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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Alto-falantes de gabinete para design acústico do interior do carro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes O tema do design acústico do carro é muito popular. Os desenvolvedores da maioria dos veículos não prestam a devida atenção a isso. O tamanho dos assentos regulares para alto-falantes geralmente é limitado a 10 - 13 cm, o design acústico está praticamente ausente, portanto, as frequências mais baixas não são reproduzidas com eficiência suficiente. E se nas carrocerias do tipo sedã é possível aumentar a eficiência dos cabeçotes em baixas frequências instalando-os no painel traseiro, desde que a radiação da frente dos difusores seja direcionada para o habitáculo e a traseira para o compartimento de bagagem, então a perua, combi, hatchback, minivan e etc. são privados da possibilidade de tal design acústico. Neste último caso, os alto-falantes do gabinete são indispensáveis. As dimensões gerais desses sistemas, com base nas características de design dos veículos, devem ser as menores possíveis. No artigo "Alto-falante de tamanho pequeno" [1], o autor O. Saltykov propôs o projeto de um sistema acústico com inversor de fase, volume interno de 8,5 litros, usando cabeçotes de baixa frequência 6GD-6 ou 10GD-34 ( não consideraremos o link de alta frequência). Os chamados "cubos Saltykov" são bastante comuns na literatura de rádio amador e em sites da Internet até hoje. Entre suas características de design positivas, deve-se notar ondas estacionárias fracas dentro do case, o que elimina a necessidade de abafar suas paredes. Petrov A. A. em seu livro "Circuitos de som para radioamadores" [2] modernizou o desenvolvimento de O. Saltykov. Deixando o antigo volume interno, as dimensões da porta do inversor de fase, ele usou uma caixa em forma de gota na seção transversal (um projeto semelhante de A. Petrov foi publicado na Rádio nº 12, 2001 sob o nome "Pequeno tamanho de três alto-falante"), minimizando ainda mais as chamadas ondas estacionárias. A acústica descrita é projetada para salas pequenas. É inconveniente usá-lo em carros. No entanto, não é nada difícil fazer um semelhante (Fig. 1) para um carro.
Os materiais disponíveis, como aglomerado de 16 mm, painel de fibras de 3 mm e compensado de 10 mm, são usados para fabricar o gabinete do alto-falante. Prepare as peças para o quadro de aglomerado de acordo com os desenhos mostrados na fig. 2. Para cortar, em casa, é conveniente usar uma serra tico-tico elétrica, que permite alterar o ângulo do elemento de corte. Isso permitirá cortar as peças de trabalho c e d em um ângulo de 60º, o que reduzirá a complexidade do trabalho de arredondamento das bordas. O corte deve ser feito com cuidado, devagar, não ultrapasse a linha de marcação. As irregularidades após o corte (não toque na borda com um ângulo de 60º, sobre isso depois) são removidas com uma prancha com lixa grossa, focando nas marcações. Para reduzir a complexidade do trabalho, é bom usar uma ferramenta elétrica - um moedor (moedor). Nos detalhes, nos locais indicados, são feitos furos para parafusos com diâmetro de 3 mm. Nos orifícios é necessário fazer reentrâncias para as cabeças dos parafusos (suor).
Montando o quadro As juntas das peças são untadas com cola "Nairit" (Fig. 3) ou, mais próximo, 88. Aguenta 20 - 30 minutos. Reaplique a cola. Depois de segurar por 5 - 10 minutos, prossiga para a montagem. Para fazer isso, torça as duas paredes laterais na parede frontal com parafusos de 3 mm de diâmetro e 40 mm de comprimento. Os parafusos devem ser de cabeça escareada. Em seguida, aparafuse a parede traseira. Em seguida, divida, conforme a Figura 4, e deixe o produto secar por 24 horas.
Depois que a cola seca, começam a arredondar as bordas cortadas em um ângulo de 60º. Primeiramente, traçam-se linhas de borda nos detalhes, para as quais é necessário retirar o material, isso é importante, não importa o que retirar o excesso. Fixe o produto em um teixo horizontalmente em uma das metades da parte frontal ou traseira. Isso ajuda a manter a integridade da estrutura durante o trabalho. Utilizando uma prancha com lixa grossa, a superfície de metade do comprimento da aresta da parte fixa da peça é trazida para uma superfície sem cruzar a linha de marcação. Em seguida, fixando a próxima metade da peça em um teixo, finalizamos a parte restante da borda. Depois disso, viramos o quadro e na mesma ordem trazemos a borda oposta. Fazemos o mesmo com a outra parte. Para a fabricação das paredes inferior e superior, são cortadas 3 peças de papelão de 670 mm de espessura, com dimensões de 245 x 8 mm. Existem 4 espaços em branco para cada parede. Para formar uma dobra estável, com raio de 195 mm, uma das superfícies é umedecida com água usando espuma de borracha ou um pedaço de tecido. Suporta de 30 minutos a 1 hora. Ao mesmo tempo, o umedecimento uniforme é monitorado. Se necessário, os locais secos são adicionalmente umedecidos. Em seguida, aplique a peça em uma superfície cilíndrica adequada com o lado úmido para fora e prenda-a com quatro elásticos cortados da câmara do antigo carro de passeio, espaçados uniformemente em toda a superfície. Blocos de madeira com 10 x 10 mm de espessura (conta de janela) são colocados nas bordas da peça de trabalho sob os elásticos - fig. 5. No cilindro (barril), você pode dobrar 2 espaços em branco de uma só vez, colocando-os simetricamente. Para dar a forma desejada e secagem completa, a uma temperatura ambiente de + 15º, 24 horas são suficientes.
Colando os dois primeiros espaços em branco da parede Os locais de colagem são untados com cola "Nairit" e mantidos por 20 a 30 minutos. Lubrifique novamente. Resistir 5 - 10 minutos e colado ao quadro. Para evitar que as peças escorreguem, cada uma é iscada com um par de pregos pequenos. Elásticos em forma de anel, cortados da mesma câmara de um carro de passeio, encaixam na moldura com blocos colados, colocando barras sob os elásticos nas bordas das paredes. O meio das paredes é puxado junto com a ajuda de 2 barras, com dimensões transversais de 40 x 40 mm, e elásticos conforme mostra a Figura 6, a.
a)
Para reforçar a estrutura, nos locais de colagem (livre de betonilhas) dos dois primeiros blanks (inferior e superior) com as paredes laterais da moldura, são aparafusados parafusos com cabeça escareada (depois de suar) com diâmetro de 3 mm e um comprimento de 10 - 15 mm. A distância entre os parafusos é mantida em 50 mm. Depois que a cola secar, após 24 horas, retire a goma e as barras. Os parafusos também são aparafusados \uXNUMXb\uXNUMXbao longo do perímetro da moldura e na área da divisória. Ao aparafusar, não use muita força. É conveniente usar uma chave de fenda elétrica, enquanto ajusta o torque mínimo ou próximo ao mínimo. Depois disso, as bordas salientes das paredes são cortadas com uma faca. A lâmina da faca deve ser afiada e dura o suficiente. Não deve dobrar, pois o corte será desigual. A colagem subsequente dos espaços em branco da parede é um tanto simplificada. Cubra copiosamente ambas as superfícies com cola. Resistir 5 - 10 minutos, dobrar e apertar. Parafusos não são usados. Recomenda-se prender as bordas das paredes próximas às paredes laterais com cravos para um ajuste mais firme. Após a colagem de todas as peças, as bordas cortadas são tratadas com prancha com lixa de grão médio. As bordas das paredes laterais também estão alinhadas nos planos dianteiro e traseiro (Fig. 6, b). A espessura da parede era de 13 mm. Formas curvas (neste caso, as paredes inferior e superior) permitem uma estrutura de casco excepcionalmente rígida e durável. Para sistemas com potência de 10 ... 35 W, a espessura das paredes planas é geralmente de 10 ... 12 mm (madeira compensada, aglomerado). É preferível fazer as paredes do corpo, especialmente a frente e as costas, mais estreitas e compridas (p. 151 - 152 [3]). A cola "Nairit" não foi escolhida por acaso, pois, após a secagem, possui propriedade de elasticidade, o que tem efeito positivo no amortecimento de vibrações da estrutura. De acordo com os desenhos da Figura 7, os revestimentos são de compensado de 10 mm de espessura. Na parede frontal, usando a almofada frontal como modelo, são feitas marcações para os orifícios dos alto-falantes. Corte-os na seguinte ordem. Faça um furo para a parte de corte do quebra-cabeça. Um corte é feito ao longo do diâmetro. Isso é importante, caso contrário não conseguiremos remover a parte recortada do gabinete. Tendo colocado a serra tico-tico em um ângulo de 75º, faça um corte ao longo da circunferência. O interior do buraco deve ser mais largo do que o exterior. Partimos o elemento recortado ao meio e retiramos da caixa. Lubrifique as bordas frontal e traseira das paredes inferior e superior com cola e incube por 20 a 30 minutos. Em seguida, a cola é aplicada na frente e nas costas do corpo e o forro, após 5 a 10 minutos, é conectado. São apertados com elásticos e torcidos com parafusos de 3 mm de diâmetro com cabeça escareada. Nos locais de colagem com paredes laterais, são utilizados parafusos de 40 mm de comprimento e o restante de 20 mm. Deixe o produto por 24 horas. Após a secagem, as bordas dos forros são niveladas com as paredes. Mais uma vez, seguimos as linhas desenhadas nas sobreposições para referência. As bordas devem ser estritamente retas (Fig. 8).
O trabalho na porta do inversor de fase merece atenção especial. Na acústica de A. Petrov, é feito de costas. O uso de tal projeto de inversor de fase em um carro, com um arranjo denso da parede traseira do alto-falante com planos de carroceria, será ineficaz. Portanto, instale as portas do inversor de fase na parte frontal. Para fazer isso, no centro da parte frontal do corpo, 275 mm recuam das bordas externas das paredes laterais e, com a ajuda de um compasso, marcam diâmetros de 32 mm. Faça furos com um quebra-cabeças ou fure com uma bailarina. Seguindo as recomendações de O. Saltykov, as portas do inversor de fase são feitas com comprimento de 60 mm, diâmetro interno de 30 mm e diâmetro externo de 32 mm, a partir de um tubo de alumínio de um aspirador de pó. O tubo é colado em um orifício feito para ele com diâmetro de 32 mm com cola epóxi. Outras possibilidades não estão descartadas, claro. O produto é lixado com lixa de grão médio, removendo irregularidades e rugosidades, recoberto com nitro-laca. Não antes de 24 horas, eles são passados \u647b\u9bcom lixa de grão fino. Em seguida, com uma massa automotiva universal de dois componentes, levemente diluída com solvente XNUMX, saliências, lascas e junções de peças são coladas. O excesso de massa, após o endurecimento, é removido com prancha com lixa de grão médio. Se necessário, repita o processo. Depois de verificar se não há defeitos, lixe os locais da massa com uma lixa de grão fino. Depois disso, o produto é novamente coberto com nitro-laca. Após a secagem do verniz, todo o corpo é novamente passado com lixa de grão fino (Fig. XNUMX).
As costuras internas são abundantemente revestidas com cola. De uma folha de vibroplasto autoadesivo com espessura de 1 mm (utilizada para isolamento de vibração de carrocerias, Fig. - 5), são cortadas 10 peças com dimensões de 4 x 300 mm e cobertas com as paredes inferior e superior de dentro.
Se os alto-falantes forem usados em um veículo, é desejável fazer o design externo do gabinete com carpete, estofamento usado para acabamento interno, porta-malas. Isso não apenas dará uma aparência estética agradável para combinar com o estofamento do carro, mas também melhorará as propriedades de amortecimento da acústica, minimizará os efeitos de difração (reflexão das ondas sonoras), reduzirá a irregularidade da característica de amplitude-frequência da pressão sonora e melhorará significativamente percepção sonora [3]. Uma das opções de design estético é colar com filme autoadesivo. Para isso, recorta-se do filme uma peça em branco, cujo tamanho é igual às paredes frontal, traseira e lateral (para que a caixa possa ser embrulhada), deixando uma margem de pelo menos 20 mm em todos os lados. O lado de onde começamos a colar é moderadamente umedecido com um borrifador com líquido limpa-vidros, por exemplo, a parede lateral. Antes de colar, o filme é separado do papel por uma borda e aplicado com uma superfície adesiva. Em seguida, com um pano seco e limpo e um raspador de plástico, alise o filme autoadesivo do meio para as bordas, removendo assim o ar e a umidade. A ruga resultante pode ser suavizada puxando suavemente a borda mais próxima, descascando-a e alisando a superfície. Eles vão para a frente, depois para o lado oposto e terminam atrás, cortando o excesso de filme. Perto das paredes laterais, uma borda saliente do filme é deixada de 5 a 8 mm. Nas partes frontal e traseira da caixa, o filme é enrolado nas paredes laterais. Dos lados das paredes superior e inferior, aqueça-o com um secador de cabelo e dobre-o suavemente. Com a temperatura, encolhe, não deixando rugas. As dobras nos cantos são cortadas. Também é recomendável aquecê-lo com secador de cabelo em locais de furos, dobras, etc., pressionando as áreas aquecidas com um pano. As paredes laterais são mais fáceis de colar. Para fazer isso, corte os espaços em branco 2 a 3 mm menores que as dimensões das paredes laterais. Comece pela borda frontal. Dobre 10 - 15 mm de papel, prenda o filme no produto e retire cuidadosamente o papel com uma das mãos, alise o filme com a outra. Após a colagem, o filme é recortado com faca nos orifícios (Fig. 11).
Instalando alto-falantes Os terminais rosqueados de 4 mm são fixados na parte traseira da caixa, 4 unid., 2 para cada compartimento. Conecte fios de 40 a 50 mm de comprimento a eles. Para facilitar a conexão, os terminais e fios são selecionados em cores diferentes ou marcados com "+" e "-". Nas extremidades dos fios conectados aos alto-falantes, são fixados terminais faca do tipo "mãe", proporcionais aos contatos dos alto-falantes, isolando-os com tubo termorretrátil. Marque os locais para os parafusos para montar os alto-falantes. Faça furos com um diâmetro de 2 - 2,5 mm. Os alto-falantes são fixados hermeticamente ao gabinete, isolando a cesta do gabinete. Para isso, em um pedaço de borracha, por exemplo, de uma câmera de carro, é feito um furo com 110 mm de diâmetro, aplicado na parte traseira do alto-falante e marcados os locais para os furos de montagem. Com um punção do calibre desejado ou um tubo afiado, são feitos 4 furos. Depois de desengordurar a parte de trás da cesta do alto-falante e limpar o lado colado da goma com uma lixa, unte-a com cola Nairit. Após sobreviver de 5 a 10 minutos, conecte-se. Em seguida, o excesso de borracha é cortado com tesoura rente ao cesto. Além disso, na parte externa dos alto-falantes, nos locais dos orifícios de montagem, são colados elásticos, por exemplo, de uma câmara de bicicleta. As guarnições de um tubo de PVC são inseridas nos orifícios, pegando-as de forma que fiquem bem pressionadas contra as paredes dos orifícios e permitam que os parafusos entrem livremente. Se necessário, os furos são feitos no diâmetro desejado. Instale os alto-falantes no gabinete. No topo, eles colocam malhas com aros dos lendários alto-falantes médios S - 90. Eles são fixados com parafusos. O produto está pronto a funcionar - fig. 12.
Petrov A. [2] enfatiza que a operação de longo prazo do alto-falante de O. Saltykov [1] mostrou que o design bass-reflex, na forma de uma caixa com volume de 8,5 litros e um túnel com diâmetro de 30 e um comprimento de 60 mm, não é crítico para a troca de woofers. Recomenda-se o uso de alto-falantes 25GDN-3-4, que, com as mesmas dimensões de instalação, diferem de 6GD-6 e 10GD-34 (novo nome 25GDN-1), menor frequência da ressonância principal e maior sensibilidade e potência. No artigo "Subwoofer ativo para um computador" (Rádio nº 10, 2006), A. Petrov também sugeriu as cabeças 25GDN-1-4 e 25GDN-3-4. A intercambiabilidade de cabeças com dimensões de montagem adequadas, sem fazer nenhuma alteração nos elementos estruturais, coloca o gabinete do alto-falante diante de uma gama bastante ampla de aplicações, tanto para banda larga, baixa frequência e, se você pode chamar assim, subwoofer. Vamos começar com o primeiro. A acústica coaxial é um sistema de cabeças com bandas separadas, onde as adicionais estão localizadas no mesmo eixo do alto-falante principal de baixa / média frequência. Os alto-falantes desse tipo são chamados de coaxiais (eixo significa eixo) [4] - fig. 13. Na maioria das vezes, a separação física dos alto-falantes de alta e baixa frequência não é necessária para soar a parte traseira do carro. A acústica frontal é inteiramente responsável pelo panorama sonoro, e a traseira desempenha um papel auxiliar, com o qual a coaxial consegue lidar com bastante sucesso. O design acústico na forma de um gabinete com inversor de fase aumentará significativamente sua eficiência em baixas frequências. Portanto, é bastante aceitável usar uma carcaça feita de acordo com a tecnologia acima, com alto-falantes coaxiais com diâmetro de montagem de 13 cm, na parte traseira de carros com carrocerias station wagon, combi, hatchback.
Opção dois para usar, se necessário, a separação física dos alto-falantes de médios/agudos e graves. As cabeças de banda larga são instaladas em locais regulares do carro. Para eles, através de filtros de crossover, conectores, conecte os woofers instalados no gabinete e coloque-os em um local conveniente. A necessidade de separar as cabeças pode surgir durante o transporte de qualquer mercadoria. Tendo liberado o espaço ocupado pelo sistema acústico do gabinete, eles não se livram do design acústico da parte traseira da cabine. Quando o sistema é desconectado, os filtros são desabilitados. Terceiro. Conecte a um dispositivo com uma saída de subwoofer. Outra característica do carro é a tensão de bordo de 12 volts, cujo valor limita a potência de saída dos sistemas de áudio. Alguns fabricantes, para aumentar a potência, fabricam dispositivos de áudio projetados para uma carga de 2 ohms. O Pioneer DEH - 2300UB possui 4 saídas de alto-falante. Para operação em modo normal com potência de 50 W com resistência de 4 a 8 ohms por canal. Quando a função de conexão do subwoofer está habilitada, as 2 saídas (frontais) funcionam no modo normal e as 2 saídas traseiras funcionam no modo subwoofer. O dispositivo fornece ajuste de frequência de corte: 50, 63, 80, 100, 125 Hz, nível de volume do subwoofer de -24 a + 6 dB, deslocamento de fase em 180º. Como carga para o canal do subwoofer, é claro, você pode sobreviver com dois cabeçotes de baixa frequência de 4 ohms conectados a cada canal, respectivamente. Mas, para seu uso mais eficiente, o desenvolvedor recomenda conectar um subwoofer de 70 W com resistência de 2 ohms a uma saída específica. Cabeças com resistência de bobina de voz de 2 ohms são muito raras. No entanto, dois cabeçotes de baixa frequência baratos e amplamente disponíveis 25GDN-1 ou 25GDN-3-4 podem ser dispensados. Com a presença de 2 cabeçotes, temos a possibilidade de manipular a carga. Por exemplo. Para carregar dois canais, conectamos o cabeçote 25GDN-3-4 separadamente a cada canal (4 ohms cada). Criamos uma carga em um canal de 2 ohms com as mesmas cabeças, conectadas em fase em paralelo. Além disso, ganhamos significativamente no volume do design acústico da cabeça. Potentes drivers de baixa frequência possuem difusores de grande diâmetro, que, por sua vez, exigem caixas com grandes volumes para eles. Por exemplo, um alto-falante 75GDN-1-4 requer um gabinete com inversor de fase, um volume interno de pelo menos 40 litros! O volume interno do nosso produto é de apenas 17 litros. E a última, quarta opção, para a qual, de fato, este produto foi feito. Através da saída de linha do rádio para conectar um subwoofer, um amplificador no chip TDA1562Q é conectado. O amplificador tem potência de até 70 W (conforme afirma o fabricante) e foi projetado para carga de 4 ohms. Neste caso, usando duas cabeças 25GDN-1L de 8 ohms, conectadas em fase em paralelo, temos a carga correspondente de 4 ohms, a potência necessária e as dimensões relativamente pequenas do sistema de alto-falantes. Bons resultados foram mostrados pelos chefes 25GDN-3-4. Mas para sua conexão paralela, são necessárias bobinas de voz de 8 ohms. Portanto, antes de instalar esses alto-falantes, os sistemas de alto-falantes móveis 25GDN-3-4 (4 Ohm) devem ser removidos e substituídos por sistemas de alto-falantes 25GDN-1L (8 Ohm). Estruturalmente, as dinâmicas são muito semelhantes - fig. Fig. 11. Características de amplitude-frequência de alto-falantes de pressão sonora com alto-falantes 25GDN-3-4 (bobina 8 Ohm) e 25GLN-1L, com coloração de timbre (reprodução aprimorada de baixas e altas frequências por um dispositivo de áudio ao operar em Rock e Activ modos Hyper Bass) e sem circuitos corretivos mostrados na fig. 15.
Arroz. 14. Cabeçotes dinâmicos de baixa frequência e suas características técnicas: a - 25GDN-1-4; b - 25GDN-3-4
A audição comparativa deste desenvolvimento com um design aproximado (tamanho do woofer, presença de inversor de fase, aproximadamente o mesmo volume, caixa em forma de paralelepípedo de MDF) mostrou que os alto-falantes da JVC têm um efeito cansativo no ouvinte ao reproduzir frequências baixas. Isso não é observado no projeto descrito. Como subwoofer automotivo, soa bem, principalmente com bandas de corte de 63 e 80 Hz, não há sobretons, ao colocar a palma da mão nas paredes do case, nenhuma vibração é sentida. O sistema acústico sofreu várias melhorias. Por exemplo, alterando o tamanho da porta do inversor de fase. Enchimento com material absorvente de som. Nenhuma melhoria foi alcançada, o que prova a idealidade dos designs dos desenvolvedores Saltykov e Petrov. Literatura
Autor: Vladimir Marchenko
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