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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cajas acústicas para el diseño acústico del interior del coche. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces El tema del diseño acústico del automóvil es muy popular. Los desarrolladores de la mayoría de los vehículos no le prestan la debida atención. El tamaño de los asientos normales para los altavoces suele estar limitado a 10 - 13 cm, el diseño acústico está prácticamente ausente, por lo que las frecuencias más bajas no se reproducen con la suficiente eficacia. Y si en carrocerías tipo sedán es posible aumentar la eficiencia de los cabezales a bajas frecuencias instalándolos en el panel trasero, siempre que la radiación de la parte delantera de los difusores se dirija hacia el habitáculo, y la trasera hacia el el maletero, entonces la camioneta, el combi, el hatchback, la minivan, etc. se ven privados de la posibilidad de dicho diseño acústico. En este último caso, los altavoces de gabinete son indispensables. Las dimensiones generales de dichos sistemas, basadas en las características de diseño de los vehículos, deben ser lo más pequeñas posible. En el artículo "Pequeño altavoz" [1], el autor O. Saltykov propuso el diseño de un sistema acústico con un inversor de fase, un volumen interno de 8,5 litros, utilizando cabezales de baja frecuencia 6GD-6 o 10GD-34 (vamos a no considerar el enlace de alta frecuencia). Los llamados "cubos de Saltykov" son bastante comunes en la literatura de radioaficionados y en los sitios de Internet hasta el día de hoy. Entre sus características de diseño positivas, cabe destacar las débiles ondas estacionarias dentro del cuerpo, lo que elimina la necesidad de amortiguar sus paredes. Petrov A. A. en su libro "Circuitos de sonido para radioaficionados" [2] modernizó el desarrollo de O. Saltykov. Dejando el volumen interno anterior, las dimensiones del puerto del inversor de fase, usó una caja en forma de gota en sección transversal (un diseño similar de A. Petrov se publicó en Radio No. 12, 2001 con el nombre "Tres de tamaño pequeño forma de altavoz"), lo que minimiza aún más las llamadas ondas estacionarias. La acústica descrita está diseñada para habitaciones pequeñas. Es un inconveniente usarlo en automóviles. Sin embargo, no es nada difícil hacer uno similar (Fig. 1) para un automóvil.
Los materiales disponibles, como aglomerado de 16 mm, tablero de fibra de 3 mm y madera contrachapada de 10 mm, se utilizan para fabricar el gabinete del altavoz. Prepare las piezas para el marco de aglomerado de acuerdo con los dibujos que se muestran en la fig. 2. Para cortar, en casa, es conveniente usar una sierra de calar eléctrica, que permita cambiar el ángulo del elemento de corte. Esto permitirá cortar las piezas de trabajo c y d en un ángulo de 60º, lo que reducirá la complejidad del trabajo de redondeo de los bordes. El corte debe realizarse con cuidado, lentamente, sin cruzar la línea de marcado. Las irregularidades después del corte (no toque el borde con un ángulo de 60º, sobre esto más adelante) se eliminan con una tabla con papel de lija grueso, enfocándose en las marcas. Para reducir la complejidad del trabajo, es bueno usar una herramienta eléctrica: una amoladora (amoladora). En los detalles, en los lugares indicados, se perforan agujeros para tornillos con un diámetro de 3 mm. En los agujeros es necesario hacer huecos para las cabezas de los tornillos (sudor).
Ensamblar el marco Las uniones de las piezas están untadas con pegamento "Nairit" (Fig. 3) o, lo más cercano, 88. Resiste de 20 a 30 minutos. Vuelva a aplicar pegamento. Después de mantener durante 5 a 10 minutos, proceda al montaje. Para hacer esto, gire ambas paredes laterales hacia la pared frontal con tornillos con un diámetro de 3 mm y una longitud de 40 mm. Los tornillos deben ser de cabeza avellanada. Luego atornille la pared trasera. A continuación, la partición, como se muestra en la Figura 4, y dejar secar el producto durante 24 horas.
Después de que se seque el pegamento, comienzan a redondear los bordes cortados en un ángulo de 60º. Primero, se dibujan líneas de borde en los detalles, a los que es necesario quitar el material, esto es importante, sin importar qué, para eliminar el exceso. Fijar el producto en un tejo horizontalmente en una de las mitades de la parte delantera o trasera. Esto ayuda a mantener la integridad de la estructura durante el trabajo. Usando una tabla con papel de lija grueso, la superficie de la mitad de la longitud del borde de la parte fija de la parte se lleva a una superficie sin cruzar la línea de marcado. Luego, fijando la siguiente mitad de la parte en un tejo, terminamos la parte restante del borde. Después de eso, damos la vuelta al marco y, en el mismo orden, traemos el borde opuesto. Hacemos lo mismo con la otra parte. Para la fabricación de las paredes inferior y superior, se cortan 3 piezas de tablero de fibra de 670 mm de espesor, con dimensiones de 245 x 8 mm. Hay 4 espacios en blanco para cada pared. Para formar una curva estable, con un radio de 195 mm, una de las superficies se humedece con agua utilizando gomaespuma o un trozo de tela. Resiste de 30 minutos a 1 hora. Al mismo tiempo, se controla la humectación uniforme. Si es necesario, los lugares secos se humedecen adicionalmente. A continuación, aplique la pieza a una superficie cilíndrica adecuada con el lado húmedo hacia afuera y átela con cuatro bandas de goma cortadas de la cámara de un automóvil antiguo, espaciadas uniformemente en toda la superficie. Se colocan bloques de madera de 10 x 10 mm de espesor (perlas de ventana) en los bordes de la pieza de trabajo debajo de las bandas de goma - fig. 5. En el cilindro (barril), puede doblar 2 espacios en blanco a la vez, colocándolos simétricamente. Para dar la forma deseada y un secado completo, a una temperatura ambiente de +15º, son suficientes 24 horas.
Unión de los dos primeros espacios en blanco de la pared Los lugares de pegado se untan con pegamento "Nairit" y se mantienen durante 20 a 30 minutos. Vuelva a lubricar. Resiste de 5 a 10 minutos y pegado al marco. Para evitar el deslizamiento de las piezas, cada una se ceba con un par de clavos pequeños. Las bandas de goma en forma de anillo, cortadas de la misma cámara de un automóvil de pasajeros, se ajustan al marco con espacios en blanco pegados, colocando barras debajo de las bandas de goma en los bordes de las paredes. El centro de las paredes se une con la ayuda de 2 barras, con dimensiones de sección transversal de 40 x 40 mm, y bandas elásticas como se muestra en la Figura 6, a.
a)
Para reforzar la estructura, en los lugares de pegado (sin soleras) de los dos primeros espacios en blanco (inferior y superior) con las paredes laterales del marco, se atornillan tornillos con cabeza avellanada (después de haber sudado) con un diámetro de 3 mm y una longitud de 10 - 15 mm. La distancia entre los tornillos se mantiene dentro de los 50 mm. Después de que se seque el pegamento, después de 24 horas, retire el chicle y las barras. Los tornillos también se atornillan a lo largo del perímetro del marco y en el área de la partición. Al atornillar, no use mucha fuerza. Es conveniente utilizar un destornillador eléctrico, mientras se ajusta el par mínimo o cercano al mínimo. Después de eso, los bordes sobresalientes de las paredes se cortan con un cuchillo. La hoja del cuchillo debe estar lo suficientemente afilada y dura. No debe doblarse, ya que el corte será desigual. El pegado posterior de las piezas en bruto de la pared se simplifica un poco. Copiosamente cubra ambas superficies con pegamento. Resiste de 5 a 10 minutos, dobla y aprieta. No se utilizan tornillos. Se recomienda sujetar los bordes de las paredes cerca de las paredes laterales con claveles para un ajuste más ajustado. Después de pegar todas las partes, los bordes cortados se tratan con una tabla con papel de lija de grano medio. Los bordes de las paredes laterales también están alineados en los planos delantero y trasero (Fig. 6, b). El espesor de la pared era de 13 mm. Las formas curvas (en este caso, las paredes inferior y superior) permiten una estructura de casco excepcionalmente rígida y duradera. Para sistemas con una potencia de 10 ... 35 W, el grosor de las paredes planas suele ser de 10 ... 12 mm (madera contrachapada, aglomerado). Es preferible hacer las paredes del cuerpo, especialmente la parte delantera y trasera, más estrechas y largas (p. 151 - 152 [3]). El pegamento "Nairit" no se eligió por casualidad, ya que, después del secado, tiene la propiedad de elasticidad, lo que tiene un efecto positivo en la amortiguación de vibraciones de la estructura. Según los dibujos de la figura 7, los revestimientos están hechos de madera contrachapada de 10 mm de espesor. En la pared frontal, utilizando la almohadilla frontal como plantilla, se hacen marcas para los orificios de los altavoces. Recórtalos en el siguiente orden. Taladre un agujero para la parte de corte de la sierra de vaivén. Se hace un corte a lo largo del diámetro. Esto es importante, de lo contrario no podremos quitar la parte recortada de la caja. Después de colocar la sierra de calar en un ángulo de 75º, haga un corte a lo largo de la circunferencia. El interior del agujero debe ser más ancho que el exterior. Rompemos el elemento recortado por la mitad y lo sacamos de la caja. Lubrique los bordes delantero y trasero de las paredes inferior y superior con pegamento e incube durante 20 a 30 minutos. Luego se aplica pegamento en la parte delantera y trasera del cuerpo y el revestimiento, después de 5 a 10 minutos, se conecta. Se aprietan con bandas elásticas y se retuercen con tornillos de 3 mm de diámetro con cabeza avellanada. En lugares de pegado con paredes laterales, se utilizan tornillos de 40 mm de largo, el resto de 20 mm. Dejar el producto durante 24 horas. Después del secado, los bordes de los revestimientos se alinean con las paredes. Nuevamente, nos adherimos a las líneas dibujadas en las superposiciones como referencia. Los bordes deben ser estrictamente rectos (Fig. 8).
Especial atención merece el trabajo en el puerto inversor de fase. En la acústica de A. Petrov, se hace desde atrás. El uso de tal diseño de un inversor de fase en un automóvil, con una disposición densa de la pared trasera del altavoz con planos de carrocería, será ineficaz. Por lo tanto, instale los puertos del inversor de fase en la parte frontal. Para hacer esto, en el centro de la parte delantera del cuerpo, se retiran 275 mm de los bordes exteriores de las paredes laterales y, con una brújula, se hacen marcas para diámetros de 32 mm. Corta agujeros con una sierra de calar o taladra con una bailarina. Siguiendo las recomendaciones de O. Saltykov, los puertos inversores de fase se fabrican con una longitud de 60 mm, un diámetro interior de 30 mm y un diámetro exterior de 32 mm, a partir de un tubo de aluminio de una aspiradora. La tubería se pega en un orificio hecho para ella con un diámetro de 32 mm con pegamento epoxi. No se descartan otras posibilidades, por supuesto. El producto se lija con lija de grano medio, eliminando irregularidades y asperezas, se cubre con laca nitro. No antes de las 24 horas, se pasan con papel de lija de grano fino. Luego, con una masilla automotriz universal de dos componentes, ligeramente diluida con solvente 647, se enmasillan los golpes, las astillas y las uniones de las piezas. El exceso de masilla, después del endurecimiento, se elimina con una tabla con lija de grano medio. Si es necesario, repita el proceso. Después de asegurarse de que no haya defectos, muela los lugares de masilla con papel de lija de grano fino. Después de eso, el producto se cubre nuevamente con nitro-laca. Después de que el barniz se haya secado, se vuelve a pasar todo el cuerpo con papel de lija de grano fino (Fig. 9).
Las costuras internas están abundantemente cubiertas con pegamento. De una lámina de vibroplast autoadhesivo con un espesor de 1 mm (utilizado para el aislamiento de vibraciones de carrocerías de automóviles, Fig. - 5), se cortan 10 piezas con dimensiones de 4 x 300 mm y cubren las paredes inferior y superior con ellas desde el interior.
Si los parlantes se usarán en un vehículo, es conveniente hacer el diseño externo de la caja con alfombra, tapicería utilizada para el acabado interior, baúles de automóviles. Esto no solo dará una apariencia estética agradable para combinar con la tapicería del automóvil, sino que también mejorará las propiedades de amortiguación de la acústica, minimizará los efectos de difracción (reflexión de las ondas de sonido), reducirá la irregularidad de la característica de amplitud-frecuencia de la presión del sonido y mejorará significativamente percepción del sonido [3]. Una de las opciones para el diseño estético es pegar con una película autoadhesiva. Para hacer esto, se corta un espacio en blanco de la película, cuyo tamaño es igual a las paredes frontal, posterior y lateral (para que la caja pueda envolverse), dejando un margen de al menos 20 mm en todos los lados. El lado desde el que comenzamos a pegar se humedece moderadamente con una botella de spray con líquido para limpiar ventanas, por ejemplo, la pared lateral. Antes de pegar, la película se separa del papel por un borde y se aplica con una superficie adhesiva. Luego, con un paño seco y limpio y una rasqueta de plástico, alise la película autoadhesiva desde el centro hacia los bordes, eliminando así el aire y la humedad. La arruga resultante se puede alisar tirando suavemente del borde más cercano, despegándolo y alisando la superficie. Van por la parte delantera, luego por la contraria y acaban por la parte trasera, cortando el exceso de film. Cerca de las paredes laterales, queda un borde sobresaliente de la película de 5 a 8 mm. Desde los lados frontal y posterior de la caja, la película se envuelve en las paredes laterales. Desde los lados de las paredes superior e inferior, caliéntelo con un secador de pelo y dóblelo suavemente. De la temperatura, se encoge, sin dejar arrugas. Los pliegues en las esquinas están cortados. También se recomienda calentarlo con un secador de pelo en lugares de agujeros, dobleces, etc., presionando las áreas calentadas con un paño. Las paredes laterales son más fáciles de pegar. Para hacer esto, corte espacios en blanco de 2 a 3 mm más pequeños que las dimensiones de las paredes laterales. Comience desde el borde delantero. Doble 10 - 15 mm de papel, pegue la película al producto y retire con cuidado el papel con una mano, alise la película con la otra. Después de pegar, la película se corta con un cuchillo en los agujeros (Fig. 11).
Instalación de los altavoces Los terminales roscados de 4 mm se fijan en la parte posterior de la caja, 4 piezas, 2 para cada compartimento. Conecte cables de 40 - 50 mm de largo a ellos. Para facilitar la conexión, los terminales y los cables se seleccionan en diferentes colores o están marcados con "+" y "-". En los extremos de los cables conectados a los parlantes, se unen terminales de cuchillo del tipo "madre", acordes con los contactos de los parlantes, aislándolos con un tubo termorretráctil. Marque los lugares para los tornillos para montar los altavoces. Taladre agujeros con un diámetro de 2 - 2,5 mm. Los parlantes están unidos herméticamente a la caja, aislando la canasta de la caja. Para hacer esto, en una pieza de goma, por ejemplo, de una cámara de automóvil, se corta un orificio con un diámetro de 110 mm, se aplica en la parte posterior del altavoz y se marcan los lugares para los orificios de montaje. Con un punzón del calibre deseado o un tubo afilado se hacen 4 agujeros. Después de haber desengrasado la parte posterior de la canasta del altavoz y haber limpiado el lado pegado de la goma con papel de lija, engráselo con pegamento Nairit. Después de sobrevivir de 5 a 10 minutos, conéctate. Después de eso, el exceso de caucho se corta con unas tijeras al ras de la canasta. Además, en el exterior de los altavoces, en los lugares de los orificios de montaje, se pegan bandas de goma, por ejemplo, de una cámara de bicicleta. Los recortes de un tubo de PVC se insertan en los orificios, recogiéndolos de tal manera que se presionan firmemente contra las paredes de los orificios y permiten que los tornillos entren libremente. Si es necesario, los agujeros se taladran al diámetro deseado. Instale los altavoces en la caja. Encima se colocan mallas con aros de los míticos altavoces de medios S - 90. Se fijan con tornillos. El producto está listo para funcionar - fig. 12
Petrov A. [2] enfatiza que la operación a largo plazo del altavoz por O. Saltykov [1] mostró que el diseño bass-reflex, en forma de una caja con un volumen de 8,5 litros y un túnel con un diámetro de 30 y una longitud de 60 mm, no es crítico cambiar los woofers. Se recomienda utilizar altavoces 25GDN-3-4 que, con las mismas dimensiones de instalación, se diferencian de los 6GD-6 y 10GD-34 (nuevo nombre 25GDN-1), menor frecuencia de resonancia principal y mayor sensibilidad y potencia. En el artículo "Subwoofer activo para computadora" (Radio No. 10, 2006), A. Petrov también sugirió los cabezales 25GDN-1-4 y 25GDN-3-4. La intercambiabilidad de los cabezales con las dimensiones de montaje adecuadas, sin realizar ningún cambio en los elementos estructurales, coloca a la caja acústica frente a una gama bastante amplia de aplicaciones, tanto para banda ancha, baja frecuencia y, si se puede llamar así, subwoofer. Comencemos con el primero. La acústica coaxial es un sistema de cabezas con bandas separadas, donde las adicionales se ubican en el mismo eje que el altavoz principal de baja/media frecuencia. Los altavoces de este tipo se denominan coaxiales (eje significa eje) [4] - fig. 13. La mayoría de las veces, no se requiere la separación física de los altavoces de alta y baja frecuencia para hacer sonar la parte trasera del automóvil. La acústica frontal es completamente responsable del panorama sonoro, y la trasera juega un papel auxiliar, que el coaxial maneja con bastante éxito. El diseño acústico en forma de gabinete con inversor de fase aumentará significativamente su eficiencia a bajas frecuencias. Por lo tanto, es bastante aceptable utilizar una carcasa fabricada de acuerdo con la tecnología anterior, con altavoces coaxiales con un diámetro de montaje de 13 cm, en la parte trasera de automóviles con carrocería familiar, combi, hatchback.
Opción dos para utilizar, si es necesario, la separación física de altavoces de medios/agudos y graves. Los cabezales de banda ancha se instalan en lugares regulares del automóvil. Para ellos, a través de filtros cruzados, conectores, conecte los woofers instalados en la caja y colóquelos en un lugar conveniente. La necesidad de separar las cabezas puede surgir durante el transporte de cualquier mercancía. Habiendo liberado el espacio ocupado por el sistema acústico del gabinete, no se deshacen del diseño acústico de la parte trasera de la cabina. Cuando el sistema está desconectado, los filtros están desactivados. Tercero. Conéctese a un dispositivo con una salida de subwoofer. Otra característica del automóvil es la tensión de a bordo de 12 voltios, cuyo valor limita la potencia de salida de los sistemas de audio. Algunos fabricantes, para aumentar la potencia, fabrican dispositivos de audio diseñados para una carga de 2 ohmios. Pioneer DEH - 2300UB tiene 4 salidas de altavoz. Para funcionamiento en modo normal con una potencia de 50 W con una resistencia de 4 a 8 ohmios por canal. Cuando la función de conexión del subwoofer está habilitada, las 2 salidas (frontales) funcionan en modo normal y las 2 salidas traseras funcionan en modo subwoofer. El dispositivo permite ajustar la frecuencia de corte: 50, 63, 80, 100, 125 Hz, nivel de volumen del subwoofer de -24 a + 6 dB, cambio de fase de 180º. Como carga para el canal del subwoofer, por supuesto, puede arreglárselas con dos cabezales de baja frecuencia de 4 ohmios conectados a cada canal, respectivamente. Pero, para su uso más eficiente, el desarrollador recomienda conectar un subwoofer de 70 W con una resistencia de 2 ohmios a una salida específica. Los cabezales con una resistencia de bobina móvil de 2 ohmios son muy raros. Sin embargo, se puede prescindir de dos cabezales de baja frecuencia económicos ampliamente disponibles 25GDN-1 o 25GDN-3-4. Con la presencia de 2 cabezas, tenemos la capacidad de manipular la carga. Por ejemplo. Para cargar dos canales, conectamos el cabezal 25GDN-3-4 por separado a cada canal (4 ohmios cada uno). Creamos una carga en un canal de 2 ohmios con los mismos cabezales, conectados en fase en paralelo. Además, ganamos significativamente en el volumen del diseño acústico de la cabeza. Los potentes controladores de baja frecuencia tienen difusores de gran diámetro que, a su vez, requieren cajas con grandes volúmenes para ellos. Por ejemplo, un altavoz 75GDN-1-4 requiere un estuche con un inversor de fase, ¡un volumen interno de al menos 40 litros! El volumen interno de nuestro producto es de solo 17 litros. Y la última, cuarta opción, para la cual, de hecho, se hizo este producto. A través de la salida lineal de la radio para conectar un subwoofer, se conecta un amplificador en el chip TDA1562Q. El amplificador tiene una potencia de hasta 70 W (como afirma el fabricante) y está diseñado para una carga de 4 ohmios. En este caso, utilizando dos cabezales 25GDN-1L de 8 ohmios, conectados en fase en paralelo, tenemos la carga correspondiente de 4 ohmios, la potencia requerida y unas dimensiones relativamente pequeñas del sistema de altavoces. Los jefes 25GDN-3-4 mostraron buenos resultados. Pero para su conexión en paralelo, se necesitan bobinas móviles de 8 ohmios. Por lo tanto, antes de instalar estos parlantes, los sistemas de parlantes móviles 25GDN-3-4 (4 Ohm) deben ser removidos y reemplazados con sistemas de parlantes 25GDN-1L (8 Ohm). Estructuralmente, la dinámica es muy similar - fig. Fig. 11. Características amplitud-frecuencia de altavoces de presión sonora con altavoces 25GDN-3-4 (bobina 8 Ohm) y 25GLN-1L, con coloración de timbre (reproducción mejorada de bajas y altas frecuencias por un dispositivo de audio cuando opera en Rock y Activ Modos Hyper Bass) y sin los circuitos correctores que se muestran en la fig. 15.
Arroz. 14. Cabezales dinámicos de baja frecuencia y sus características técnicas: a - 25GDN-1-4; b-25GDN-3-4
La escucha comparativa de este desarrollo con un diseño aproximado (el tamaño del woofer, la presencia de un inversor de fase, aproximadamente el mismo volumen, la carcasa en forma de paralelepípedo de MDF) mostró que los altavoces de JVC tienen un efecto agotador. en el oyente al reproducir frecuencias bajas. Esto no se observa en el diseño descrito. Como subwoofer para automóvil, suena bien, especialmente en las bandas de corte de 63 y 80 Hz, no hay armónicos, cuando coloca la palma de la mano en las paredes de la caja, no se sienten vibraciones. El sistema acústico ha sufrido varias mejoras. Por ejemplo, cambiando el tamaño del puerto del inversor de fase. Relleno con material fonoabsorbente. No se lograron mejoras, lo que demuestra la idealidad de los diseños de los desarrolladores Saltykov y Petrov. Literatura
Autor: Vladímir Marchenko
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