Сдвоенные головки увеличат кпд акустической системы. Двухполосные акустические системы в открытом оформлении. Чертежи акустической системы
В. ЖБАНОВ, г.Ковров Владимирская обл.
Несколько лет назад радиолюбитель А. Журенков предложил для снижения нижней границы диапазона воспроизводимых громкоговорителем частот использовать сдвоенные головки . К сожалению, в радиолюбительской практике этот метод расширения диапазона в сторону низких частот широкого распространения не получил. И связано это, вероятнее всего, с отсутствием доступной методики расчета громкоговорителей со сдвоенными головками. В статье сделана попытка восполнить образовавшийся пробел и дать радиолюбителям некоторые рекомендации по расчету громкоговорителей со сдвоенными головками.
Известно, что при расчете любого громкоговорителя исходят обычно из параметров используемой в нем головки . Сдваивание головок приводит к изменению только одного из этих параметров ~ общего эквивалентного объема. Так, при сдваивании головок с эквивалентными объемами Vэ1 и Vэ2 их общий эквивалентный объем Vэ= (Vэ1i +Vэ2)/4. Вся методика дальнейшего расчета громкоговорителей со сдвоенными головками не отличается от расчета громкоговорителей с одинарными головками как для закрытого ящика, так и для фазоинвертора .
Для точного определения эквивалентного объема головки рекомендуют использовать измерительный ящик. Если подходящего измерительного ящика достать не удалось, для определения эквивалентного объема головки (в лит pax) можно воспользоваться прибли-женной формулой: Vэ=0,875 *Сг* Dэ4 где Сг – гибкость колебательной системы головки, см/г, измеренная по методике. предложенной в ; Dэ – диаметр диффузора без гофра, см.
Найденное значение Vэ можно использовать при расчете ящика громкоговорителя, а после его изготовления провести более точные измерения.
Несколько слов о КПД громкоговорителя со сдвоенными головками. Зависимость его от параметров описывается выражением : КПД=
где с – скорость звука, К – безразмерная величина, постоянная для данного типа головки и акустического оформления. V – заданный объем ящика громкоговорителя.
Приведенная формула показывает, что платой за снижение нижней граничной частоты воспроизводимого громкоговорителем диапазона является уменьшение его КПД.
Это, однако, с лихвой окупается тем. что при сдваивании головок уменьшаются все виды искажений воспроизводимого ими сигнала. Помимо причин, на которые указывалось в , этому способствует еще одно немаловажное обстоятельство. Дело в том, что неравномерность звукового поля внутри ящика громкоговорителя приводит к сильной неравномерности его АЧХ. Неравномерное распределение звукового давления внутри ящика может, кроме того, явиться причиной деформации диффузора (особенно легкого и тонкого) головки, что, в свою очередь, способствует возникновению нелинейных и интермодуляционных искажений.
В случае использования сдвоенных головок все эти неприятные явления возникают лишь на внутренней головке, на внешней же, благодаря демпфирующему действию заключенного между головками воздуха, значительно ослабляются.
Для устранения источника этих искажений частотный спектр колебаний, подаваемых на внутреннюю головку, в зависимости от размеров громкоговорителя рекомендуется ограничить до 100…300 Гц. Ослабить вредное влияние внутренних резонансов ящика на качество воспроизведения можно и установкой между головками или на тыльной стороне внутренней головки панелей акустического сопротивления (ПАС). В обоих случаях ПАС рекомендуется размещать в отверстиях диффузородержателей головок. Следует также иметь в виду, что ПАС снижает добротность головки, а это может оказаться весьма кстати, поскольку в некоторых случаях позволит использовать усилитель НЧ без ПОС по току.
Известно, что качество звучания громкоговорителя зависит от равномерности не только АЧХ, но и ФЧХ, Сглаживание ФЧХ добиваются как в электрическом (путем выбора соответствующих разделительных фильтров), так и в акустическом трактах (руководствуясь рекомендациями, приведенными в ).
Определенного выравнивания фаз, излучаемых головками звуковых колебаний, можно достигнуть, например, расположением звуковых катушек головок в одной плоскости, перпендикулярной акустической оси громкоговорителя. Однако указанная мера часто оказывается недостаточной, особенно при использовании головок со значительно отличающимися массами подвижных систем и с диффузорами из материалов разной плотности. В первом случае это объясняется тем, что фазовые сдвиги, вносимые головками на средних и высших частотах, при прочих равных условиях тем больше. чем больше масса подвижной системы, а во втором – тем, что фазовые сдвиги зависят от скорости распространения звуковых волн по поверхности диффузора.
Эти обстоятельства вынуждают выдвигать вперед низкочастотную головку по отношению к среднечастотной, а среднечастотную – по отношению к высокочастотной. Необходимое дополнительное смещение головок можно найти экспериментально, подав на вход усилителя, с которым работает громкоговоритель, напряжение прямоугольной формы частотой 0,7fр (здесь fp – частота раздела) и наблюдая переходный процесс сигнала, снимаемого с измерительного микрофона, установленного на акустической оси головок.
Учитывая изложенные выше соображения, сдвоенные головки, работающие в низкочастотном звене, следует устанавливать, руководствуясь рисунком. Если же решено использовать сдвоенные головки и в среднечастотном звене, то их нужно расположить диффузорами друг к другу, как рекомендовано в .
Практическим примером применения сдвоенных головок может служить разработанный автором двухполосный громкоговоритель, выполненный в виде фазоинвертора. В его низкочастотном звене используются сдвоенные головки 6ГД-2, а в средневысокочастотном – головка ЗГД-42 (можно и ЗГД-32). Работает он совместно с двухполосным усилителем, номинальная выходная мощность низко- и высокочастотного каналов которого 20 и 10 Вт соответственно. Разделительный фильтр (частота раздела 500 Гц) аналогичен приведенному в и
зависит от мощности и КПД. Динамические головки одной и той же мощности, отличающиеся диаметром
диффузоров, магнитной индукцией в воздушных магнитных зазорах, массой подвижных систем и гибкостью
подвесов подвижных систем отличаются КПД и создают разные звуковые давления.
Коэффициент полезного действия
(КПД) электродинамической головки зависит от параметров ее
конструктивных элементов. Наибольшее звуковое давление (громкость) создают головки с наибольшим, легким
диффузором и более мощной магнитной системой в сравнении с другими головками такой же мощности.
Однако такие головки требуют большего объема ящика АС, который, как будет показано ниже, прямо
пропорционален эффективной площади диффузора, гибкости подвеса подвижной системы и обратно
пропорционален массе подвижной системы. В сдвоенной головке эффективная площадь диффузора и гибкость
подвеса подвижной системы в два раза меньше, масса подвижной системы в два раза больше, чем у двух
одиночных головок (в расчетах объема ящика АС масса каждой головки учитывается отдельно).
В связи с этим КПД сдвоенной головки уменьшается в 1,41 раз, однако это окупается снижением всех видов
искажений,
нижней граничной частоты воспроизводимого диапазона и объема ящика АС, который в четыре раза меньше,
чем в традиционном варианте :
Vэ.сг = (Vэ.1+Vэ.2)/4 где
Vэ.сг - эквивалентный объем сдвоенной головки;
Vэ.1 + Vэ.2 - эквивалентные объемы одиночных головок.
Частота основного резонанса электродинамической головки, содержащей подвижную систему, обладающую
массой и гибкостью, представляет собой механическую резонансную систему. Частота основного резонанса
определяется максимальной амплитудой колебаний диффузора при одной и той же мощности [ 1 ].
Частота основного резонанса при сдваивании головок не меняется. Объем ящика АС определяется из
зависимости частоты основного резонанса головки от его объема. При установке любой головки в ящик
закрытого типа частота основного резонанса повышается и тем больше, чем меньше объем ящика. Основным
параметром ящика является гибкость внутреннего объема воздуха, которая прямо пропорциональна его объему
и обратно пропорциональна эффективному диаметру диффузора . Гибкость воздуха в большей степени
зависит от диметра диффузора, чем от объема ящика, поэтому уменьшение диаметра диффузора сдвоенной
головки относительно двух одиночных существенно повышает ее. Эффективный диаметр диффузора сдвоенной
головки меньше в 1,41 раз по сравнению с двумя одиночными головками.
Обычно для расчета объема ящика АС применяют проверочный ящик, но это не всегда удобно и требует
дополнительных затрат труда и материалов. Проще, исходя из параметров головок, подлежащих сдваиванию, и
желаемого результата задать новую частоту основного резонанса и рассчитать его объем по известной методике
. Если ящик окажется больше желаемого, тогда придется выбрать несколько выше частоту основного
резонанса и пересчитать объем ящика. По крайней мере, это менее трудоемко, чем изготовление проверочного
ящика. В заключение следует отметить, что все известные методики расчетов АС пригодны для
конструирования АС со сдвоенными головками всех типов (открытый ящик, фазоинвертор, лабиринт, с
рупором, ПАС и т.п.). Для более рационального использования объема ящика АС рекомендуются варианты
установки сдвоенных головок, показанные на рис.5.
Выходные отверстия могут быть круглыми или прямоугольными, закрытыми декоративными решетками. В
качестве материала для ящиков рекомендуется применять ДСП, которая более доступна и не издает призвуков
как фанера или доска.
Литература
1. Эфрусси М. Громкоговорители и их применение. М. «Энергия», 1976.
2. Журенков А. Сдвоенные динамические головки // Радио. - 1979. -№4.
3. Жбанов В. О громкоговорителях со сдвоенными головками // Радио. - 1983. - №2.
4. Жбанов В. Пути уменьшения габаритов акустических систем // Радио. - 1987. - №2.
5. Карлаш В. Любительские стереоконструкции. - К.: Техника, 1983.
6. Алдошина И., Войшвилло А. Высококачественные акустические системы и излучатели. -М.: Радио и связь,
1985.
October 24th, 2017
Данный материал посвящаю всем самодельщикам и желаю им удачи в работе.
Начало
Дорогие друзья, разрешите представиться. Зовут меня Юрий. Имя получил в честь Юрия Алексеевича Гагарина, как и многие мальчики в тот период. Настолько он был популярен, когда я родился. Видимо, энергетика того времени и имени первого космонавта, в какой-то степени передалась мне и стала частью души, требующей активности. В школьные годы активность была разнонаправленной, но не включала в себя учебу. В жизни это не стало помехой. Технический университет закончил с отличием. Профессию свою, выбранную по принципу максимальной сложности специальностей, предлагаемых ВУЗом, в который поступал, не сменил и зарабатываю ею по настоящее время. Учили меня на конструктора гидравлических машин и средств их автоматизации.
В свободное от работы время всяческие увлечения не отпускали и дальше. В очередном душевном порыве, случившимся совсем недавно, открыл для себя замечательный магазин Аудиомания, в частности, его раздел «Сделай сам». То, что там увидел при первом посещении, было мечтой молодости. Правда, в те времена такого представить было невозможно. Ассортимент этого магазина открыл для меня дверь в мир реализации задумок. Думаю, как и для многих других, одержимых идеями, людей.
Кроме увлечения аудиотехникой, сопровождающего меня по жизни, люблю фотографию, читаю фантастику (обязательно о космических путешествиях – отрабатывает та самая энергетика). И еще одно увлечение – почти дюжину лет мастерю мебель из дерева. Сейчас уже имеется серьезный опыт краснодеревщика, который позволяет изготавливать мебель профессионально.
Создание акустики, о которой пойдет речь - одно из давних моих увлечений. Но, накопленный опыт, сегодняшние возможности и новые желания позволили поставить перед собой сложную задачу – создать акустику для дома, передающую динамику, масштабность и эмоциональность концертного исполнения музыки.
Всем читателям – мое безмерное расположение и наилучшие пожелания.
Юрий Кобзарь
Я – любитель. Буду стараться писать только о конкретике. Поделюсь своим практическим опытом по созданию акустических систем высокого уровня. Адресую эту информацию таким же любителям, которым нравится качественный звук, получающим удовольствие не от фона, а от прослушивания музыки. Людям, которые в мире звуков, имеют предпочтения и любимые записи.
Весной 2017 со мной нечто произошло. Вечером на веранде до ушей донеслось птичье чириканье, повеяло настоящим теплом, где-то зазеленело, прилетел первый растительный аромат, захотелось пригубить вина и послушать музыку. Не анализируя (можно все списать на флуктуации души), я почувствовал потребность, и у меня возникла идея обзавестись хорошим звуком для дома. Причем, «музыка» то в доме есть. Но в тот момент термин хороший звук вдруг приобрел иной смысл. В голове встали воспоминания от случайного прослушивания музыки в магазине (в комнате хай-энда), великолепной возможности ощутить звук высочайшего качества у нескольких друзей. Все это случилось годы назад, но потребность в хорошем звуке оформилась именно весной семнадцатого. Несмотря на то, что трепетное отношение к «хорошей» музыке сопровождало меня всю жизнь, и практически всегда была возможность слушать звук приличного качества, вдруг стало ясно: звучащая из акустики музыка должна быть не просто чистой, детальной, мощной, глубокой, естественной, завораживающей или даже потрясающей (тело на большой громкости – шутка). Воспроизведенный акустикой звук должен передать эмоции: солистов и музыкантов, и всех тех, кто готовит запись для нас – слушателей.
По предварительным оценкам, возможно завышенным, купить такое оборудование – оказалось не по карману. Размениваться на хорошее доступное – не хотелось. Таким образом, встала задача построить самому акустику максимально высокого класса, доступного в домашних условиях. Без лабораторий, высокоточных измерений, но, чтобы порода, солидность и элитность звука была неоспорима. Чтобы от прослушивания создавалось именно такое впечатление.
В качестве небольшого отступления следует сказать, что задумка имела базу. Определенные навыки в моем распоряжении были: в юности построил акустику в «закрытом ящике». Был счастлив от ее звука. Были спаяны различные транзисторные усилители, одна модель чрезвычайно качественная. Сейчас, кроме прежних подзабытых знаний, навыков и опыта, добавилась любовь к изготовлению мебели из дерева и некоторый набор столярного инструмента. Дополнительно захотелось обзавестись и качественным ламповым усилителем. Дабы сократить реализацию задуманного предложил участие своему другу-энтузиасту и самоделкину, имеющего базу радиофака УПИ (Уральский государственный технический университет). Условились, что акустика (подборы, расчеты и воплощение) будет моей задачей, ламповик – его часть.
С вот такой позиции начали «трясти стариной».
Выбор
Вопрос построения АС был начат с изучения теории и сопутствующих материалов. Передо мной, как и перед многими строителями собственных акустических систем, встал вопрос выбора акустического оформления. Знания, информация, мнения начали копиться и систематизироваться, но ответ на вопрос о типе акустического оформления АС оставался открытым. В это время моему напарнику стали доступными три широкополосные головки 75ГДШ3-1. В местном ДК задумали выбросить два сценических сабвуфера, проработавших на протяжении 30-ти с лишним лет. В каждом стояло по два динамика. В одном из них динамик вышел из строя, отсюда и решение выбросить. Прослушивание динамиков «на полу» подтвердило ожидание «отсутствующего звука». Прослушивание в родном сабвуферном корпусе – оценки не изменило. Практически без энтузиазма начал копать интернет на тему применения в АС динамиков имеющегося типа. Быстро нашлись материалы товарищей, уже построивших АС на основе этих динамиков. Приглянулся вариант с «тэкувэтэ» (tqwt) труба Войта – материал прикладываю, авторство не установлено см. ссылка). Понравился этот вариант, в том числе, из-за «открытого корпуса», к которому уже возникли некоторые симпатии. Почему: отсутствие демпфирования динамика или минимальное по необходимости. Другими словами динамической головке не создается препятствий при работе, а это, как я понимаю, означает минимум условий для создания внешнего сопротивления и, как следствие, искажений. Еще, резонансная частота динамика в корпусе с трубой не изменяется. Это, в свою очередь, должно обеспечить воспроизведение более богатой басовой составляющей, являющейся основой ритма, обеспечивающей объемность звука и усиливающей психоэмоциональное восприятие музыкальной программы. С внутренним сопротивлением (после прослушивания динамиков), опаской получить слабый результат и, все же, надеждой купил три листа строительной фанеры 12мм для повторения в материале предложенной конструкции. Доработка состояла в применении радиусных переходов в каждом углу (впервые гнул фанеру), установки ребра жесткости внутри (учитывая габариты и толщину материала) и устройство жесткой съемной задней стенки для удобства работ по последующему возможному демпфированию.
Технологию изготовления не даю. Раскрой тоже. Учитывая свой опыт работ с деревом – считаю, что у каждого мастера, берущегося за изготовление такой конструкции, будет своя специфика конструирования и работ по изготовлению. Специфика связана с условиями, навыками и набором инструмента. Я привык работать с клеем, отказавшись от металлического крепежа (кроме съемной задней стенки). Это обеспечивает отсутствие технологических реек, забирающих объем, дающих дополнительную геометрию в канале звука, что с моей точки зрения – дипломированного гидравлика – не есть хорошо для движения звуковой волны по каналу. А задача, между прочим, стоит в создании условий для ее плавного, ламинарного (есть такой термин, означающий отсутствие завихрений) движения по каналу. Это снижает вероятность возникновения призвуков, ненужных для высококлассного звука.
Звук построенной АС удивил сразу. Могучий, яркий, красивый и отличный от моих фирменных трехполосных фазонверторных (ФИ) колонок английского бренда. Значительно отличный. С ударением на слово «отличный». Удивление усиливалось тем, что там же – Англия, интеллект инженеров и масштабное производство, а здесь 35-летнее чудо в фанерном ящике. После того, как первый всплеск эмоций утих, стало понятно, что одного динамика для этой АС мало. Не хватает верхов и … низов. Бас низкий, красивый, с множеством оттенков (чего не слышно на ФИ) и, в то же время, слабый. Можно себя уговорить на такой звук, но недостаток заметный.
Посомневавшись в способности этого динамика играть басы в широкополосной АС, построил сужающийся лабиринт – трансмиссионную волновую линию (ТВЛ). По отзывам в сети – это как раз то, что необходимо. Описываю без подробностей и аргументов в пользу такого решения. Не привожу рекомендаций и зависимостей построения ТВЛ. Все есть в интернете. Эту конструкцию сделал более технологичной: с катетами, без скруглений. Следует отметить, АС получилась более компактных размеров. Вот ее разрез.
Многие авторы в сети упоминают о важности правильно сделанных расчётов трансмиссионно-волнового канала, отсутствия фундаментальных ошибок, сложности конструкции и необходимости точного ее повторения при изготовлении. При этом, кроме геометрии и правил выбора динамиков в их подходе собственно ничего и нет. При вычерчивании конструкции АС с ТВЛ меня сопровождало чувство глубокого понимания механики, но не акустики. Все делал на веру. Ведь много людей делилось уже практическим опытом, достигнутым результатом и фотографиями. Многих устраивал полученных звук. Это ведь весомый аргумент.
Снова взял строительную фанеру. На сей раз, два листа, с учетом остатков от предыдущего варианта. Изготовил быстро и точно. Следует подчеркнуть избыточную жесткость корпусов таких конструкций, даже при использовании фанеры 12мм.
Итак, ощущение от прослушивания – очень хорошо. Недостатки те же. Если нехватка верхов – это конструкция динамика, то нехватка басов – вопрос корпуса. Следует сказать, что бас стал более выразительным и подчеркнутым. Это было отмечено независимо всеми участниками прослушивания. Неожиданность состояла в следующем. Вначале прослушивание велось каждой колонки в отдельности. Хотелось услышать ее возможности, сравнить с другим вариантом. Тем более, первый эксперимент повторения конструкции дал только одну колонку. Потом их подключили вместе. Эффект оказался потрясающим. Возникла не только панорама звука, сцена. Прежде всего, преобразился сам звук. Его мощь, открытость, легкость ошеломили! Да, позднее, прослушивая неравноценную пару АС, пришлось поднять ВЧ и НЧ на усилителе. Но звук был не просто красивым. Он держал, притягивал к себе. Любимые треки звучали так, как будто слушал их впервые. На многих стали слышны оттенки басов и средних частот, о существовании которых раньше с английскими напольниками даже не подозревал. Подруга супруги, присутствующая с ней в доме в соседней комнате во время тестирования пары АС на различной громкости и стилях: камерная музыка, джаз, электроника, уходя, сказала, что побывала в филармонии или на концерте. Эта фраза была не деликатность по отношению к хозяевам, а похожа на правду. Распространение звука по сопредельным комнатам оказалось приятным сюрпризом. Это будет важным моментом при приеме гостей для создания легкого ненавязчивого музыкального сопровождения в нескольких зонах сразу. Аппаратуру стал включать при каждом проходе мимо. И, в конце концов, после трех дней, сдался окончательно и попросил будущего владельца забрать этот тестовый вариант акустики себе домой для прослушивания, пока не наступит время изготовления АС парадного вида.
Вывод был таким: если бы состоялся выбор АС в магазине – звук полученных АС (не фанерный вид конечно) меня бы устроил полностью. О полученном звуке сказано скромно. Звук грандиозный. Когда звучит пара колонок, высоких частот становится практически достаточно. Это не песок, динамик его не может воспроизвести. Но то, что он воспроизводит – уже удовлетворяло нашим требованиям. Полученное звучание потрясало, переворачивало что-то внутри, возникали комки в горле. Без преувеличений. Оставалась только одна «заноза» – НЧ на усилителе было выкручено на максимум. Тем не менее, звук понравился и хозяину АС. Позднее даже было решено окончательный вариант изготовить на основе ТВЛ: габариты и звучание баса взяли верх.
Мытарства
Тем временем актуальность приобрел вопрос создания АС для «собственного употребления». Высока вероятность, что после АС на динамиках 75ГДШ3-1, наступил бы конец поискам хорошего звука. Довольно быстро это случилось, да и попало почти в точку. К счастью или, к сожалению, но второй пары головок 75ГДШ3-1 или 3-3 не нашлось. Ползая во всемирной паутине, собирая и анализируя информацию, продолжая обучение, начал пристально рассматривать акустику английской фирмы Tannoy. Идеальная колонка – устройство, способное линейно воспроизвести весь спектр звука из одной точки. А жизнь состоит из компромиссов. Создание акустики – поиск оптимума среди множества компромиссов. Каждый вариант АС решает свои задачи, и становится инструментом в руках маркетинга: удачное сочетание динамиков в акустической системе, красивое (правильное) разделение частот, выпяченный бас, цокающая пищалка, уникальное оформление, использование ценных пород дерева в корпусе или просто – известный бренд. Все вместе или по-отдельности призвано убедить покупателя в правильности выбора. Старшая акустика Tannoy (Westminster и Canterbury) меня заинтересовали внешне, да и построена всего на одном динамике. Звук из одной точки! Старинная, известнейшая фирма, сохраняющая свое ведущее положение по сей день, имеет своих почитателей. Вскоре узнал, что акустика Tannoy все же двухполосная, но динамики НЧ/СЧ и ВЧ стоят соосно. В инженерном плане, такое решение оказалось сильно привлекательным. Великолепное решение. В той же сети прочел похвалу одних и разочарования других владельцев этой акустики после перемещения ее из салона себе домой. Вспомнил, что сам оценил звучание Tannoy несколько лет тому назад в комнате для прослушивания одного магазина. Тогда мне больше понравился вариант Cornwall американского Klipsch. И пришло еще одно понимание – хорошая акустика звучит не всегда хорошо (на различном музыкальном материале и в разных помещениях), и этот факт нужно было как-то учесть при конструировании собственной АС. К примеру, Tannoy оснащены двумя регуляторами для подстройки СЧ и ВЧ.
Учитывая необходимость в принятии компромиссов, возникло намерение создавать нечто подобное Tannoy Westminster или Canterbury. Оказалось, что по «доступным» ценам в Китае можно заказать полные копии АС Canterbury. Они даже предлагают свои динамики. Отзывов о качестве системы и звуке не нашлось. Решил не рисковать. Проанализировав накопленную информацию, приступил к поиску конструкции акустики Tannoy. Кое-что нашел для АС Westminster, а в одном польском чате – 150 фото процесса изготовления копии этой акустики. Решение повторить почти случилось. Остановило планирование места установки. Все-же, Westminster созданы для большого пространства. В комнату обычной квартиры их установить, конечно, можно, однако в глаза бросается несоответствие габаритов жилого помещения и двух огромных АС. У меня частный дом и доступно некоторое свободное пространство для размещения. Тем не менее, этот вариант (со скрипом) был отклонен от воплощения. Из-за габаритов и, из-за недоступности родных танноевских динамиков (а равно – их высокой стоимости). Кроме того, конструкция будет в большой степени наугад (точные чертежи отсутствуют). Ожидать высокого качества звука, в таком случае, не приходится. Хотелось иметь контролируемый процесс. Изучение вопроса продолжалось, а коаксиальный танноевский динамик не давал покоя. Не скрою, продолжал искать разумные возможности по приобретению танноевских головок пока не наткнулся на испанскую Beyma. Этот производитель предлагает заинтересовавшую меня конструкцию соосного двухполосного динамика. Вот фото соосно установленной пищалки в центре низкочастотника.
Характеристики по полосе воспроизводимых частот были не такими «шикарными» как у Tannoy. Но, помнится, когда еще в молодости с друзьями подключали к генератору звуковых частот разные головки, то было удивление от ограниченного участка слышимых частот. Особенно был интересен эффект по низкой частоте: визуально наблюдаются значительные перемещения диффузора динамика и при этом звук практически отсутствует. Поэтому, как следует посомневавшись, остановил выбор на динамике 15XA38Nd испанской Beyma с неодимовым магнитом. Конечно, смущало отсутствие в сети следов применения этого динамика для домашней акустики: и на российских, и на западных ресурсах. Смущал номинал мощности динамика: 350 Вт для НЧ и плюс 90 Вт для ВЧ. Успокаивал размер головки 15 дюймов. Остались в голове строки, прочитанные у кого-то в сети: «…передача грандиозного характера звука концертного масштаба достигается головками 12 дюймов и выше». С таким утверждением я был согласен в душе. Да и параметры Westminster и Canterbury подтверждали правильность этой фразы. Также было понятно – габариты акустики с этими головками будут значительными. Но характеристики динамиков, их заявленная чувствительность в -99 дБ последние сомнения потеснили. Решение рискнуть было принято. Характеристики головки, кому это интересно, найдете в сети или на сайте Аудиомании.
Динамики заказал, ждать доставки пришлось почти три месяца. В это время снова вернулся вопрос акустического оформления. Без отступлений скажу – серьезно помог утвердить свой выбор материал «Лабиринт Рогожина». Его можно легко найти в сети. Ссылку не привожу, так как автор просит предварительного согласования (хотя материал доступен бесплатно). Но там, спасибо Рогожину, приводятся и обоснования, и практические рекомендации. Рискну сделать заявление: это единственный материал без воды, по делу, с полным набором рекомендаций для практического выхода на результат. Отсюда его популярность.
После этого этапа, мытарства с принятием решения остались позади. Впереди были приятные тяготы ночных акустических расчетов и конструирования корпуса АС.
Немного «вокруг да около»
Все изложенное выше, условно кратко представляет пройденный путь. Описал его для тех, кому интересно создание высококлассной АС своими руками, кто сталкивается с подобными вопросами. Здесь описан процесс разработки АС с нуля, и путь был пройден полностью до создания прототипа. Кто пожелает, может тоже пройти всю дорогу, более осознано. Кому-то будет доступно срезать на ней углы.
Несколько слов о лабиринте Рогожина. Привлекательность этой конструкции состоит не только в возможности получить великолепные результаты звучания акустики (я то говорю об этом уже с пониманием), но еще открывает возможности конструирования внешнего вида и внутренней архитектуры в самом широком диапазоне. В конечном счете, эта технология позволяет создать АС «под себя». Такой себе индпошив. Это чрезвычайно удобно и привлекательно. Наверное, все понимают разницу между купленным готовым шкафом и встроенным или сформированным по конкретным требованиям. Функциональность, адаптивность у второго варианта выше. Если учесть возможность создания внешнего вида по своим требованиям, связать внешний вид АС, цвет с интерьером в зоне размещения, ценность варианта дополнительно возрастает.
Не скрою, понимание цели при акустических расчетах по рекомендациям Рогожина должно быть ясным. На первом этапе это достигается соблюдением данных в материале инструкций и, уже на втором этапе,.. обретенным опытом. Дабы достичь желаемого результата мне пришлось выполнить множество акустических расчетов для получения оптимумов и построить шесть опытных вариантов с тем, чтобы выйти на седьмой – окончательный. Сравнивая полученный результат в материале и звуке можно уточнить выполненные расчеты и сделать правильный выбор варианта, подогнав его под свои предпочтения, обеспечив великолепное звучание АС.
Тем, кто не устал
Совсем уж практическая сторона. Итак, выбор динамических головок позади, выбор конструктива (лабиринт-канал) тоже. По рекомендации Рогожина установил программу Hornresp австралийского разработчика. Выполнив пошаговые инструкции, получил первый результат. Скажу так, практически вслепую пришлось выполнить не менее сотни расчетов для обеспечения всех требований. К чему нужно стремиться – инструкции даны Рогожиным. Далее делюсь собственным опытом.
Первым делом – фото выполненных попыток найти желаемый звук:
Здесь представлено пять вариантов корпусов для одного типа динамика. Все варианты, кроме последнего (это шестой вариант, полученный переделкой пятого), выполнены в размере 1520 мм в высоту (высота фанерного листа). Ширина и глубина корпусов различная и зависит от расчетного сечения канала. Внутренняя архитектура – тоже различная. Первый вариант (правый корпус на первом фото) выполнен из фанеры 15 мм. Масса корпуса - около 70 кг (без отделки). Все последующие – фанера 12 мм и масса от 35 до 55 кг. Легкие вибрации незначительных участков поверхности на корпусах акустики толщиной 12 мм присутствуют при подаваемой мощности в 100 Вт. Если откровенно – развиваемое звуковое давление на такой мощности в ограниченном пространстве долго не выдержать. Хорошо, что соседей за стенкой нет.
Таким образом, при комфортном уровне громкости вибрации корпуса и призвуки не отмечены. Призвуков, кстати, не отмечено при любом уровне громкости.
Отладка кроссовера
Выше были описаны подходы и особенности создания акустического оформления АС. Следует отметить, что габариты и масса АС внушительные, мощность используемого динамика высокая. Когда акустические системы задумывались, было убеждение, что слушать их нужно при подводимой мощности в 0,5 Ватта. Это обстоятельство и было одним из ограничений при выборе динамика. Было сомнение, что мощный динамик обеспечит эффективную работу при малой подводимой мощности. Несмотря на имеющийся запас мощности, построенные прототипы АС выполняют эту функцию, обеспечивая великолепное звучание при минимальной подводимой мощности. Причем, не умаляя грандиозности звука.
В настоящее время, полученные АС подключены к усилителю фирмы Sony, у которого градуировка уровня громкости выполнена в децибелах. Поздно вечером, когда уже нет посторонних звуков, акустика великолепно и ярко звучит при громкости минус 66 дБ. Еще отмечу, что запас мощности динамиков гарантирует работу АС с минимальными линейными искажениями при любой громкости комфортного уровня.
Итак, отладка звука в кроссовере.
Первоначально полученный комплект динамиков и заказанные у производителя (компания Beyma, Испания) кроссоверы FD-2XA для этих конкретных динамиков меня разочаровал. Первое включение на малой громкости привело в полное недоумение. Звук был просто ужасен. На малой громкости басы почти отсутствовали. При росте громкости – превращались во что-то совершенно несуразное, издавая невероятное бормотание. Музыки, как таковой, не было.
После 3-4-часового прогона на высокой громкости (70-90 Вт) динамики заработали (прогрелись). Однако неудовлетворенность звуком не исчезла. Ни душевности, ни грандиозности басов, ни желаемых эмоций. Только похвальная детальность звука.
Как я уже упоминал ранее, отработка звучания выполнялась по двум направлениям: поиск оптимальных параметров лабиринта и работа с кроссовером. Наработки по лабиринту даны выше. Кроссовер так же преподнёс свои уроки. Его схема найдена в интернете. Представлял он собой фильтры первого порядка с цепью согласования входного комплексного сопротивления НЧ громкоговорителя. Частота раздела полос, по данным сайта Beyma – 1800 Гц.
Конечно, я мог бы подробно изложить все поиски и повороты настройки полученных фильтров, но что-то подсказывает, такое изложение будет скучным и малоинформативным. Изложу в тезисах.
- Оказалось, после отключения емкости 15 мкф, воспроизведение басов стало приятнее.
- Тесты показали, что на некоторых музыкальных композициях акустика дает слышимые искажения. Удалось установить, что искажения вносит ВЧ часть динамика. Искажения исчезают при смещении частоты среза ВЧ фильтра до 2500 Гц и выше.
- Для уменьшения яркости, можно даже сказать, «крикливости» динамиков в СЧ диапазоне вместо емкости 2,2 мкф лучше использовать емкость 0,68 мкф.
После таких изменений звук стал очень даже неплохим, но все же, устраивал не совсем. Попытка оставить НЧ динамик без индуктивности L1, не способствовала дальнейшему улучшению звучания АС. Все же, неравномерность АЧХ динамика нужно компенсировать. Индуктивность производителя сохранил на своем месте. Ее влияние хорошо ощущается.
И вот, после длительного прослушивания различных жанров, после попыток варьировать номиналы оставшихся элементов фильтров прямо во время прослушивания, «на ходу» так сказать, отключил RC-цепочку согласования (8,2 Ом и 8,25 мкф – указаны на схеме). Произошел потрясающий эффект. Ощущение вздоха динамика, обретшего свободу, до этого удерживаемого некой удавкой. Удерживаемый ранее звук вырвался, полетел, стал легким и благородным. Нельзя передать словами обретенную легкость и виртуозность обновленного звучания. Появился именно тот звук, от которого возникает внутренний отклик, по телу идет озноб, а льющаяся музыка заполняет все клетки мозга.
Следует еще отметить тот факт, что катушки индуктивности кроссовера Beyma несерьезны. Они намотаны медным проводом 1мм. Для НЧ динамика параметры индуктивности 1Ом и 1,44 мГн. На больших мощностях потеря энергетики баса гарантирована. Учитывая параметры индуктивности НЧ фильтра, полученные измерением, я заказал индуктивности для НЧ и емкости для ВЧ звеньев более высокого класса.
Итого:
Выполненная работа позволила адаптировать параметры резонансного канала к выбранному динамику и обеспечила звучание АС не ниже ожиданий, нарисованных сознанием. О звуке напишу ниже. Все работы заняли около пяти месяцев (выходные и вечернее время, учитывая наличие запала, время на прослушивание и анализ, на следующие расчеты и т.д.) и потребовали определенных затрат. Уверенно скажу – уровень звучания соответствует акустике ценового диапазона от двух миллионов рублей. Фактические затраты, особенно с учетом имеющегося оборудования несоизмеримо ниже. Пройденный путь был непростым. Созданная АС зазвучала не только благодаря точному или удачному расчету резонансного канала, интуитивно, в какой-то степени, выбранному динамику, своему подходу к моделированию и изготовлению корпуса. Напомню, построенная акустическая система двухполосная, наличие кроссовера обязательно. Работа с кроссовером также позволила внести свою лепту в окончательный звук и получить полезный опыт. Демпфирование в конструкции АС не использовалось. Возможно, предприму попытку оценить влияние демпфирования в конкретном случае. Могу сказать, что наработанный опыт позволил оценить упомянутые в начале два варианта изготовленных АС для динамиков 75ГДШ3-1, увидеть недостатки настройки на басах и внести коррективы.
Сейчас еще нет готового лицевого варианта АС для динамика 15XA38Nd. Есть проект. Выполнен новый расчет АС с динамиком 75ГДШ3-1 с увеличенной отдачей на басах. Новый вариант будет оснащен твитером BC25SC06-04 . Учитывая имеющуюся рабочую загрузку и доставку дополнительно заказанных комплектующих, эти проекты будут реализованы не ранее октября-ноября текущего года. Результаты будут представлены. Часть проекта кабинета АС для головки 15XA38Nd показана ниже:
Звук
Не исключено, что у меня развитая сентиментальность. Достигнутое звучание двух-полосных АС то на одном, то на другом треках привели к душевному и сердечному трепету, к запиранию дыхания, провоцировали к повторному прослушиванию понравившихся композиций. Правильный или неправильный звук – не обсуждаю. Если звучащая АС вызывает у слушателя убеждение реальности от слышимой музыки, вокала, звуков и призвуков – цель уже достигнута. Если отдельные повороты музыкальной программы могут высушить горло, сделать глаза влажными – задача выполнена по максимуму. Склонен считать, что построенные прототипы будущих АС близки к заветному максимуму.
Скажу откровенно, не получив такого результата, я бы не позволил себе открыто делиться своими наработками. Возможно, кто-то скажет, новичкам везет. Мне же досталось двойное везение. Две пары великолепных АС на базе динамиков 75ГДШ3-1, выпущенных в советское время, вытянувших на себе 35 лет сценической жизни и пары новых, на базе динамиков 15XA38Nd испанской Beyma. Пусть повезло, но тому, кто посчитает возможным сделать подобные АС, учитывая предоставленные в материале дополнительные рекомендации, результат гарантирован. Для таких людей и пишу.
