходит за счет присоединения части массы воздуха внутри оформления к массе подвижной системы головки. Резонансная частота в этом случае:

f02 = f0/√(1+ρ ∙ h ∙ Sэфф ∙ m0)          [1]

а глубина  оформления для  получения нужной резонансной частоты:

h=((f02/f022)–1) ∙ (m0/ρ ∙ Sэфф)          [2]

Рис. 2. АЧХ головки в ОЯ с задей стенкой из:

1 – без задней стенки; 2 – слой поролона 5 мм; 3 – слой поролона 15 мм;

4 – электрокартон 3 мм; 5 – электрокартон 3 мм со слоем поролона 20 мм;

 

Конечно, если сделать оформление очень глубоким, то оно может действовать как труба, резонирующая на ряде частот, тем более низких, чем больше длина трубы. Естественно, что это не­желательно, поскольку такие резонансы являются причиной появления пиков и провалов на частотной характеристике АС.

Размеры передней панели, как уже говорилось, желательно иметь как можно больше. Ограничением здесь являются только соображения удобства размещения и пользования. Что касается места установки головки на передней панели, то рекомендации тут такие же, как при плоском экране.

Площадь передней панели открытого акустического оформления с учетом влияния глубины оформления h может быть найдена как:

S = 0,125c2/(fгр.н.2 ∙ φ2(Q)),          [3]

где φ(Q) – некоторая функция от Q, при 1,93<Q<2,5 приближенно равна Q; fгр.н. – определяется по рис. 3; вместо частоты f0 необходимо подставлять частоту f02, определяемую из [1].

Рис. 3. Зависимость fгр.н. от Q.

При Q<1,93 выражение [3] упрощается: S=0,125с2/(f022 ∙ Q2),          [4]

где f02 определяется из [1].

Рис. 4. АЧХ головки в открытом оформлении

с различным числом отверстий (n) диаметром 20 мм в задней стенке.

Имеется еще один элемент открытого оформления, который может влиять на работу открытой АС. Это задняя стенка оформления, которая служит для защиты элементов схемы радиоустройства. Она должна быть по крайней мере такой, чтобы не ухудшать акустические параметры системы. На рис. 2 приведены частотные характеристики  АС  с открытыми  корпусами  с  задними стенками, выполненными из различных материалов (с разной их толщиной). Как видно, материал и толщина задней стенки сильно влияют на частотную характеристику открытой системы. Акустические параметры открытой АС зависят также и от размеров и числа перфораций (отверстий) в задней стенке.

На рис. 4 приведены частотные   характеристики АС в ящиках с различным числом перфораций в поверхности задних стенок. Для оценки влияния перфораций вводится термин — степень перфорированности задней стенки, А0 — это отношение общей площади равномерно распределенных отверстий А0 к площади задней стенки А. Степень перфорированности задней стенки должна составлять не менее 0,1 для оформлений с объемом оформления 5 л  и 0,15-0,20 для оформлений с объемом менее 5 л.

Конфигурация оформления оказывает большое влияние на форму частотной характеристики на средних частотах, вызывая появление многочисленных пиков и провалов при неудачной конфигурации. Это хорошо видно из рассмотрения графиков на рис. 5, где приведены частотные характеристики для разных конфигураций оформления: сферического (шара), куба, усеченной пирамиды, параллелепипеда. Наиболее благоприятная форма — сфера. Приведенные характеристики следует иметь в виду при выборе конфигурации оформления, хотя из конструктивных соображений редко можно применить благоприятную форму из числа приведенных на рис. 5, за исключением параллелепипеда. Из эстетических соображений размеры оформления в виде параллелепипеда часто выбирают так, чтобы размеры лицевой панели (длина и ширина) и глубины относились как.

Рис. 5. АЧХ головки в корпусах различной формы, точка – расположение динамика.

Обычно экраны выполняют меньших размеров, чем рекомендовано по вышеприведенным формулам. Тогда на нижней граничной частоте следует ожидать спада АЧХ:

Nдб=10lg(S’/S)          [5]

где S – вычесленная по формулам выше площадь экрана;

S’ – фактическая площадь экрана.

 

Пример расчета. Требуется рассчитать размеры передней панели открытого оформления глубиной h=80 мм для головки 0,5ГД-37 (см. предыдущий пример).

  1. Из  формулы fгр=1,4с(∏/d) находим граничную частоту: fгр.в.=(1,4 ∙ 343) / (3,14 ∙ 0,08)=1920 Гц.
  2. По  [1]  определяем резонансную частоту головки в открытом оформлении с учетом его глубины: f02=315 / √ (1+(1,3∙0,08∙3,14∙(0,04)2/(1,2∙10-3)) Гц.
  3. По графику на рис. 3 находим  нижнюю граничную частоту воспроизводимого диапазона при Q=2,3; fгр.в.≈260 Гц.
  4. По графику на рис. 1 находим разность уровней пик-провал: N=1,0 дБ.
  5. φ(Q)≈Q=2,3.
  6. По   формуле [2] определяем площадь передней панели оформления: S=(0,125 ∙ 3432) / (2602 ∙ 2,32)=0,041 м2. При спаде на частоте fгр.н. равном 6 дБ, по формуле [5] находим, что S’=0,02 м2.
  7. Выбираем размер передней панели равным 0,17х0,12 м2.

ldsound.ru

Статьи — АС — открытый ящик

NA4 — Акустика оригинальная во всем. Простейшая конструкция с непростым звучанием.

Эти акустические системы (далее — АС) я изначально разрабатывал не для себя и, что приятно, единственным условием заказчика было качественное воспроизведение Музыки и цвет корпуса, гармонирующий с интерьером. Таким образом, я не был ограничен ни электрическими характеристиками, ни количеством полос, ни габаритами АС (комната прослушивания предполагалась большая и свободная, с малым количеством мебели). В начале была идея сделать АС на более мощных динамиках (конкретно 25гдш102) или на сдвоенных 10гдш102, но потом я решил пожертвовать мощностью ради гарантированного качества и собрать АС на одном широкополоснике 10гдш102.

Динамики 10гдш102 Знаменского завода (они же, в иных воплощениях: 10гд36, они же 10гдш1-4) сами по себе звучат неплохо, и по началу хотелось даже сделать просто Экраны или ОЯ (открытый ящик), но в последствии (по эстетическим соображениям) решено было сделать ЗЯ (закрытый ящик). Вариант неидеальный, но практичный. Это была сознательная жертва количеством и глубиной баса (в сравнении с ФИ) ради более высокого его качества, и не менее осознанный отказ от прекрасно звучащего экрана ввиду его нереальных размеров. Кроме этого, для снижения влияния граней передней панели решено было сделать её максимально большой, а сам ЗЯ принял вид довольно таки плоской коробочки находящейся за этим широким «экраном». Идея эта родилась совершенно спонтанно, я провел аналогии со старыми АС, которые в большинстве случаев делали с широкой передней панелью и совершенно не занимались при этом «зализыванием» передних граней корпуса. А ведь раньше корпуса АС проектировали для качественного воспроизведения музыки (это теперь их разрабатывают все больше для интерьера). Результат моих трудов по проектированию Вы можете видеть на чертеже.

Рисунок 1 — Акустическая система NA-4, чертеж

Для фасада и подставки я использовал крышки тумб из ламинированного ДСП толщиной 25 мм, короб изготовлен из ДСП 16 мм, его я «ламинировал» уже самостоятельно, самоклеющейся пленкой. Конструкция собрана на брусках традиционным способом — саморезы + клей, только клей пришлось подобрать такой, чтоб хорошо клеил ламинированную поверхность. Сборка короба и обеспечение ровного сопряжения его деталей аналогична той, что описана в статье про na-3. Дно-подставка прикручено снизу длинными толстыми саморезами.

Технология крепления дна следующая: в нем намечаются и сверлятся в ряд 5-6 крепежных отверстий, затем дно и фасад скрепляются одним крайним шурупом, (для точного совпадения кромок фасада и дна необходимо производить сборку на ровной, чистой и плоской поверхности), этот этап должен дать ровное соединение деталей; далее точно подгоняется параллельность граней деталей относительно друг друга (чтобы получить идеально ровный отступ от передней кромки дна до его сопряжения с передней панелью) и полученное положение закрепляется вторым то же крайним шурупом, остальные же закручиваются уже когда детали точно скреплены между собой; после этого конструкция разбирается и место стыка промазывается клеем или герметиком и собирается начисто.

Внутри корпуса проходят два пояса ребер жесткости. Идеальны были бы еще одна — две распорки между передней и задней стенками корпуса, но это усложняло крепление звуко-виброизолирующего покрытия. Возможные колебания задней стенки я решил компенсировать хорошей звуко-виброизоляциейизоляцией изнутри и накладкой из кожзама снаружи. В данном случае, внутри оказался ковролин на резиновой основе, приклеенный прорезиненной стороной по всей внутренней поверхности и распушенный синтепон, распределенный по всему по объему. Накладка из кожзама позволила так же скрыть единственные закрученные снаружи шурупы и придала колонкам элегантный вид сзади. Отслушивание этой пары в условиях, когда один из задников не был еще покрыт кожзамом, дало следующий результат: «неотделанная» АС имела более резкий звук, более привязанный к АС, «отделанная» же звучала более мягко, легко, открыто. Так что применения именно этого типа покрытия оказалось вполне оправданым.

Для гашения стоячих волн в корпусе было применено следующее решение: на дне и крыше короба (естественно изнутри) ковролин был закреплен волнами, причем волны на дне и крышке направлены относительно друг друга под 90 градусов. Волны ковролина делались так: сначала при помощи коротких шурупов с большими шляпками и «Момента» крепится один край вырезанной полосы ковролина, затем делается складка-волна с длиной и высотой порядка 3-4 см и снова крепится к ДСП тем же способом, и т.д. Боковые стенки при желании можно отделать таким же образом, но я ограничился лишь двумя поверхностями.

Динамики обработаны следующим образом: полиуретановый гофр (подвес) пропитан касторовым маслом, делать это надо аккуратно, малыми дозами масла аккуратно распределенными посередине гофра, иначе есть риск отклеить его от корзины или от диффузора. Делается это для устранения провала в районе 400 гц (этот рецепт «лечения» динамиков применял в своих разработках «Доктор» Александр Клячин). После пропитки гофр должно немного покоробить — это нормально пугаться не стоит, но излишняя пропитка приведет к очень сильному короблению и как следствие ухудшит звучание динамика — это нам уже ни к чему. 

Рисунок 2 — Динамик 10гдш102, после пропитки гофра

Окна корзины динамика заклеены одним слоем синтепона (порядка пол сантиметра толщиной), это позволяет снизить добротность динамика и адаптировать его, тем самым, к условиям ЗЯ. Александр Клячин рекомендовал так же наклеить противомагниты, однако пришлось обойтись без них, за неимением подходящей пары магнитов. На фото динамики, окна которых заклеены требуемым слоем синтепона. Разный цвет клеевых швов — это просто результат применения двух видов клея (темный — Момент-1, светлый — Момент Кристал, эффект идентичен). 

 Рисунок 3 — Динамик 10гдш102, на окнах наклеен ПАС из синтепона

В данной конструкции один из важнейших элементов, кабель внутренней разводки. В качестве недорогого варианта с гарантированным результатом, можно применить самодельный литц в бумажной изоляции. Еще один бюджетный вариант — моножила в полиэтиленовой изоляции от старого телефонного кабеля. Возраст кабеля в данном случае гарантирует его достаточный прогрев и приличное качество меди. Некоторое количество моножилок (скорее всего в диапазоне от 4 до 6) нужно с крутить в жилу, жилы свить между собой в обратном направлении с небольшим шагом (буквально 2-4 витка на метр). Более дорогой вариант внутренней разводки — использовать качественный брендовый кабель (Supra, Analysis-Plus). Естественно при изготовлении и подключении проводов учитываем их направленность. В АС я не применял ни каких фильтров, динамики подключены напрямую. Кстати, у одного из них была неверно указана полярность, так что обязательно надо проверять её самому (например батарейкой: диффузор вперед, значит + попал на +). Целью было обеспечить хороший звук при минимальной сложности конструкции и легкой заменяемости (повторяемости) основных деталей.

Специфическая форма АС и низкое расположение динамик требует наклонной установки. Располагать их следует таким образом, чтобы излучатели смотрели в точку, где предполагается расположить уши слушателя. Я решил эту проблему установкой в днище корпуса четырех резьбовых втулок. Сами ножки-«шипы» были реализованы оригинальным способом, путем объединения куска шпильки и гайки колпачка. В результате получились регулируемые опоры со сферическими головками. Если поставить такие ножки на пятирублевые монетки, точность баса и некоторых других характеристик заметно возрастает. 

Рисунок 4 — Комплектующие для изготовления опор АС (роль шпильки на фото выполняет болт)

Результат прослушивания готовых АС приятно удивил меня самого. Предыдущий вариант этих динамиков, с которым я работал в модели NA-1, был мягко говоря неудачным (на основании чего настоятельно НЕ рекомендую пользоваться динамиками 10гдш1-4 или 10гдш2-4) производства завода Динамик). Эта конструкция, судя по всему, довольно полно раскрывает возможности данных головок, т.к. претензий к звуку практически ни каких. Не ожидал я такого музыкального разрешения и такого ровного тонального баланса. Звучат они очень даже выразительно и живо. Если находиться в зоне фокуса звука (которая у этих АС небольшая), сцена рисуется просто отлично с ощутимым объемом во всех трех измерениях. Из недостатков могу назвать не глубокий, но весьма точный (и по мне — достаточный) бас, и узкую лучевую направленность АС (даже вдвоем стерео уже не послушать).

Поздние комментарии: хотел сначала оформить этот текст так же, как и статью про NA-3, но ограничился небольшой литературной правкой, изменением абзаца о проводах внутренней разводки и добавлением абзаца об опорах (который отсутствовал в оригинальном тексте). Относительно звучания мне сложно сейчас что либо убавить или добавить. Оставил как есть, надеясь на тогдашнюю адекватность восприятия. Сейчас у меня нет доступа к этим АС, да и человека для которого я их делал то же уже нет среди нас… Быть может эти АС еще работают и радуют кого то, а может уже отправились на помойку (габариты то недетские, места занимают как пара кресел). Так или иначе, делал я их от души и на момент сборки и первоначального прослушивания готов был назвать своей лучше работой.

Себестоимость этой акустической ситсемы получилась небольшая, но будьте готовы к тому, что материал корпуса и внутренней отделки съедает основной бюджет. Форма и и конструкция АС принципиальны. Пробовал использовать те же динамики в корпусах от NA-3 и еще в нескольких других (в том числе узких) 50 литровых ящиках — результат в каждом из случаев был различный. По моему опыту корпус na-4 звучит принципиально лучше любых других вариантов.

Посвящается Антиповой Ирине, человеку по настоящему понимавшему и любившему музыку, для которой разрабатывалась и изготавливалась данная модель.

С уважением, Наумов Максим

animas.nethouse.ru

Основные разновидности акустического оформления колонок

Основные разновидности акустического оформления колонок.
Акустика открытого, закрытого и изобарического типов, а также вариантов
оформления: с лабиринтом, фазоинвертором, пассивным излучателем и т. д.


Акустические системы (колонки) – это последнее звено аудиосистемы, воспроизводящее звук путём преобразования электрического сигнала, поступающего с выхода УМЗЧ, в механические колебания излучателей, а следом и в звуковые колебания воздуха, воспринимаемые органами нашего слуха, а при высокой мощности — и остальными частями тела.
Как ни крути, а акустическая система — это ящик, собранный из механически прочного материала с вмонтированными в него динамиками. Ящик может быть выполнен в соответствии с одной из многочисленных конструкций, определяющих тип акустического оформления системы.

Рассмотрим основные разновидности этих конструкций:

1. Акустические системы открытого типа.

Виды акустического оформления колонок

Качалось бы, что может быть проще, чем отбросить от ящика заднюю стенку, либо вообще — выкинуть к едреней фене все стенки, а динамики смонтировать на простом деревянном щите?
Именно из этой простой идеи, собственно говоря, и зародились первые акустические системы, называемые системами открытого типа.
Несмотря на кажущуюся архаичность решения, подобные колонки выпускаются как промышленно, так и делаются на коленках адептов качественного аудиофильского звука.
Объясняется такой интерес полным отсутствием какой-либо компрессии с тыловой стороны диффузоров динамиков. Результат — крайне открытое и воздушное звучание акустики и реальное удовольствие при прослушивании практически любых музыкальных жанров, исключая современные танцевальные, где на первый план выходит не натуральность звучания, а необходимость наличия мощных компрессионных басов.

Помимо отсутствия жирных басов существенным недостатком открытой акустики является и крайне высокая цена промышленных изделий, и необходимость наличия большого помещения для правильной ориентации колонок по отношению к слушателю, а также возможности размещения их на изрядном расстоянии от стен.

Частным случаем открытых систем является акустика, построенная на электростатических излучателях, в которых вместо традиционных динамиков применяется натянутая во всю высоту акустической системы тончайшая плёнка из токопроводящего материала. За счёт малого веса излучателя подобные системы обладают рядом достоинств, основными из которых являются: повышенная детальность и звукопередачи, а также филигранная способность отрабатывать даже самые резкие динамические перепады. Недостатком опять-таки является некоторая недостача низких частот.
Падение звукового давления при снижении частоты ниже значения резонансной частоты подвижной системы АС открытого типа составляет 12 дБ/окт.

2. Акустические системы закрытого типа (закрытый ящик).

Виды акустического оформления колонок

Рассчитать и «сколотить» полностью закрытый и герметичный ящик — дело также не сильно мудрёное и трудозатратное.
Как не странно, промышленный выпуск систем закрытого типа начался не только позже появления на свет акустики открытого типа, но также и позже распространения акустических систем с фазоинвертором на борту.
Произошло это событие сразу после начала выпуска усилителей достаточной мощности и динамиков с низкой упругостью подвеса.
Замкнутый объём воздуха внутри корпуса обладает некоторой упругостью, которая мешает свободному передвижению диффузора динамика и приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы, что в свою очередь резко ухудшает воспроизведения частот ниже данного (резонансного) порога.

Лечится это либо увеличением внутреннего объёма изделия, либо повышением массы диффузора (для уменьшения частоты механического резонанса), что приводит к почти пропорциональному снижению чувствительности.
К неоспоримым достоинствам закрытой акустики можно отнести полное отсутствие каких-либо призвуков и фазовых огрехов, свойственных фазоинверторной акустике и акустическим лабиринтам. К недостаткам — либо довольно недетский размер колонок, либо отсутствие сверхглубоких басов при ограниченном объёме изделия.

Падение звукового давления данного типа АС при снижении частоты ниже значения резонансной частоты подвижной системы составляет 12 дБ/окт.

3. Панель акустического сопротивления.

Виды акустического оформления колонок

Давно известная, но изрядно подзабытая панель акустического сопротивления (ПАС) несёт в себе достоинства как открытых, так и закрытых акустических систем, сочетая естественность звучания (без фазовых и переходных искажений) с простотой исполнения.
Панель представляет собой множество отверстий 5…20 мм в диаметре на задней стенке корпуса громкоговорителя.
Суммарная площадь отверстий — около 60…80% от эффективной площади диффузора НЧ динамика.

Поверх отверстий туго натягивается и приклеивается хлопчатобумажная (либо какая-либо ещё) ткань в один или два слоя.
Недостатком ПАС является спад звукового давления в области низких частот. Однако он не так велик, как у акустической системы закрытого типа и легко устраняется незначительным повышением мощностей усилителя и НЧ головки.
К сожалению, не существует чёткой теории по расчёту оптимальных параметров акустической системы с панелью ПАС, а в большинстве литературных источников говорится о необходимости экспериментального подбора всех параметров. Думаю, именно этот фактор обусловил в последнее время малое количество промышленных изделий с акустической панелью, оставив широкое поле для экспериментов пытливому радиолюбительскому сообществу.

Падение звукового давления АС при снижении частоты ниже значения резонансной частоты подвижной системы составляет 12 дБ/окт.

4. Акустические системы с фазоинвертором.

Виды акустического оформления колонок

Фазоинвертор — это очередной способ обуздать избыток внутреннего давления внутри корпуса громкоговорителя и пустить его на благо увеличения отдачи на самых низких частотах.
По своей сути фазоинвертор — это труба, выведенная концом наружу и уходящая внутрь корпуса колонки.
Как и положено любой трубе, у неё есть собственная резонансная частота, зависящая от её геометрических размеров. Поэтому, когда динамик воспроизводит частоту на которую настроен фазоинвертор, объём воздуха в трубе резонирует, что приводит к весомому усилению воспроизведения этой частоты.
Естественным образом, для корректной работы подобной системы частоту резонанса трубы следует выбирать ниже резонансной частоты НЧ динамика в ящике.
Насколько ниже? В 1,5…1,6 раза.

Труба фазоинвертора может выходить: на лицевую панель, на заднюю или боковую панели. Однако, в наиболее дорогих и качественных акустических системах она, как правило, расположена именно с тыльной стороны конструкции.

Несмотря на популярность данного типа изделий, фазоинверторная акустика всегда проигрывает как закрытому, так и открытому ящику с точки зрения динамических параметров (скорости отработки быстрых сигналов), а также фазовых характеристик, обуславливающих детальность и чистоту звукопередачи.
Собственно говоря, плюс у фазоинверторных акустических систем всего один — повышенная отдача на низких частотах и возможность воспроизведения самых глубоких басов при относительной простоте и дешевизне конструкции.

Падение звукового давления данного типа АС при снижении частоты ниже значения резонансной частоты настройки фазоинвертора составляет 24 дБ/окт.

5. Акустические системы бандпасс или полосовой громкоговоритель.

Виды акустического оформления колонокВиды акустического оформления колонокВиды акустического оформления колонок

Бандпасс или полосовой сабвуфер — это акустически нагруженное оформление, представляющее собой фазоинверторный ящик, разделённый внутри дополнительной стенкой (перегородкой) на две разные по объёму камеры.
Динамик размещается на перегородке между камерами, т.е. закопан внутри корпуса, что с одной стороны хорошо, так как исключает риск его повреждения, с другой — не являясь системой прямого излучения, АС имеет сложную зависимость параметров от взаимного влияния всех конструктивных элементов, что обуславливает повышенные требования к расчёту и тщательности изготовления акустики.
Акустические системы бандпасс не являются системами прямого излучения. В зависимости от конструкции и количества фазоинверторов существует 3 вида бандпассов: 4-го порядка (см. рисунок слева), 6-го порядка тип-а (рисунок посередине), 6-го порядка тип-б (рисунок справа).
КПД и способность эффективно воспроизводить самые низкие частоты у бандпасса значительно выше, чем у классического фазоинвертора. Однако, такие досадные мелочи, как узкополосность и весьма посредственное качество воспроизведения ограничивают область применения данного типа акустического оформления главным образом сабвуферными устройствами, используемыми в автотранспортном хозяйстве.
А разрекламированная фишка о том, что байпас сам по себе является резонансным устройством высокого порядка и не нуждается в традиционных ФНЧ — носит весьма сомнительный характер и не заслуживает какого-либо серьёзного доверия.
С точки зрения КПД на низких частотах, бандпасс 4-го порядка является самым эффективным, однако при этом и самым узкополосным среди остальных видов подобных устройств.
Устройства 6-го порядка за счёт наличия двух фазоинверторов, настроенных на разные частоты, имеют более широкую полосу воспроизводимых частот, но, соответственно, и более низкий КПД.

6. Акустические системы с пассивным излучателем.

Виды акустического оформления колонок

Системы с пассивным излучателем являются одной из разновидностей акустики фазоинверторного типа и призваны обеспечить глубокое воспроизведение низких частот без чрезмерного увеличения размеров изделия.
Смысл конструкции заключается в установке в закрытом ящике дополнительного низкочастотного динамика, у которого полностью отсутствует магнитная система. Т.е. он состоит только из диффузора, подвеса и рамы и, при этом — никуда не подключается.
Пассивный излучатель приводится в движение колебаниями воздуха внутри акустической системы, которые порождаются обратной стороной активных НЧ динамиков и, по сути, является аналогом резонансной системы, образованной трубой фазоинвертора.

Обычно пассивный излучатель выбирается из соображений величины собственной резонансной частоты — несколько меньшей, чем у активного динамика. Поэтому он должен иметь либо больший диаметр, либо большую массу своей подвижной системы.
Достоинствами пассивного излучателя являются глубокий бас вплоть до самых низких частот и отсутствие посторонних призвуков свойственных некоторым не слишком удачно выполненным фазоинверторным решениям.

7. Акустические системы с лабиринтом.

Виды акустического оформления колонок

Воспроизводящие системы с акустическим лабиринтом можно встретить не так уж часто и только в изделиях довольно серьёзного ценового уровня. Причина проста и лежит на поверхности — сложность конструкции, а также её расчёта и настройки.
Хотя, на первый взгляд, всё кажется значительно проще, чем есть на самом деле. Звуковая волна, исходящая из тыльной части НЧ динамика, проходит через акустический лабиринт (волновод), протяжённостью в половину длины волны, на которой планируется добиться резонанса системы, и выходит из него уже в одной фазе с волной, излучаемой лицевой поверхностью динамика.
Конструкция настраивается исходя из нижней границы частотного диапазона АС.
Для минимизации массогабаритов и стоимости изделия часто протяжённость лабиринта рассчитывается, не исходя из половины длины волны, а исходя из четверти.

Это несколько ухудшает свойства акустики, но всё же оставляет их предпочтительными по сравнению с фазоинверторными изделиями.
От фазоинвертора лабиринт отличается менее «резонансным» звучанием, кроме того, в данном случае динамик свободен от компрессии, повышающей резонансную частоту, т.к. его тыловое излучение встречает минимальное количество препятствий.
Всё это звучит весьма красиво, однако при малейших просчётах в разработке или изготовлении — в длинном и сложном по форме волноводе с большой вероятностью могут возникнуть стоячие волны со сложной структурой резонансов, что сведёт на нет все преимущества акустического лабиринта.

8. Рупорные акустические системы.

Виды акустического оформления колонок

Наиболее востребованными рупорные системы стали в среде аудиофилов, находящихся в непрерывных поисках «божественного» звука.
Рупорное акустическое оформление чаще используется в комбинации с другими типами (чаще для оформления высокочастотных излучателей), однако, существуют и широкополосные, полностью рупорные конструкции.
В качестве аналога рупорной акустической системы рассмотрим боцмана, нарушающего тишину посредством жестяного рупорного матюгальника. Что тут можно заметить? При участии матюгальника была достигнута значительная громкость, повысившая КПД орущего, а также сформирована чёткая направленность его излучения.
К тому же, благодаря свойству рупора повышать сопротивление воздушной среды — достигается лучшее согласование этой среды с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика.

Итак, из плюсов рупорных акустических систем: высокая чувствительность и, соответственно, КПД, приличное музыкальное разрешение, направленные свойства.
Из минусов: конструктивная и технологическая сложность, своеобразное звучание, считающееся некоторыми аудиофилами достоинством, значительные размеры низкочастотных рупоров, ограничивающие целесообразность их использования концертными площадками и стадионами.

9. Акустические системы изобарического типа.

Виды акустического оформления колонок

Акустическая система изобарического типа – ещё одна разновидность низкочастотного оформления, призванная обеспечить достойное воспроизведение басов в корпусе ограниченного объёма.
Конструктивно ящик изобарической акустики разделён герметичной перегородкой на две (не всегда равные) части, в каждую из которых установлено по одному НЧ динамику так, что между ними находится постоянный неизменный объём воздуха.
На оба динамика одновременно подаётся один и тот же сигнал. Другими словами — их можно включить параллельно, либо последовательно, либо подключить каждый из них к отдельному усилителю.

При подобном включении излучателей нагрузка на тыльную сторону диффузора внешнего динамика будет компенсироваться аналогичными колебаниями внешней стороны диффузора динамика внутреннего. Результат — удвоение (вернее — почти удвоение) мощности акустического излучения при неизменном объёме корпуса АС.
А если задуматься о том, что каждая одиночная головка в пределах допускаемых отклонений имеет свою, обусловленную технологией производства, неравномерность АЧХ, и частоты пиков и провалов на каждой из них не совпадают, то очевидно, что, благодаря взаимному демпфированию излучателей, суммарная АЧХ окажется значительно более гладкой.

10. Акустические системы со сдвоенными головками.

Виды акустического оформления колонок

На самом деле, вся эта изобарика, описанная выше — не более чем красивое рекламное название давным-давно известного типа акустических систем со сдвоенными головками.
Причём изначально сдвоенные головки располагались на одной панели, диффузорами навстречу друг к другу и, помимо всех преимуществ акустики изобарического типа, имели ещё одно существенное достоинство — меньшие по сравнению с одиночным излучателем нелинейные искажения.
Нелинейные искажения уменьшаются из-за того, что при данном (встречном) соединении динамиков сдвоенная головка представляет собой сугубо симметричную электромеханическую систему.
По этой причине — сопротивление воздушной среды с её обеих сторон практически одинаково, различия гибкости подвеса при движении диффузора вперёд и назад отсутствует. Наконец, асимметрия распределения магнитной индукции в зазоре магнитной системы, отрицательно влияющая на уровень второй гармоники, в сдвоенной головке при встречном расположении не проявляется.

Естественным образом, подключать головки к усилителю следует противофазно.

Исходя из сказанного, можно сделать вывод — данный тип акустики, с точки зрения качества звука, является более предпочтительным по отношению к системе изобарического типа.

11. Акустические системы смешанного типа.

Виды акустического оформления колонок

Здесь всё просто как ситцевые трусы! Акустические системы смешанного типа — это АС, в которых для различных частотных поддиапазонов используются и разные типы акустического оформления.
Казалось бы, на этом можно поставить точку, однако есть ещё в природе изделия, которые вызывают изумление не только за счёт космических цен, но и в связи с неземным совершенством оных.
К числу таких относится обновлённая версия ВТОРЫХ (!!!) сверху в иерархии акустических систем американской фирмы Nola — Concert Grand Reference Gold 2 (см. фото).
Приведу краткое описание колонок:
Традиционно для акустики фирмы ВЧ-СЧ секция выполнена в открытом оформлении.
Высокие частоты озвучивает ленточный излучатель длиной 12 дюймов, работающий от 1000 Гц, а на участке свыше 10000 Гц ему помогает небольшой ленточный супертвитер.

Набор среднечастотных динамиков в каждой колонке включает четыре драйвера с магнитами Alnico, которые закрывают диапазон от 400 до 1000 Гц.
Затем в работу включаются четыре небольших басовика с диффузорами из сплава магния и медными фазовыравнивающими кернами, они также имеют магнитную систему из сплава алюминия, никеля и кобальта.
Область ниже 40 Гц поручена двум 12-ти дюймовым вуферам, каждый из которых работает на свой собственный объем с фазоинвертором.
Вместе все динамики сводятся фирменным пятиполосным разделительным фильтром UnisonTM, собранным на шести отдельных платах.
Чувствительность систем составляет 91 дБ, номинальное сопротивление – 8 Ом, вес – 125 килограммов каждая.
Розничная цена Nola Concert Grand Reference Gold 2 в США заявлена на уровне 240 000 долларов за пару.

 

vpayaem.ru

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

В среде радиолюбителей популярна максима – «лучший передатчик это антенна!». В звуковоспроизведении, акустические системы, если и не лучший усилитель, то вклад в общее звучание имеет очень весомый. И также как и с хорошей антенной, дело это громоздкое и дорогое. Задумав собрать «тракт» — проигрыватель-усилитель-акустика, определился с усилителем. По разным причинам он оказался весьма небольшой мощности, а значит, требовались акустические системы достаточно высокой чувствительности. Выбор пал на «кинотеатральные» 75ГДШ33-16. Понравились по параметрам — мощность 75 Вт, сопротивлением 16 Ом. Ом-м-м-м. Такая здоровенная кастрюля, доложу я вам, но чувствительности изрядной — 94…96 дБ. Отечественная, понятно, в Новосибирске делают. Кроме параметров, немаловажно, что головка широкополосная. С одной стороны конечно сужение диапазона воспроизводимых частот, с другой – чрезвычайное упрощение конструкции, ибо грамотно сделать фильтры, не так-то просто.

Акустическое оформление. Суть в том, что динамик самостоятельно, полноценно звучать не может – звуковые колебания от прямого и обратного хода диффузора взаимно ослабляются и КПД такой акустики очень и очень невелик. Требуется эти колебания разделить и погасить или инвертировать по фазе обратные. Это достигается разными приемами, реализация которых и называется «акустическим оформлением». Их не так уж и много, из самых распространенных – «закрытый ящик», «щит» или его чаще использующийся вариант «открытый ящик», «фазоинвертор». Каждый из способов обладает как присущими ему недостатками, так и достоинствами.

Выбор акустического оформления для конкретного динамика, кроме того, не так уж велик – каждый из них, по сочетанию параметров примерно предназначается для определенного типа акустического оформления. Ну и сфера использования, так сказать, налагает… Словом, выбран был тип оформления «закрытый ящик», как самый радикальный, если не мелочиться с размерами, здесь тоже решено было не скупердяйничать и выполнить корпуса как часть жилого помещения и с изрядным объемом, благо, квартира была – бетонные стены, да пол с потолком и строительно-отделочные работы нами тогда только-только начинались.

Итак, «закрытый ящик». Здесь с ненужными колебаниями поступают решительно: запертые в замкнутом пространстве позади диффузора, они рано или поздно угаснут, и превратятся в тепло. Количество этого тепла мизерно, но в мире акустики все носит характер малых возмущений, поэтому то, как происходит этот термодинамический обмен, небезразлично для характеристик акустической системы. Если позволить звуковым волнам внутри корпуса громкоговорителя болтаться без присмотра, значительная часть энергии будет рассеяна на содержащемся внутри корпуса объеме воздуха, он, пусть и незначительно, нагреется и изменится упругость воздушного объема, причем в сторону повышения жесткости. Для того, чтобы этого не происходило, применяют заполнение внутреннего объема звукопоглощающим волокнистым материалом. Поглощая звук, этот материал (обычно вата, натуральная, синтетическая, стеклянная или минеральная), поглощает и тепло. Из-за существенно большей, чем у воздуха, теплоемкости звукопоглощающих волокон повышение температуры становится намного меньше и динамику «кажется», что позади него существенно больший объем, нежели не самом деле. На практике таким способом удается добиться увеличения «акустического» объема по сравнению с геометрическим на 15 — 20%. В этом, а вовсе не в поглощении стоячих волн, как считают многие, заключается основной смысл введения звукопоглощающего материала в закрытые громкоговорители.

Разновидностью этого типа акустического оформления является так называемый «бесконечный экран». Бесконечным экраном принято считать закрытый ящик с объемом настолько большим, что упругость заключенного внутри него воздуха значительно меньше упругости подвески диффузора, так что динамик эту упругость просто не замечает и характеристики акустической системы определяются только параметрами головки. Где проходит та граница, начиная с которой объем ящика становится как бы бесконечным, зависит от параметров динамика. Впрочем, для сравнения – в автозвуке, таким объемом всегда оказывается внутренний объем багажника, который, даже у небольшого автомобиля будет давать реакцию «бесконечно большого» объема даже для большого динамика.

Акустическое оформление обладает следующими достоинствами — простота расчета характеристик. У закрытого ящика есть всего один параметр – внутренний объем. И в случае «бесконечный экран» можно и вовсе, почти на глазок – за счет габаритов. При грамотном выборе параметров головки и объема для нее, закрытый ящик не имеет себе равных в области импульсных характеристик, в значительной мере определяющих субъективное восприятие басовых нот.

Итак, тип оформления и динамики выбраны. Выбрано место в квартире для АС и принято решение делать их
корпуса «интегрированными» в планировку.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Чтоб сориентироваться на местности… Однокомнатная квартира в новостройке, около 60м2. Внешние стены помещения бетонные, все внутри – гипсокартон. Сделать коробку АС, решено также из гипсокартона.

Что было использовано при работе.

Инструменты.
Собственно, классический «набор гастарбайтера» — шпатели, кисти, валики. Выдавливалка для герметика, лестница-стремянка. Пригодится шуруповерт, дрель, небольшая УШМ. Кое где, не будет лишним и перфоратор. Для наклеивания обоев – валик, корытце, специальные ролики для прикатывания. Из выделяющегося из списка – ручная фрезерная машинка с оснасткой «циркулем».

Материалы.
Кроме самих динамиков и гипсокартона со специальными профилями, понадобились провода, клеммы для акустических систем, много саморезов, акриловый герметик, рулонный утеплитель (минеральная вата), сосновый щит подходящего размера. Понятно – обои для внешней оклейки и клей для них, клей ПВА для грунтовки или готовый грунт, емкости, всякие сопутствующие мелочи.

Итак. Штатную кладовку из гипсокартона пришлось основательно разобрать – помимо сугубо архитектурных работ, пришлось еще и укреплять стенку и возводить коробки акустической системы.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

На фото, стрелочками показаны «интегрированные» полости – будущие корпуса АС. Габаритный размер коробок около 500х300мм в сечении, ну и от пола до потолка — 2.75м.

Все работы велись штанными материалами для монтажа гипсокартонных стен – жестяные профили, крепеж. Стенки корпусов двойные (в два слоя) с тщательной проклейкой ПВА между слоями. Профилей тоже не жалел на укрепления и распорки. Внизу одного из коробов, была выведена розетка (маленькая стрелочка на фото), пришлось отгородить ей небольшую герметичную полость. Внутренняя поверхность коробок тщательно грунтовалась, затем в несколько слоев промазывалась разведенным водой акриловым герметиком. После высыхания, тем же герметиком тщательно промазывались все углы.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Фото одного из коробов из самой кладовки. Маленькая стрелочка показывает место выведения клеммной колодки для обоих АС. После укладки проводов внутри корпусов и стенки, внутренность коробок была частично заполнена рыхлым слоем минеральной ваты.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Для крепления тяжелых динамиков, были изготовлены этакие фланцы из соснового мебельного щита. Фрезерной машинкой с «циркулем». После нескольких слоев лака, установлены на герметик и изрядное количество саморезов. Длинна последних выбрана несколько большей, чем толщина стенки АС и концы их внутри корпусов, вворачивались в жестяные квадратики. Фото выше – вид после демонтажа динамиков через несколько лет, для наглядности.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартонаАкустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Динамики к деревянному фланцу крепились также саморезами через слой акрилового герметика.

Через некоторое время эксплуатации, решил несколько доработать АС добавив высокочастотные динамики подходящей чувствительности и сопротивления.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Ими были 10 ГДВ-6, той же НОЭМА, с простейшим фильтром из конденсатора.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Для крепления динамика были вырезаны аналогичные фланцы, размещенные ниже основных динамиков – ВЧ головки имеют довольно узкую диаграмму направленности и так они оказывались на уровне головы сидящего в кресле.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

Признаться, существенного расширения диапазона частот не произошло, но тарелки и щетки в джазовой музыке стали слышны получше.

В таком виде, акустические системы работали около пяти лет, пока мы не уехали из города. Качество воспроизведения музыки оказалось превосходным, долгое прослушивание ни чуть не утомляло, что говорит об отсутствии существенных неровностей АЧХ. Инструментальных измерений не проводилось. Чувствительность АС оказалась превосходной – мощности лампового усилителя по 0,8Вт на каждый канал, было достаточно для очень большой громкости, вплоть до соседского колочения по батареям отопления. Басы были очень хороши, без инфразвука, но очень плотные и без всяких призвуков. Любители дискотечной музыки, возможно и не оценили бы, но джаз, рок и инструментальная музыка, звучали очень хорошо. Единственным существенным недостатком конструкции, следует считать невозможность «расстановки» в помещении, в том числе в удаленности от стен. С другой стороны, помещение, все же не концертный зал, но однокомнатная квартира невеликих размеров, с этим пришлось смириться.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона

После переезда и сдачи квартиры в наем, в очередной приезд, во время косметического ремонта, динамики были демонтированы, отверстия заделаны и заклеены обоями. Вот такая история этой необычной акустической системы.

Акустические системы «закрытый ящик» на 75ГДШ33-16 из гипсокартона Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Открытый корпус | Основы электроакустики

 Распространенный вид акустического оформления — открытый корпус. Он представляет собой ящик, у которого задняя стенка полностью отсутствует, или же имеет ряд сквозных отверстий. Головки устанавливаются обычно на передней стенке ящика. Его внутренний объем, как правило, используется для размещения деталей электрической схемы. Акустическое действие открытого оформления подобно действию экрана. Наибольшее влияние на частотную характеристику акустической системы с открытым оформлением оказывают передняя стенка (на которой смонтированы головки громкоговорителей) и ее размеры. Важен не внутренний объем оформления, а площадь передней стенки.. Размеры ее из-за влияния боковых можно делать на 25 … 40 % меньше размеров экрана.

Конфигурация оформления закрытого типа оказывает большое влияние на форму частотной характеристики на средних частотах, вызывая появление многочисленных пиков и провалов в случае неудачной формы. Это хорошо видно из рассмотрения частотных характеристик для разных конфигураций оформления: сферического (шара), куба, усеченной пирамиды, параллепипеда. Наиболее благоприятной формой является сфера.

Вспомните старые радиолы типа Ригонда. Громко играли и басили неплохо. А ведь акустическое оформление динамиков не такое как у современных музыкальных центров, а так называемый открытый корпус. Что такое открытый корпус? Открытый корпус представляет собой ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует или же имеет панель акустическое сопротивление ПАС. В старых радиолах роль панели акустического сопротивления играла задняя стенка (обычно из оргалита) с некоторым количеством отверстий. Иногда задняя стенка представляла собой пластмассовые решетки, типа жалюзи.

Акустическое действие открытого корпуса подобно действию акустического экрана. Размеры передней стенки открытого корпуса в значительной степени влияют на частотную характеристику динамика, так же как и в акустическом экране. Самое интересное, что боковые стенки открытого корпуса мало влияют на АЧХ. Таким образом, важен не внутренний объем корпуса, а площадь передней стенки. Размеры передней стенки открытого корпуса с учетом боковых стенок можно делать на 25-40% меньше размеров акустического экрана. Это очень важно для автомобильных аудиосистем. Открытый корпус должен удовлетворять следующим требованиям. Как и акустический экран, он не должен иметь каких либо отверстий и щелей на своем корпусе (кроме задней стенки). Особенно опасны щели и отверстия на передней стенке корпуса, как причины короткого акустического замыкания и как причины, которые могут привести к резкому ухудшению воспроизведения низких частот. Мидбасовый динамик не должен быть слишком заглублен, плоскость его диффузородержателя должна быть заподлицо с плоскостью передней стенки. На практике это достигается изготовлением подиумов. Часто в радиолах часть элементов усилителей, фильтров и т.д. располагалось непосредственно в корпусе, где установлены громкоговорители. То есть в корпусе присутствовали L посторонние предметы

audioakustika.ru

Закрытый ящик. Акустическое оформление | ldsound.ru

Очень большое распространение в последние годы получили закрытые АС, которые до недавнего времени были единственным видом АС для высококачественного воспроизведения как в нашей стране, так и за рубежом. И только в последние годы АС с фазоинвертором (АС с ФИ) и АС с пассивным излучателем (АС с ПИ) нарушили монополию закрытых АС. Тем не менее закрытые АС и в настоящее время являются одной из наиболее распространенных конструкций высококачественных АС в Западной Европе и довольно широко выпускаются в США, как это было видно из таблицы:

Страна

Закрытый

ящик

Фазоинвертор

Пассивный

излучатель

Другое

оформление

США

43 %

32 %

9 %

16 %

Европа

61 %

32 %

6 %

1 %

Япония

28 %

62 %

10 %

На рис. 1 представлена типичная закрытая АС и ее электрический аналог. Преимущество закрытой АС заключается в том, что задняя поверхность диффузора головки не излучает и, таким образом, полностью отсутствует «акустическое короткое замыкание». Недостатком закрытых АС является то, что диффузоры их головок нагружены дополнительной упругостью объема воздуха внутри оформления. Наличие дополнительной упругости приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы головки в закрытом оформлении ω01 и, как следствие, к сужению снизу воспроизводимого диапазона частот. Значение дополнительной упругости объема воздуха SВ может быть найдено как:

SВ=γρ0Sэфф2/V          [1]

γ – показатель адиабаты;

Sэфф– Эффективная площадь диффузора головки;

V – внутренний объем корпуса оформления.

Рис. 1. Типичная закрытая акустическая система и ее электроакустический аналог.

Эффективной площадью диффузора считают 50—60 % его конструктивной площади. Для круглого диффузора диаметром d Sэфф=0,55S=0,44d2. Это эквивалентно тому, что эффективный диаметр диффузора составляет 0,8 от конструктивного диаметра. Упругость SВ суммируется с собственной упругостью подвеса подвижной системы головки S0 и в результате резонансная частота головки в закрытом оформлении вычисляется по формуле:

ω01=√((S0+SB)/m)=ω0√(1+SB/S0),          [2]

где m0 – масса подвижной системы головки.

Как видно из [1], упругость воздушного объема внутри оформления обратно пропорциональна этому объему. Упругость подвижной системы можно также выразить через упругость некоторого эквивалентного объема воздуха VЭ, имеющего упругость S0. Отсюда резонансная частота головки в закрытом оформлении:

ω010√(1+VЭ/V)          [3]

Чтобы резонансная частота все же не была чрезмерно высокой, иногда применяют головки с более тяжелой подвижной системой, что дозволяет несколько снизить резонансную частоту головки в закрытом оформлении, как это видно из [2]. Однако следует иметь в виду, что увеличение массы подвижной системы снижает чувствительность АС.

Особенно малой эффективностью обладают так называемые малогабаритные акустические системы (MAC), у которых упругость объема внутри оформления существенно больше упругости закрепления подвижной системы головки. Такие системы, у которых упругость подвижной системы определяется упругостью объема воздуха внутри оформления, называются системами «с компрессионным подвесом» головки.

Рис. 2. АЧХ закрытой системы (ЗЯ)

Неравномерность АЧХ закрытых АС в области низких частот так же, как и открытых, определяется их добротностью (рис. 2). При Q01<0,707 частотная характеристика АС равномерно понижается с понижением частоты в область низких частот и неравномерность проявляется как спад на резонансной частоте ω01 по сравнению с высшими частотами. При 0,707<Q01<1 частотная характеристика имеет небольшой пик на частоте ω1 и далее спад на резонансной частоте ω01. Неравномерность частотной характеристики при этом определяется подъемом на пике ω1, и спадом на резонансной частоте ω01. При Q01>1 неравномерность частотной характеристики определяется только ликом на частоте ω1 относительно горизонтальной части характеристики.

Рис. 3. Зависимость неравномерности АЧХ закрытой АС от Q01.

Неравномерность частотной характеристики в зависимости от добротности закрытой АС приведена на рис. 3. Как следует из рисунка, минимальная неравномерность частотной характеристики закрытых АС имеет место при добротности Q01=1 и составляет 1,3 дБ. Желательная же добротность самой головки находится из условия:

Q=Q01/√(1+Vэфф/V)          [4]

Исследования показали, что добротность головок, предназначенных для закрытых АС, не должна превышать 0,8-1. В противном случае головка получается «раздемпфированной». Это означает, что при ее возбуждении, т.е. при подаче на нее напряжения музыкальной или речевой программы, головка помимо колебаний в такт с поданным напряжением будет колебаться и с частотой собственных колебаний, близкой к резонансной частоте. Для слушателей это будет проявляться в том, что к звучанию программы будет примешиваться звучание этой частоты как своего рода «гудение», «нечистота» низких тонов. Отметим также, что если головка помещена в закрытом ящике, ухудшается равномерность частотной характеристики в области средних и высоких частот из-за резонансных явлений в оформлении. Для их устранения внутренние поверхности (особенно заднюю стенку) покрывают звукопоглощающим материалом и заполняют им часть объема. Кроме того, заполнением внутреннего объема рыхлым звукопоглощающим материалом преследуют и другую цель — изменить термодинамический процесс сжатия-расширения воздуха в оформлении.

Без заполнения процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления адиабатический. Заполняя оформление рыхлым звукопоглощающим материалом можно сделать так, чтобы адиабатический процесс сменился на изотермический. В этом случае внутренний объем оформления как бы увеличивается в 1,4 раза, так как коэффициент γ в [1], составляющий 1,4 для адиабаты, заменяется значением, равным единице для изотермы. Соответственно снижается и резонансная частота закрытой АС. Это снижение в пределе (для компрессионной АС) достигает √1,4, так как для нее можно пренебречь упругостью подвеса головки. В противном случае резонансная частота головки ω01 может быть найдена как:

ω01= ω01((1+0,75 ∙ S/S0) ∙ (1+S/S0))          [5]

Как практически определить, что изотермический процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления достигнут? Процесс будет достигнут, если при добавлении внутрь оформления новой порции рыхлого звукопоглощающего материала резонансная частота закрытой АС уже не понижается. Исследования авторов показали, что заполнять внутренний объем оформления более, чем на 60%, нецелесообразно. Вместе с тем количество рыхлого звукопоглощающего материала не должно быть чрезмерным, чтобы активные акустические потери в оформлении и заполнении не были значительны. Следует отметить, что степень влияния активных акустических потерь в оформлении (и заполнении) на ход частотной характеристики зависит, строго говоря, не от их абсолютных значений, а от соотношения активных акустических потерь в оформлении и полных потерь в головке. Потери в головке — это собственные акустико-механические активные потери на внутреннее трение в материале головки, трение о воздух при работе, потери в виде активной составляющей сопротивления излучения и т.д., а также «вносимые» в головку потери.

Чрезмерные активные акустические потери могут быть в АС при некачественном (с акустической точки зрения) выполнении корпуса оформления, креплении головки, при чрезмерном заполнении оформления звукопоглощающим материалом, а также при чрезмерно малых внутренних объемов оформления  (VЭ/V>8).

Пример. Расчитаем объем закрытой АС с нижней граничной частотой 50 Гц, имеющей головку со следующими характеристиками: f=38 Гц, Qts=0,8, Vas=60 л.

  1. Определяем объем оформления из формулы [3]: V=60∙10-3/((50/38)2-1)=83 л. (результат умножаем на 1000)
  2. Находим добротность головки в закрытом оформлении из формулы [4]: Q01=0,8√(1+60/83)=1,05. В соответствии с рис. 3 минимальная неравномерность АЧХ имеет место при Q01=1. Так что полученная неравномерность частотной характеристики из-за пика на частоте ω1 практически минимальна и составляет всего около 1,5 дБ.

По книге: Бытовые акустические системы, Иоффе, Лизунков, 1984

ldsound.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о