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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Diseño acústico con software JBL Speakershop. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces El diseño acústico, o caja, que elija para su subwoofer será el factor determinante para lograr una calidad de sonido en la región de graves de baja frecuencia". De la descripción de JBL "Subwoofers para automóviles". Perder el tiempo discutiendo qué es el diseño acústico y por qué un subwoofer necesita un diseño acústico y, en consecuencia, un software para su cálculo (ver "12 Volt Master" N 1/97, p. 52, N 5/97, p. 18, N 1/98, p. 62), probablemente no sea necesario. Pasemos de inmediato y directamente al tema de consideración: el software de computadora SPEAKERSHOP, preparado por especialistas de JBL para el desarrollo y cálculo de los parámetros del diseño acústico de los subwoofers. Hagamos una reserva de inmediato de que el programa funcionará bien para la acústica del hogar, pero este no es nuestro caso, y que le permite hacer cálculos no solo para los altavoces JBL, sino también para una variedad de productos: los valores \ Se conocerían las características necesarias. JBL SPEAKERSHOP es un software conocido hasta cierto punto por los instaladores rusos. Llegó a ellos de varias maneras, incluso a través de Internet. Este año, JBL tiene un distribuidor exclusivo en Rusia en la sección de audio para automóviles: MMS. Ahora SPEAKERSHOP está disponible para todos, y los clientes de MMS reciben su versión original junto con una descripción detallada en ruso. SPEAKERSHOP consta de dos partes independientes y complementarias: el Módulo Enclosure para el cálculo del diseño acústico y el Módulo Crossover para el cálculo de los parámetros de los filtros cruzados. Así que empecemos en orden. Módulo de caja Este software ayuda a determinar el volumen y las dimensiones del gabinete y evaluar la calidad del sonido. La estructura se analiza en dos etapas. En primer lugar, se determina cómo funcionará a niveles de escucha normales. Este procedimiento se denomina análisis de señal pequeña e incluye el cálculo de la respuesta de amplitud (frecuencia), la respuesta de impedancia de la bobina móvil, la respuesta de fase y el retardo de grupo. En segundo lugar, se modela el modo de volumen máximo para la estructura. Esta etapa se denomina análisis de señal grande e incluye normas de potencia acústica térmica en el rango de frecuencia media y la característica de potencia máxima en varias desviaciones. Dos formas de usar el programa. Hay dos formas de construir gabinetes usando el módulo de gabinete SPEAKERSHOP. Uno de ellos consiste en diseñar un gabinete para ciertos altavoces seleccionados. En este caso, las características del cuerpo varían. Otra forma es encontrar los altavoces adecuados para su gabinete existente: haga coincidir los modelos de altavoces. El método de construcción se puede seleccionar usando el comando Variable en el menú Opciones. Cuando se inicia por primera vez el programa SPEAKERSHOP Enclosure Module, la configuración predeterminada es el modo en el que los valores ajustables son las características del diseño acústico.
La hoja de cálculo contiene columnas para la construcción de seis casos. Los tres primeros están diseñados para calcular recintos con inversor de fase, para diseños óptimos personalizados (es decir, diseñados por el propio maestro) y para recintos diseñados para una banda de frecuencia específica. La siguiente columna es para un diseño de gabinete personalizado con un radiador pasivo. Las dos últimas columnas son para un diseño óptimo y personalizado para recintos cerrados. Debido a que la hoja de cálculo muestra diferentes tipos de construcciones al mismo tiempo, puede compararlas fácilmente. Las opciones de altavoz se muestran en el área inferior izquierda de la hoja de cálculo. El siguiente gráfico es el mismo para ambos métodos. El modo cuando la variable es el propio altavoz se configura mediante el comando Variable-Altavoz en el menú Opciones. Esto es en caso de elegir altavoces adecuados para un caso existente. El modo es muy conveniente para calcular los sistemas de reproducción de sonido de los automóviles, cuando es necesario seleccionar un altavoz para un volumen estrictamente especificado, ya que le permite verificar rápidamente el funcionamiento de varios sistemas acústicos diferentes en un caso específico o en un determinado espacio limitado. El modo de altavoz variable utiliza un tipo diferente de menú de hoja de cálculo. En lugar de mostrar seis diseños de gabinete diferentes como lo hace el modo Variable-Box, se muestran seis controladores diferentes simultáneamente. Esto hace posible comparar rápidamente hasta seis modelos diferentes. Opciones de altavoz Si es nuevo en el diseño de gabinetes de altavoces, o si tiene prisa y desea ingresar solo los parámetros mínimos necesarios para construir su gabinete, seleccione la opción Parámetros mínimos en el menú Altavoz. Aparecerá una ventana en la que puede ingresar los parámetros mínimos, incluido el nombre del fabricante (Fabricante), el nombre del modelo (Modelo), Fs, Vas y Qts. Solo es necesario introducir la eficiencia o sensibilidad nominal cuando se diseñan envolventes con un inversor de fase. Para ingresar parámetros completos (mecánicos, eléctricos, combinados), seleccione el comando apropiado. A continuación, damos una breve explicación de las designaciones de los parámetros. Parámetros mecánicos Fs - Frecuencia de resonancia natural del altavoz (Hz). qms - El factor de calidad del altavoz a la frecuencia Fs, cuando se tienen en cuenta sus pérdidas o atenuaciones mecánicas (no electromagnéticas). Vas - Un volumen de aire que tenga una resiliencia equivalente a la de la suspensión del altavoz (pies cúbicos o pulgadas, así como litros). cms - Coeficiente de cumplimiento mecánico de la suspensión (pulgadas por libra o milímetros por newton). MMS - La masa mecánica del difusor, teniendo en cuenta la carga aerodinámica (onzas o gramos). RMS - Resistencia mecánica en la suspensión del parlante (libras por segundo o kilogramos por segundo). Navidad - La amplitud lineal máxima o máxima de las oscilaciones de la bobina móvil del altavoz (pulgadas, centímetros o milímetros). Por lo general, se define como la distancia que una bobina puede viajar en una dirección mientras mantiene la capacidad de mantener un número constante de oscilaciones a través del espacio del imán. Este parámetro determina la amplitud máxima de oscilación en la que no aparece distorsión. Sd - "Área del pistón/cono" del altavoz (pulgadas cuadradas o centímetros cuadrados). Representa el área de la parte móvil del altavoz. Día - "Diámetro del pistón" (pulgadas o centímetros). Opciones combinadas qt - El factor de calidad del altavoz para el valor de frecuencia Fs, teniendo en cuenta todas las pérdidas electromagnéticas y mecánicas. hо - Eficiencia nominal del altavoz a la mitad de la carga acústica del volumen (reflector colocado en el infinito). La eficiencia se ingresa como un porcentaje. SPL - Sensibilidad nominal del altavoz a una carga acústica de la mitad del volumen (el reflector se encuentra a una distancia hasta el infinito). Ingresado en decibelios. La sensibilidad se mide a lo largo del eje a una distancia de 1 metro cuando se aplica una potencia eléctrica de 1 W al altavoz. Dado que muchos fabricantes prueban sus altavoces a un voltaje fijo de 2,83 V en lugar de 1 W, existe una opción de 2,83 V en la ventana Parámetros completos del altavoz. parámetros eléctricos Preguntas - Q dinámica para el valor de frecuencia Fs. Solo permite pérdidas electromagnéticas (no mecánicas) o amortiguación de vibraciones. Re - Resistencia DC de la bobina móvil (Ohm). Le - Inductancia de bobina de voz (milihenry). Z - Impedancia electromagnética nominal del altavoz (normalmente 8 o 4 ohmios). BL - Potencia de accionamiento del altavoz (Newton/Amp, Metro/Tesla, Libra/Amp o Pies/Tesla). Pe - Potencia eléctrica máxima (W) térmicamente limitada que puede manejar el altavoz. Por lo general, representa la potencia eléctrica máxima que aún tiene que quemar la bobina móvil. Base de datos de oradores La base de datos almacena los valores de todas las características necesarias de una gran cantidad de altavoces de varios fabricantes. El "sector de tiro" es muy amplio, basta enumerar a modo de ilustración varias empresas desde el principio de la lista: A&S Speakers, Acoustic Research, AcousticPro, y desde su final: Xtasy Audio, Yamaha, Zachry. Por supuesto, si no ha encontrado el modelo que está buscando, entonces puede agregarlo a la base de datos junto con las características, aumentando la información contenida en él. Además, si tiene la oportunidad de medir las características de amplitud-frecuencia del altavoz en una pantalla de caso de prueba especial o recibir estos datos del fabricante, se proporciona una variante de introducción punto por punto de valores experimentales. Por supuesto, la adición de datos experimentales aumentará la precisión del resultado del cálculo. El programa también le permite seleccionar automáticamente modelos de altavoces que cumplan con condiciones predeterminadas. Basta con determinar el rango de valores de Fs y Qts, y el programa ofrecerá instantáneamente una serie de modelos que son adecuados para el diseño acústico seleccionado. Recintos acústicos y sus parámetros 1. Inversor de fase El objetivo de optimizar el diseño de un recinto bass-reflex es seleccionar un volumen que proporcione la respuesta de amplitud más uniforme y uniforme en la región de frecuencia de sintonización del puerto bass-reflex.
1) Un sistema con una gran respuesta de graves y un sistema con una respuesta de graves más "suave"; 2) Sistema subamortiguado (el volumen de la caja es pequeño) y sistema sobreamortiguado (el volumen de la caja es grande) Las ventajas de este diseño son una respuesta de frecuencia media-baja más amplia, menos distorsión debido a la menor amplitud del cono, mayor eficiencia y menor costo general. El diseño de la caja bass-reflex es relativamente sensible a los cambios en los parámetros de los altavoces. Los altavoces con Qts suficientemente bajos (de 0,2 a 0,5) funcionan mejor en este caso. Los diseños de gabinete bass reflex permiten frecuencias resonantes (Fs) significativamente más altas, así como bobinas de voz de tono más corto (Xmax bajo) y suspensión más rígida (Vas pequeño) que los diseños de gabinete cerrado. Reducir el tamaño del gabinete bass reflex requerirá Qts más bajos y Vas más bajos. 2. Diseño de paso de banda Band-Pass: un diseño de caja que le permite controlar la respuesta de amplitud en las frecuencias bajas y altas mediante el uso de una carcasa de doble cámara. Además, los altavoces están dentro de la caja. (Si hay más de un orador, se pueden usar casos de tres cámaras, etc.).
El diseño de paso de banda significa que puede usar controladores con un valor Q más alto (imanes más pequeños) que los controladores utilizados con otros diseños de gabinetes bass reflex. Proporciona una distorsión más baja (la distorsión de alto orden se filtra), una mayor eficiencia en la banda de frecuencia operativa y prácticamente no necesita un filtro de cruce de paso bajo. Las desventajas de Band-Pass incluyen resonancia de alto orden del "tubo de órgano" para el puerto, que determina el corte de las frecuencias superiores, así como la complejidad del diseño. El diseño Band-Pass es muy sensible al factor de calidad del altavoz. Un diseño de cuarto orden funciona mejor con altavoces que tienen un Qts cercano a 4, y un diseño de sexto orden funciona mejor con altavoces que tienen un factor Q cercano a 0,4. En general, cuanto mayor sea el Qts, menor será el ancho de banda. Cuanto menor es el Qts, más ancho es, pero al mismo tiempo, también aumenta la irregularidad de la característica en la banda de frecuencia operativa. Los coeficientes Vas y Cms no tienen mucho efecto en el diseño. 3. Diseño acústico con radiador pasivo (emisor) Un radiador pasivo (similar a un altavoz normal, pero sin el sistema magnético ni la bobina de voz) actúa como un puerto en el gabinete. Por esta razón, una caja de radiador pasivo se comporta como una caja bass reflex en muchos casos.
Las ventajas del diseño de la caja del radiador pasivo son las mismas que las de la caja bass-reflex, más la posibilidad de utilizar una caja más pequeña que, sin embargo, no siempre se adapta a un puerto del tamaño requerido. Esto asegura la minimización de la re-radiación del ruido interno de la caja y una disminución en la amplitud del cono del altavoz en la región por debajo de la resonancia del sistema. El último beneficio es el resultado de la capacidad del radiador pasivo para conducir el controlador a frecuencias muy bajas. Las desventajas del diseño de la caja con un radiador pasivo incluyen, como cabría esperar, las desventajas de la caja con un inversor de fase más una pobre respuesta transitoria a la frecuencia resonante del radiador pasivo (Fp). Un radiador pasivo suele requerir la posibilidad de grandes desplazamientos lineales del cono en comparación con un woofer. La complejidad del diseño es, por supuesto, también una desventaja. 4. Caja cerrada Las ventajas del diseño de caja cerrada son su simplicidad y, por lo general, su pequeño tamaño. Las desviaciones en las características de los altavoces a menudo tienen menos efecto en la calidad del sonido. Una respuesta de amplitud más plana y la posibilidad de utilizarlo con amplificadores de alta potencia (porque los altavoces no se descargan en bajas frecuencias, como ocurre cuando se trabaja con cajas bass-reflex) también es un plus. Las desventajas del diseño de una caja cerrada: menos eficiencia que cuando se usa una caja con un inversor de fase. Por lo general, en un diseño cerrado, los altavoces con un factor de calidad de más de 0,3, Fs bajos y Xmax y Vas altos funcionan bien. Reducir el volumen del conducto requerirá Qts y Vas más bajos.
Sistema subamortiguado (el volumen de la caja es pequeño) y sistema sobreamortiguado (el volumen de la caja es grande) A continuación se muestran los parámetros de las cajas acústicas utilizadas en los cálculos. Vb - El volumen interior de la caja. F3 - Frecuencia nominal (Hz) a media potencia -3 dB. Representa el punto 3 dB por debajo de la ruptura en la respuesta de amplitud en el que comienza la caída de baja frecuencia. Fb - Frecuencia de resonancia para caja bass reflex (Hz). QL - El valor del factor de calidad para el caso es la suma de todas las pérdidas. Las cajas de menos de 11 pies cúbicos (311 litros) suelen tener un valor de QL cercano a 7. Las cajas más grandes tienen un QL de aproximadamente 5. vaporizador - Un volumen de aire que tenga una resiliencia equivalente a la de la suspensión de un radiador pasivo (pies cúbicos o pulgadas, así como litros). Fp - Frecuencia de resonancia natural del radiador pasivo (Hz). qtc - El valor del factor de calidad para el caso de un tipo cerrado. Dv - Diámetro o área de la sección transversal de un puerto o conducto en un recinto bass-reflex. Lv - Longitud de un puerto o conducto en un recinto bass-reflex. Gráficos de "salida" recibidos
En este programa puedes acceder a seis gráficos de diversas características. Estos gráficos son: respuesta de frecuencia normalizada (a menudo denominada respuesta de frecuencia o amplitud), respuesta de amplitud cuando se aplica una señal de 2,83 V a la entrada, potencia de sonido máxima, características de impedancia de la bobina móvil, retrasos de fase y de grupo. Nota especial
Característica "joroba" debido a la función de transferencia de la cabina. Esta observación se refiere a la función de transferencia del interior del automóvil. La peculiaridad radica en el hecho de que las características de frecuencia de amplitud calculadas del sistema, que se muestran en los gráficos resultantes, dependen más seriamente del automóvil específico (tamaño, diseño, etc.) en el que se colocará todo el sistema de altavoces de graves. El gráfico anterior muestra que el interior del automóvil provoca cambios significativos en la respuesta de frecuencia con una emisión de "joroba" en frecuencias en el rango de 30-50 Hz. El tema de la función de transferencia de la cabina se consideró en "Master 12 Volt" N 1/98, y los resultados experimentales de las mediciones se brindan en el próximo artículo en el mismo número de la revista. En la mayoría de los programas de cálculo, la función de transferencia se toma como un promedio universal y SPEAKERSHOP no es una excepción a este respecto. Aunque se proporciona una entrada punto por punto de la función de transferencia medida experimentalmente. La opción de utilizar datos experimentales puede aumentar significativamente la precisión de los cálculos. Bueno, si no hay tales datos, entonces, en la pregunta de qué sucederá con las características de frecuencia de amplitud de los graves en varios modelos de automóviles, la experiencia de Sus Majestades y la inspiración del instalador son lo primero. Módulo cruzado Este software le permite calcular sistemas de cruce pasivo de dos y tres vías desde el primer (6 dB/oct) hasta el cuarto (24 dB/oct) orden y varios tipos de filtros: Bessel, Butterworth, Chebychev, Gaussian, Legendre , Linear-Phase y Linkwitz Riley.
Como resultado de los cálculos, aparecerá en la pantalla del monitor un diagrama eléctrico del sistema cruzado seleccionado por el usuario, indicando las características exactas de sus elementos.
Como resultado de los cálculos, aparecerá en la pantalla del monitor un diagrama eléctrico del sistema cruzado seleccionado por el usuario, indicando las características exactas de sus elementos. Publicación: cxem.net
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