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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sistema de altavoces triples. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Audio En el diseño de altavoces de tres vías desarrollado por el autor, se tomaron medidas para optimizar una serie de características operativas: la directividad de los emisores, la conjugación de sus características de fase y la supresión de vibraciones parásitas de los casos. La ventaja del diseño es la posibilidad de conectar altavoces de paso de banda con cables separados a amplificadores de potencia comunes o separados. La diferencia entre los altavoces descritos y las opciones típicas de diseño acústico es que cada una de las tres bandas de frecuencia de audio tiene su propio caso de una forma individual dictada por ciertos requisitos. Este altavoz (foto en la Fig. 1) se distingue por la capacidad de adaptar la directividad en cada banda y la respuesta de fase total, optimizando la calidad del sonido, teniendo en cuenta las características acústicas de una habitación en particular y la ubicación de los oyentes en ella.
El énfasis principal en el desarrollo del diseño de la carcasa de los cabezales de baja frecuencia se puso en minimizar los fenómenos de resonancia y reducir el nivel de vibraciones. Al mismo tiempo, los materiales raros y escasos y las tecnologías intensivas en mano de obra asociadas con el pegado de formas curvilíneas no se utilizaron en la fabricación de altavoces. Al repetir el diseño, está permitido usar análogos cercanos de los cabezales dinámicos aplicados, pero es importante garantizar los requisitos de forma, vibración y aislamiento acústico de las cajas, que se establecen en el artículo. La configuración externa de los recintos de las partes del altavoz (formas, la presencia de chaflanes para suavizar las esquinas) y los métodos de conexión de sus elementos contribuyen a la amortiguación y tienen un efecto positivo en las características acústicas del altavoz. La calidad del sonido también se ve significativamente afectada por el patrón polar ajustable. Las ventajas de este altavoz de tres bloques incluyen la posibilidad de desplazar los centros acústicos de los cabezales de tira en el plano vertical. Es fácil (y ventajoso) conectar UMZCH multibanda con filtros cruzados activos a dichos altavoces. Principales características técnicas
Para trabajar con el altavoz descrito, la potencia nominal recomendada del amplificador en la banda LF es de 150 ... 200 W, y en la banda MF-HF, al menos 70 W. Diseño de gabinete de CA Los dibujos del diseño de CA se muestran en la fig. 2, 3. Los bloques para cabezales MF y HF se fabrican de acuerdo con las recomendaciones [1, 2] en forma de una unidad separada, su ángulo de inclinación en el plano vertical está relacionado con la distancia desde el asiento del oyente hasta el altavoz. Regula fácilmente la conjugación de la fase de radiación en el área de separación de las bandas LF y MF desplazando estos bloques en profundidad con respecto al plano frontal de la caja para cabezales de baja frecuencia. El tweeter está montado en una carcasa esférica y montado en una carcasa hexagonal para la cabeza de rango medio. El diseño de sujeción de la unidad principal HF brinda la posibilidad de ajustar su directividad en dos coordenadas, independientemente de la orientación de la unidad principal MF.
En las bandas de MF y HF se utilizan filtros y cabezales dinámicos, que han demostrado su eficacia en los diseños. Para la banda de HF se eligió un cabezal dinámico VIFA D26TG-35-06 y para la banda de MF un cabezal H143 de SEAS. Esta elección se debió a su uso exitoso en sistemas acústicos por parte de S. Batya [3, 4]. La unidad de baja frecuencia utiliza KENWOOD KFC-WF255 económico (Pnom = 140 W, Rnom \u4d 28 ohmios, banda de frecuencia operativa - 800 ... 91 Hz, sensibilidad - XNUMX dB / W m), destinado a subwoofers de automóviles. El soporte para los altavoces AC con un peso total de tres bloques de unos 80 kg está servido por placas de aglomerado laminado de 25 mm de espesor, sobre las que se pegan dos capas de linóleo por ambas caras. Además de la función estética, estos soportes sirven como un aislante necesario para la transmisión de vibraciones a través del suelo. El esquema y el diseño del crossover. El filtro para las cabezas de paso bajo es un filtro de paso bajo de segundo orden con una frecuencia de cruce de 500 Hz, se calcula según el método descrito en [1]. La respuesta de frecuencia de la cabeza del bajo se calculó de acuerdo con los datos del pasaporte utilizando el programa Win ISD 0,50a7. Los esquemas de filtros para cabezales de frecuencias medias y altas son similares a los descritos en [3, 4]. Los diagramas de los nodos cruzados se muestran en la fig. 4, a, b.
El cruce de las bandas MF y HF está montado en placas de circuito impreso de 130x127 mm de tamaño (Fig. 5 y 6, respectivamente), hechas de lámina de fibra de vidrio. Condensadores en filtros: K73-16 para 63 V y MBGO para 160 V, resistencias: C5-5V y C5-16MV. Las piezas de montaje en contacto (condensadores K73-16) están amortiguadas con sellador de silicona. Ambas placas de filtro de estas bandas están instaladas en la unidad de medios y fijadas en guías de plástico, que se pegan al cuerpo a través de dos capas de linóleo blando para eliminar los fenómenos de resonancia.
Los parámetros de diseño de las bobinas son similares a las recomendaciones dadas en [3, 4]. Los parámetros de filtro para el cabezal H143 se toman de [3] al repetir el diseño. Las bobinas del marco están hechas de plexiglás de 3 mm de espesor y pegadas con dicloroetano. Sus parámetros y dimensiones estructurales se dan en la tabla. Adoptó las siguientes designaciones: D - diámetro del marco; H y T - dimensiones de la sección de bobinado; N es el número de vueltas; d - diámetro del alambre. Después de enrollar, el cable se fija con barniz y los marcos de la bobina se pegan al tablero con sellador.
La bobina del filtro de paso bajo contiene 259 vueltas de cable PEV-2 con un diámetro de 1,32 mm. El dibujo de la bobina se muestra en la fig. 7. Está hecho de plexiglás de 6 mm y pegado con dicloroetano. Cada capa de bobinas de bobinado de todos los filtros está barnizada. Las conclusiones de cada cabeza de baja frecuencia se llevan al nicho del filtro de baja frecuencia con un cable trenzado de cobre. La bobina está pegada en un nicho al cuerpo del bloque LF con pegamento Moment. Todos los elementos del filtro de paso bajo están conectados por montaje en superficie con un cable de cobre flexible con una sección transversal de 4 mm2 longitud mínima y se instalan en el hueco del panel trasero (ver fig. 3).
Diseño y montaje de la carcasa del bloque LF Al desarrollar el diseño y elegir los materiales para la carcasa y los elementos de aislamiento y absorción de vibraciones, se tuvieron en cuenta las recomendaciones de [5]. Al pegar piezas de aglomerado, se tienen en cuenta las deformaciones de las piezas de trabajo causadas por el transporte y el almacenamiento. Se usó pegamento PVA para sujetar las partes del cuerpo. Se debe aplicar en los lados que luego se pegarán al lado cóncavo del otro, o viceversa. Esto evita la deformación de las cajas acústicas durante muchos años de funcionamiento. Se usó un sellador de silicona incoloro como pegamento al ensamblar la caja, lo que no proporciona una conexión mecánica rígida entre las partes estructurales. El grosor de la capa de sellador durante el montaje está limitado por limitadores de alambre en forma de L con un diámetro de 2 mm, ajustados en incrementos de 200...300 mm. El montaje de la caja se lleva a cabo a partir de piezas de montaje prefabricadas, prepintadas y barnizadas. El grosor del panel frontal de la caja de bajos es de 64 mm. Esto se hace para reducir la transmisión de vibraciones de la caja del altavoz a la caja del altavoz. El nivel de presión sonora en una sala de estar típica, generado por la radiación de las paredes de un recinto típico, es sólo unos 12 dB inferior al de un cono, al menos en la parte de baja frecuencia del AF. En ciertas frecuencias, donde las paredes de la carcasa tienen resonancias, la amplitud del sonido emitido por la carcasa puede incluso superar la amplitud emitida por el difusor [6]. En el diseño de este altavoz, para eliminar estos factores negativos, se aplican métodos de aislamiento y absorción de vibraciones. El efecto del aislamiento de vibraciones se proporciona mediante el uso de amortiguadores elásticos (Fig. 8) cuando se fija el excitador de vibraciones - cabezal LF (del difusor 1 al soporte del difusor 2) a la pared frontal de la carcasa 8 y, a veces, a la pared frontal a las paredes laterales 10. Ambos métodos se utilizan en este diseño. El portadifusor de la cabeza se fija mediante una junta maciza 7 de caucho denso finamente poroso de alta calidad de 4 mm de espesor, y las cabezas de los tornillos 3 se fijan mediante arandelas metálicas 4 con antivibratorios de apoyo local 5, 6 del mismo caucho. Para reducir la transmisión de vibraciones del cuerpo del cabezal dinámico al panel frontal a través de los tornillos de fijación, éstos se aíslan adicionalmente con casquillos 11 de PTFE, cuyo diámetro interior es igual al diámetro del tornillo de fijación, y el el exterior es igual al diámetro de los orificios de montaje de la cabeza. Si es necesario, se debe aumentar el tamaño de estos orificios para que coincidan con casquillos con un espesor de pared de al menos 1,5 mm. Naturalmente, todas estas medidas no deberían afectar la estanqueidad de la unión de las cabezas y la caja AU. El propio panel frontal está unido a las paredes laterales con una capa gruesa (sección final de 3x25 mm) de sellador de silicona 9, que reduce aún más el nivel de vibraciones transmitidas a las paredes laterales y traseras de la caja. Las esquinas no se usaron al unir esta parte.
El efecto de absorción de vibraciones está garantizado por el uso de un sándwich de plástico de espuma de linóleo de 10 mm de espesor-linóleo, que se pega sobre todas las superficies internas de la caja del altavoz, excluyendo el panel frontal. Una capa de acondicionador de invierno sintético, cosida en cuatro capas, realiza la función de amortiguación (como resultado, todo el conjunto tiene un grosor de aproximadamente 35 mm). Se debe utilizar linóleo lo más grueso posible (3,5 ... 4,5 mm), de alta calidad, sin refuerzo ni aislamiento (material homogéneo). Es necesario utilizar espuma con la máxima densidad. Primero, se cortó el linóleo, teniendo en cuenta la provisión de un espacio de 40 mm a lo largo del perímetro de las superficies internas de cada lado interno de la caja. El encolado se ha realizado capa a capa con cola Moment sobre la estructura montada sin panel frontal golpeando todos los tramos con un martillo de goma después del secado de la cola. Después de eso, se pegaron piezas de espuma plástica de 10 mm de espesor, 50x50 mm de tamaño con un espacio de 10 ... 15 mm entre ellas sobre la primera capa de linóleo. Después del secado, se pegó la segunda capa de linóleo, y solo luego cuatro capas de poliéster acolchado, cosidas a través de 20 ... 30 mm. Cualquier descuido en estas etapas del trabajo puede causar armónicos y resonancias inexplicables. Para conseguir diferentes características de los paneles laterales, uno de ellos en cada altavoz cuenta con ambas capas de linóleo de doble espesor. Fabricación y montaje de cajas de bloques MF y HF Las partes del cuerpo del bloque de rango medio están hechas de aglomerado prechapado, tienen el mismo ángulo de 22,5 grados. y proporcionar una identidad completa de la geometría, de ahí la facilidad de montaje. El bloque de rango medio se ensambla (ver Fig. 1) en pegamento PVA utilizando dos conductores, que están hechos en tamaños similares a las dimensiones del puente que divide el volumen interno de la caja en dos partes; la única diferencia es que necesitas hacer soportes. El montaje se realiza sobre una superficie horizontal, y toda la estructura se fija con una goma elástica hasta su total secado. Después del secado, los extremos se refuerzan con clips para muebles y las costuras longitudinales desde el interior deben pegarse con tiras de tela de algodón con pegamento PVA. Para la insonorización del bloque de rango medio, se aplicaron dos capas de linóleo a las superficies internas (excluyendo el panel frontal) y el volumen se rellenó con algodón esponjoso o acondicionador de invierno sintético. El bloque se pinta y barniza después del montaje. El panel frontal terminado se pega al cuerpo con un sellador. Los soportes del bloque de medios están tallados en ebonita y en sus bases se encolan círculos de madera de corcho. El cuerpo del bloque HF (Fig. 9) está hecho en un torno de cuatro capas de madera contrachapada para evitar el efecto de secado. En este diseño, se utiliza madera de tilo debido a la facilidad de procesamiento y al peso. La unidad de fijación de la unidad RF se muestra en la fig. 10, y en la fig. 11 forma parte de este conjunto, un soporte cilíndrico, donde 1 es un tornillo con un orificio en el que se acopla el resorte, como se muestra en la fig. 2. Las piezas de fijación están hechas de acero inoxidable.
La idea de dicha fijación es simple y ha demostrado su funcionamiento en seis años. La dirección de radiación seleccionada del cabezal de RF permanece fijada de forma segura debido al hecho de que un anillo con un diámetro de 60 mm hecho de caucho delgado (1 mm) está pegado a la superficie inferior de la unidad de RF. Como cable desde la placa del filtro hasta el cabezal, se utilizó un par trenzado de cable de cobre con una sección transversal de 0,75 mm.2 en aislamiento de PTFE. El montaje de los bloques MF y HF se realiza en la siguiente secuencia. La estructura ensamblada se une al cuerpo del bloque MF con seis tornillos, luego el cable se pasa desde la placa de filtro del canal HF, después de lo cual, después de haber instalado el cuerpo del bloque HF, se tensa un resorte de grados de acero para resortes. OVS, KhVG (diámetro del alambre - 0,8 mm, diámetro del resorte - 5 mm , longitud de bobinado - 25 mm), fijándolo al gancho. La longitud del par trenzado debe ser suficiente para conectar libremente el cabezal de RF. Después de eso, los tornillos fijan la cabeza al cuerpo de la unidad RF. Los orificios para los cables en los bloques MF y LF se sellan cuidadosamente, seguido de una verificación de la calidad del sellado. El bloque MF tiene dos cubiertas de plexiglás que sirven simultáneamente como soportes para los terminales de salida de los bloques MF y HF. Acerca de la prueba de vibración del altavoz Las resonancias del casco del bloque LF se verificaron midiendo el nivel de vibraciones con el dispositivo AGAT-M [7], por lo tanto, los gráficos de parámetros reflejan la dependencia de los desplazamientos lineales de frecuencia, que muestran adecuadamente las características de resonancia del casco en el puntos de control. El sensor se montó utilizando un método simple no destructivo. Se pega una cinta adhesiva (delgada y de alta calidad) en el lugar necesario del gabinete del altavoz. Después de lapear y desengrasar cuidadosamente, el cuerpo del sensor se pega con "superpegamento" y se toman las medidas a las frecuencias requeridas. G3-112 se utilizó como generador de baja frecuencia. Primero, el nivel de transmisión de vibraciones se midió con un diseño de montaje de woofer estándar, luego con el diseño que se describe aquí. Con un montaje estándar (con un sello de goma entre el altavoz y el gabinete), el nivel de vibraciones transmitidas fue en promedio un orden de magnitud mayor. Estas medidas también ayudaron a identificar y eliminar la resonancia de la caja mediante la instalación de un puente, como se recomienda en [5]. Conexión y configuración de altavoces Por el momento, este altavoz se opera con dos UMZCH ROTEL RB-1070, incluidos en el esquema de biamplificación. El canal izquierdo del primer amplificador funciona con el bloque LF, el derecho, con los bloques MF y HF, que están conectados en paralelo; de ahí los cables de conexión separados. El segundo UMZCH se conecta de la misma manera. El ajuste del sonido de acuerdo con parámetros subjetivos en una habitación en particular se lleva a cabo eligiendo la ubicación de los altavoces (cuando los altavoces se colocan en las esquinas de la habitación, se produce un aumento notable en las bajas frecuencias), así como cambiando la geometría de la ubicación y dirección de los emisores y el emparejamiento de sus características de fase [2, 3]. Después de la instalación (cuando se escucha música de diferentes estilos en una habitación en particular), se recomienda fijar la posición de las unidades de medios y agudos a la unidad de bajos con cinta adhesiva de doble cara. Después de ajustar el balance tonal, los altavoces mostraron una buena localización de la ubicación de los instrumentos al tocar jazz y música orquestal. La música heavy y electrónica también sonaba bien, lo que se aseguró mediante la introducción de características estructurales del gabinete del woofer y, como resultado, la ausencia de fenómenos resonantes. Los componentes de baja frecuencia del espectro de señales musicales suenan en el momento "correcto" y no dejan sobretonos resonantes, lo que indica la efectividad de las medidas aplicadas para el aislamiento de vibraciones y la absorción de vibraciones en el diseño de la unidad de graves. El área de efecto estéreo es mucho más amplia que la de los altavoces típicos y, lo que es más importante, más brillante (que recuerda al uso de expansores estéreo) tanto horizontal como verticalmente en la habitación. El primer plano y el fondo de la escena comenzaron a distinguirse claramente, a pesar de las pequeñas dimensiones de la habitación. Si, después de sintonizar "de oído", analizamos la ubicación de las unidades de frecuencia media y alta en relación con la unidad de frecuencia baja, a menudo es posible detectar asimetría en las características acústicas de una habitación en particular. Literatura
Autor: E. Shalagin
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