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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Grandes alto-falantes em pequenas caixas de carro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes Todos nós estamos bem cientes do importante papel que o subwoofer desempenha no interior do carro, e já o sabemos há algum tempo. E não só, aliás, no automóvel. Em um salão de apartamento normal equipado com home theater, a instalação de um subwoofer desempenha um papel igualmente significativo. E agora, em geral, tudo se confunde: colocam teatros no carro. A partir disso, porém, eles deixam de estar em casa e se tornam móveis, com todas as circunstâncias decorrentes, mas não mudam sua essência de seis canais (o sexto canal acabou de demarcar o subwoofer).
Enquanto isso, o problema do espaço livre no carro não se tornou menos relevante. Nesse sentido, os fabricantes de acústicos mostraram-se bem preparados, tendo ensinado os sub-graves a trabalhar em caixas de baixo volume. Vamos tentar rastrear como isso aconteceu e, ao mesmo tempo, repetir a anatomia da cabeça do baixo no estágio atual de desenvolvimento. Vamos fazer uma reserva desde já que na primeira parte (histórica) desta revisão, falaremos não apenas sobre assuntos puramente de áudio automotivo. Muitas tecnologias de subwoofer chegaram ao nosso carro de casa ou mesmo de áudio profissional, e esse fato não pode ser ignorado. Já o segundo (anatômico) é inteiramente dedicado aos alto-falantes automotivos.
Colocar um woofer grande em uma caixa pequena não é grande coisa. Outra questão é como fazê-lo cumprir suas funções imediatas - reproduzir o que se costuma chamar de baixo profundo, claro e bem articulado. Como sabemos, durante a operação do alto-falante em design acústico, o ar é comprimido dentro do gabinete. Sob forte pressão, o ar tende a se romper e, como falha, funciona como uma espécie de mola. Quanto menor o volume da caixa, mais rígida a mola, mais motivos para a ocorrência de ressonâncias, perdas de graves e até mesmo os pré-requisitos para danos ao alto-falante, que não está adaptado a esse volume. Nos últimos 50 anos, o pensamento dos melhores da indústria de áudio foi fazer com que os woofers se encaixassem em gabinetes menores, aumentando o curso do cone. Vários métodos foram usados \uXNUMXb\uXNUMXb- desde a criação de drivers únicos na época com um aumento do curso do sistema móvel até o design de novos designs acústicos. Em 1954, a Acoustic Research introduziu o primeiro subwoofer de longo alcance, o AR-1W, que podia tocar em um volume fechado relativamente pequeno. Ao mesmo tempo, sua frequência limite inferior era de 20 Hz - muito baixa para a época (e nada mal para a nossa). O conceito de longo alcance pegou e, alguns anos depois, a Acoustic Research aplicou uma tecnologia semelhante ao seu sistema estéreo de alcance total AR-3. Devo dizer que uma mudança radical na indústria de áudio, incluindo acústica, veio com o advento das gravações estéreo no final dos anos 50. Este fatídico acontecimento foi seguido pela difusão do rádio FM, também operando em estéreo. O áudio estava deixando de ser um hobby do tipo faça-você-mesmo e evoluindo lentamente de um hobby de engenharia para uma indústria com um grande futuro em potencial. Para tocar música, agora era necessário não um alto-falante, mas dois, e de preferência não muito grandes, para não ocupar metade da área útil de um apartamento de médio porte. Foi justamente com isso que ficou tenso, já que os amplificadores de potência naquela época não eram o que são hoje. O Dynaco de 60 watts e o McIntosh MC275 (dois canais de 75 watts) pareciam monstros na época em comparação com todos os outros. Portanto, quase a única opção eram os enormes, mas sensíveis alto-falantes fabricados pela JBL e Altec, em tamanho não muito inferior aos sistemas acústicos dos cinemas, nos quais ambas as empresas se especializaram inicialmente. Mas, é claro, não poderia continuar assim por muito tempo. No início dos anos 70, um talentoso engenheiro e matemático, James Novak, de Jensen, descobriu como ensinar os woofers a funcionar corretamente em um bass reflex. Usando a nova tecnologia, Jensen produziu vários alto-falantes compactos que eram muito mais eficientes do que os alto-falantes da Acoustic Research, mas ainda careciam de profundidade de graves. A pesquisa no campo da embalagem foi continuada pelos conhecidos cientistas Thiel e Small, bem como Ashley e Benson. A propósito, os programas de computador para calcular o design acústico são baseados em suas pesquisas. A pesquisa deu frutos, mas as principais desvantagens do inversor de fase permanecem. Sabe-se que a caixa de reflexo de graves é uma ordem de grandeza mais complicada do que uma caixa fechada convencional. O principal truque aqui é que, para reproduzir frequências das profundezas da faixa de graves, o túnel foso-reflexo deve ter um grande comprimento e um grande diâmetro. Às vezes, para reduzir a velocidade do ar que passa pelo túnel, sua área deve ser ainda maior que o volume do próprio corpo, o que, claro, não é o caso. Aqui alguém Harry Olsen veio em socorro, que apresentou a ideia de usar um radiador passivo em vez de uma porta inversora de fase: um difusor com suspensão, mas sem sistema magnético. Nesse caso, a massa do diafragma deveria ser equivalente à massa de ar que passa pela porta em um inversor de fase convencional. A JBL começou a produzir esses radiadores no final dos anos 60, e foi proposto ajustá-los aumentando a massa usando anéis de aço especiais presos à tampa contra poeira. Mas foi muito difícil traduzi-lo em produção em massa. Uma caixa fechada é muito mais fácil. E a busca pelo "graal" continuou. O fundador da Cerwin Vega, Gene Cervinsky (não sozinho, é claro, junto com a equipe da empresa) contribuiu para o desenvolvimento de subwoofers compactos com difusor de cone. Ele começou com a produção de monitores profissionais para concertos e clubes, e apenas 30 anos depois ele fez seu primeiro woofer doméstico de longo alcance para a revolucionária acústica Infinity Servo-Static. O subwoofer tinha uma bobina de voz controlada por servo e seu próprio amplificador, e os alto-falantes de banda larga eram um par de painéis eletrostáticos dipolo. Logo o famoso Stroker foi lançado, novamente primeiro para profissionais, depois para uso doméstico e depois para uso automotivo. As características dos "strokers" eram bobinas de voz alongadas e enormes arruelas de centralização - tudo para o benefício do poder, pureza e profundidade do infra-som. E, claro, o Stroker apresentava suspensões de espuma multicamadas para serviço pesado que podiam suportar cargas pesadas. E a carga de trabalho continuou crescendo. A Electro Voice lançou drivers de subwoofer EVX caseiros de 15" e 18" com mais de duas polegadas de deslocamento. É verdade que eles não receberam ampla distribuição ao mesmo tempo: as tecnologias acabaram sendo muito avançadas, no sentido excessivamente caras. A JL Audio foi uma daquelas empresas que trouxe os métodos comprovados de fabricação de subwoofers domésticos e profissionais para o carro. Eram poderosos alto-falantes, com cones pesados e um grande sistema móvel. Ao mesmo tempo, eles podiam tocar em volumes fechados relativamente pequenos (para a época). A JL Audio não estava apenas envolvida na implementação prática de tecnologias estrangeiras, mas também inventou as suas próprias. Digamos, todos com o mesmo objetivo de aumentar o curso de trabalho do cone, os engenheiros da empresa decidiram afastar a arruela de centragem da carcaça do alto-falante e ao mesmo tempo aumentar radicalmente seu diâmetro. Também foram realizados trabalhos para aumentar a rigidez e a resistência dos cones, a fim de proteger o difusor de alta pressão dentro da caixa. Em meados dos anos 80, os produtos Earthquake eram muito populares. O design dos woofers dos carros californianos foi distinguido por suspensões poderosas, grandes arruelas centralizadoras e ímãs pré-fabricados. Ao mesmo tempo, a empresa abandonou a comprovada tecnologia de fabricação de corrugações a partir de várias camadas de espuma: as suspensões passaram a ser feitas a partir de uma camada espessa da mesma espuma, mas com melhores características. Além disso, sua geometria mudou: a altura e a largura aumentaram, o que também contribuiu para aumentar o comprimento do curso do difusor. Curiosamente, os métodos desenvolvidos nos alto-falantes dos carros foram usados na produção dos subwoofers compactos domésticos da empresa. Os pioneiros na construção de subwoofers também incluem a SoundSrtream, que em 1993 fez o alto-falante SS-10R de longo alcance. É impossível ignorar o período inicial da obra de Velodyne. No início dos anos 80, a empresa fez seu nome com o subwoofer de home theater ULD-18 de 18" com excelente desempenho. Além disso, o alto-falante funcionava em um volume extremamente pequeno, para seu tamanho, totalmente fechado, cerca de metade do mínimo permitido. E tudo graças ao sistema de servocontrole High Gain/Ultra Low Distortion. Sabe-se que os fabricantes de alto-falantes gostaram da ideia de usar uma caixa fechada, principalmente porque, em comparação com os gabinetes bass-reflex em um volume fechado, a linearidade do alto-falante é melhorada. Mas isso se o volume for adequado aos parâmetros da cabeça. Se não, então não pode haver nenhuma questão de linearidade. No ULD-18, um sensor especial foi instalado na bobina de voz, que monitorava a posição da bobina e a corrigia. Muito em breve, a Velodyne estava entre os líderes do setor e a tecnologia de controle servo foi transferida para os alto-falantes dos carros da empresa. Em geral, a tendência de aumento do curso de trabalho do difusor e diminuição do volume de trabalho da caixa continua até o momento. O que se reflete no design dos alto-falantes de acordo. É hora de falar sobre ela. Vamos passar, se você não se importa, de cima para baixo. Por precaução, fornecemos os equivalentes em inglês. Colar de vedação (junta) É claro por definição que a saliência serve para um contato mais próximo com a superfície de montagem. Nos primórdios da construção do subwoofer, papel e cortiça eram usados principalmente como material de vedação. Agora o material principal é a borracha. Há também espuma e vários plásticos. Na versão clássica de instalação - dentro da caixa - ela é colada ao longo do plano superior da borda da caixa do alto-falante. A junta na borda inferior para montar o alto-falante "fora" é menos comum. Às vezes, para facilitar para os instaladores, uma junta extra é incluída no alto-falante. Também acontece o contrário: aparentemente, por motivos de design, muitos fabricantes recentemente deixaram de completar seus produtos com juntas, ou existe um lado como tal, mas serve para fins puramente decorativos. Suspensão (Surround) Atualmente, borracha butílica, espuma de poliuretano e santoprene são utilizados para a fabricação de suspensões. Os dois primeiros materiais são mais comuns, têm resistência suficiente e lidam bem com cargas de temperatura. No entanto, cada um deles tem suas próprias vantagens. A borracha é mais macia, daí a baixa frequência de ressonância do subwoofer, mas também o grande volume equivalente. Ou seja, a dinâmica precisa de espaço para “cantar” em voz alta. Espuma de poliuretano - o material é menos durável, mais do que a borracha é exposta à temperatura e à radiação ultravioleta, mas mais rígida e mais leve e, portanto, é capaz de fornecer, embora não radicalmente, mas maior linearidade de movimento, o que é importante nos tempos modernos. A suspensão faz exatamente isso (não um, é claro), que monitora a linearidade das oscilações do cone e evita que a bobina de voz saia do intervalo magnético e colida com o circuito magnético. Muitos woofers dinâmicos modernos têm ondulações rígidas de raio aumentado e altura aumentada (embora não seja um fato que uma ondulação larga seja garantia de um grande golpe). Às vezes, a suspensão tem uma área quase igual à área do próprio difusor. O que, antes de tudo, afeta dois parâmetros importantes: o comprimento do curso de trabalho (Xmax) do sistema móvel (aumenta) e a sensibilidade (diminui). Este último, como se sabe, depende muito da área da superfície radiante do difusor. Com a potência fornecida ao alto-falante não sendo mais um problema, tem havido uma tendência de sacrificar a sensibilidade em favor do aumento do Xmax. tampa contra poeira Aqui, também, a função principal está no título. A tampa contra poeira está localizada no meio do cone, no topo da bobina de voz (muitas vezes colada a ela), e impede a penetração de partículas estranhas, em particular poeira, no intervalo magnético. Essas partículas podem interferir no movimento do cone e danificar a bobina de voz. Se antes esses detalhes de design do subwoofer inevitavelmente tinham uma forma convexa, agora a tradição está sendo cada vez mais violada. Há cada vez mais woofers com tampas planas e côncavas ou sem elas. Existe outro extremo: uma tampa contra poeira (a palavra "tampa" neste caso não é adequada) ocupa quase toda a superfície radiante. Os experimentos foram ditados pelo desejo dos fabricantes de aumentar a rigidez do difusor por qualquer meio, o que é um fator particularmente importante ao operar em altas potências. Além disso, acredita-se que o formato côncavo, que dá continuidade à geometria do cone, contribui para a formação de ondas sonoras mais regulares e reduz a distorção não linear. Porém, devo dizer que em comparação com os médios e médios no link de frequência ultrabaixa, o efeito é menos perceptível. Em termos de materiais, as tampas contra poeira geralmente são feitas do mesmo material que o cone do alto-falante. O plástico também é generalizado. Difusor É aqui que o campo para experimentos por parte dos fabricantes, e o campo já está bem arado. Claro, o propósito do difusor permanece o mesmo e o mesmo para todos - o pistão em sua essência, ele coloca o ar em movimento e cria ondas sonoras. Mas em termos de geometria e materiais, as soluções podem ser muito diferentes. Se as tampas de poeira costumavam ser apenas convexas, os difusores são apenas côncavos, ou seja, cônicos - daí o nome inglês cone (cone). Agora nem tudo é tão claro. Embora as formas cônicas continuem a dominar, várias empresas fabricam a parte frontal do "pistão" na forma de um diafragma plano para aumentar a rigidez do "pistão" e reduzir a distorção não linear. A outra “remada” é toda para o mesmo, pelo contrário, trabalhando para aumentar a curvatura do cone. Ambos com bastante frequência têm sucesso. Alguns anos atrás, a American Still Water Designs foi a primeira a invadir o status quo "redondo" de décadas da acústica do carro. Essa invasão foi expressa na criação do Kicker Solobaric L7 quadrado de baixa frequência. A empresa de Oklahoma motivou tal "blasfêmia" pelo desejo de aumentar a área da superfície radiante. Ela alcançou seu objetivo: o aumento foi de 30%, o que em primeiro lugar teve um efeito positivo na quantidade de energia não distorcida que o L7 foi capaz de fornecer. Até agora, a iniciativa de Still Water Designs não encontrou uma ampla resposta. De acordo com nossas informações, a Power Akoustic também fabrica subwoofers quadrados, e woofers hexagonais são produzidos sob a notória marca Xtant desde o ano passado. O resto está olhando de perto, então é muito cedo para tirar conclusões. Quanto aos materiais, ultimamente, como resultado de uma busca intensiva por um compromisso de ouro entre três fatores - rigidez, leveza e resistência -, são tantos que dificilmente faz sentido listar todos, mas provavelmente vale a pena citar os principais. Curiosamente, a lista de líderes ainda inclui a celulose (e não apenas para modelos baratos), pois, segundo a opinião estabelecida, é considerada um material muito "musical". É claro que hoje não se cruza com nada. O polipropileno é muito comum - assim mesmo e com vários revestimentos e impregnações (níquel, titânio), que servem novamente para aumentar a rigidez do cone e melhorar a dissipação de calor da bobina de voz. Não são incomuns materiais compostos usando carbono e fibra de vidro, bem como cones de três camadas com núcleos de favo de mel. Bastante, embora não tão bem quanto o papel e o polipropileno, os diafragmas de alumínio, cujo nascimento foi dado pela Alumapro, criaram raízes. Aproximadamente o mesmo grau da prevalência recebeu-se por Kevlar (Eton, Focal, Power Acoustik). Quando a fórmula do "difusor de ouro" será derivada, não nos comprometemos a prever. No entanto, a julgar pelos folhetos, muitos fabricantes o lançam todos os anos. Cesta
Também é frequentemente referido como "frame", mas na verdade é a caixa do alto-falante na qual seus componentes são baseados. É claro que nos níveis de pressão sonora que os subwoofers modernos são capazes de reproduzir, requisitos maiores são colocados nas cestas. O principal é a liberdade de ressonâncias. Molduras de alumínio fundido são consideradas menos ressonantes, então a fundição é o principal método de fazer modelos caros de woofer. Além disso, a cesta é, de certa forma, o dissipador de calor do alto-falante, e o alumínio é o campeão em termos de dissipação de calor. Por outro lado, entre os subwoofers muito puro-sangue, existem cestos de aço estampados revestidos com um composto especial para reduzir as ressonâncias, e nada, eles não tocam, funcionam como deveriam. Às vezes, o amortecimento das ressonâncias é facilitado pelo formato da caixa, pela presença de nervuras de reforço na cesta. Cestos feitos de compósitos plásticos também começaram a aparecer recentemente. Contatos principais (Terminais) Aqui também não há uniformidade, porém, pode-se afirmar que cada vez mais os fabricantes estão tentando não economizar nos contatos. Agora, mesmo em modelos razoavelmente baratos, existem terminais de parafuso sólidos e o dourado tornou-se um revestimento padrão. Uma alternativa aos "parafusos" são os clipes de mola, que também fornecem uma conexão confiável às saídas do amplificador. E, claro, ninguém proíbe (embora não recomende) o uso de espátulas tradicionais em subwoofers para reduzir o custo do produto, mas para calibres maiores ainda é preferível grampos de parafuso ou mola. Arruela de centragem (Spider)
Em inglês - spider, ou seja, uma aranha. Na aparência, também se assemelha a um inseto de oito patas, bem como o produto de sua atividade. A arruela de centragem é tradicionalmente localizada diretamente sob o cone e é responsável pela linearidade da bobina de voz e, portanto, pela linearidade dos movimentos de todo o sistema móvel. Essa parte do alto-falante geralmente é feita de algodão, uma mistura de algodão e polímero (conex) ou Nomex. Às vezes, os condutores de fita de metal são tecidos na corrugação das arruelas, que são projetadas para aumentar sua resistência e durabilidade. Normalmente, uma grande arruela de centragem indica um grande curso mecânico do difusor. Distinguir entre arruelas côncavas e planas. Os primeiros são menos comuns, principalmente em alto-falantes baratos, e a forma côncava neste caso é usada para limitar o curso da bobina de voz. Muito mais comuns em subwoofers de longo alcance são as arruelas planas com um número e geometria de dobras cuidadosamente calculados, que permitem alta linearidade da bobina de voz. À medida que os drivers de longo curso se tornam populares, as arruelas de perfil ondulado progressivo (com passo crescente do centro para a periferia), bem como as arruelas de centralização dupla, são cada vez mais usadas. Casos são conhecidos quando em alto-falantes subwoofer com um sistema magnético invertido, as arruelas de centralização foram colocadas na parte frontal do cone. Bobina de voz Talvez o elemento mais importante de um alto-falante. A bobina de voz está localizada no gap magnético, presa ao cone do difusor e à arruela de centragem; sob a influência de um campo magnético os coloca em movimento, o que acaba resultando na formação de energia acústica. A bobina de voz é um fio enrolado em um quadro. O diâmetro padrão é de 2 polegadas. A estrutura geralmente é feita de materiais com boa condutividade térmica - alumínio, mylar, fibra de vidro e kapton. De grande importância para o comprimento do curso do difusor e a potência máxima fornecida pelo amplificador é o comprimento do enrolamento e a bitola do fio (geralmente feito de cobre ou alumínio). Outro fator que não deve ser subestimado é a qualidade da cola com que o arame é colado nas caracas. A impedância padrão da bobina de voz de um subwoofer automotivo é de 4 ohms, mas, como dizem, variações são possíveis. Além disso, nos últimos anos, os casos de produção de alto-falantes com bobinas de dois enrolamentos tornaram-se mais frequentes. Eles geralmente são conectados em paralelo para maximizar o potencial do amplificador. É claro que, à medida que a potência aumenta, também aumentam as temperaturas. Portanto, em alto-falantes modernos de alta potência, vários truques são usados para ventilar a bobina de voz: desde o orifício final no circuito magnético inferior até sistemas complexos com aletas de refrigeração ou mesmo filtros de ar. Circuito magnético superior (placa superior)
Fixado (aparafusado ou colado sob pressão) diretamente no fundo do cesto. A tarefa da "tampa superior" é direcionar o fluxo magnético para o intervalo magnético. Este componente estrutural é feito de aço, necessariamente com baixo teor de carbono, pois reduz a intensidade do campo magnético. Mas isso não é um problema: o aço sem carbono é mais barato. Magnético
Na maioria das vezes, um alto-falante subwoofer é julgado pelo peso e altura do sistema magnético. O que é basicamente compreensível. Principalmente agora, quando o desejo de forçar o woofer a tocar em um gabinete apertado levou a um aumento radical no peso do sistema móvel e, conseqüentemente, a uma diminuição da sensibilidade. A única maneira de compensar o grande peso do sistema móvel é aumentar o peso do sistema magnético. É por isso que os modernos "cursos longos", via de regra, são equipados com ímãs pesados \uXNUMXb\uXNUMXbde altura dupla ou até tripla. Recentemente, surgiram estruturas pré-fabricadas a partir de várias "pilhas" de contas de ferrite de tamanho pequeno dispostas em círculo: acredita-se que assim seja possível obter uma maior uniformidade do campo magnético. A ferrita ainda é o material mais comum. Recentemente, no entanto, várias empresas mostraram subwoofers com um ímã de terra rara em miniatura "frontal" (como nos tweeters), mas ainda é muito cedo para falar sobre qualquer tendência. Circuito magnético traseiro (Back Plate) A "tampa traseira" do sistema magnético, assim como a capa frontal, é feita de aço de baixo carbono. Quase em todo o circuito magnético traseiro dos modernos alto-falantes de subwoofer de longo alcance, há uma abertura para resfriar a bobina de voz. E mais frequentemente não apenas um buraco, mas um sistema de ventilação bem pensado. Além disso, para um deslocamento maior da bobina de voz, não é incomum usar espessuras cônicas no final do alto-falante. Publicação: 12voltsmagazine.com
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Comentários sobre o artigo: Andrew O que za modeli dinamika tot s 3 magnitami takoi tipo litaia aliuminevaia rama?
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