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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Um alto-falante simples com labirinto acústico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes A variedade de opções de design acústico para alto-falantes permite que você aproveite as capacidades do caminho elétrico em vários graus. Os designs mais populares entre os rádios amadores são “caixa fechada” e “bass reflex” - são bastante simples de fabricar. O projeto acústico com radiadores passivos, painéis de resistência acústica (ARPs) e, muito raramente, um labirinto acústico é usado com menos frequência. É aqui que entram em jogo certas dificuldades na sua concepção. Este artigo apresenta a descrição de um alto-falante com labirinto acústico, que combina com sucesso facilidade de fabricação e, segundo o autor, bons parâmetros técnicos de som. O labirinto é uma série de divisórias internas instaladas na caixa do alto-falante, formando canais em ziguezague através dos quais as vibrações sonoras da parte traseira do difusor principal passam para a saída do labirinto. Se o comprimento desta “passagem” for próximo de X/2 na frequência mais baixa (a 50 Hz X/2 = 3,4 m), então a radiação do orifício de saída do labirinto estará em fase com a radiação da frente lado do difusor. Em outras palavras, o labirinto permite melhorar a reprodução da porção de baixa frequência da faixa de áudio. Outra vantagem do labirinto é que a parte traseira do difusor emite vibrações sonoras quase no espaço aberto, o que elimina a compressão e o aumento associado na frequência de ressonância da cabeça do woofer. As pernas relativamente curtas do labirinto (muito menores que X) evitam a formação de ondas estacionárias e cobri-las com material absorvente de som atua como um PAS. A área da seção transversal do canal labirinto geralmente é feita próxima à área do difusor. Durante muitos anos, os designers têm se esforçado para construir alto-falantes com características de diretividade circular. Lembremos que esta característica depende da relação 1/X, onde 1 são as dimensões lineares do alto-falante. Numa caixa com tamanho I numa relação de 1/X s 1 (ou seja, em frequências não superiores a 1 kHz) a largura da característica de diretividade é de aproximadamente ±50°, e para uma relação (1/X - 10 (ou seja, em frequências de cerca de 20 kHz) - menos de ±20°. Para ampliar o padrão de radiação dos alto-falantes na região de frequências sonoras mais altas, nos anos do pós-guerra foi proposto o uso de grades espalhadoras e lentes acústicas. Apesar das dificuldades na fabricação de tais dispositivos, eles ainda são utilizados por algumas empresas (por exemplo, AIWA). No entanto, é completa e fácil resolver o problema de obtenção das características de diretividade circular dos alto-falantes. teve sucesso apenas recentemente com a ajuda de cones de dispersão instalados em frente a cabeças de RF localizadas verticalmente [1-3]. As características de diretividade circular permitem obter um campo sonoro uniforme no plano horizontal em toda a banda de frequência. Nesse som “espacial”, a área de efeito estéreo é significativamente expandida. Tendo em conta o exposto, foi desenvolvido um altifalante com labirinto acústico, acessível para autoprodução. Seu corpo não requer compensado grosso. nem aglomerados revestidos com escassos materiais absorventes de som no interior. É feito em forma de cilindro rígido e resistente a vibrações, eliminando quaisquer vibrações de suas paredes. Uma seção transversal de um cilindro com cabeçotes instalados é mostrada na Fig. 1.
O alto-falante usa uma cabeça LF 16 - 35GDN-1-4, MF 8 - ZOGDS-117 (ZOGDS-1-8 também é possível). AF 3 - 6GDV-4-8. Os cilindros do bloco de médios 10 e do bloco de graves 15 são colados com papel de parede. A espessura total de suas paredes é de 10 mm. A rigidez dos cilindros é aumentada com a colagem no corpo de discos de compensado, nos quais são fixadas as cabeças de graves e médios, e os segmentos 17 (Fig. 2), girados 180° entre si e formando um labirinto acústico. Para o amortecimento acústico dos graves e médios, utiliza-se feltro macio de 5...6 mm de espessura feito de lã artificial. É fabricado pelo Instituto de Pesquisa de Materiais Não Tecidos (Serpukhov) sob o nome de “tecido com isolamento térmico e acústico perfurado” (TU-RF17-14-13-127-95) e é vendido em lojas de ferragens. O uso deste material permite suavizar significativamente a resposta de frequência dos cabeçotes de baixa e média frequência.
Os discos internos são feitos de compensado (aglomerado é possível) com 16 mm de espessura (painel superior 1 e base inferior 19 do alto-falante, disco 9 para fixação da cabeça de médios 8 e base da unidade de médios 10, disco 13 para fixação do woofer cabeça 16) e 10 mm (segmentos 17 do labirinto acústico). Na base inferior 19 do corpo do alto-falante (Fig. 3), são feitos 22 furos 20 com diâmetro de 18 mm para a saída das vibrações sonoras, após os quais é colado um tecido esticado, desempenhando as funções de um PAS.
Discos e segmentos são torneados em torno ou cortados com fresa [4]. Para montar as peles de graves e médios, são feitos furos nos discos 9 e 13. Retângulos de metal medindo 25x10x4 mm são fixados a eles por baixo com parafusos. No centro desses retângulos existem furos roscados nos quais são aparafusados os suportes 7 e 12, fixando o cabeçote aos discos por meio de gaxetas de borracha. O alto-falante é montado na seguinte sequência. Primeiramente é montada uma “prateleira” labirinto a partir dos segmentos 17, cuja distância entre eles é fixada com buchas metálicas 18 com diâmetro de 10 mm. Para isso, uma haste com pontas roscadas (não mostrada na figura) é passada através do segmentos e buchas, apertando as peças da “prateleira” com porcas, sob as quais é necessário colocar arruelas de borracha densas que proporcionam tensão durante possível secagem dos segmentos.Antes da montagem, os segmentos do labirinto 17 são cobertos com feltro, nos quais furos com diâmetros de 11...12 mm são recortados (recortados) de forma que as buchas 18 apoiem diretamente no material dos segmentos. Depois para Após fixar a distância entre a “prateleira” do labirinto e o disco 13 do O compartimento LF, uma faixa tecnológica com a altura necessária, cortada em papelão ondulado e enrolada em um cilindro, é instalada temporariamente. Após fazer os furos nos segmentos 17 e nos discos 9 e 13 para passar os fios de sinal, pode-se iniciar a montagem do compartimento de baixa frequência 15. Para isso, a “prateleira” do labirinto, junto com o disco 13 e o cilindro de papelão que o prende, é coberto com uma camada de papel grosso. Em seguida, é montado o compartimento médio 10. Uma camada de feltro é primeiro colada em sua base 9 e no disco, depois são aplicadas camadas subsequentes, fixando-as em vários lugares com pequenos pregos. A distância entre a base e o disco neste compartimento também é fixada com um cilindro de papelão e o compartimento é coberto com uma camada de papel grosso. O compartimento médio assim preparado é colocado a uma distância de 70 mm abaixo do segmento inferior da “prateleira” (também utilizando uma tira de papelão tecnológico), e outra camada de papel grosso é colada em ambos os compartimentos 10 e 15. Após a secagem dessa camada, todo o cilindro é revestido com papel de parede, aumentando gradativamente a espessura da parede até 10 mm. Um alto-falante exigirá aproximadamente 2...3 rolos de papel de parede de 11 m de comprimento e 3...4 litros de cola PVA. Cada camada colada deve secar bem. No final da colagem, as extremidades irregulares superior e inferior do cilindro são cuidadosamente cortadas. Em seguida, o compartimento 10 é cortado com uma serra. Antes de montar o alto-falante, todas as faces internas dos compartimentos 10 e 15 devem ser recobertas com uma camada de feltro 11. As camadas subsequentes (seu número é mostrado na Fig. 1) são reforçadas com pequenos pregos. Além disso, todo o volume interno do compartimento 10 é preenchido uniformemente com algodão solto (100 a 150 g). A montagem adicional fica clara na Fig. 1. Os racks 12 na parte superior possuem hastes com rosca M5, sobre as quais é colocado o compartimento médio 10. Arruelas de borracha devem ser colocadas sob os racks de montagem 7 e 12. O compartimento 10 também é fixado através de arruelas, para as quais são pré-cortados furos de diâmetro apropriado em sua cobertura de feltro (não mostrado na Fig. 1). Os cones de dispersão 5 e 6 podem ser usinados em duralumínio ou fabricados em compensado, conforme recomendado em [1]. Seus diâmetros devem ser 20...30 mm maiores que os diâmetros dos diafragmas dos cabeçotes correspondentes. O ângulo entre a geratriz do cone 6 e a superfície horizontal é de 45°. Os postes 4 possuem hastes roscadas nas quais é instalado o cone 6 (o cone 5 é colado). A cabeça HF 3 é montada nos racks 4 com as hastes dos racks 2. O painel superior 1 do alto-falante é fixado nos mesmos racks com parafusos. O corpo do alto-falante (compartimentos 10, 15 e 21) é revestido com algum material decorativo, por exemplo, filme autoadesivo ou couro artificial. Os orifícios de saída de som são cobertos por uma malha plástica elástica. As juntas entre a malha e o material decorativo são revestidas com fita de tecido ou couro 14. No compartimento cilíndrico 21, também colados em papel, são colocados filtros de separação. Deveríamos dizer mais sobre eles. Freqüentemente, os filtros cruzados entre os cabeçotes passa-baixo e médio incluem um filtro de primeira ordem que consiste apenas em um capacitor. Supõe-se que isso seja suficiente, uma vez que o cabeçote de médio porte apresenta uma diminuição natural na resposta de frequência nas regiões de baixa e alta frequência. No entanto, um filtro de primeira ordem (especialmente em alta potência de sinal) pode levar à distorção de intermodulação, uma vez que um sinal de baixa frequência mal filtrado, ao atingir a cabeça de médio porte, aquece sua bobina de voz. Consequentemente, a resistência da bobina muda com a frequência do sinal de baixa frequência não filtrado. Como resultado, a corrente que flui através da bobina principal de médio porte será modulada por este sinal, o que acarretará no aparecimento de distorção de intermodulação [5]. Portanto, os filtros de separação propostos usam não apenas filtros passa-baixa e filtros passa-alta, mas também um filtro passa-banda que limita o alcance da cabeça de médio porte. O diagrama do filtro é mostrado na Fig. 4. Suas frequências de crossover são 500 e 5000 Hz. Os filtros são montados em uma placa de circuito impresso de fibra de vidro. Para reduzir a vibração, os capacitores C1 (K76P-1) e C2 (K73-16) são isolados da placa com juntas macias e as estruturas do indutor são isoladas com arruelas de borracha. Os eixos dos resistores de corte (PPB) estão localizados na base inferior do compartimento 21.
A resposta de frequência de seções individuais de alto-falantes não foi medida, uma vez que as capacidades dos cabeçotes e filtros usados são bastante conhecidas. Foi avaliada apenas a resposta geral em frequência do alto-falante, principalmente nas áreas de separação das bandas, com o objetivo de nivelá-la por meio dos resistores de trimagem R2 e R4 (Fig. 4). As medições de avaliação foram realizadas em uma loggia aberta usando um microfone MKE-3 e um osciloscópio. O microfone foi colocado em um ponto distante 1 m das cabeças LF e HF e um gerador de som foi utilizado como fonte de sinal. As medições mostraram que a resposta de frequência resultante não difere da resposta de frequência típica de um microfone: um declínio suave abaixo de 40 Hz e acima de 15 kHz. A potência máxima de ruído do alto-falante é de 70 W, a resistência elétrica é de 5 a 7 Ohms. A melhor avaliação do som de qualquer complexo reprodutor de som ainda é a escuta direta dos programas musicais por ele reproduzidos, e mostrou que apesar do uso de cabeças de qualidade média no alto-falante, o som estereofônico era claro e natural e não cansava o ouvido durante a audição prolongada, e isso indica a ausência de distorção não linear e de intermodulação perceptível. Mostrado na Fig. A fotografia 5 ilustra a aparência e estrutura do alto-falante sem a malha decorativa.
Os suportes para o alto-falante podem ser, por exemplo, juntas esféricas de móveis ou pernas cônicas com juntas de borracha. Literatura
Autor: M.Sirotyuk, Moscou
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