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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Diseño acústico de cabezales de banda ancha. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces El diseño acústico de los cabezales dinámicos consiste en una caja o pantalla diseñada para igualar las características de amplitud-frecuencia de los cabezales en las frecuencias más bajas del rango de audio. Los cabezales dinámicos que no tienen un diseño acústico funcionan mal a bajas frecuencias. La razón principal de esto es que las superficies delantera y trasera del cono de la cabeza excitan vibraciones de sonido que son iguales en amplitud pero opuestas en fase. A frecuencias más bajas, donde la radiación es omnidireccional, las oscilaciones en contrafase se suman y se compensan entre sí, como resultado de lo cual la salida acústica del parche cae bruscamente. Para eliminar la influencia mutua de las vibraciones provocadas por las superficies delanteras traseras del difusor, la cabeza dinámica se puede colocar en el caso más simple en el centro de una pantalla cuadrada hecha de madera contrachapada gruesa o aglomerado con dimensiones LxL en metros, donde L = 0,06 / Fmín. Aquí Fmin es la frecuencia mínima de la señal reproducida, kHz. Por ejemplo, con una frecuencia de señal mínima de 50 Hz, esta fórmula determina el lado del cuadrado, igual a 1,2 m. Obviamente, es inconveniente utilizar un cabezal de banda ancha en un diseño acústico tan voluminoso. Por lo tanto, los deflectores acústicos son raros en los diseños de aficionados. En cambio, se utilizan ampliamente varias cajas multifacéticas. Cajas con y sin pared trasera. Cabe señalar que el diseño del diseño acústico de cabezas dinámicas requiere cálculos complejos e información precisa sobre las características de la cabeza. La consideración de estos temas está más allá del alcance de este libro. A continuación, consideraremos ejemplos de cómo los radioaficionados extranjeros llevan a cabo el diseño acústico de los cabezales de banda ancha. Reflejo de bajos ultra plano Los inversores de fase son cajas fabricadas con madera contrachapada gruesa u otro material similar a la madera (tablas de pino, aglomerados), en las que hay dos agujeros. Uno, para instalar un cabezal dinámico, el otro, para realizar una comunicación acústica entre el volumen interno de la caja y el entorno externo. Al seleccionar ciertas relaciones entre las dimensiones del difusor de la cabeza, el segundo orificio y la caja en sí, teniendo en cuenta las propiedades de frecuencia de la cabeza, es posible asegurar que a frecuencias más bajas las vibraciones excitadas por la superficie trasera del difusor de la cabeza a la salida del segundo orificio del inversor de fase estará en fase con las vibraciones excitadas por el difusor de superficie frontal. Esta notable propiedad de un inversor de fase ha sido ampliamente utilizada durante mucho tiempo en instalaciones de aficionados y profesionales. El inversor de fase tiene un inconveniente: el volumen de la caja, que tiene una forma similar a un cubo. En este sentido, el diseño de un inversor de fase ultraplano merece atención. El dibujo de diseño se muestra en la Fig.1.
Como se deduce de la descripción del original, la caja de la caja del inversor de fase se ensambla a partir de tablas de pino secas o piezas de aglomerado de unos 20 mm de espesor. Dimensiones totales de la caja 150X1580X630 mm. La carcasa está diseñada para instalar un cabezal dinámico de banda ancha, similar al cabezal doméstico del tipo 4GD-35 o 4GD-36. El orificio del inversor de fase tiene unas dimensiones de 50x125 mm y se encuentra debajo del orificio del cabezal. El portadifusor del cabezal es fijo en el exterior, enrasado, lo que reduce las pérdidas en todas las frecuencias. Para eliminar las oscilaciones no deseadas de las superficies delantera y trasera de la carcasa, hay cinco espaciadores, indicados en el dibujo de la figura 1 mediante duchas discontinuas, que conectan las paredes delantera y trasera. Los espaciadores de 20X109X200 mm están hechos del mismo material que el cuerpo de la caja. Conecte las partes del cuerpo con tornillos y pegamento nitro. El acabado exterior de la caja se reduce a drapear el panel frontal con tela radio, preferentemente suelta, y pegar las paredes con un film decorativo o enchaparlas. El inversor de fase encaja bien en el interior de una habitación moderna y se puede colocar directamente contra la pared. Para una configuración estéreo, se requieren dos altavoces. Al repetir el diseño, se deben aclarar las dimensiones de los orificios de montaje para un tipo particular de cabeza dinámica. Además de los anteriores, es posible utilizar cabezas como 4GD-4, 4GD-7, 4GD-28. Altavoz - tubo de órgano Las altas exigencias en la calidad de la instalación acústica, por un lado, y el área limitada de la sala de estar donde se pueden colocar los altavoces, por otro, obligan a los diseñadores a buscar soluciones que cumplan con estos requisitos, o encontrar un compromiso aceptable. En este sentido, cobra especial interés el diseño de un altavoz unidireccional con dos cabezales dinámicos de banda ancha conectados en fase, en serie. El altavoz se describe en la literatura de radioaficionados estadounidense. Los bocetos de su panel frontal y sección transversal se muestran en la Fig.2.
El altavoz descrito tiene una carcasa en forma de columna con una sección transversal de 200x200 mm, una altura de 800 mm con dos ranuras en la base formadas entre el suelo y las paredes laterales acortadas en 26 mm, como se muestra en la Fig. 2 . En la parte superior de la carcasa hay dos orificios para instalar cabezales dinámicos en las paredes delantera y trasera de la carcasa. Las dimensiones del recorte y las características de los cabezales permiten el uso de cabezales dinámicos domésticos del tipo ZGD-38 en este diseño. Las paredes de la carcasa están hechas de madera contrachapada o aglomerado de unos 15 mm de espesor. La forma alargada de la carcasa del altavoz y la pequeña superficie que ocupa permiten el uso de tales altavoces en instalaciones estéreo y cuadrafónicas. Además, el altavoz del diseño descrito se caracteriza por una respuesta de baja frecuencia mejorada y un patrón de radiación ampliado en el plano horizontal. La primera ventaja se debe al fenómeno de las ondas estacionarias que se observa en el interior de la caja del altavoz, que se comporta como un tubo de órgano sintonizado a una frecuencia de unos 100 Hz. Es a esta frecuencia que una cuarta parte de la onda cabe a lo largo de la caja del altavoz, lo que contribuye al aumento de las bajas frecuencias. A una frecuencia el doble de alta, igual a 200 Hz, por el contrario, exactamente la mitad de la longitud de onda cabe a lo largo del cuerpo. Al mismo tiempo, se observa la supresión de la radiación de la parte inferior del cuerpo, lo que elimina los desagradables murmullos característicos de las instalaciones acústicas con grandes dimensiones lineales. La segunda ventaja está asociada con el uso de dos cabezas que emiten en direcciones opuestas. Al cambiar la dirección de la radiación de los altavoces girándolos sobre el eje longitudinal, puede lograr la mejor reproducción de sonido en una habitación en particular. En este caso, no hay que lamentar que la mitad de la potencia radiada se dirija en dirección opuesta al oyente. Las frecuencias bajas y medias, reflejadas en las paredes y los muebles, dan una reemisión repetida del sonido, como si desdibujaran las pequeñas dimensiones de las propias fuentes de sonido y crearan la impresión de un sonido espacial. Altavoz - radiador de grupo Un radiador de grupo es un conjunto de cabezales dinámicos del mismo tipo colocados en un mismo plano a cierta distancia entre sí y conectados entre sí en fase, en serie o en paralelo o en serie-paralelo. Para asegurar un buen rendimiento de un altavoz tipo radiador de grupo, es necesario que todos los cabezales sean del mismo tipo y que se suministre la misma potencia a cada cabezal. El incumplimiento de estos requisitos o una violación del funcionamiento en modo común de los cabezales reduce la eficiencia del emisor del grupo. El uso generalizado de este tipo de altavoces en el extranjero se debe a varias razones. La primera es que con la ayuda de varios cabezales de pequeña potencia es posible crear un altavoz de gran potencia. Entonces, en la revista sueca de radioaficionados, se publicaron descripciones de altavoces de aficionados, que contenían hasta 6-8 cabezales de banda ancha del mismo tipo de 20 W cada uno. Dichos altavoces pueden funcionar con amplificadores que tengan una potencia de salida de hasta 100-200 vatios. Otra razón para la difusión de los radiadores de grupo es su mejora inherente en los rendimientos en las frecuencias medias y especialmente en las más bajas. Esta mejora se debe a un aumento del área de apertura de los difusores, proporcional al número de cabezas. En las frecuencias más bajas, este aumento es de 6dB para cuatro cabezas, 8dB para seis y 9dB para ocho. Debido a esto, el ancho de banda de frecuencias efectivamente reproducibles se expande a la región de frecuencias más bajas en aproximadamente un tercio o media octava en comparación con el ancho de banda de un solo cabezal en el mismo diseño. La tercera razón es que la profundidad de la caja de un altavoz de este tipo puede ser de 1,5 a 2 veces menor que la de un altavoz con una sola cabeza, es decir, el radiador de grupo puede ser bastante plano y puede colocarse en el suelo cerca del pared o incluso colgado en la pared. Detengámonos en dos variantes del diseño de un altavoz del tipo radiador de grupo, que contiene cuatro cabezales dinámicos de 6 W cada uno. En estos altavoces lo más conveniente es utilizar cabezales de baja frecuencia del tipo 6GD-2. Con una disminución de los diámetros de los agujeros, es posible utilizar cabezales del tipo 4GD-4 o 4GD-7, 4GD-av. 4GD-35, 4GD-36. Se debe dar preferencia a la primera y las dos últimas cabezas.
El diseño de las carcasas de ambas opciones se muestra en la Fig. 3,a,b. Las carcasas están fabricadas en aglomerado de 20 mm de espesor. Las piezas se ensamblan mediante tornillos y pegamento. La diferencia entre las opciones radica en la forma de la pared frontal: en la Fig. 3, y es plano, en la Fig. 3,6 - ligeramente doblado por la mitad. Ambos diseños tienen aproximadamente las mismas características en la región de baja frecuencia. Los resultados de los cálculos realizados por el autor se muestran en la Fig. 4, de donde se puede ver que un aumento notable en la salida de los cabezales con una distancia entre los centros de sus difusores se observa una distancia igual a 260 mm a partir de una frecuencia de señal inferior a 600 Hz.
La principal ventaja de un altavoz con el panel frontal roto (Fig. 3b) es una uniformidad de radiación ligeramente mejor en frecuencias medias y altas en ambos planos. Para un altavoz con un panel frontal plano (Fig. 3a), por el contrario, el patrón de radiación se estrecha en estas frecuencias. Los radiadores de grupo se han utilizado ampliamente recientemente, a menudo se utilizan como radiadores de baja frecuencia para sistemas con varias bandas de separación de frecuencia de señal. Dichos sistemas, diseñados para una potencia de entrada de hasta 50-100 W o más, son ampliamente utilizados para escenarios de sonido, salas de baile y discotecas. Literatura:
Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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