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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Diseño acústico de altavoces multibanda. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces Los más extendidos entre los radioaficionados extranjeros son los sistemas acústicos de dos y tres vías. A menudo, para mejorar aún más el retorno a bajas frecuencias, la caja del altavoz está equipada con un inversor de fase. Utilizo otras técnicas para mejorar el rendimiento de los altavoces con dos y tres bandas de separación de frecuencia de señal. Altavoz de dos vías con inversor de ranura. Por lo general, el orificio del inversor tiene forma rectangular y está ubicado ligeramente debajo del orificio del cabezal de baja frecuencia. Dado que el inversor de fase mejora el sonido solo a bajas frecuencias, donde prácticamente no hay directividad de radiación, la ubicación del orificio, así como su forma, no es importante para el funcionamiento normal del inversor de fase. Lo principal es que su área debe ser igual a aproximadamente la mitad del área del difusor. En vista de lo anterior, se propuso un diseño original de un altavoz de dos vías con una ranura inversora de fase ubicada en la pared posterior. El diseño de este altavoz se puede entender a partir del esquema que se muestra en la Fig. 1.
La primera característica de diseño del altavoz es un orificio ranurado de 26 mm de ancho y 860 mm de largo, es decir, toda la longitud de la pared trasera. La segunda característica es la forma prismática de la caja: el ancho del panel frontal es de 610 mm, el panel posterior es de 190 mm. Los muros inferior y superior son rectangulares de tamaño 285x650 mm con dos esquinas troncocónicas. Esto se hace por la comodidad de colocar el altavoz en el suelo, en la esquina de la habitación. Esto logra dos objetivos a la vez. Primero, el altavoz se coloca en un lugar de la habitación donde no interfiere. En segundo lugar, se crea un impulso adicional de bajas frecuencias de varios decibelios debido al reflejo de la señal en las dos paredes laterales y el suelo de la habitación. La caja del altavoz está hecha de madera contrachapada o aglomerado con un grosor de unos 20 mm. Listones para tirantes laterales con tejido decorativo de sección 90x50 mm - fabricados en pino. Las uniones de los muros laterales con los muros superior e inferior se refuerzan con placas rectangulares de sección 40x40 mm, también de pronto. Para eliminar el efecto de reflexión de la señal en frecuencias medias y altas, se coloca dentro de la caja una capa acolchada de lana natural o mineral con un grosor de al menos 50 mm. Dicho revestimiento debe realizarse sobre toda la superficie interior de la carcasa. Al repetir el diseño, puede usar un cabezal de baja frecuencia del tipo 6GD-12 y un cabezal de alta frecuencia del tipo 3GD-31, ajustando el tamaño de los orificios en el panel frontal, teniendo en cuenta las dimensiones del difusores de cabezales domésticos. Con esta combinación de cabezales, el altavoz es capaz de reproducir de manera efectiva señales en la banda de frecuencia de 40 Hz a 16 kHz. La potencia de entrada de una señal de banda ancha puede alcanzar los 6-8 vatios. El filtro de cruce debe tener una frecuencia de cruce de aproximadamente 3 kHz. En la fig. La figura 2a muestra un diagrama esquemático de un filtro cruzado para operación conjunta con un cabezal de baja frecuencia con una resistencia de 8 ohmios y un cabezal de alta frecuencia con una resistencia de 6,5 ohmios. En este caso, la resistencia R1 es necesaria para igualar la resistencia de carga de las salidas del filtro de alta y baja frecuencia. Si utiliza un cabezal doméstico de alta frecuencia de 8 ohmios, debe excluir la resistencia R1.
En la fabricación de bobinas se pueden utilizar marcos de cartón con las dimensiones indicadas en la Fig. 41,6. En este caso, la bobina L1 debe contener 100 vueltas, L2: 120 vueltas de cable PEV-3 con un diámetro de 0,9-1,1 mm. Las capacidades requeridas de los condensadores C1 y C2 se pueden obtener conectando en paralelo varios condensadores del tipo MBM de 160 V con capacidades de 1,0, 0,5 y 0,1 μF. Altavoz con bocina exponencial inversa Actualmente, entre aficionados y profesionales, los llamados sistemas de altavoces de pequeño tamaño, abreviados como MAC, son muy populares. Pequeños en tamaño, fáciles de manejar, con un amplio ancho de banda de frecuencias reproducibles, se están generalizando cada vez más. Es cierto que tienen una serie de deficiencias. El más significativo es el retorno relativamente bajo en toda la banda de frecuencia. Para el funcionamiento normal de tales altavoces, se requiere una potencia de entrada de aproximadamente 10 W o más, mientras que para los tipos de altavoces convencionales es 2-3 veces menor. Este inconveniente se compensa en cierta medida con el aumento de potencia de los modernos amplificadores de baja frecuencia. Los altavoces MAC tienen otro inconveniente debido a la distorsión no lineal específica creada por el cono. El hecho es que estos altavoces utilizan cabezales especiales de baja frecuencia con una suspensión difusora muy ligera. Debido a esto, la frecuencia de resonancia natural de los parches es muy baja y alcanza los 10-16 Hz. Cuando el cabezal se instala en una carcasa con buen sellado, su frecuencia de resonancia aumenta de 2 a 3 veces, alcanzando el valor requerido para una reproducción de sonido de alta calidad, igual a 20-45 Hz. La amortiguación de los difusores de dichos cabezales se produce debido a la elasticidad del aire contenido en el volumen interno de la carcasa del altavoz. En este caso, el difusor funciona como un pistón compresor, comprimiendo y expandiendo alternativamente el aire dentro de la carcasa. Por esta razón, los woofers ligeramente suspendidos se denominan controladores de cono de compresión o suspendidos por aire. La razón de la distorsión no lineal adicional creada por los controladores MAC de baja frecuencia es que las superficies delantera y trasera del cono de estos cabezales tienen diferentes impedancias acústicas. La superficie frontal está en contacto con el espacio abierto y la superficie posterior está en contacto con el aire, encerrada en una carcasa de altavoz sellada. Obviamente, para eliminar las distorsiones no lineales específicas adicionales de los cabezales de baja frecuencia, es necesario igualar o al menos acercar las impedancias acústicas de ambas superficies del difusor. En una de las revistas se publicó una breve descripción de un altavoz bidireccional de pequeño tamaño, en el que se atenuó significativamente la distorsión armónica de este tipo. Con unas dimensiones externas de 196x236x300 mm y un peso de 4,9 kg, el altavoz proporciona una reproducción de sonido eficaz en la banda de frecuencias de 60 Hz a 16 kHz con una potencia de entrada nominal de 10 W. La esencia de la mejora es el uso de una bocina exponencial inversa como carga acústica adicional para el controlador de baja frecuencia. La bocina se fabrica en el cuerpo del panel frontal del altavoz con un espesor de 20 mm, como se muestra en la Fig. 3, a. La vista del panel frontal desde el lado frontal se muestra en la Fig. 3b. La superficie interior de la caja del altavoz está revestida con una capa de lana de unos 50 mm de espesor, y el sistema magnético del cabezal está presionado adicionalmente por un soporte de madera insertado entre la pared trasera y el sistema magnético. La caja del altavoz está sellada con nitro-pegamento, que se utiliza para recubrir todas las juntas y conexiones desde el interior. El panel frontal en la parte frontal está cubierto con una fina tela de radio, la caja en sí está pegada con una película de imitación o enchapada con maderas preciosas.
Al repetir el diseño, puede usar un cabezal de compresión de baja frecuencia del tipo 6GD-5 y un cabezal de alta frecuencia ZGD-31. En este diseño, se recomienda utilizar un filtro de cruce con una frecuencia de cruce de unos 3 kHz. Es cierto que la cabeza del tipo 3GD-31 es algo más grande que la cabeza de alta frecuencia utilizada por el autor del diseño. Esto requerirá un poco de reelaboración del panel frontal. Pero puede prescindir de alteraciones si utiliza un cabezal de alta frecuencia del tipo 2GD-36. El uso de un cabezal tipo 2GD-36 permite ampliar la banda de frecuencias efectivamente reproducibles hasta 18-20 kHz. Es cierto que hay una peculiaridad aquí. Algunas muestras de cabezales de este tipo tienen una frecuencia de reproducción de frecuencias bajas relativamente alta, alrededor de 6-3 kHz. Por lo tanto, puede ser necesario cambiar la frecuencia de cruce de 6 a 1 kHz. Para hacer esto, basta con reducir el número de vueltas de las bobinas L2 y L2 del filtro según el esquema de la Fig. 70 a 90 y 1, respectivamente, mientras se reducen a la mitad las capacidades de los condensadores C2 y CXNUMX. Altavoz con patrón polar extendido Las observaciones han demostrado que los altavoces de banda ancha y multibanda, en los que las aberturas del difusor están ubicadas en un plano, generalmente frontal, tienen un inconveniente debido a la estrechez del patrón de radiación. La orientación en el plano horizontal es especialmente notable. Debido a esto, la zona de manifestación del efecto estéreo se estrecha, la reproducción de las frecuencias más altas de la señal se debilita. Para combatir este inconveniente, se utilizan varios medios, incluida la inclusión de altavoces adicionales colocados de cierta manera en relación con los altavoces principales, la separación de las cabezas de frecuencia media y alta por separado, la reducción de las señales de baja frecuencia de un sistema estéreo en una señal mono, etc. La práctica de la radioafición muestra que un aumento en el número de altavoces abarrota el espacio habitable, conduce a un aumento en el número de conductores de conexión. Por lo tanto, es más conveniente crear tales altavoces que tengan un amplio patrón de radiación en el plano horizontal y no ocupen mucho espacio. En la fig. 4,a muestra bocetos de la caja del altavoz, y en la fig. 4b es un diagrama esquemático de su filtro de separación. Como puede verse en la figura, el altavoz tiene un par de cabezas de baja y alta frecuencia conectadas en paralelo. Los cabezales de alta frecuencia se conectan a través del filtro de cruce más simple, que consta de un condensador C1 y resistencias R1 y R2.
De acuerdo con la descripción del diseño, los cabezales de baja frecuencia están clasificados para 15 W, los de alta frecuencia, para 10 W cada uno. Así, el altavoz se puede utilizar para trabajar con ULF de hasta 30 vatios. Los cabezales de alta frecuencia prácticamente no tienen efecto sobre la potencia debido a la frecuencia de cruce relativamente alta de alrededor de 6 kHz. La principal ventaja del altavoz es un amplio patrón de radiación horizontal de 270° a frecuencias de hasta 12 kHz. Esto se logra, como se muestra en la Fig. 4, a, colocando pares de cabezales de alta y baja frecuencia en planos perpendiculares entre sí, y tal disposición de cuatro cabezales no aumenta la sección transversal de la carcasa del altavoz. Una característica del filtro (Fig. 4, b) es la presencia de una resistencia adicional R1, cerrada por los contactos B1. Con contactos abiertos, la característica de amplitud-frecuencia del altavoz es uniforme en toda la banda de frecuencia reproducible (desde 60 Hz hasta 18 kHz). Cuando los contactos están cerrados, hay un aumento adicional en la salida a frecuencias más altas (de 7 a 18 kHz) de unos 3 dB. Tal corrección puede ser necesaria cuando hay muchos objetos blandos en la habitación: cortinas, cortinas y otros materiales que absorben fuertemente la energía de las vibraciones sonoras de alta frecuencia. La peculiar colocación de los cabezales en el altavoz abre nuevas posibilidades para coordinar la colocación y posición mutua de los altavoces en una instalación estéreo, teniendo en cuenta la acústica de la sala. La Figura 5 muestra cómo se puede lograr esto girando los altavoces horizontalmente. Por lo tanto, si la sala es de tamaño mediano y las paredes no están cubiertas, podemos recomendar colocar los altavoces como se muestra en la Fig. 5, a. En este caso, las cajas de los altavoces se pueden empujar cerca de las paredes laterales. En la misma habitación con paredes blandas (cubiertas), se recomienda colocar los altavoces a no menos de 0,7 m de las paredes laterales (Fig. 5, b).
Si la habitación es estrecha, puede dirigir la radiación principal de los altavoces hacia las paredes laterales. Debido a la re-reflexión y re-emisión de las paredes, es posible obtener el efecto de una base estéreo extendida (Fig. 5, c, d). En una sala grande, cuando los altavoces están relativamente separados entre sí, es posible crear el efecto de su convergencia, para lo cual es necesario dirigir la radiación principal de los altavoces entre sí (Fig. 5, e, F). Al repetir el diseño, se recomienda utilizar para cada instancia del altavoz dos cabezas del tipo 4GD-4 o 4GD-35 para la ruta de baja frecuencia y dos cabezas para la ruta de alta frecuencia. En este caso, la potencia nominal de la señal suministrada al altavoz puede alcanzar los 8 vatios. Cuando se utilizan cabezales del tipo 4GD-36, cuya potencia nominal es de 8 W, se permiten sobrecargas a corto plazo de hasta 16 W. Por supuesto, el diámetro de los cortes en los paneles debe estar coordinado con las dimensiones de los soportes de los difusores de las cabezas domésticas. Cabe señalar que en los últimos años han aparecido un gran número de altavoces amateurs y profesionales, de banda ancha y multibanda, en los que una mayor o menor parte de la radiación se dirige hacia las paredes de la sala. En el altavoz en cuestión, en promedio, aproximadamente la mitad de la potencia de entrada se asigna a la radiación lateral. Se conocen los diseños de los radioaficionados, donde de nueve cabezales de banda ancha del mismo tipo, solo... uno irradia al frente. Los ocho restantes tienen la radiación principal dirigida hacia atrás, hacia la pared de la sala, es decir, sólo el 10% de la potencia suministrada al altavoz se gasta en radiación hacia el oyente. Es cierto que el 90% restante de la potencia radiada no desaparece sin dejar rastro. La radiación lateral y trasera, reflejada en las paredes y el suelo, llega parcialmente al oyente en forma de una señal reflejada dispersa, cuya percepción crea la ilusión de estar en una espaciosa sala de conciertos. Al cambiar la posición de dichos altavoces con respecto a las paredes y el piso, girándolos de alguna manera en un plano horizontal con respecto al oyente, es posible lograr el mejor sonido del equipo electroacústico para una habitación determinada. Altavoz de tres vías Mucho se ha dicho antes sobre los altavoces de tres vías. La figura 6 muestra un boceto del diseño de un altavoz de tres vías. La carcasa del altavoz está hecha de aglomerado con un grosor de unos 20 mm. Falta la parte inferior del casco. Se dejó un hueco de unos 25 mm de alto y 200 mm de largo entre el suelo y las paredes laterales. Su propósito es crear radiación en fase adicional en las frecuencias más bajas de la señal reproducida.
Inusual es la colocación misma de las cabezas. Entonces, el cabezal de frecuencia media se instala en la pared superior. Los cabezales de baja y alta frecuencia se colocan en un panel inclinado. Ambos paneles, superior e inclinado, están cubiertos con tela a lo largo del contorno indicado en la Fig. 6 por una línea discontinua, creando la ilusión de una forma rectangular clásica del gabinete del altavoz. Esta disposición de los cabezales permite el uso de buenas propiedades de reflexión y dispersión de los techos relativamente bajos de una casa moderna para obtener una fuente de sonido espacial en lugar de puntual. Al repetir el diseño, se puede usar un cabezal de baja frecuencia del tipo 4GD-43, un cabezal de media frecuencia del tipo 4GD-8E y un cabezal de alta frecuencia del tipo ZGD-31. En este caso, los paneles superiores e inclinados del cajón deben cambiarse en consecuencia. Para corregir la resistencia del cabezal de alta frecuencia, se puede conectar una resistencia constante de 10-12 ohmios en paralelo con sus salidas. En vista de lo anterior, la potencia nominal suministrada al altavoz puede ser de 5 vatios. Literatura:
Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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