Известно, что степень верности звуковоспроизведения в равной мере зависит от качества усилителя НЧ и громкоговорителя. Вниманию радиолюбителей предлагается высококачественный трехполосный громкоговоритель. Оя рассчитан на работу с усилителем НЧ с мощностью канала 10…25 Вт и содержит динамические головки пря­мого излучения - низкочастотную 10ГД-30, среднеча-стотную 4ГД-8Е, высокочастотную ЗГД-31 и раздели­тельный фильтр. Акустическое оформление низкочастот­ной головки выполнено по принципу фазоинвертора, что Позволило расширить частотную полосу громкоговорите­ля в сторону низших частот и уменьшить искажения на этих частотах.

Основные технические характеристики

Мощность, Вт:

• номинальная ……………12.
• максимальная ………… 25
• Номинальное полное электрическое сопротивле­ние, Ом…………….. 8
• Номинальный интервал рабочих частот, Гц, при неравномерности частотной характеристики по зву­ковому давлению не более 12 дБ……35… 18 000
• Среднее стандартное звуковое давление, Па …..0,15

Частоты разделения фильтра, Гц:

• первая …………… 500
• вторая …………….. 5000
• Крутизна спада характеристики фильтра за часто­тами раздела, дБ/октава ……….. 12
• Габариты громкоговорителя, мм ……. 440X280X263

Принципиальная схема громкоговорителя изображе­на на рис. 1. Катушки фильтра намотаны на каркасах из изоляционного материала. Каркасы катушек L1, L2 изготовлены из отрезков длиной 36 мм полиэтиленовой трубы диаметром 66 мм, к которым тремя винтами МЗ прикреплены щечки из фанеры толщиной 4 мм. Катуш­ки L3, L4 намотаны на картонных гильзах от элементов 373. Катушки L1 и L2 содержат по 230 витков провода ПЭВ-1 1,12, намотанных между щечками. Индуктивность катушек 3,1 мГн. Катушки L3 и L4 намотаны в несколь­ко слоев проводом ПЭВ-1 0,86. Число витков - 145, дли­на намотки 42 мм, индуктивность - 0,4 мГн. Конструк­ция каркасов катушек показана на рис. 2.
В фильтре использованы конденсаторы МБГП на но­минальное напряжение 160 В и резисторы ПЭВ-5.

Рис. 1. Схема громкоговорителя

Ящик изготовляют из плотной фанеры толщиной 10 мм. Размеры боковых стенок - 440×263 мм, а ниж­ней и верхней - 280×263 мм. Выпиливать заготовки деталей из фанеры следует пилой с мелкими зубьями, чтобы избежать сколов и трещин на торцах. Удобно воспользоваться для этой цели ножовкой по металлу.
Выпилив заготовки, оклеивают их наружные стороны декоративной пленкой или шпоном ценных пород дре­весины. Декоративную пленку приклеивают клеем 88Н. К внутренним сторонам заготовок приклеивают эпоксид­ным клеем деревянные бруски сечением 25X20 мм, рас­положение которых показано на рис. 3. Переднюю па­нель склеивают эпоксидным клеем из двух кусков фа­неры толщиной 10 мм каждый, предварительно выпилив лобзиком отверстия под головки и туннель фазоинвер-тора. Форма и размеры заготовок и сама панель в сбо­ре показаны на рис. 4.
Детали ящика склеивают эпоксидным клеем, стяги­вают веревками, на верхнюю панель кладут груз и оставляют на 1,5…2 суток для полного отверждения клея, После этого снимают веревки, осматривают ящик и, если есть щели в стыках, заливают их эпоксидным клеем.
Туннель фазоинвертора с внутренним диаметром 40 мм склеен из толстого жесткого картона или нескольких слоев ватмана клеем ПВА. Толщина стенки 3 мм. Туннель приклеивают эпоксидным клеем к передней панели после настройки фазоинвертора, а на время настройки крепят пластилином.

Рис. 2. Конструкция каркасов катушек

Рис. 3. Конструкция ящика громкоговорителя

Головку 10ГД-30 устанавливают на переднюю па­нель ящика изнутри, а головки 4ГД-8Е и ЗГД-31 - сна­ружи. Головку 4ГД-8Е закрывают колпаком из фанеры или дюралюминия. Внутренний объем колпака заполня­ют ватой (но так, чтобы она не касалась колеблющейся мембраны головки). Это необходимо для того, чтобы колебания воздуха, создаваемые НЧ головкой, не влия­ли на работу головки СЧ.
Детали разделительного фильтра монтируют на пла-те, которую затем крепят к дну ящика. Заднюю стенку прикрепляют к ящику шурупами. Провод для подклад, чения головок продевают в отверстие в задней стенке и заливают его клеем. Чтобы обеспечить герметичность установки задней стенки, пользуются герметизирующей мастикой или прокладкой из губчатой: резины. Внутрен­нюю поверхность ящика оклеивают поролоном толщи, ной 30…40 мм.
Фазоинвертор настраивают на резонансную частоту головки 10ГД-30 в открытом воздухе. Резонансную ча­стоту измеряют по полному сопротивлению (кривая 1 на рис. 5). Затем, установив головку в ящик, снимают зависимость полного сопротивления от частоты и, из­меняя длину туннеля, добиваются, чтобы на резонанс­ной частоте головки было минимальное полное сопро­тивление (кривая 2). Если минимум кривой 2 располо­жен левее fpe3, то необходимо уменьшить длину туннеля, и наоборот. Для этого изготавливают туннель заведомо большей длины и, укорачивая его, настраивают фазоин­вертор. В описываемом громкоговорителе длина туннеля равна 190 мм. Следует заметить, что при изготовлении громкоговорителя в точном соответствии с описанием настройка фазоинвертора скорее всего не потребуется. Она будет необходима при изменении внутреннего диа­метра туннеля более чем на 7…10% и объема ящика - на 10…20%.

Декоративную рамку лучше всего изготовить так, как сказано в статье О. Салтыкова «Малогабаритный гром­коговоритель» (см. «Радио», 1977, № 11, с. 56, 57).
При прослушивании разнообразных музыкальных программ было отмечено заметное преимущество дан­ного громкоговорителя по сравнению с заводскими мощ­ностью до 20 Вт (10МАС-1, 20АС-1), особенно на низ­ших частотах.

Литература

В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 79/В80
Ф. Буданков

Применен трехполосный раздели-тельный с частотами раздела 520 4800 Гц (рис. 1). Наличие аттеню-аторов позволяет регулировать АЧХ громкоговорителя в области средних v высших частое на ±4 дБ относитель-но среднего (нулевого) уровня. Рези-сторы аттенюаторов выполнены Прово- ПЭМС 0,41 - 0,56. Их можно изго-товить из утюга -плитки.

Катушки разделительного. фильтра намотаны на каркасах, изготовленных из или дерева (береза, ) с. внешним 0 36 мм, длиной 24 мм (рис. 2), и содержат: LI, L2 - по 260 витков, L3 - 85 витков, L4 - 170 витков с отводом от середины провода ПЭЛ 1,0.

Корпус громкоговорителя и перед-няя панель выполнены из ДСП толщи- 16 мм (рис. 3). Передняя (рис. 4) углублена на 20 мм. Задняя крышка колонки крепится шурупами нахлест. Между задней крышкой и корпусом для герметизации проложена перистая резина толщиной 5 мм. -ки ящика скреплены березовыми бру-сками, предварительно промазанными клеем ЭДП-3 или ЭДП-5. кле-ем герметизируют громкогово-рителя.

Динамические головки устанавлива- с лицевой стороны передней пане- . Для этого в ней сделаны углубле-ния рамы динамических головок. Между передней панелью и брусками, и которым крепится, проложена для герметизации пористая резина. За-тем внутри ящика под углом создают уплотнения из ваты так, чтобы получи-лась сферическая . Среднечастотная закрыта колпаком, изготовленным по темой тех-нологии: из пенопласта вытачивают -линдрическую болванку 0 140 мм, вы-сотой 120 мм. Затем с одной ей придают сферическую форму (рис. 5). На поверхность готовой сферы рзяйомерко наносят тонким (1 - 2 мм) сюй пластилина. Затем методом папье-Мзше на наклеиваются ку-сочки стеклоткани, пропитанной клеем ЭДП-3, ЭДП-S, толщины 2 - 3 мм. После как клей высохнет, сферу снимают с пенопластовой болванки - колпак для сргдкечастотной головки готов. Окна ее каркаса заклеивают мар- , объем между головкой и колпа-ком равномерно заполняют ватой.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:

эффекгивно воспроизводимый частот (Гц) при неравномерности 14 дБ - 20 - 25000,

при неравномерности 8 дБ - 20 - 22 000;

габариты, мм - 460X350X260.

Рис. 1. Принципиальная схема разделительного фильтра.

Между низкочастотной головкой и фазеинвйртсром с помощью металли-ческой сетки формируют воздушный проход. Остальной объем ящика рав-номерно заполняют ватой массой 0,9 - 1,5 кг. Фазоиквертор представляет собой стакан и трубу-вставку (рис. Ц, выполненные из дюралюминия -16Т. Их также можно изготовить способом из стеклоткани и клея ЗДП-3.

Рис. 6. Фазоинвертор: 1 - стакан, 2 - -вставка.

Высококачественный громкоговоритель. Предлагаемый вниманию радиолюбителей трёхполосный громкоговоритель рассчитан на работу с высококачественным усилителем НЧ. В громкоговорителе установлено семь динамических головок прямого излучения.

Технические характеристики одной АС:

Диапазонрабочихчастот: 40 — 18000 Гц

Неравномерность АЧХ в диапазоне 40-18000 Гц: 7 дБ

Номинальнаямощностьгромкоговорителя: 16 Вт

Номинальноеэлектрическоесопротивление: 4 Ом

Используемые динамики:

НЧ: 2 х 6 ГД-2

СЧ: 2 х 4 ГД-4

ВЧ: 3 х 1ГД-3

Частоты раздела фильтра: 300 Гц и 7000 Гц

Размеры громкоговорителя (ВхШхГ): 890х450х300 мм

Электрическая схема громкоговорителя приведена на рис.1. Разделение частот производится электрическими LC фильтрами. Частоты разделения 300 Гц и 7000 Гц. Затухание, вносимое фильтрами вне полосы пропускания, 12 дБ на октаву. Катушки фильтров намотаны на каркасах из изоляционного материала (рис.2). Катушки L1 и L2 содержат по 150, a L3, L4 по 97 витков провода ПЭВ-1 диаметром 1,25 мм.

Ящик громкоговорителя изготовлен из древесно-стружечных плит толщиной 20 мм. Размещение головок и фильтров в ящике показано на рис.3. Для устранения вредного влияния колебаний диффузоров низкочастотных головок на среднечастотные, последние закрыты пластмассовыми колпаками, оклеенными внутри войлоком (на рисунке среднечастотные головки показаны со снятыми колпаками).

При выборе способа акустического демпфирования подвижных систем головок было опробовано два метода: использование панели акустического сопротивления (ПАС), изготовленной по рекомендациям, приведённым в статье Н. Молодой, В. Шорова, И, Храбана «Акустическое демпфирование громкоговорителей» (Радио», 1969, №4, с. 27—28); заполнение всего объёма ящика ватой.

В первом случае задняя стенка ящика изготавливалась из фанеры толщиной 10 мм, суммарная площадь отверстий ПАС составляла примерно 450 см 2 (200 отверстий диаметром 16 мм). Для устранения нежелательных резонансных явлений, внутренняя поверхность ящика частично оклеивалась войлоком.

Во втором случае задняя стенка склеивалась из двух листов фанеры толщиной 10 и 5 мм и наглухо привинчивалась к корпусу, внутренний объем которого заполнялся тщательно расчёсанной ватой.

На рис.4 представлены частотные характеристики громкоговорителей с ПАС на задней стенке (сплошная линия) и заполненных ватой (пунктирная линия). Как видно из рисунка, частотные характеристики в обоих случаях примерно одинаковы, однако, при непосредственной слуховой оценке различными группами слушателей качество звучания громкоговорителя с ПАС было признано предпочтительным.

Динамических головки .

В основу рассматриваемого проекта было положено использование купольного среднечастотника VIFA D75MX-41-08, основные свойства которого определили технические компромиссы проекта в части выбора остальных динамически х голов ок .

Суть компромисса состоит в следующем. С одной стороны,главными достоинствами динамической головки D75 являются высокое значение фактора ускорения (1420) и низкое значение индуктивности звуковой катушки (0.13 мГн на частоте 10кГц). С другой стороны, величина линейного участка хода звуковой катушки 0.5мм и резонансная частота 300Гц исключают возможность использования этой головки с частотой раздела ниже 600Гц. В связи с этимчасть среднечастотного диапазона должна воспроизводится НЧ головкой. Для детального воспроизведения в полосе частот до 600 Гц потребуется НЧ головка с фактором ускорения не менее 300. Такое значении фактора ускорения НЧ головки приходит в противоречие с возможностью обеспечить низкую частоту среза и высокий уровень звукового давления на низких частотах. Варианты компромисного разрешения этого противоречия будут определяться свойствами НЧ головки.

НЧ головка должна удовлетворять еще одному требованию: желательно, что бы ее диффузор не имел заметно выраженных резонансных явлений на рабочих частотах, т.е. до 600 Гц. Выяснить соответствие последнему требованию на основе изучения справочных материалов изготовителей затруднительно,придется приобретать головки и проводить измерения. В таблице 1 приведеныпараметры четырех НЧ головок диаметром 200 мм с фактором ускорения, превышающим 300. По справочным данным рассчитаны частоты срезаF3 для объема Vb =40 литров. Для SEAS H1288 предполагается использование закрытого объема, для остальных головок – фазоинвертора.

Таблица 1.

Из четырех моделей головок, указанных в таблице, удалось приобрести три: Н1288, 8woofer/P и HM210Z12 . На рис.1 показаны Z-x арактеристики динамических головок, измеренные LMS в режиме генератора тока. Резонанс диффузора SEAS H1288 приходится на частоту 680 Гц (синяя кривая). Диффузор BEYMA 8woofer/p резонирует на частоте 500Гц (черная кривая). Z –характеристика AUDAX HM210Z12 (желтая кривая)не показывает явно выраженных резонансных явлений. Из трехимеющихся моделей динамических головок в наибольшей степени удовлетворяет требованиям проекта динамики AUDAX HM210Z12. Приобретенные экземпляры динамиков BEYMA 8woofer/P оказались непригодными для дальнейшего использования в проекте – их резонансные частоты и значения Qts слишком сильно отличались от заявленных в справочных данных.

Для дальнейшей работы над проектом остались SEAS H1288 и AUDAX HM210Z12 . С использованием макета корпуса объемом 40 литров был обследован громкоговорительна Н1288, поскольку эта головка доступна для приобретения любителями, кроме того, она обладает некоторыми преимуществами перед HM210Z12 в части воспроизведения низких частот. Прослушивания макета громкоговорителя показали, что Н1288 при совместной работе с D75 дает удовлетворительный результат, но взыскательные слушатели на вокальных партиях замечали некоторую окраску звучания, связанную с резонансом диффузора на частоте 600 Гц. Экземпляры головок Н1288, используемые в проекте, имели в закрытом корпусе 40 литров полную добротность 0. 78. Для более качественного воспроизведения нзких частот требовалось увеличить объем корпуса до 50 литров.

На рис.2 показана схема кроссовера громкоговорителя на Н1288.

На рис.3 показана АЧХ громкоговорителя измеренная микрофоном, расположенным вдоль оси ВЧ головки на расстоянии 1м.

В окончательной версии громкоговорителя используется HM210Z12, которая обладаетболее приемлемыми характеристиками для воспрогизведения вокала, поскольку ее диффузор не имеет явно выраженных резонансных явлений.

Выбор ВЧ головкидля совместной работы с D 75 не обусловлен специфическими требованиями, и MOREL MDT 33 представляется вполне приемлемым вариантом для громкоговорителя такого класса.

Конструкция корпуса.

Чертеж корпуса грокоговорителя с использованием HM210Z12 показан на рисунке 4 4 .

Предварительные расчеты показали, что для акустического оформления HM210Z12 требуется объем 40 литров с фазоинвертором, настроенным на частоту 44 Гц. Труба с внутренним диаметром 75 мм длиной 30 мм обеспечила заданную частоту настройки. Отверстие для трубы расположено на задней стенке в верхней части корпуса.

В корпусе высотой 1м возникает необходимость подавления стоячей волны между верхней и нижней стенкой на частоте примерно 150 Гц.Для этой цели отверстие в перемычке, расположенной ниже НЧ головки, затянуто синтепоном, объем корпуса под перемычкой заполнен ватином. Внутренняя поверхность корпуса выше перемычки оклеена тонким ватином. Принятые меры оказались достаточнными для эффективного подавления стоячей волны при этом мало повлияли на эффекивность работы фазоинвертора.

В качестве акустического оформления среднечастотной головки используется полусферическая камера VISATON AK 10.13 , оклеенная снаружи герленом и заполненная синтепоном. Камера и СЧ головка установленына противоположных сторонах передней панели. Такое решение уменьшает передачу вибрации головки на камеру, что существенно для качественного воспроизведения средних частот, но приводит к необходимости делать заднюю стенку съемной. Задняя стенка крепится десятью саморезами к рамкам, вклеенным в корпус. Герметизация задней стенки обеспечивается уплотнением из пенополиэтилена. Усложнения конструкции корпуса, связанного со съемной задней стенкой, можно избежать, если закрепить и загерметизировать камеру с проводами на передней панели до сборки корпуса.Для громкоговорителя с НЧ головкой Н1288 можно использовать корпус аналогичной конструкции, увеличив его глубину до 300 мм.

Кроссовер.

Схема кроссовера показана на рис.5

В громкоговорителе выбраны частоты раздела 600 и 3500 Гц. В области совместного излучения НЧ и СЧ головок суммируются спады АЧХ по звуковому давлениюБаттерворта второго порядка, требующие противофазного включения динамических головок. Корректирующая цепочка R1L1 служит для компенсации подъема АЧХ, связанного с переходом режима излучения НЧ головки от пространства к полупространству. Резисторы, подключенные параллельно НЧ головке, уменьшают нежелательное взаимодействие НЧ головки с фильтром. (Подробно этот вопрос рассмотрен в работе «Любительские громкоговорители 3»). Емкость С2 обеспечивает защиту СЧ головки от перегрузки низкими частотами и формирует заданный спад АЧХСЧ головки в нижней области совместного излучения.

В области совместного излучения СЧ и ВЧ головок используются спады АЧХ по звуковому давлению Линквица-Рилея четвертого порядка, полученные с помощью электрических фильтров второго порядка. Передаточные характеристики фильтров кроссовера показаны на рис. 6. В кроссовере используются элементы MUNDORF, VISATON и SOLEN .

На рис.7 показаны АЧХ динамических головок, работающих с фильтрами. На рис.8 показана АЧХ громкоговорителя, измеренная вдоль оси ВЧ головки на расстоянии 1м. На рис.9 показана зависимость от частоты полного сопротивления громкоговорителя.

Заключение.

Опыт работы по этому проекту показывает возможность получения достаточно качественного воспроизведения фонограмм вокальных партий за счет применения купольного среднечастотника VIFAD75 .Учитывая, что громкоговоритель с использованием HM210Z12 повторить затруднительно из-за отсутствия этих головок в продаже, с некоторым снижением требований к воспоизведению средних частот можно использовать Н1288.