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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Projeto acústico de alto-falantes multibanda. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Os mais difundidos entre os radioamadores estrangeiros são os sistemas acústicos de duas e três vias. Muitas vezes, para melhorar ainda mais o retorno em baixas frequências, a caixa do alto-falante é equipada com um inversor de fase. Utilizo outras técnicas para melhorar o desempenho de alto-falantes com duas e três bandas de separação de frequência de sinal. Alto-falante de duas vias com inversor de slot. Normalmente, o orifício do inversor tem formato retangular e está localizado um pouco abaixo do orifício do cabeçote de baixa frequência. Como o inversor de fase melhora o som apenas em baixas frequências, onde praticamente não há diretividade de radiação, a localização do furo, bem como sua forma, não é importante para o funcionamento normal do inversor de fase. O principal é que sua área seja igual a cerca de metade da área do difusor. Em vista do exposto, foi proposto um projeto original de um alto-falante de duas vias com um slot de inversor de fase localizado na parede traseira. O design deste alto-falante pode ser entendido a partir do esboço mostrado na Fig. 1.
O primeiro recurso de design do alto-falante é um orifício ranhurado de 26 mm de largura e 860 mm de comprimento, ou seja, todo o comprimento da parede traseira. A segunda característica é a forma prismática da caixa: a largura do painel frontal é de 610 mm, o painel traseiro é de 190 mm. As paredes inferior e superior são retangulares no tamanho 285x650 mm com dois cantos truncados. Isso é feito pela conveniência de colocar o alto-falante no chão, no canto da sala. Isso atinge dois objetivos ao mesmo tempo. Primeiro, o alto-falante é colocado em um local da sala onde não interfira. Em segundo lugar, um aumento adicional de baixas frequências em vários decibéis é criado devido à reflexão do sinal das duas paredes laterais e do piso da sala. A caixa do altifalante é feita de contraplacado ou aglomerado com uma espessura de cerca de 20 mm. Ripas para travessas laterais com tecido decorativo com secção transversal de 90x50 mm - em pinho. As junções das paredes laterais com as paredes superior e inferior são reforçadas com chapas retangulares com seção transversal de 40x40 mm, também fabricadas em logo. Para eliminar o efeito de reflexão do sinal em frequências médias e altas, uma camada acolchoada de lã natural ou mineral com espessura de pelo menos 50 mm é colocada dentro da caixa. Tal revestimento deve ser feito em toda a superfície interna da carcaça. Ao repetir o projeto, pode-se utilizar um cabeçote de baixa frequência do tipo 6GD-12 e um cabeçote de alta frequência do tipo 3GD-31, ajustando o tamanho dos furos no painel frontal, levando em consideração as dimensões do difusores de cabeças domésticas. Com esta combinação de cabeçotes, o alto-falante é capaz de reproduzir efetivamente sinais na faixa de frequência de 40 Hz a 16 kHz. A potência de entrada de um sinal de banda larga pode atingir 6 a 8 watts. O filtro cruzado deve ter uma frequência de cruzamento de cerca de 3 kHz. Na fig. 2a mostra um diagrama esquemático de um filtro crossover para operação conjunta com um cabeçote de baixa frequência com resistência de 8 ohms e um cabeçote de alta frequência com resistência de 6,5 ohms. Neste caso, o resistor R1 é necessário para equalizar a resistência de carga das saídas do filtro de alta e baixa frequência. Se você usar um cabeçote doméstico de alta frequência de 8 ohm, o resistor R1 deve ser excluído.
Na fabricação de bobinas, podem ser utilizadas molduras de papelão com as dimensões indicadas na Fig. 41,6. Neste caso, a bobina L1 deve conter 100 voltas, L2 - 120 voltas de fio PEV-3 com diâmetro de 0,9-1,1 mm. As capacitâncias necessárias dos capacitores C1 e C2 podem ser obtidas conectando em paralelo vários capacitores do tipo MBM de 160 V com capacitâncias de 1,0, 0,5 e 0,1 μF. Alto-falante com buzina exponencial reversa Atualmente, entre amadores e profissionais, os chamados sistemas de alto-falantes de pequeno porte, abreviados como MAC, são muito populares. Pequenos em tamanho, fáceis de usar, com uma ampla largura de banda de frequências reproduzíveis, eles estão se tornando cada vez mais difundidos. É verdade que eles têm uma série de deficiências. O mais significativo é o retorno relativamente baixo em toda a banda de frequência. Para a operação normal de tais alto-falantes, é necessária uma potência de entrada de cerca de 10 W ou mais, enquanto para os tipos convencionais de alto-falantes é 2-3 vezes menor. Essa desvantagem é compensada até certo ponto pelo aumento da potência dos amplificadores modernos de baixa frequência. Os alto-falantes MAC têm outra desvantagem devido à distorção não linear específica criada pelo cone. O fato é que esses alto-falantes usam cabeças especiais de baixa frequência com uma suspensão difusora muito leve. Devido a isso, a frequência de ressonância natural das cabeças é muito baixa e atinge 10-16 Hz. Quando a cabeça é instalada em uma carcaça com boa vedação, sua frequência de ressonância aumenta em 2-3 vezes, atingindo o valor necessário para reprodução de som de alta qualidade, igual a 20-45 Hz. O amortecimento dos difusores dessas cabeças ocorre devido à elasticidade do ar contido no volume interno da caixa do alto-falante. Neste caso, o difusor funciona como um pistão compressor, comprimindo e expandindo alternadamente o ar dentro da carcaça. Por esse motivo, os woofers levemente suspensos são chamados de drivers de cone de compressão ou suspensos a ar. A razão para a distorção não linear adicional criada pelos drivers MAC de baixa frequência é que as superfícies frontal e traseira do cone dessas cabeças têm diferentes impedâncias acústicas. A superfície frontal está em contato com o espaço aberto e a superfície traseira está em contato com o ar contido em uma caixa de alto-falante selada. Obviamente, para eliminar distorções não lineares específicas adicionais das cabeças de baixa frequência, é necessário equalizar ou pelo menos reunir as impedâncias acústicas de ambas as superfícies do difusor. Em uma das revistas, foi publicada uma breve descrição de um alto-falante bidirecional de pequeno porte, no qual a distorção harmônica desse tipo foi significativamente atenuada. Com dimensões externas de 196x236x300 mm e peso de 4,9 kg, o alto-falante oferece reprodução de som eficaz na faixa de frequência de 60 Hz a 16 kHz com uma potência nominal de entrada de 10 W. A essência da melhoria é o uso de uma buzina exponencial reversa como uma carga acústica adicional para o driver de baixa frequência. A corneta é feita no corpo do painel frontal do alto-falante com espessura de 20 mm, conforme mostra a Fig. 3, a. A vista do painel frontal do lado frontal é mostrada na Fig. 3b. A superfície interna da caixa do alto-falante é forrada com uma camada de lã de cerca de 50 mm de espessura, e o sistema magnético da cabeça é adicionalmente pressionado por um suporte de madeira inserido entre a parede traseira e o sistema magnético. A caixa do alto-falante é vedada com cola nitro, que é usada para revestir todas as juntas e conexões por dentro. O painel frontal na parte frontal é coberto com um tecido de rádio fino, o próprio corpo é colado com um filme de imitação ou folheado com madeiras preciosas.
Ao repetir o design, você pode usar uma cabeça de compressão de baixa frequência do tipo 6GD-5 e uma cabeça de alta frequência ZGD-31. Neste projeto, recomenda-se o uso de um filtro de cruzamento com uma frequência de cruzamento de cerca de 3 kHz. É verdade que a cabeça do tipo 3GD-31 é um pouco maior que a cabeça de alta frequência usada pelo autor do projeto. Isso exigirá algum retrabalho do painel frontal. Mas você pode fazer sem alterações se usar um cabeçote de alta frequência do tipo 2GD-36. O uso de um cabeçote do tipo 2GD-36 possibilita expandir a banda de frequências efetivamente reproduzíveis até 18-20 kHz. É verdade que há uma peculiaridade aqui. Algumas amostras de cabeças deste tipo têm uma reprodução de frequência relativamente alta de baixas frequências - cerca de 6-3 kHz. Portanto, pode ser necessário alterar a frequência de cruzamento de 6 para 1 kHz. Para fazer isso, basta reduzir o número de voltas das bobinas L2 e L2 do filtro de acordo com o esquema da Fig. 70 a 90 e 1, respectivamente, reduzindo as capacitâncias dos capacitores C2 e CXNUMX pela metade Alto-falante com padrão polar estendido Observações mostraram que alto-falantes de banda larga e multibanda, nos quais as aberturas do difusor estão localizadas em um plano, geralmente frontal, têm uma desvantagem devido à estreiteza do padrão de radiação. A orientação no plano horizontal é especialmente perceptível. Por causa disso, a zona de manifestação do efeito estéreo se estreita, a reprodução das frequências mais altas do sinal é enfraquecida. Para combater esta desvantagem, vários meios são usados, incluindo a inclusão de alto-falantes adicionais colocados de uma certa maneira em relação aos alto-falantes principais, a separação de cabeças de média e alta frequência separadamente, a redução de sinais de baixa frequência de um sistema estéreo em um sinal mono, etc. A prática de rádio amador mostra que um aumento no número de alto-falantes desordena o espaço de vida, leva a um aumento no número de condutores de conexão. Portanto, é mais conveniente criar esses alto-falantes que tenham um amplo padrão de radiação no plano horizontal e não ocupem muito espaço. Na fig. 4,a mostra esboços da caixa do alto-falante, e na fig. 4b é um diagrama esquemático do seu filtro de separação. Como pode ser visto na figura, o alto-falante possui um par de cabeças de baixa e alta frequência conectadas em paralelo. As cabeças de alta frequência são conectadas através do filtro crossover mais simples, composto por um capacitor C1 e resistores R1 e R2.
De acordo com a descrição do projeto, as cabeças de baixa frequência são classificadas para 15 W, as de alta frequência - para 10 W cada. Assim, o alto-falante pode ser usado para trabalhar com ULF de até 30 watts. As cabeças de alta frequência praticamente não têm efeito na potência devido à frequência de cruzamento relativamente alta de cerca de 6 kHz. A principal vantagem do alto-falante é um amplo padrão de radiação horizontal de 270° em frequências de até 12 kHz. Isto é conseguido, como mostra a Fig. 4, a, colocando pares de cabeças de alta e baixa frequência em planos mutuamente perpendiculares, e tal disposição de quatro cabeças não aumenta a seção transversal da caixa do alto-falante. Uma característica do filtro (Fig. 4, b) é a presença de um resistor adicional R1, fechado pelos contatos B1. Com contatos abertos, a característica amplitude-frequência do alto-falante é uniforme em toda a faixa de frequência reproduzível (de 60 Hz a 18 kHz). Quando os contatos estão fechados, há um aumento adicional na saída em frequências mais altas (de 7 a 18 kHz) em cerca de 3 dB. Essa correção pode ser necessária quando houver muitos objetos macios na sala: cortinas, cortinas e outros materiais que absorvem fortemente a energia das vibrações sonoras de alta frequência. A colocação peculiar das cabeças no alto-falante abre novas possibilidades para coordenar a colocação e a posição relativa dos alto-falantes de uma instalação estéreo, levando em consideração a acústica da sala. A Figura 5 mostra como isso pode ser feito girando os alto-falantes horizontalmente. Portanto, se a sala for de tamanho médio e as paredes não forem cobertas, podemos recomendar a colocação dos alto-falantes conforme mostrado na Fig. 5, a. Neste caso, as caixas dos altifalantes podem ser empurradas para perto das paredes laterais. Na mesma sala com paredes macias (revestidas), recomenda-se colocar os alto-falantes a menos de 0,7 m das paredes laterais (Fig. 5, b).
Se a sala for estreita, você poderá direcionar a radiação principal dos alto-falantes para as paredes laterais. Devido à re-reflexão e reemissão das paredes, é possível obter o efeito de uma base estéreo estendida (Fig. 5, c, d). Em uma sala grande, quando os alto-falantes estão espaçados relativamente um do outro, é possível criar o efeito de aproximá-los, para o qual é necessário direcionar a radiação principal dos alto-falantes um para o outro (Fig. 5, e , F). Ao repetir o projeto, é recomendável usar para cada instância do alto-falante duas cabeças do tipo 4GD-4 ou 4GD-35 para o caminho de baixa frequência e duas cabeças para o caminho de alta frequência. Nesse caso, a potência nominal do sinal fornecida ao alto-falante pode chegar a 8 watts. Ao usar cabeçotes do tipo 4GD-36, cuja potência nominal é de 8 W, são permitidas sobrecargas de curto prazo de até 16 W. É claro que o diâmetro dos recortes nos painéis deve ser coordenado com as dimensões dos porta-difusores das cabeças domésticas. Deve-se notar que nos últimos anos tem surgido um grande número de alto-falantes amadores e profissionais, banda larga e multibanda, nos quais uma maior ou menor parte da radiação é direcionada para as paredes da sala. No altifalante em questão, em média, cerca de metade da potência de entrada é atribuída à radiação lateral. Os projetos de radioamadores são conhecidos, onde de nove cabeças de banda larga do mesmo tipo, apenas... uma irradia para a frente. Os oito restantes têm a radiação principal direcionada para trás, em direção à parede da sala, ou seja, apenas 10% da energia fornecida ao alto-falante é gasta em radiação em direção ao ouvinte. É verdade que os 90% restantes da potência irradiada não desaparecem sem deixar vestígios. A radiação para o lado e para trás, refletida nas paredes e no piso, atinge parcialmente o ouvinte na forma de um sinal refletido disperso, cuja percepção cria a ilusão de estar em uma espaçosa sala de concertos. Ao mudar a posição desses alto-falantes em relação às paredes e ao piso, girando-os de alguma forma em um plano horizontal em relação ao ouvinte, é possível obter a melhor sonoridade do equipamento eletroacústico para uma determinada sala. Alto-falante de três vias Muito já foi dito sobre alto-falantes de três vias antes. A Figura 6 mostra um esboço do projeto de um alto-falante de três vias. A caixa do altifalante é feita de aglomerado com uma espessura de cerca de 20 mm. A parte inferior do casco está faltando. Uma lacuna de cerca de 25 mm de altura e 200 mm de comprimento foi deixada entre o piso e as paredes laterais. Seu objetivo é criar radiação em fase adicional nas frequências mais baixas do sinal reproduzido.
A colocação das cabeças é incomum. Assim, a cabeça de média frequência é instalada na parede superior. As cabeças de baixa e alta frequência são colocadas em um painel inclinado. Ambos os painéis, superior e inclinado, são cobertos com tecido ao longo do contorno indicado na Fig. 6 por uma linha tracejada, criando a ilusão de uma forma retangular clássica do gabinete do alto-falante. Este arranjo das cabeças permite o uso de boas propriedades refletivas e de dispersão dos tetos relativamente baixos de uma casa moderna, a fim de obter uma fonte de som espacial em vez de pontual. Ao repetir o projeto, um cabeçote de baixa frequência do tipo 4GD-43, um cabeçote de média frequência do tipo 4GD-8E e um cabeçote de alta frequência do tipo ZGD-31 podem ser usados. Neste caso, os painéis superior e inclinado da gaveta devem ser alterados de acordo. Para corrigir a resistência da cabeça de alta frequência, um resistor constante de 10-12 ohms pode ser conectado em paralelo com suas saídas. Em vista do exposto, a potência nominal fornecida ao alto-falante pode ser de 5 watts. Literatura:
Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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