Sistema acústico para autoprodução. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Já à venda (pelo menos nas grandes cidades) você pode comprar uma grande variedade de sistemas acústicos em termos de potência, design, dimensões gerais e custo para quase todos os gostos, começando pelos de pequeno porte com volume de 2...3 DM³ até volumes de piso acima de um metro cúbico.

No entanto, a grande maioria desses sistemas tem uma característica unificadora: todos são do tipo compressão. Isso significa que a caixa do sistema de alto-falantes está bem fechada e o cone do alto-falante funciona como um pistão, cujo cilindro possui um volume constante de ar contido em seu interior.

Todos os sistemas de compressão têm uma série de vantagens inegáveis, entre os quais os mais importantes são os seguintes:

1. O curto-circuito acústico entre os lados frontal e traseiro do cone do alto-falante é completamente eliminado, o que aumenta a saída relativa (mas não absoluta!) Nas frequências extremamente baixas e, portanto, reduz a irregularidade geral da resposta de frequência devido a esta parte do espectro.
2. Devido ao fato do difusor funcionar como um pistão em um cilindro fechado, a resistência do volume interno de ar na caixa aumenta acentuadamente, o que leva a uma rápida atenuação das vibrações livres do difusor, e isso é equivalente a um aumento no fator de amortecimento.
3. Graças ao aumento da radiação de baixa frequência (ver ponto 1), é possível reduzir significativamente as dimensões gerais da caixa, mantendo a qualidade do som no registro de graves.

Porém, como se costuma dizer, só o queijo na ratoeira é de graça. Todo o resto tem que ser pago. No caso dos sistemas de alto-falantes de compressão, o custo é a sua eficiência e, portanto, a energia elétrica que deve ser fornecida ao sistema para obter volume sonoro suficiente.

Os leitores provavelmente notaram que a maioria dos modernos receptores portáteis e compactos, rádios, bem como seus gêmeos automotivos, têm uma potência de saída nominal de 50, 60, 100 e até 300 W! Enquanto isso, a grande maioria dos rádios valvulados antigos e rádios, mesmo da classe mais alta, tinham uma potência de saída 10...20 vezes menor. Por exemplo, o rádio estéreo de console de primeira classe “Symphony” tinha uma potência de saída de cada canal que não excedia 6 W, os receptores de mesa de primeira classe “Letônia”, “Mir” “T-689” tinham uma potência de saída de 5 W, embora o volume do seu som não fosse inferior, mas sim superior ao do auto-rádio actual com uma potência nominal de 2x30 W.

Qual é o problema? Mas o fato é que antes do uso generalizado de equipamentos de rádio transistorizados, não a compressão, mas exclusivamente emissores abertos eram usados ​​​​como sistemas acústicos, ou seja, aqueles em que a parte traseira dos difusores dos alto-falantes se comunicava com o volume de ar da sala através da parede traseira perfurada do gabinete. E embora esses sistemas de alto-falantes abertos não tivessem as vantagens dos sistemas de compressão, eles forneciam excelente qualidade de som com significativamente menos entrada de energia elétrica.

Uma comparação dos dois tipos de sistemas de alto-falantes é fornecida para que o radioamador possa fazer a escolha certa. O fato é que a atual linha de transistores finais de alta potência permite obter potências de saída sem distorções de 50 e 100 W com eficiência excepcionalmente alta, uma vez que soluções de circuitos especiais permitem que esses transistores operem na classe B praticamente sem distorções não lineares perceptíveis. Neste caso, a utilização de sistemas acústicos de compressão não só é possível, mas também totalmente justificada.

A situação é diferente com amplificadores valvulados. Os estágios finais de tubo modernos só podem operar em classe A pura.

Isto é necessário para garantir um nível aceitável de fator de distorção não linear. Mas este, como você sabe, é o modo menos econômico. Além disso, lâmpadas finais poderosas consomem uma grande corrente através do circuito de filamento, de modo que mesmo com uma potência de saída de 10...15 W, o amplificador consome mais de 100 W da rede.

É claro que criar um amplificador valvulado com potência de saída de 100 W ou mais para acionar normalmente um sistema de compressão bastante potente é simplesmente inútil: ele consumirá pelo menos 1 kW da rede e, consequentemente, gerará calor no mesmo nível de um ferro ou fogão elétrico.

Segue-se que um sistema de alto-falantes do tipo aberto é preferível para um amplificador valvulado. Mas são precisamente estes sistemas que praticamente nenhuma empresa produz hoje, seja na Rússia ou no estrangeiro. O que o leitor pode fazer? Tudo o que ele precisa fazer é construir ele mesmo esse sistema.

Para quem nunca fez isso, não é tão fácil quanto pode parecer à primeira vista, e construir um sistema de alto-falantes de alta qualidade não é mais fácil do que construir um amplificador de alta qualidade. Portanto, iremos fornecer não apenas uma descrição detalhada de um dos sistemas (de forma alguma o mais complexo), mas também acompanhá-lo com explicações e comentários que o ajudarão a abordar com competência a escolha dos tipos de alto-falantes, determinar a forma e dimensões da caixa e materiais de construção para sua fabricação.

O projeto de um sistema acústico deve começar pela definição dos parâmetros básicos.

Os principais indicadores de qualquer sistema acústico são:

1. Faixa de frequência realmente reproduzida em termos de pressão sonora.
2. Resposta de frequência irregular nesta faixa.
3. Valor real da pressão sonora.
4. O coeficiente de distorção não linear.
5. Consumo de energia do sinal de áudio.

Esses parâmetros estão diretamente relacionados à escolha dos tipos e quantidade de alto-falantes capazes de solucionar este problema. Aqui, mais uma vez, será necessária uma ligeira digressão no domínio da teoria, sem a qual grande parte da discussão posterior poderá revelar-se incompreensível. Vamos começar vendo como funciona um alto-falante. Para irradiar efetivamente as frequências mais baixas, o cone do alto-falante deve ter a superfície radiante máxima possível (área do cone), uma suspensão extremamente macia (ondulação elástica e baixa elasticidade da suspensão), o que acarreta uma inércia bastante grande de todo o sistema. Porém, nas frequências mais baixas da faixa isso praticamente não afeta negativamente a qualidade do som dos instrumentos graves.

Para reproduzir eficazmente as frequências mais altas da faixa (a partir de 8...10 kHz), os requisitos para o alto-falante são invertidos. O difusor pode ser pequeno, mas sempre rígido: muitas vezes, para atingir esse objetivo, o difusor de papel é impregnado com verniz baquelite, e os modelos mais caros (principalmente empresas ocidentais) são feitos de plástico ou duralumínio leve. A suspensão da bobina é rígida e tão livre de inércia quanto possível.

Mesmo o que foi dito é suficiente para entender que para irradiar efetivamente uma ampla gama de frequências, um alto-falante não é suficiente. Na verdade, a grande maioria dos sistemas de alto-falantes de banda larga consiste em três ou mais drivers diferentes.

Por que três e não dois? Porque um bom alto-falante de baixa frequência com baixa frequência de sua própria ressonância mecânica emite efetivamente apenas frequências não superiores a 4...6 kHz, e os cabeçotes de alta frequência começam a funcionar a partir de 8...10 kHz, então a seção intermediária da faixa operacional cai na “zona de falha”.
Para preencher esta área, o sistema normalmente inclui um terceiro alto-falante de banda larga de média potência (3...5 W), ao difusor relativamente grande do qual é colado um pequeno cone rígido para melhorar a emissão de altas frequências. Neste caso, é possível obter uma banda de frequência para tais alto-falantes variando de 60...80 Hz a 10...12 kHz com um grau aceitável de irregularidade.

Na versão do autor, esse conceito se expressa na escolha três alto-falantes industriais padrão:

1. 6GD-2 RRZ - como principal baixa frequência (faixa de frequência 40...5000 Hz, frequência de auto-ressonância 25...35 Hz, potência nominal 8 W, impedância XNUMX Ohms). Usado no rádio estéreo de alta classe "Symphony".
2. 4GD-7 - como “preenchimento” de frequência média (banda de frequência 80...12000 Hz, frequência de auto-ressonância 50...70 Hz, potência nominal 4 W, impedância 4,5 Ohm).
3. 1GD-3 RRZ - como alta frequência (faixa de frequência 5000...18000 Hz, frequência de auto-ressonância 4500 Hz, potência nominal 1 W, impedância (na frequência de 10 kHz) 12,5 Ohms.

É provável que esses alto-falantes específicos não possam ser adquiridos hoje. Não há com o que se preocupar, pois os tipos disponíveis no mercado não só não são piores que os indicados, mas muitas vezes os superam em indicadores básicos. Ao escolhê-los, só é importante respeitar as relações de potência nominais fornecidas (6:4:1) e, se possível, as relações de impedância. Escusado será dizer que a potência dos alto-falantes substitutos não pode ser inferior à recomendada.

Bem, para aqueles que não pretendem se envolver em cálculos e projetos independentes, forneceremos uma descrição detalhada do mais simples, mas que atende plenamente aos requisitos de um sistema acústico estéreo Hi-Fi, composto por dois alto-falantes idênticos de 10 watts - proporcionando cobertura sonora de uma sala com uma grande margem de até 50 m e especialmente projetado para o amplificador estéreo 2x8(10) W descrito anteriormente.

Então, vamos começar com o caso. Para fazê-lo, você precisará de um compensado bom e sem defeitos (de preferência de avião) com 10...12 mm de espessura, bem seco e não empenado, placa de abeto (em casos extremos, pinho) com 30 mm de espessura, uma folha de compensado com 4 mm de espessura para as paredes traseiras, folhas finas de borracha (pode-se usar câmaras de ar de carros antigos), além de 20 almofadas especiais de papelão soltas, usadas para embalar e transportar ovos de galinha, e boa cola de carpintaria ou caseína.

Além disso, você precisará de ferramentas especiais de marcenaria e carpintaria para trabalhar madeira (serrar longitudinalmente tábuas grossas, serrar madeira compensada, aplainar, fazer furos para alto-falantes na placa frontal e perfurar as paredes traseiras), bem como grampos largos ou grampos para fazer um painel frontal colado.

As fotos mostram desenhos de partes individuais da caixa e sua aparência geral, indicando as principais dimensões. Quanto ao número, formato e tamanho dos furos na blindagem frontal, eles serão determinados unicamente pelas dimensões gerais dos alto-falantes utilizados pelo radioamador e pela sua quantidade. As dimensões mostradas na figura correspondem aos alto-falantes dos alto-falantes 6GD-2 RRZ (baixa frequência), 4GD-7 (média frequência) e 1GD-3 RRZ (alta frequência).

Deve-se observar que ao utilizar quaisquer outros tipos de alto-falantes, suas posições relativas e coordenadas centrais no painel frontal devem ser mantidas conforme indicado no desenho. Se em vez de um alto-falante de alta frequência forem utilizados dois idênticos, eles deverão ser colocados lado a lado, horizontalmente e simetricamente em relação às coordenadas indicadas no desenho de 1GD-3. Eles devem ser conectados uns aos outros sequencialmente e em fase.

O trabalho deve começar com a parte mais complexa e trabalhosa - a fabricação do escudo frontal. Esta blindagem é montada a partir de barras individuais de abeto ou pinho, cortadas de uma tábua maciça, bem seca e não empenada, com espessura de pelo menos 30 mm (aplainada). A tábua é serrada longitudinalmente em barras separadas com seção transversal de 30x30 mm e comprimento de 1,1 m (com reserva tecnológica). Após processar cuidadosamente as barras com lixa grossa, cole uma tábua com a largura desejada (com pequena margem) com cola de madeira ou cola de caseína e, segurando-a em pinças ou pinças, deixe secar por pelo menos uma semana.
Neste momento, você pode começar a criar casos. Para eles, são recortados dois painéis laterais, superior e inferior em compensado de 10 mm, preparados cantos de madeira e montadas as caixas com cola e parafusos. Durante o processo de montagem, é importante manter a quadratura da estrutura. Isso é necessário para que no futuro o painel frontal se encaixe sem distorções.

A caixa pode ser acabada com folheado de madeira valioso (nogueira, bétula da Carélia) ou coberta com filme autoadesivo semelhante a madeira. O acabamento externo deve ser totalmente concluído antes da montagem final da unidade.

Agora você precisa fazer as paredes traseiras. Eles são cortados em compensado de 4 mm exatamente no tamanho da “janela” traseira do case.

Depois é preciso pegar três pastilhas para transporte de ovos e colocá-las sobre a mesa com o lado “solto” do papelão voltado para baixo. Usando uma faca afiada ou lâmina de serra, você precisa cortar todos os cones “lisos” que se projetam da parte superior e, em seguida, colocar todos os três comprimidos com o lado cortado na parede traseira e usar um lápis para marcar futuros buracos na parede traseira através dos orifícios formados no comprimido.

Depois de feitos todos os furos marcados no compensado, a parede posterior deve ser pintada com tinta ou outra tinta solúvel em água, a gaze deve ser colada por dentro em toda a área e, depois de completamente seca, os comprimidos preparados devem ser colados em cima da gaze, certificando-se de que os furos nelas fiquem exatamente opostos aos furos na parede posterior. Neste ponto, a produção das paredes traseiras pode ser considerada concluída e podemos retornar ao painel frontal.

Se o painel frontal secou bem e a cola uniu “firmemente” as barras individuais em uma placa inteira, é necessário cortá-lo com cuidado e alto grau de precisão no tamanho desejado. O tamanho necessário é tal que depois de colar tiras de borracha de vedação em todas as quatro extremidades da placa, a placa se encaixe firmemente e sem folgas dentro da caixa pela parte frontal. A fixação da placa ao gabinete pode ser feita de diferentes maneiras. Os projetos do autor usaram suportes angulares de montagem com arruelas e asas para fixar o cinescópio ao gabinete da TV.

Quando a placa frontal estiver ajustada com precisão à abertura do gabinete e colada nas extremidades com tiras de borracha, você poderá começar a fazer furos para os alto-falantes. Deve-se levar em consideração que o diâmetro do furo na placa deve corresponder, até o milímetro mais próximo, à distância entre as bordas internas do adesivo de papelão do alto-falante do lado do difusor.

Depois de fazer todos os furos, as extremidades internas dos furos devem ser bem lixadas com lixa, limpar o pó resultante e cobrir com qualquer verniz ou tinta nitro. Agora na parte externa do quadro é preciso colar ou esticar tecido de rádio ou qualquer outro, mas sempre material raro (transparente) com pregos pequenos. Somente depois disso os alto-falantes podem ser instalados no painel frontal, garantindo seu alinhamento absolutamente preciso em relação aos furos da placa.

Os seis comprimidos de “ovo” restantes (para cada uma das caixas) precisam ser pregados ou colados nas faces internas das paredes laterais da caixa (três para cada parede) com uma camada “solta” de papelão dentro da caixa. Isso torna possível eliminar quase completamente os reflexos das paredes laterais e traseiras do gabinete e reduzir significativamente os picos e quedas na resposta de frequência da unidade em termos de pressão sonora.

Os alto-falantes são conectados entre si de acordo com o diagrama mostrado na Fig.

Os parâmetros das peças indicadas neste diagrama correspondem aos tipos de alto-falantes utilizados.

Vamos considerar a fase dos alto-falantes dentro dos alto-falantes e dos alto-falantes entre si. Este assunto é extremamente importante, pois se o faseamento estiver incorreto, mesmo um sistema perfeitamente montado funcionará muito mal. Infelizmente, muitos radioamadores não sabem disso ou não prestam atenção, pagando pelo mau desempenho de bons alto-falantes.

O significado físico do faseamento é que em um grupo de alto-falantes conectados em paralelo, em série ou mistos operando a partir de uma linha comum de dois fios, quando uma linha de tensão constante de polaridade positiva ou negativa é aplicada à entrada da linha, os difusores de todos os alto-falantes reagem da mesma maneira: ou são puxados para dentro da lacuna magnética ou empurrados para fora dele. É inaceitável que os cones de diferentes alto-falantes se movam em direções opostas.

Na prática, as coisas são um pouco mais complicadas. O fato é que o alto-falante de alta frequência é conectado à linha através de um capacitor separador, e o alto-falante de média frequência é desviado por um indutor, portanto, ao conectar uma bateria (1,5 V) à linha, você pode simplesmente não perceber o deflexão do difusor. Portanto, ao verificar o modo comum, o capacitor de separação deve ser curto-circuitado com um jumper e o indutor deve ser dessoldado em um lado (ambos os lados). Para alterar o faseamento de qualquer alto-falante, é necessário trocar os fios adequados para ele e, após terminar o trabalho, não se esqueça de restaurar o circuito temporariamente danificado.

Depois que todos os alto-falantes dentro de cada alto-falante estiverem em fase, os alto-falantes deverão estar em fase juntos. Para isso, os dois alto-falantes precisam ser colocados próximos um do outro a uma distância de 2...3 m do operador “de frente” para ele, ligados em paralelo e um sinal com frequência de 200 Hz de frequência muito baixa. nível fornecido pelo gerador de som, de modo que o som seja quase inaudível. Um fio de um dos alto-falantes (qualquer) precisa ser quebrado e um longo pedaço de fio de conexão deve ser inserido na lacuna resultante de forma que o operador, estando a uma distância de 3 m dos alto-falantes, possa fechar alternadamente e abra o circuito quebrado.

Se, ao fechar o circuito interrompido, o volume permanecer quase inalterado ou aumentar ligeiramente, os alto-falantes estão em fase corretamente. Se, ao conectar um segundo alto-falante de circuito aberto, o volume do som diminuir drasticamente ou o som deixar de ser ouvido completamente, significa que os alto-falantes estão ligados em antifase. Neste caso, os fios de um deles (seja qual for) devem ser trocados e mais uma vez certificar-se de que os alto-falantes estão operando em fase.

Depois disso, as mesmas pontas dos fios de ambos os alto-falantes precisam ser marcadas (pintadas, enroladas com fita isolante, colocadas em uma “meia” de cloreto de vinila), para que posteriormente possam ser devidamente soldadas em conectores ou outros conectores que impeçam conexão fora de fase dos dois alto-falantes às saídas dos canais estéreo do amplificador. É útil verificar novamente o modo comum com o amplificador em funcionamento, pois pode acontecer que os enrolamentos secundários dos transformadores de saída nos dois canais do amplificador tenham fases diferentes na saída. Durante tal teste, um sinal com frequência de 200 Hz do gerador deve ser aplicado simultaneamente a ambas as entradas do amplificador.

Finalmente, uma última nota sobre os alto-falantes. Como a corrente na potência de pico (10...12 W) excede 3 A, os fios de conexão devem ter uma seção transversal suficiente para que em um comprimento de 3...5 m não haja queda perceptível na tensão do sinal. É melhor usar um cabo de iluminação padrão de eletrodomésticos como fios de conexão para alto-falantes. Os fios devem ser sólidos, não são permitidas conexões neles.

Antes de usar os alto-falantes, você precisa verificar se há ruído em cada um deles. Para fazer isso, conecte um gerador de som à entrada do amplificador, defina o nível do sinal correspondente à potência nominal do alto-falante (no nosso caso 10 W) e altere muito lentamente a frequência dentro de toda a banda, de 40 Hz a 18 kHz, mantendo a potência de saída inalterada e ouvindo atentamente o aparecimento de sons estranhos e chocalhos.

Na maioria das vezes, eles são causados ​​​​por arruelas soltas sob parafusos e parafusos, parede traseira solta, pastilhas de absorção de som mal coladas, tecido do rádio mal esticado no painel frontal ou aparas, serragem e pequenos objetos estranhos presos entre o difusor e o rádio tecido. Todas as causas identificadas devem ser eliminadas antes de iniciar a operação do complexo.

E se você não tiver preguiça e fizer tudo o que foi recomendado, o autor garante um som excelente que fará inveja aos proprietários de alto-falantes de compressão de 50 e 100 watts.

Autor: tolik777 (também conhecido como Viper); Publicação: cxem.net

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