Sistema de alto-falante triplo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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No design do alto-falante de três vias desenvolvido pelo autor, foram tomadas medidas para otimizar várias características operacionais - a diretividade dos emissores, a conjugação de suas características de fase e a supressão de vibrações parasitas dos casos. A vantagem do design é a possibilidade de conectar alto-falantes passa-banda com cabos separados a amplificadores de potência comuns ou separados.

A diferença entre os alto-falantes descritos e as opções típicas de design acústico é que cada uma das três bandas de frequência de áudio tem seu próprio caso de forma individual ditada por certos requisitos. Este altifalante (foto da Fig. 1) distingue-se pela capacidade de adaptação da directividade em cada banda e da resposta de fase total, optimizando a qualidade sonora, tendo em conta as características acústicas de uma determinada sala e a colocação dos ouvintes na mesma.

Fig. 1

A ênfase principal no desenvolvimento do projeto da caixa para cabeçotes de baixa frequência foi colocada na minimização dos fenômenos de ressonância e na redução do nível de vibrações. Ao mesmo tempo, materiais raros e escassos e tecnologias de trabalho intensivo associadas à colagem de formas curvilíneas não foram usadas na fabricação de alto-falantes. Ao repetir o projeto, é permitido usar análogos próximos das cabeças dinâmicas aplicadas, mas é importante garantir os requisitos de forma, vibração e isolamento acústico das caixas, estabelecidos no artigo.

A configuração externa dos invólucros das partes do alto-falante (formas, presença de chanfros em cantos lisos) e os métodos de conexão de seus elementos contribuem para o amortecimento e têm um efeito positivo nas características acústicas do alto-falante. A qualidade do som também é significativamente afetada pelo padrão polar ajustável. As vantagens deste alto-falante de três blocos incluem a possibilidade de deslocar os centros acústicos das cabeças de tira no plano vertical. É fácil (e vantajoso) conectar UMZCH multibanda com filtros de crossover ativos a esses alto-falantes.

Principais características técnicas

• Resistência nominal, Ohm.......4
• Banda de frequência de operação AC, Hz......30...22000
• Sensibilidade do alto-falante, dB/W m...90
• Frequências de cruzamento, Hz...... 500 e 3000

Para trabalhar com o alto-falante descrito, a potência nominal recomendada do amplificador na banda LF é de 150 ... 200 W e na banda MF-HF - pelo menos 70 W.

Projeto de gabinete AC

Os desenhos do projeto AC são mostrados na fig. 2, 3. Os blocos para cabeças MF e HF são feitos de acordo com as recomendações [1, 2] na forma de uma unidade separada, seu ângulo de inclinação no plano vertical está relacionado à distância do assento do ouvinte ao alto-falante. Ele regula facilmente a conjugação da fase de radiação na área de separação das bandas LF e MF, deslocando esses blocos em profundidade em relação ao plano frontal da caixa para cabeçotes de baixa frequência. O tweeter é montado em um alojamento esférico e montado em um alojamento hexagonal para a cabeça de médios. O design de fixação da unidade principal HF oferece a possibilidade de ajustar sua diretividade em duas coordenadas, independentemente da orientação da unidade principal MF.

Fig. 2

Fig. 3

Nas bandas MF e HF, são utilizados filtros e cabeçotes dinâmicos, que se provaram em projetos. Para a banda HF, foi escolhido um cabeçote dinâmico VIFA D26TG-35-06, e para a banda MF, um cabeçote H143 da SEAS. Esta escolha deveu-se ao seu uso bem sucedido em sistemas acústicos por S. Batya [3, 4]. A unidade de baixa frequência usa KENWOOD KFC-WF255 (P_nom = 140 W, R_nom \u4d 28 Ohm, faixa de frequência operacional - 800 ... 91 Hz, sensibilidade - XNUMX dB / W m), destinado a subwoofers automotivos.

O suporte para os alto-falantes AC com um peso total de três blocos de cerca de 80 kg é servido por placas de aglomerado laminado de 25 mm de espessura, nas quais duas camadas de linóleo são coladas em ambos os lados. Além da função estética, esses suportes servem como um isolante necessário para a transmissão de vibrações pelo piso.

O esquema e design do crossover

O filtro para as cabeças passa-baixa é um filtro passa-baixa de segunda ordem com frequência de crossover de 500 Hz, calculado de acordo com o método descrito em [1]. A resposta de frequência da cabeça do baixo foi calculada de acordo com os dados do passaporte usando o programa Win ISD 0,50a7. Os esquemas de filtro para cabeçotes de frequência média e alta são semelhantes aos descritos em [3, 4]. Os diagramas de nós de cruzamento são mostrados na fig. 4, a, b.

Fig. 4

O cruzamento das bandas MF e HF é montado em placas de circuito impresso de tamanho 130x127 mm (Fig. 5 e 6, respectivamente), feitas de fibra de vidro laminado. Capacitores em filtros - K73-16 para 63 V e MBGO para 160 V, resistores - C5-5V e C5-16MV. As peças de montagem em contato (capacitores K73-16) são umedecidas com selante de silicone. Ambas as placas de filtro dessas bandas são instaladas na unidade de médios e fixadas em guias de plástico, que são coladas ao corpo por meio de duas camadas de linóleo macio para eliminar fenômenos de ressonância.

Fig. 5

Fig. 6

Os parâmetros de projeto das bobinas são semelhantes às recomendações dadas em [3, 4]. Os parâmetros do filtro para o cabeçote H143 são obtidos de [3] ao repetir o projeto. As bobinas da estrutura são feitas de plexiglass de 3 mm de espessura e coladas com dicloroetano. Seus parâmetros e dimensões estruturais são dados na tabela. Adotou as seguintes designações: D - diâmetro do quadro; H e T - dimensões da secção do enrolamento; N é o número de voltas; d - diâmetro do fio. Após o enrolamento, o fio é fixado com verniz e as armações da bobina são coladas na placa com selante.

A bobina do filtro passa-baixa contém 259 voltas de fio PEV-2 com um diâmetro de 1,32 mm. O desenho da bobina é mostrado na fig. 7. É feito de plexiglass de 6mm e colado com dicloroetano. Cada camada de bobinas de enrolamento de todos os filtros é envernizada. As conclusões de cada cabeça de baixa frequência são trazidas para o nicho do filtro de baixa frequência com um fio de cobre trançado. A bobina é colada em um nicho ao corpo do bloco LF com cola Moment. Todos os elementos do filtro passa-baixo são conectados por montagem em superfície com um fio de cobre flexível com seção transversal de 4 mm² comprimento mínimo e são instalados no recesso do painel traseiro (ver fig. 3).

Fig. 7

Projeto e montagem da carcaça do bloco LF

Ao desenvolver o projeto e escolher os materiais para a caixa e os elementos de isolamento e absorção de vibração, as recomendações de [5] foram levadas em consideração. Ao colar peças de aglomerado, as deformações das peças causadas pelo transporte e armazenamento são levadas em consideração. A cola PVA foi usada para prender as partes do corpo. Deve ser aplicado nas laterais que posteriormente serão coladas no lado côncavo da outra, ou vice-versa. Isso evita a deformação dos gabinetes dos alto-falantes por muitos anos de operação. Um selante de silicone incolor foi usado como cola na montagem da caixa, o que não confere uma ligação mecânica rígida entre as partes estruturais. A espessura da camada de selante durante a montagem é limitada por limitadores de fio em forma de L com um diâmetro de 2 mm, ajustados em incrementos de 200...300 mm. A montagem da caixa é realizada a partir de peças de montagem pré-fabricadas, pré-pintadas e envernizadas. A espessura do painel frontal da caixa da unidade de graves é de 64 mm. Isso é feito para reduzir a transmissão de vibrações do gabinete do alto-falante para o gabinete do alto-falante.

O nível de pressão sonora em uma sala típica, gerado pela radiação das paredes de um gabinete típico, é apenas cerca de 12 dB menor que o de um cone, pelo menos na parte de baixa frequência do AF. Em determinadas frequências, onde as paredes da caixa apresentam ressonâncias, a amplitude do som emitido pela caixa pode mesmo ultrapassar a amplitude emitida pelo difusor [6].

No projeto deste alto-falante, para eliminar esses fatores negativos, são aplicados métodos de isolamento de vibração e absorção de vibração. O efeito do isolamento de vibração é fornecido pelo uso de amortecedores elásticos (Fig. 8) ao conectar o excitador de vibração - cabeçote LF (do difusor 1 ao suporte do difusor 2) na parede frontal do invólucro 8 e, às vezes, na parede frontal às paredes laterais 10. Ambos os métodos são usados ​​neste projeto. O suporte do difusor do cabeçote é fixado por meio de uma junta sólida 7 feita de borracha densa finamente porosa de alta qualidade com 4 mm de espessura, e as cabeças dos parafusos 3 são fixadas por meio de arruelas de metal 4 com isoladores de vibração de suporte local 5, 6 feitos da mesma borracha.

Para reduzir a transmissão de vibração do corpo da cabeça dinâmica para o painel frontal através dos parafusos de fixação, eles são adicionalmente isolados com buchas 11 de PTFE, cujo diâmetro interno é igual ao diâmetro do parafuso de fixação e o externo é igual ao diâmetro dos orifícios de montagem do cabeçote. Se necessário, o tamanho desses orifícios deve ser aumentado para corresponder a buchas com espessura de parede de pelo menos 1,5 mm. Naturalmente, todas essas medidas não devem afetar o aperto da junção das cabeças e da caixa AU. O próprio painel frontal é preso às paredes laterais com uma camada espessa (seção final 3x25 mm) de selante de silicone 9, o que reduz ainda mais o nível de vibração transmitida às paredes laterais e traseiras do gabinete. Os cantos não foram usados ​​ao anexar esta peça.

Fig. 8

O efeito de absorção de vibração é garantido pelo uso de um sanduíche de plástico de espuma de linóleo com linóleo de 10 mm de espessura, que é colado em todas as superfícies internas do gabinete do alto-falante, exceto o painel frontal. Uma camada de inverno sintético, costurada em quatro camadas, desempenha a função de amortecimento (como resultado, todo o conjunto tem cerca de 35 mm de espessura). O linóleo deve ser usado o mais grosso possível (3,5 ... 4,5 mm), de alta qualidade, não reforçado e não isolado (material homogêneo). É necessário usar espuma com densidade máxima.

Primeiramente, o linóleo foi cortado, levando em consideração a previsão de uma folga de 40 mm ao longo do perímetro das superfícies internas de cada lado interno da carroceria. A colagem foi realizada camada por camada com cola Moment na estrutura montada sem painel frontal, batendo todas as seções com um martelo de borracha após a secagem da cola. Em seguida, na primeira camada de linóleo foram colados pedaços de espuma plástica com 10 mm de espessura e 50x50 mm de tamanho com uma folga de 10 ... 15 mm entre eles. Após a secagem, a segunda camada de linóleo foi colada, e só então quatro camadas de enchimento de poliéster, costuradas em 20 ... 30 mm.

Qualquer negligência nessas etapas do trabalho pode causar conotações e ressonâncias inexplicáveis. Para obter diferentes características dos painéis laterais, um deles em cada alto-falante possui as duas camadas de linóleo de dupla espessura.

Fabricação e montagem de caixas de blocos MF e HF

As partes do corpo do bloco de médio porte são feitas de aglomerado pré-folheado, elas têm o mesmo ângulo de 22,5 graus. e fornecem identidade completa da geometria, daí a facilidade de montagem. O bloco de médio porte é montado (ver Fig. 1) na cola PVA com a ajuda de dois condutores, que são feitos em tamanhos semelhantes às dimensões do jumper dividindo o volume interno da caixa em duas partes; a única diferença é que você precisa fazer suportes. A montagem é realizada em uma superfície horizontal, e toda a estrutura é fixada com um elástico até secar completamente. Após a secagem, as pontas são reforçadas com presilhas para móveis, e as costuras longitudinais por dentro devem ser coladas com tiras de tecido de algodão sobre cola PVA.

Para o isolamento acústico do bloco de médio porte, duas camadas de linóleo foram aplicadas nas superfícies internas (excluindo o painel frontal) e o volume foi preenchido com algodão macio ou inverno sintético. O bloco é pintado e envernizado após a montagem. O painel frontal acabado é colado ao corpo com um selante. Os suportes do bloco de gama média são esculpidos em ebonite e nas suas bases estão colados círculos de madeira de cortiça.

O corpo do bloco HF (Fig. 9) é feito em torno de quatro camadas de compensado para evitar o efeito de secagem. Neste projeto, a madeira de tília é usada devido à facilidade de processamento e peso. A unidade de fixação da unidade de RF é mostrada na fig. 10, e na fig. 11 faz parte desse conjunto, um suporte cilíndrico, onde 1 é um parafuso com furo no qual a mola é engatada, conforme mostra a fig. 2. As peças de fixação são feitas de aço inoxidável.

Fig. 9

Fig. 10

Fig. 11

A ideia dessa fixação é simples e comprovada em operação em seis anos. A direção de radiação selecionada da cabeça de RF permanece fixada com segurança devido ao fato de que um anel com diâmetro de 60 mm feito de borracha fina (1 mm) é colado na superfície inferior da unidade de RF. Como fio da placa do filtro ao cabeçote, foi utilizado um par trançado de fio de cobre com seção transversal de 0,75 mm.² em isolamento de PTFE.

A montagem dos blocos MF e HF é realizada na seguinte sequência. A estrutura montada é fixada ao corpo do bloco MF com seis parafusos, a seguir o fio é passado da placa do filtro do canal HF, após o que, tendo instalado o corpo do bloco HF, uma mola é tensionada de tipos de aço para molas OVS, KhVG (diâmetro do fio - 0,8 mm, diâmetro da mola - 5 mm , comprimento do enrolamento - 25 mm), fixando-o no gancho. O comprimento do par trançado deve ser suficiente para a conexão livre da cabeça de RF a ele.

Depois disso, os parafusos fixam a cabeça ao corpo da unidade de RF. Os orifícios para fios nos blocos MF e LF são cuidadosamente selados, seguidos de uma verificação da qualidade da vedação. O bloco MF possui duas tampas de plexiglass, que servem simultaneamente como suportes para os terminais de saída dos blocos MF e HF.

Sobre o teste de vibração do alto-falante

As ressonâncias do casco do bloco LF foram verificadas medindo o nível de vibração com o instrumento AGAT-M [7], portanto, os gráficos de parâmetros refletem a dependência dos deslocamentos lineares de frequência, que mostram adequadamente as características de ressonância do casco no Pontos de controle. O sensor foi montado usando um método não destrutivo simples. Uma fita adesiva (fina e de alta qualidade) é colada no local necessário do gabinete do alto-falante. Após polimento e desengorduramento cuidadosos, o corpo do sensor é colado a ele com "supercola" e as medições são feitas nas frequências necessárias. G3-112 foi usado como um gerador de baixa frequência. Primeiro, o nível de transmissão de vibração foi medido com um projeto de montagem de woofer padrão e, em seguida, com o projeto descrito aqui. Com uma montagem padrão (com vedação de borracha entre o alto-falante e o gabinete), o nível de vibrações transmitidas foi, em média, uma ordem de grandeza maior. Essas medições também ajudaram a identificar e eliminar a ressonância da caixa com a instalação de um jumper, conforme recomendado em [5].

Conectando e configurando alto-falantes

No momento, este alto-falante é operado com dois UMZCH ROTEL RB-1070, incluídos no esquema de bi-amplificação. O canal esquerdo do primeiro amplificador funciona com o bloco LF, o direito - com os blocos MF e HF, que são conectados em paralelo; daí os cabos de conexão separados. O segundo UMZCH é conectado da mesma maneira.

O ajuste do som de acordo com parâmetros subjetivos em uma determinada sala é realizado escolhendo a localização dos alto-falantes (quando os alto-falantes são colocados nos cantos da sala, ocorre um aumento perceptível nas baixas frequências), bem como alterando a geometria de a localização e direção dos emissores e emparelhamento de suas características de fase [2, 3]. Após a configuração (ao ouvir música de estilos diferentes em uma determinada sala), é recomendável fixar a posição das unidades de médios e agudos na unidade de graves com fita adesiva dupla face.

Após ajustar o equilíbrio tonal, os alto-falantes apresentaram boa localização da localização dos instrumentos ao tocar jazz e música orquestral. Música pesada e eletrônica também soou bem, o que foi garantido pela introdução de recursos estruturais do gabinete do woofer e, como resultado, pela ausência de fenômenos ressonantes. Os componentes de baixa frequência do espectro de sinais musicais soam no momento "certo" e não deixam conotações ressonantes, o que indica a eficácia das medidas aplicadas para isolamento de vibração e absorção de vibração no design da unidade de baixo. A área de efeito estéreo é muito mais ampla do que os alto-falantes típicos e, mais importante, mais brilhante (uma reminiscência do uso de expansores estéreo) tanto horizontal quanto verticalmente na sala. O primeiro plano e o fundo da cena começaram a se distinguir claramente, apesar das pequenas dimensões da sala. Se, depois de sintonizar "de ouvido", analisarmos a localização das unidades de frequência média e alta em relação à unidade de baixa frequência, muitas vezes é possível detectar assimetria nas características acústicas de uma determinada sala.

Literatura

1. Aldoshina I. A., Voishvillo A. G. Sistemas acústicos e emissores de alta qualidade. - M.: Rádio e comunicação, 1985.
2. Alekseev I. Sobre a distorção das características de frequência de sistemas acústicos de pequeno porte e "graves profundos". - Radiohobby, 2000, nº 5, p. 5-8.
3. Bat S. Altifalante de três vias com cabeça W21EX001. - Rádio, 2003, n.º 8, p. 15-18.
4. Bat S. Altifalantes Amadores (Altifalante V3). - M.: RadioSoft, revista "Radio", 2002.
5. James K. Iverson. Teoria das ressonâncias de caixas de altifalantes. - .
6. James Moir. Ressonâncias mecânicas em caixas de alto-falantes. MIEE.
7. AGAT-M. Medidor de vibração de canal duplo. - Manuais.

Autor: E. Shalagin

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