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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Dreifach-Lautsprechersystem. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio Bei dem vom Autor entwickelten Drei-Wege-Lautsprecherdesign wurden Maßnahmen ergriffen, um eine Reihe von Betriebseigenschaften zu optimieren – die Richtwirkung der Emitter, die Anpassung ihrer Phaseneigenschaften und die Unterdrückung parasitärer Vibrationen der Gehäuse. Ein Vorteil des Designs ist die Möglichkeit, Bandpasslautsprecher mit separaten Kabeln an einen gemeinsamen oder separaten Leistungsverstärker anzuschließen. Der Unterschied zwischen den beschriebenen Lautsprecher- und Standard-Akustikdesign-Optionen besteht darin, dass jedes der drei Audiofrequenzbänder über ein individuell geformtes Gehäuse verfügt, das von bestimmten Anforderungen abhängt. Dieser Lautsprecher (Foto in Abb. 1) zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, die Richtwirkung in jedem Band und den gesamten Phasengang anzupassen und so die Klangqualität unter Berücksichtigung der akustischen Eigenschaften eines bestimmten Raums und der Platzierung der Zuhörer darin zu optimieren.
Bei der Entwicklung des Gehäusedesigns für Tieftonköpfe lag der Schwerpunkt auf der Minimierung von Resonanzerscheinungen und der Reduzierung von Vibrationen. Gleichzeitig wurden bei der Herstellung der Lautsprecher keine seltenen und knappen Materialien und arbeitsintensiven Technologien zum Kleben gebogener Formen verwendet. Bei der Wiederholung des Designs ist es zulässig, nahe Analoga der verwendeten dynamischen Köpfe zu verwenden, es ist jedoch wichtig, die im Artikel festgelegten Anforderungen an Form, Vibration und Schalldämmung der Gehäuse sicherzustellen. Die äußere Konfiguration der Gehäuse der Lautsprecherteile (Formen, das Vorhandensein von Fasen zum Glätten der Ecken) und die Art der Verbindung ihrer Elemente tragen zur Dämpfung bei und wirken sich positiv auf die akustischen Eigenschaften des Lautsprechers aus. Auch die Klangqualität wird durch die einstellbare Richtcharakteristik maßgeblich beeinflusst. Zu den Vorteilen dieses Drei-Block-Lautsprechers gehört die Möglichkeit, die akustischen Zentren der Streifenköpfe in der vertikalen Ebene zu verschieben. Es ist einfach (und vorteilhaft), Multiband-UMZCHs mit aktiven Isolationsfiltern an solche Lautsprecher anzuschließen. Wichtigste technische Merkmale
Um mit dem beschriebenen Lautsprecher zu arbeiten, beträgt die empfohlene Nennleistung des Verstärkers im LF-Band 150...200 W und im MF-HF-Band mindestens 70 W. AC-Schrankdesign Die Konstruktionszeichnungen der Lautsprecher sind in Abb. dargestellt. 2, 3. Die Blöcke für die Mittel- und Hochtonköpfe werden gemäß den Empfehlungen [1, 2] in Form einer separaten Einheit hergestellt, deren Neigungswinkel in der vertikalen Ebene vom Abstand zum Sitz des Hörers abhängt zu den Referenten. Es passt die Konjugation der Strahlungsphase im Bereich der Trennung der Niederfrequenz- und Mittelfrequenzbänder leicht an, indem diese Blöcke in der Tiefe relativ zur Vorderebene des Gehäuses für Niederfrequenzköpfe verschoben werden. Der HF-Kopf ist in einem kugelförmigen Gehäuse montiert und auf einem sechseckigen Gehäuse für den Mitteltonkopf montiert. Das Montagedesign des HF-Kopfblocks ermöglicht die Ausrichtung seiner Richtung entlang zweier Koordinaten, unabhängig von der Ausrichtung des MF-Kopfblocks.
Im mittleren und hohen Frequenzbereich kommen im Design bewährte Filter und dynamische Treiber zum Einsatz. Für den HF-Bereich wurde ein dynamischer Kopf D26TG-35-06 von VIFA und für den Mitteltonbereich ein Kopf H143 von SEAS gewählt. Diese Wahl war auf ihren erfolgreichen Einsatz in akustischen Systemen durch S. Batya zurückzuführen [3, 4]. Der Niederfrequenzblock verwendet kostengünstige dynamische Köpfe von KENWOOD KFC-WF255 (Snom = 140 W, Rnom = 4 Ohm, Betriebsfrequenzband - 28...800 Hz, Empfindlichkeit - 91 dB/W m), bestimmt für Auto-Subwoofer. Der Ständer für die Lautsprecher, mit einem Gesamtgewicht von drei Blöcken von etwa 80 kg, besteht aus laminierten Spanplattenplatten mit einer Stärke von 25 mm, auf die beidseitig zwei Lagen Linoleum aufgeklebt sind. Neben ihrer ästhetischen Funktion dienen diese Stützen auch als notwendiger Isolator für die Übertragung von Schwingungen durch den Boden. Das Schema und Design der Frequenzweiche Der Filter für die Tiefpassköpfe ist ein Tiefpassfilter zweiter Ordnung mit einer Übergangsfrequenz von 500 Hz; er wird nach der in [1] beschriebenen Methode berechnet. Der Frequenzgang des Niederfrequenzkopfes wurde gemäß den Passdaten mit dem Programm Win ISD 0,50a7 berechnet. Die Filterschaltungen für die Mittel- und Hochtonköpfe ähneln den in [3, 4] beschriebenen. Crossover-Knotendiagramme sind in Abb. dargestellt. 4,a,b.
Die Frequenzweiche des Mittel- und Hochtonbereichs ist auf Leiterplatten mit den Maßen 130x127 mm (Abb. 5 bzw. 6) aus Folienfiberglas montiert. Die Kondensatoren in den Filtern sind K73-16 für 63 V und MBGO für 160 V, Widerstände sind C5-5V und C5-16MV. Berührende Einbauteile (Kondensatoren K73-16) werden mit Silikondichtstoff befeuchtet. Beide Filterplatinen für diese Bänder sind im Mitteltöner verbaut und in Kunststoffführungen fixiert, die zur Eliminierung von Resonanzerscheinungen durch zwei Lagen weiches Linoleum mit dem Korpus verklebt sind.
Die Auslegungsparameter der Spulen ähneln den Empfehlungen in [3, 4]. Die Filterparameter für den H143-Kopf wurden bei der Wiederholung des Designs aus [3] übernommen. Die Rahmenspulen bestehen aus 3 mm dickem Plexiglas und sind mit Dichlorethan verklebt. Ihre Parameter und Strukturabmessungen sind in der Tabelle angegeben. Es werden folgende Bezeichnungen verwendet: D – Rahmendurchmesser; H und T – Abmessungen des Wicklungsabschnitts; N – Anzahl der Windungen; d - Drahtdurchmesser. Nach dem Wickeln wird der Draht mit Lack fixiert und die Spulenrahmen mit Dichtmittel auf die Platine geklebt.
Die Tiefpassfilterspule enthält 259 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 1,32 mm. Die Spulenzeichnung ist in Abb. dargestellt. 7. Es besteht aus 6 mm dickem Plexiglas und ist mit Dichlorethan verklebt. Jede Lage der Spulenwicklung aller Filter ist lackiert. Die Leitungen jedes Tieftonkopfes werden mit einer Kupferlitze in die Tiefpassfilternische geführt. Die Spule wird in einer Nische mit Moment-Kleber auf den Körper der LF-Einheit geklebt. Alle Tiefpassfilterelemente sind durch eine klappbare Montage mit einem flexiblen Kupferdraht mit einem Querschnitt von 4 mm verbunden2 Mindestlänge und in der Nische der Rückwand montiert (siehe Abb. 3).
Konstruktion und Montage des LF-Blockgehäuses Bei der Entwicklung des Designs und der Materialauswahl für Gehäuse und Schwingungsisolations- und Schwingungsabsorptionselemente wurden Empfehlungen aus [5] berücksichtigt. Bei der Verleimung von Teilen aus Spanplatten werden die Verformungen der Werkstücke durch Transport und Lagerung berücksichtigt. Zur Befestigung der Karosserieteile aneinander wird PVA-Kleber verwendet. Es muss auf die Seiten aufgetragen werden, die später mit der konkaven Seite der anderen verklebt werden, oder umgekehrt. Dadurch können Sie eine Verformung der Lautsprechergehäuse über viele Betriebsjahre hinweg vermeiden. Beim Zusammenbau des Gehäuses wurde als Kleber ein farbloser Silikondichtstoff verwendet, der keine starre mechanische Verbindung zwischen den Bauteilen herstellt. Die Dicke der Dichtstoffschicht bei der Montage wird durch L-förmige Drahtanschläge mit einem Durchmesser von 2 mm begrenzt, die in Schritten von 200...300 mm angebracht werden. Die Karosserie wird aus vorgefertigten, vorlackierten und lackierten Montageteilen zusammengebaut. Die Dicke der Frontplatte des Bassgehäuses beträgt 64 mm. Dies geschieht, um die Übertragung von Vibrationen vom dynamischen Kopfgehäuse auf das Lautsprechergehäuse zu reduzieren. Der Schalldruckpegel in einem typischen Wohnzimmer, der durch die Strahlung der Wände eines typischen Schranks erzeugt wird, ist zumindest im niederfrequenten Teil des NF nur etwa 12 dB niedriger als der des Diffusors. Bei bestimmten Frequenzen, bei denen die Wände des Gehäuses Resonanzen aufweisen, kann die Amplitude des vom Gehäuse abgestrahlten Schalls sogar die vom Diffusor abgestrahlte Amplitude übersteigen [6]. Um diese negativen Faktoren zu beseitigen, verwendet das Design dieses Lautsprechers Methoden zur Vibrationsisolierung und Vibrationsabsorption. Der Schwingungsisolationseffekt wird durch die Verwendung elastischer Stoßdämpfer (Abb. 8) bei der Befestigung des Schwingungserregers – des Niederfrequenzkopfes (vom Diffusor 1 zum Diffusorhalter 2) an der Vorderwand des Gehäuses 8 und manchmal auch – gewährleistet Vorderwand zur Seite 10. Bei diesem Entwurf kommen beide Methoden zum Einsatz. Der Diffusorhalter des Kopfes wird durch eine feste Dichtung 7 aus hochwertigem, dichtem, feinporösem Gummi mit einer Dicke von 4 mm befestigt, und die Köpfe der Schrauben 3 werden durch Metallscheiben 4 mit lokalen Stützvibrationsisolatoren 5, 6 aus dem befestigt gleiches Gummi. Um die Übertragung von Vibrationen vom dynamischen Kopfgehäuse auf die Frontplatte über die Befestigungsschrauben zu reduzieren, sind diese zusätzlich mit Fluorkunststoffbuchsen 11 isoliert, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Befestigungsschraube und deren Außendurchmesser gleich ist an den Durchmesser der Kopfbefestigungslöcher anpassen. Bei Bedarf sollten diese Löcher vergrößert werden, um Buchsen mit einer Wandstärke von mindestens 1,5 mm zu entsprechen. Selbstverständlich dürfen alle diese Maßnahmen die Dichtheit der Verbindung der Köpfe mit dem Lautsprechergehäuse nicht beeinträchtigen. Die Frontplatte selbst ist mit einer dicken Schicht (Endabschnitt 3x25 mm) Silikondichtmasse 9 an den Seitenwänden befestigt, wodurch die auf die Seiten- und Rückwände des Gehäuses übertragenen Vibrationen weiter reduziert werden konnten. Bei der Befestigung dieses Teils wurden keine Ecken verwendet.
Der vibrationsabsorbierende Effekt wird durch die Verwendung eines 10 mm dicken Linoleum-Schaum-Linoleum-Sandwichs gewährleistet, mit dem alle Innenflächen des Lautsprechergehäuses mit Ausnahme der Frontplatte abgedeckt werden. Die Funktion der Dämpfung übernimmt eine Lage aus Polsterpolyester, vierlagig vernäht (die gesamte Garnitur ist letztlich ca. 35 mm dick). Linoleum muss möglichst dick (3,5...4,5 mm), hochwertig, nicht armiert und nicht isoliert (homogenes Material) sein. Es ist notwendig, Schaumstoff mit maximaler Dichte zu verwenden. Zunächst wurde das Linoleum zugeschnitten, um einen Spalt von 40 mm um den Umfang der Innenflächen jeder Innenseite des Korpus zu gewährleisten. Das Kleben erfolgte Schicht für Schicht mit Moment-Kleber auf die ohne Frontplatte montierte Struktur, wobei alle Bereiche nach dem Trocknen des Klebers mit einem Gummihammer geschlagen wurden. Anschließend wurden auf die erste Linoleumschicht 10 mm dicke Schaumstoffstücke im Format 50x50 mm mit einem Abstand von 10...15 mm dazwischen geklebt. Nach dem Trocknen wurde die zweite Lage Linoleum aufgeklebt und erst dann vier Lagen Kunststoffpolsterung im Abstand von 20...30 mm vernäht. Jede Nachlässigkeit in diesen Arbeitsphasen kann zum Auftreten unerklärlicher Geräusche und Resonanzen führen. Um unterschiedliche Eigenschaften der Seitenwände zu erzielen, ist eine davon in jedem Lautsprecher mit beiden Schichten doppelt dickem Linoleum versehen. Herstellung und Montage von Gehäusen der Blöcke MF und HF Die Gehäuseteile des Mitteltöners bestehen aus vorfurnierten Spanplatten und haben den gleichen Winkel von 22,5 Grad. und bieten eine völlig identische Geometrie, was die Montage erleichtert. Der Zusammenbau der Mitteltönereinheit (siehe Abb. 1) erfolgt mit PVA-Kleber unter Verwendung von zwei Leitern, deren Abmessungen den Abmessungen des Jumpers ähneln, der das Innenvolumen des Gehäuses in zwei Teile teilt; Der einzige Unterschied besteht darin, dass Halter hergestellt werden müssen. Die Montage erfolgt auf einer horizontalen Fläche und die gesamte Struktur wird mit einem Gummiband bis zur vollständigen Trocknung fixiert. Nach dem Trocknen werden die Enden mit Möbelklammern verstärkt und die Längsnähte von innen müssen mit Baumwollstoffstreifen mit PVA-Kleber verklebt werden. Zur Schalldämmung des Mitteltöners wurden auf die Innenflächen (mit Ausnahme der Frontplatte) zwei Lagen Linoleum aufgetragen und das Volumen mit flauschiger Watte oder synthetischer Polsterung ausgefüllt. Der Block wird nach dem Zusammenbau bemalt und lackiert. Die fertige Frontplatte wird mit Dichtmasse mit der Karosserie verklebt. Die Stützen des Mitteltöners sind aus Ebonit gefertigt, auf deren Sockel sind Kreise aus Balsaholz aufgeklebt. Das Gehäuse des HF-Geräts (Abb. 9) wird auf einer Drehmaschine aus Sperrholz aus vier Holzschichten hergestellt, um den Effekt des Austrocknens zu vermeiden. Aufgrund der einfachen Verarbeitung und des Gewichts wurde bei diesem Entwurf Lindenholz verwendet. Der Befestigungspunkt des HF-Geräts ist in Abb. dargestellt. 10 und in Abb. 11 ist Teil dieser Einheit, ein zylindrischer Träger, wobei 1 eine Schraube mit einem Loch ist, in das die Feder eingreift, wie in Abb. 2. Befestigungsteile sind aus Edelstahl gefertigt.
Die Idee einer solchen Befestigung ist einfach und hat sich seit sechs Jahren im Betrieb bewährt. Die gewählte Abstrahlrichtung des HF-Kopfes bleibt zuverlässig fixiert, da auf der Unterseite des HF-Blocks ein Ring mit einem Durchmesser von 60 mm aus dünnem (1 mm) Gummi aufgeklebt ist. Als Leitung von der Filterplatine zum Kopf wurde ein verdrilltes Kupferdrahtpaar mit einem Querschnitt von 0,75 mm verwendet.2 in Fluorkunststoff-Isolierung. Der Zusammenbau der Mittel- und Hochtoneinheiten erfolgt in der folgenden Reihenfolge. Befestigen Sie die zusammengebaute Struktur mit sechs Schrauben am Gehäuse der Mitteltönereinheit, führen Sie dann einen Draht von der Filterplatine des Hochfrequenzkanals durch und spannen Sie anschließend nach der Installation des Gehäuses der Hochfrequenzeinheit eine Feder aus Federstahlsorten OVS, KhVG (Drahtdurchmesser - 0,8 mm, Federdurchmesser - 5 mm, Wickellänge - 25 mm), Befestigung am Haken. Die Länge des verdrillten Paares sollte ausreichen, um den HF-Kopf frei daran anzuschließen. Anschließend wird der Kopf mit Schrauben am Gehäuse der HF-Einheit befestigt. Die Löcher für die Leitungen in den Mittel- und Bassblöcken werden sorgfältig abgedichtet und anschließend die Qualität der Abdichtung überprüft. Die MF-Einheit verfügt über zwei Plexiglasabdeckungen, die gleichzeitig als Halterungen für die Ausgangsklemmen der MF- und HF-Einheiten dienen. Über den Lautsprecher-Vibrationstest Die Chassisresonanzen der NF-Einheit wurden durch Messung des Vibrationspegels mit einem AGAT-M-Gerät [7] überprüft, sodass die Parameterdiagramme die Abhängigkeit der frequenzlinearen Verschiebungen widerspiegeln, die die Resonanzeigenschaften des Gehäuses an den Kontrollpunkten ausreichend darstellen . Der Sensor wurde mit einer einfachen, zerstörungsfreien Methode montiert. Klebeband (dünn und hochwertig) wird an der gewünschten Stelle des Lautsprechergehäuses aufgeklebt. Nach gründlichem Schleifen und Entfetten wird der Sensorkörper mit „Sekundenkleber“ aufgeklebt und bei den erforderlichen Frequenzen gemessen. Als Niederfrequenzgenerator wurde G3-112 verwendet. Zunächst wurde der Grad der Vibrationsübertragung mit einem Standard-Tieftöner-Montagedesign gemessen, dann mit dem hier beschriebenen Design. Bei einer Standardhalterung (mit Gummidichtung zwischen Lautsprecher und Gehäuse) war die Höhe der übertragenen Vibrationen im Durchschnitt um eine Größenordnung höher. Diese Messungen trugen auch dazu bei, Gehäuseresonanzen zu erkennen und durch den Einbau einer Brücke zu beseitigen, wie in [5] empfohlen. Lautsprecher anschließen und aufstellen Derzeit wird dieser Lautsprecher mit zwei ROTEL RB-1070 UMZCHs betrieben, die nach einer Bi-Amping-Schaltung verbunden sind. Der linke Kanal des ersten Verstärkers arbeitet mit dem Niederfrequenzblock, der rechte mit den parallel geschalteten Mittelton- und Hochfrequenzblöcken; daher die separaten Anschlusskabel. Der zweite UMZCH wird auf die gleiche Weise angeschlossen. Die Anpassung des Klangs an subjektive Parameter in einem bestimmten Raum erfolgt durch die Wahl des Installationsorts der Lautsprecher (bei der Platzierung der Lautsprecher in den Ecken des Raums kommt es zu einem spürbaren Anstieg der tiefen Frequenzen) sowie durch eine Änderung der Geometrie der Lage und Richtung der Emitter und der Paarung ihrer Phasencharakteristiken [2, 3]. Nach dem Aufstellen (beim Hören von Musik verschiedener Stilrichtungen in einem bestimmten Raum) empfiehlt es sich, die Position der Gehäuse der Mittel- und Hochtöner mit doppelseitigem Klebeband an der Basseinheit zu fixieren. Nach Anpassung der Klangbalance zeigte der Lautsprecher eine gute Lokalisierung der Instrumente bei der Wiedergabe von Jazz- und Orchestermusik. Auch schwere und elektronische Musik klang gut, was durch die Einführung von Designmerkmalen des Bassgehäuses und damit das Fehlen von Resonanzphänomenen gewährleistet wurde. Niederfrequente Komponenten des Spektrums musikalischer Signale erklingen im „richtigen“ Moment und hinterlassen keine resonanten Obertöne, was auf die Wirksamkeit der angewandten Schwingungsisolations- und Schwingungsabsorptionsmaßnahmen bei der Konstruktion der Niederfrequenzeinheit hinweist. Der Stereoeffektbereich ist viel breiter als bei Lautsprechern mit Standarddesign und, was noch wichtiger ist, sowohl horizontal als auch vertikal im Raum heller (erinnert an die Verwendung von Stereoexpandern). Trotz der geringen Größe des Raumes zeichneten sich Vorder- und Hintergrund der Bühne deutlich ab. Wenn Sie nach der Abstimmung „nach Gehör“ die Lage der Mittel- und Hochfrequenzblöcke relativ zum Niederfrequenzblock analysieren, können Sie häufig eine Asymmetrie in den akustischen Eigenschaften eines bestimmten Raums feststellen. Literatur
Autor: E. Shalagin
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