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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Altavoces con radiadores dipolo. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces El autor propuso un diseño original de altavoces con emisores dipolo. La estructura acústica de los cabezales dinámicos, destinados principalmente a los altavoces de los automóviles, está hecha de tubos de plástico. También es aceptable utilizar tubos de cartón o papel maché de espesor suficiente y diámetro adecuado. Para configurar y comprobar los parámetros del altavoz fabricado, el autor utilizó el programa informático SpectraLab. Los artículos publicados recientemente en la revista Radio muestran que el nivel de desarrollo de los sistemas de altavoces para audiófilos ha alcanzado un nuevo nivel. Obviamente, esto se debe en gran parte a la disponibilidad de cabezales de mayor calidad. Hoy en día, los más habituales a la venta son los cabezales dinámicos para altavoces de coche de diversas potencias, que proporcionan una calidad de sonido bastante alta. El sistema acústico descrito en el artículo se puede fabricar con cabezales dinámicos disponibles para un aficionado, y el uso de juegos de cabezales listos para usar para altavoces de automóvil simplifica enormemente su selección. El propósito de desarrollar este diseño fue el deseo de producir un sistema acústico con buen sonido y diseño original; Además, fue interesante escuchar diferentes opciones para el diseño acústico de los parches. En particular, se pretendía comparar las características sonoras especiales de los altavoces bipolares y dipolos, que se diferencian en el patrón direccional y las características de fase de la radiación (más sobre las características de su funcionamiento más adelante en el texto). Como resultado del análisis del diseño de varios altavoces (bipolar "Mirage" [1], dipolo "Alon" fabricado por ACARIAN SYSTEMS, etc.), el autor desarrolló el diseño del altavoz aquí descrito. Las carcasas del sistema de altavoces (Fig. 1) están hechas de tubo de polietileno con un diámetro exterior de 160 mm y un espesor de pared de 9 mm. Altavoces: tres vías; cada uno consta de tres cajas separadas combinadas en una estructura. El cabezal de bajo dinámico se instala horizontalmente en el plano extremo superior de la caja principal. Su volumen interno desde abajo (hasta los tubos bass reflex, ubicados en la parte posterior del cuerpo) está relleno de poliéster acolchado de baja densidad, y encima de los tubos hay dos anillos de gomaespuma densa de 5 cm de ancho, que reducen la posición de pie. ondas en el cuerpo. La distancia entre los anillos es de unos 50 cm.
La caja de medios instalada sobre el cabezal del woofer sirve al mismo tiempo como “difusor” para el emisor del woofer. Esta caja está hecha de un trozo de tubería similar. El volumen interno está relleno con un acolchado de densidad media de tres capas (sintepon-algodón-sintepon). En los lados de los extremos se fijan (con pegamento o tornillos) soportes de cabezal de plástico de montaje idénticos con redes protectoras extraíbles. La caja se fija, como se puede ver en el dibujo, mediante pasadores curvos que se pasan a través de los soportes que sobresalen del cabezal LF. (si no existen tales protuberancias, se pueden utilizar, por ejemplo, soportes de duraluminio de 2...3 mm de espesor con las protuberancias necesarias) y a través de las paredes del bloque superior. La altura de montaje de la caja se ajusta mediante tuercas figuradas o regulares. La caja HF está formada por un trozo de tubo de polietileno de 40 mm de diámetro y se instala sobre dos montantes decorativos, creando un espacio entre las cajas de unos 15 mm. Los cabezales HF se instalan a ambos lados de la sección de tubería y se fijan únicamente mediante un ajuste perfecto. La apariencia de los altavoces - en la fig. 2.
Se pueden fabricar tuberías del diámetro requerido con papel maché utilizando el método descrito en "Radio" [2], y también seleccionarlas entre tuberías disponibles comercialmente para diversos fines. Como último recurso, puede fabricar cajas rectangulares con una sección transversal cuadrada de aglomerado o MDF (tablero de polvo de madera comprimido). El diseño (el diagrama del altavoz se muestra en la Fig. 3) utiliza tres tipos de cabezales dinámicos. Para la banda LF (BA5): un cabezal Kenwood KW-160-1374 con parámetros Thiel-Small (TS): frecuencia de resonancia Fs = 45 Hz, factor de calidad total Qts = 0,5...0,55. En la banda de medios (VAZ, VA4), se utilizan cabezales P130LU15-08-4 de la planta de radio de Ryazan con una frecuencia de resonancia Fs = 75 Hz y una sensibilidad de 89 dB [3]. En la banda HF (BA1, BA2) se utilizan cabezales LANZAR (para acústica de automóviles): banda de radiación efectiva - 1...24 kHz, sensibilidad - 94 dB y característica de impedancia compleja, casi plana, sin resonancia visible. En estas cabezas, la cúpula está hecha de titanio y se introduce un fluido ferromagnético en el espacio magnético.
Los cabezales MF y HF también se pueden utilizar desde componentes de altavoces de automóviles de varios fabricantes. No es deseable utilizar cabezales con una bocina de HF adicional incorporada. Los cabezales LF compactos de suficiente potencia con un diámetro de 6...6,5 pulgadas probablemente también sean más fáciles de encontrar entre los diseñados para altavoces de coche. Es aceptable utilizar otros controladores de graves disponibles, pero es posible que sea necesario cambiar el montaje del cabezal del woofer y la caja de medios. Las dimensiones calculadas de la caja con bass reflex para el cabezal de bajo usado resultaron ser inaceptablemente grandes (volumen Vb, = 42 l), por lo que se ajustaron las dimensiones y la frecuencia más baja de la banda de reproducción para la caja con un volumen menor. Se utilizan dos tubos bass reflex para reducir la longitud del resonador con el área de sección transversal calculada. El resonador bass reflex se ajustó sin filtro de paso bajo según el criterio de mejor reproducción del sonido de bajas frecuencias manteniendo un sonido claro en la región de frecuencias medias. Luego se verificó la característica de resistencia compleja, que mostró la igualdad de los máximos característicos y la frecuencia de sintonización de la tubería Fb = 42 Hz. Si en los altavoces se utilizan cabezales LF domésticos, los parámetros de los elementos de diseño (volumen de la carcasa, dimensiones del tubo bass reflex, etc.) se pueden encontrar en [4] y en descripciones de diseños con cabezales similares. Este diseño utiliza filtros de segundo orden (para los cabezales LF) y primero (para los cabezales MF y HF). Para los filtros de tercer orden (MF y HF), resultó difícil obtener un sonido consistente y una característica de fase aceptable de la impedancia compleja en el diseño acústico seleccionado. En la fabricación de filtros, el autor utilizó condensadores K73-17 con una capacidad de 4.7 μF a 63 V, condensadores de óxido con una capacidad de 100 y 47 μF de Jamicon (grupos NP no polares). La bobina L1 tiene 110 vueltas y está enrollada con alambre PEL de 0,72 mm sin marco en un mandril con un diámetro de 20 mm y un ancho de bobinado de 10 mm. Para reducir las pérdidas, la bobina L2 (100 vueltas de cable PEL 0,9) se fabrica con un núcleo magnético a partir de un paquete de placas en forma de W con una sección transversal de 3,5...4 cm2 (sin puentes) y se enrolla en el marco de Un transformador ultrasónico de un televisor antiguo. La inductancia de la bobina L2 se selecciona enrollando parte de las espiras. El programa SpectraLab [5] y un simple decodificador conectado a la tarjeta de sonido de la computadora pueden proporcionar una ayuda invaluable para medir todos los parámetros de los cabezales y el sistema (Fig. 4). Con un dispositivo de este tipo, puede observar la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase de la impedancia compleja directamente en el proceso de medir los parámetros del cabezal, ajustar el resonador bass reflex y los filtros.
En el programa, en la sección "Configuración", debe configurar el modo para ver el cociente de la división del voltaje en la entrada del canal derecho por el análogo del canal izquierdo (o viceversa), y también encienda la entrada lineal de la tarjeta en el modo "Grabar". Como resultado, veremos en pantalla la respuesta en frecuencia y la respuesta en fase del cuadripolo en estudio. La tarjeta de sonido del ordenador debe ser full-duplex, es decir, que permita el funcionamiento simultáneo con su entrada y salida. En todos los modos, debe habilitar el generador de ruido "rosa" incorporado en la sección "Utilidades" (para obtener más información, consulte la sección "ayuda" del programa). Al cambiar el programa al modo de visualización del espectro y seleccionar la entrada de micrófono de la tarjeta de sonido, puede medir la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase del cabezal (sistema) mediante la presión del sonido con una precisión determinada por la calidad del micrófono. La respuesta de frecuencia de los micrófonos electret para computadora es lo suficientemente lineal como para evaluar la desigualdad de la respuesta de frecuencia de cabezales y parlantes, además, el programa tiene capacidades para compensar la no linealidad de la respuesta de frecuencia del micrófono utilizado. Para las mediciones acústicas se utilizó un micrófono "YOGA" EM-195 con una sensibilidad de 64 ± 3 dB (O dB = 1 V/μbar a 1 kHz) y un ancho de banda de 20... 16000 Hz. A la hora de fabricar filtros para este sistema acústico, las principales dificultades surgieron a la hora de combinar los cabezales de medios y agudos y, al final, la solución más sencilla resultó ser la más eficaz. Para los cabezales utilizados en el diseño, los filtros de segundo y primer orden permitieron obtener una respuesta de frecuencia suave. En la Fig. La Figura 5 muestra la respuesta de frecuencia del altavoz presentada por el programa "SpectraLab", tomada cuando el micrófono se instaló en el eje de radiación de 0 grados (curva superior) y en un ángulo de 90 grados (curva inferior).
La respuesta de frecuencia del módulo de impedancia complejo del altavoz, que se muestra en la Fig. 6, cambia suavemente en el rango de 3,8...8 ohmios. Las desviaciones en la linealidad de la respuesta de fase no superan los ±45 grados. Cabe señalar que la tarjeta de sonido utilizada para las mediciones tiene una respuesta de fase que disminuye por encima de la frecuencia de 10 kHz a -90 grados. Por lo tanto, antes de la medición, es necesario calibrar la ruta de medición conectando una resistencia variable (con una escala de resistencia ajustable) en lugar del cabezal. Al mismo tiempo, se puede utilizar para medir la impedancia compleja del altavoz.
Al escuchar el sistema acústico fabricado, se probaron dos opciones para encender los cabezales en las cajas de medios y HF. La primera opción es cuando los cabezales delantero y trasero están encendidos (teniendo en cuenta su ubicación física) en antifase. En este caso, la característica de radiación resultante puede considerarse bipolar (radiación hacia adelante y hacia atrás en fase). Su respuesta en frecuencia (no mostrada en el artículo) es igualmente plana en las posiciones 0 y 90 grados. A bajas frecuencias (por debajo de 300 Hz) aparecen ondulaciones, pero esto no estropea el sonido. El sonido adquiere mayor volumen respecto a un altavoz convencional. El mayor efecto se logra cuando la distancia entre los parlantes es superior a 3...4 m. Por ejemplo, al instalar los parlantes en las esquinas diagonales de la habitación, el equilibrio estéreo se logra mediante el regulador correspondiente en el amplificador, lo que proporciona un sonido confortable. para películas caseras, música ligera y juegos de ordenador. La segunda opción de conmutación es cuando los cabezales se encienden en fase. Como resultado, obtenemos un sistema acústico dipolo, cuyo patrón direccional se puede definir como una "figura de ocho", ya que se suprime la radiación lateral en el rango MF-HF. En realidad, este efecto se manifestó de manera insignificante: la respuesta de frecuencia al instalar el micrófono en el lateral, a 90 grados, es, como en el axial (0 grados), también plana, pero con una suave disminución del nivel de presión sonora en las frecuencias medias y altas (ver Fig. 5). Esta inclusión de parches puede considerarse isobárica, lo que no aumenta la frecuencia de resonancia de los parches en el diseño acústico y además reduce los armónicos uniformes. En este caso, el sonido, junto con el volumen, adquirió mayor precisión en el desarrollo del escenario sonoro y claridad; Esta opción fue la preferida por el autor. En ambos casos, el sonido es cualitativamente diferente del habitual en cuanto a la profundidad del escenario y su construcción y la pequeña dependencia del equilibrio tonal del lugar de escucha. Esto le permite moverse por la habitación tanto delante del “escenario de sonido” como directamente dentro de él, en contraste con la habitual zona de efectos estéreo, bastante estrecha. Los altavoces deben estar separados de las superficies reflectantes del sonido más cercanas al menos 40...50 cm y estas superficies, si es posible, deben cubrirse con materiales absorbentes (por ejemplo, cortinas). En un sistema de cine en casa multicanal en formato Dolby Surround ProLogic para crear un campo difuso que transmita la atmósfera acústica, el programa de licencia Home THX recomienda el uso de radiadores dipolo como altavoces traseros, que deben estar orientados hacia los oyentes y no con el lóbulo delantero o trasero, pero con el “cero”. Literatura
Autor: S. Alikov, Moscú
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