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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Herstellung von Subwoofern, die Geheimnisse der Meister. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Zeit, die Klaviere zu sehen Eine vollwertige Schallübertragung ist heute ohne den niederfrequenten Anteil des akustischen Signals undenkbar. Daher ergänzen Fahrer, denen die Klangqualität im Auto nicht gleichgültig ist, immer häufiger das Stereoradio und ein Lautsprecherpaar (wie ein amerikanischer Installateur „Deck and Two“ sagen würde) durch Lautsprecher, die den wiedergegebenen Klang erweitern Bereich sowohl zur oberen als auch insbesondere zur unteren Grenze hin.
Da ein Signal von 20 Hz – 150 Hz keinen praktischen Einfluss auf den Stereoeffekt hat, ist es üblich, es in einen Kanal zu unterteilen, der mit einem Akustikgehäuse ausgestattet ist, wodurch das Schaltungsdesign vereinfacht und der Platz im Fahrzeuginnenraum geschont wird. Und da sich Schall im Bassfrequenzbereich um Hindernisse herum ausbreitet, kann das Subwoofer-Gehäuse an jedem freien Teil des Autos platziert werden. Die Akustikbox besteht aus verschiedenen Materialien: Sperrholz, Spanplatte, Kunststoff. Es gibt auch Handwerker, die Holz von Musikinstrumenten verwenden.
Das Akustikdesign eines Subwoofers, sofern es sich nicht um einen Satz vorgefertigter, werkseitig gefertigter Teile handelt, umfasst in der Regel: Entwurf und Berechnung eines Akustiksystems für einen bestimmten Auftrag, Herstellung eines Akustikgehäuses und Einbau des Systems in ein Auto . Da das akustische Design von Subwoofern Kreativität erfordert, findet jeder Meisterinstallateur seinen eigenen Schlüssel, um es zum Leben zu erwecken. Nachdem er sich mit dem Kunden über die grundlegenden Fragen geeinigt hat, beginnt der Meister mit detaillierten Berechnungen der zukünftigen Akustik. Dutzende Subwoofer-Gehäusekonstruktionen lassen sich auf mehrere Grundtypen reduzieren, von denen die bekanntesten geschlossene, phaseninvertierte Systeme und Systeme mit passiven Lautsprechern sind. Beim Entwurf eines Subwoofer-Lautsprechersystems strebt man in der Regel eine gute Übertragungsfunktion an, also ein gutes Verhältnis des erzeugten Schalldrucks zum komplexen Eingangssignal. Die Übertragungsfunktionen der drei genannten Systeme ähneln im Prinzip der Übertragungsfunktion eines Hochpasses zweiter bzw. vierter Ordnung mit einer Steigung des Amplituden-Frequenzgangs zu tiefen Frequenzen hin von 12 dB pro Oktave und 24 dB pro Oktave dB pro Oktave und der endgültige Frequenzgang im Bereich der Betriebsfrequenzen des Subwoofers hängen von den Eigenschaften des verwendeten Lautsprechers, dem verwendeten Crossover-Filter, dem Design und Material des Gehäuses sowie den Fähigkeiten des Leistungsverstärkers ab. Unter Berücksichtigung all dieser Merkmale bei der akustischen Gestaltung des Subwoofers streben Handwerker danach, die Auslenkungsamplitude des beweglichen Lautsprechersystems zu reduzieren und dadurch den Pegel der elektrischen Eingangsleistung sowie den maximalen Schalldruck zu erhöhen, was dazu beiträgt, seine Überlastung zu reduzieren und Signalverzerrung. Um das Design im Detail zu studieren, können Sie heute spezielle Computerberechnungsprogramme verwenden, die Parameter des Subwoofers „am Eingang“ einstellen und die empfohlenen Eigenschaften des Lautsprechergehäuses „am Ausgang“ erhalten. Um einige volumetrische Eigenschaften des Gehäuses zu berechnen, muss der Installateur manchmal „Äquivalente“ verwenden: Wenn der Subwoofer-Hersteller Empfehlungen zu den Arten von Akustikgehäusen und deren Volumen gibt, kann es schwierig sein, das Eigenvolumen des Subwoofers zu berechnen, d. h. das Luftvolumen, das es aufgrund der Komplexität seiner Geometrie verdrängt. Einige sorgfältige Installateure verwenden manchmal eine homogene körnige Substanz (natürlich nicht in der Lage, die Oberfläche des Lautsprechers zu beschädigen), füllen sie ein und messen das äquivalente Volumen der verdrängten Luft. Das akustische Gehäuse ist das wichtigste Element des gesamten Subwoofer-Lautsprechersystems. Es muss nicht nur über das optimale Innenvolumen verfügen, um den Lautsprecher und die notwendigen Komponenten unterzubringen, sondern auch über eine ausreichende Festigkeit – nicht nur mechanisch, sondern auch akustisch. Tatsache ist, dass ein dynamischer Subwoofer wie eine Pumpe funktioniert, die Luft vor dem Diffusor komprimiert und von der Rückseite in axialer Richtung verdünnt. In diesem Fall sind die Druckwerte auf beiden Seiten gleich, jedoch phasenvertauscht, sodass es bei fehlender oder unzureichender Isolierung der Vorder- und Rückseite des Lautsprechers zu einem „akustischen Kurzschluss“ kommt. Um dies zu vermeiden, muss auf eine Phasenverschiebung des von der Rückseite des Diffusors abgestrahlten akustischen Signals, beispielsweise um die halbe Wellenlänge, geachtet werden. Dies wird durch den Einbau einer „Schalltrennwand“ erreicht, die meist in Form eines Gehäuses geschlossen ist. Je größer diese Trennwand (bzw. je größer das Gehäusevolumen) ist, desto geringer ist theoretisch die Tonalität des Signals, das akustisch nicht abgeschlossen wird. Wenn das Volumen des Körpers (d. h. die Größe der darin eingeschlossenen Luftmasse) die Höhe seiner Resonanzfrequenz beeinflusst, dann beeinflusst die Form des Körpers in erster Linie die Bildung stehender Wellen infolge der körpereigenen Resonanz, die tritt mit einer bestimmten Frequenz auf. Um der Bildung stehender Wellen entgegenzuwirken, greifen sie darauf zurück, den Lautsprecher aus der Mitte des Schallschutzgehäuses zu versetzen. Am erfolglosesten ist die kubische Form des Akustikgehäuses, bei der der Lautsprecher in gleichem Abstand von allen Wänden platziert ist.
Position des Lautsprechers relativ zu den Gehäusewänden Das Design des Gehäuses bestimmt weitgehend die akustischen Eigenschaften des Subwoofer-Systems, aber ebenso wichtig ist, welche Materialien bei seiner Herstellung verwendet werden. Heute kann es sein: Holz, Kunststoff, organisches Glas, Keramik und sogar Beton. Die meisten Handwerker halten mitteldisperse Spanplatten (MDF) für am praktischsten: Sie haben gute Schalldämmeigenschaften, sind erschwinglich, haben eine gleichmäßige Dichte (im Gegensatz zu mehrschichtigem Sperrholz), ein hohes spezifisches Gewicht und sind zudem leicht zu verarbeiten im Tischlerhandwerk. Es sollte auch beachtet werden, dass Handwerker, die wettbewerbsfähige Car-Audio-Systeme herstellen, bei der Herstellung von Subwoofer-Gehäusen häufig exotische oder transparente Materialien verwenden, nicht wegen ihrer ungewöhnlichen Eigenschaften, sondern im Streben nach äußerer Originalität oder dem Wunsch, die innere Struktur des Systems zu demonstrieren . Geschlossene Systeme
Optimale Größe der Subwoofer-Gehäuse Systeme dieser Art weisen gute akustische Eigenschaften bei einfachem Design auf. Das Volumen des Gehäuses bestimmt die Grenzen des Frequenzbereichs, in dem der installierte Subwoofer seine optimale Leistung erbringt: Wenn die Lautstärke für einen bestimmten Lautsprecher nicht ausreicht, ist der Druck im Inneren des Gehäuses höher als außerhalb und die tiefsten Töne sind zu hören gedämpft. Mit einer weiteren Verringerung der Lautstärke nimmt der Verlust des Tieftonanteils zu, höhere Töne hingegen werden betont, wodurch der „Fasseffekt“ statt dichter und klarer Bässe verstärkt wird. Wenn Sie wenig Platz haben, ist es daher besser, einen kleineren Subwoofer, beispielsweise einen 8-Zoll-Subwoofer, zu verwenden, anstatt das Gehäuse eines 10- oder 15-Zoll-Lautsprechers so eng wie möglich zu machen. Wenn man die Lautstärke des Gehäuses über die vom Hersteller des Subwoofers empfohlene Lautstärke hinaus erhöht, erhöht sich möglicherweise die Leistung bei den niedrigsten Frequenzen, aber der Techniker wird bei der Installation im Auto vor noch größeren Problemen stehen. Die obige Grafik zeigt die empfohlenen optimalen Gehäusegrößen für Subwoofer mit verschiedenen Durchmessern. Phasenumkehrsysteme Auf der Suche nach effektiveren akustischen Gestaltungsmöglichkeiten für Tieftonlautsprecher begannen Handwerker schon vor Jahrzehnten, Gehäuse mit Bassreflexen und verschiedenen Arten von akustischen Luftkanälen zu verwenden. Das Interesse an ihnen ist in den letzten Jahren mit der Entwicklung von Hi-Fi-Geräten besonders gestiegen, da sie eine Erweiterung des Bereichs der wiedergegebenen Frequenzen ermöglichen. Für einige Bauherren ist es den zusätzlichen Aufwand wert, über das geschlossene Design hinauszugehen und die Leistung bei niedrigen Frequenzen zu verbessern. In phaseninvertierten Gehäusen werden zylindrische oder rechteckige Rohre verwendet, die meist auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt sind. Die akustische Auslegung eines Subwoofers mit solchen Gehäusen erfordert vom Installateur viel theoretisches Wissen und Erfahrung, da für eine gute Übertragungsfunktion beispielsweise Faktoren wie die gegenseitige Beeinflussung des Strahlungswiderstands aufeinander abgestimmt werden müssen des Diffusors und des Bassreflexrohrs durch eine gegeneinander oszillierende Luftmasse. Fehler beispielsweise bei der Berechnung des Gütefaktors sowie bei der Auslegung und Abstimmung des Bassreflexes sind die Ursache dafür, dass das Lautsprechersystem „murmelt“ oder der Bass „verschmiert“ wird. Und selbst wenn das Bassreflexrohr auf die erforderliche Frequenz abgestimmt ist, kann es zu einer Quelle nichtlinearer Verzerrungen werden, wenn beispielsweise die Volumengeschwindigkeit der Luft darin den zulässigen Wert überschreitet (sie sollte 5 % der Geschwindigkeit von nicht überschreiten). Geräusch): In diesem Fall wird der Luftstrom turbulent. Die Empfindlichkeit der Übertragungsfunktion (Schalldruck) des Bassreflexsystems gegenüber der Verstimmung der Bassreflexfrequenz ist sehr hoch und nach der Endmontage können Feineinstellungen erforderlich sein. Bei der Beurteilung der Effizienz und Klangqualität eines bestimmten Subwoofersystems verwenden Praktiker häufig die Analyse des Schalldruckpegels, beispielsweise in Terzbändern seines Betriebsfrequenzbereichs. Um diesen Pegel und andere wichtige Eigenschaften des fertigen Subwoofer-Systems zu messen, können Sie Echtzeit-Analysetools verwenden (siehe „12 Volt Master“ Nr. 3 von 1997). Auch die Legitimität subjektiver Einschätzungen durch Audioexperten wird anerkannt. Schwere Boxen für leichten Bass
Das soll nicht heißen, dass die Herstellung eines Gehäuses oder Lautsprechers für einen Auto-Subwoofer extrem schwierig ist. Wenn Sie die Anweisungen und Empfehlungen von Spezialisten befolgen, ist ein fähiger Handwerker auch mit einem begrenzten Satz Handwerkzeuge in der Lage, ein hochwertiges Akustiksystem herzustellen. Wie oben erwähnt, verwenden Handwerker am häufigsten MDF-Spanplatten, die über die erforderlichen mechanischen und akustischen Eigenschaften verfügen. Mehrschichtiges Sperrholz wird seltener verwendet. Je nach Geschick des Tischlerhandwerkers kann es für ihn schwierig sein, die Flächen des Kastens an den Ecken zu sägen und anzupassen. Besonders schwierig ist es, mit nur Handwerkzeugen eine qualitativ hochwertige Verbindung herzustellen. Die bei der Herstellung solcher Konstruktionen „beliebte“ „Schwalbenschwanz“-Verbindung von Oberflächen ist nicht geeignet, da die meisten Spanplatten wie Mehrschichtsperrholz nicht über die erforderliche mechanische Festigkeit der Struktur aus Klebstoff und Partikelfüllstoff verfügen . Die Abbildung zeigt einige Arten von Eckverbindungen, die bei der Herstellung von Boxen für Automobil-Subwoofersysteme verwendet werden. Die Sicht des Meisters Victor Polyakov, Firma "Russisches Spiel". Wir haben in der Praxis gesehen, dass Kunden, die Wert auf die Klangqualität eines Car-Audio-Systems legen, trotz der Mehrkosten Bassreflex-Designs bevorzugen. Darüber hinaus erleichtern uns Subwoofer-Hersteller die Arbeit mit Empfehlungen zur Berechnung von Gehäusen, Rohren und Trennfrequenzen. Wir haben auch darauf geachtet, dass die Verwendung hochwertiger Materialien für Schallschutzgehäuse gerechtfertigt ist. Wir verwenden Feinspanplatten von Jamo. Für Subwoofer bietet sich eine Zollplatte an, die nicht nur langlebig und leicht zu verarbeiten ist, sondern auch gute akustische Eigenschaften aufweist, ohne dass eine zusätzliche Oberflächenbehandlung erforderlich ist. Für die Innenausstattung wird spezieller Schaumgummi verwendet und für die Gesamtvollständigkeit des Designs sind die Gehäuse mit Teppich und speziellen akustisch transparenten Materialien verkleidet. Unser Unternehmen verfügt mittlerweile über eine vollständige Farbpalette für solche Materialien und es ist wichtig, dass der Kunde besser über die verfügbaren Möglichkeiten und Optionen für die Akustik in seinem Auto informiert wird. Dmitry Gurinovich, Firma "Remers-Center". Viele Kunden neigen dazu, ein oder zwei Hundert an Material für die Autoakustik einzusparen. Deshalb haben wir herausgefunden, dass Sie für die Herstellung von Subwoofer-Gehäusen 20 mm mehrschichtiges Sperrholz und 15 mm Spanplatten erfolgreich verwenden können, zumal Sie heute heißes Plastik verwenden können, speziell Akustikkleber oder Flexkleber, der sehr gut hält und eine dichte Abdichtung erzeugt. Die Vinylbeschichtung sorgt für ein gutes Aussehen und eine gute Dichtheit, was für den Zustand des Fahrzeugs wichtig ist. Wir glauben, dass diese optimale Suffizienz der richtige Ansatz ist. Wenn wir einen sehr teuren Auftrag erhalten, wird Massivholz verwendet. Im Allgemeinen hängt die Wahl der Materialien direkt von der finanziellen Situation des Kunden ab. Sergey Dudyrev, Firma SV Art Bei der Berechnung der Boxen muss zunächst berücksichtigt werden, welcher Lautsprecher im Gehäuse untergebracht werden soll. Es ist kein Geheimnis, dass das produzierende Unternehmen seine Produkte mit einer Beschreibung der technischen Eigenschaften vervollständigt, die beispielsweise die Parameter derselben Lautsprecher angeben soll. Es ist klar, dass dies die Arbeit des Installateurs erheblich vereinfacht. Einige Unternehmen, die Akustik herstellen, bieten unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten für Boxen an, um unterschiedliche Klangfarben aus demselben Lautsprecher zu erhalten. Dies ist ein großes Plus, wenn man mit einem Kunden arbeitet, der bestimmte musikalische Vorlieben hat. Wenn Sie es bei der Installation mit einem Lautsprecher zu tun haben, dessen Parameter im Vorfeld nicht bekannt sind oder eine genauere Nachprüfung erforderlich ist, können Sie diese notwendigen Daten durch eigene Messungen – mit einem Schallgenerator – ermitteln. Es wird angenommen, dass diese Methode genauer ist, aber arbeitsintensiver ist und dementsprechend einen höheren Material- und Zeitaufwand erfordert. Grundsätzlich ist es für jeden Lautsprecher möglich, eine Box beliebiger Konfiguration herzustellen. Es gibt keine strengen Einschränkungen – alles hängt von den Zielen ab, die der Installateur verfolgt. Nehmen wir als Beispiel eine gewöhnliche geschlossene Box. Aufgrund seines geringen Volumens ist die Dämpfung des Lautsprechers sehr hoch und er hält entsprechend hoher Belastbarkeit stand. Wenn die Lautstärke jedoch erhöht wird, kann es zu einem Dröhnen kommen. Indem wir die Lautstärke der Box erhöhen, reduzieren wir den Lärm, gleichzeitig sinkt aber die Grenze der zugeführten Leistung. Normalerweise entwickeln wir Boxen, in denen der Lautsprecher eine ordentliche Leistung abgibt, ohne zu brummen. Wir fertigen Kisten aus hochwertigem Mehrschichtsperrholz. Um die beste Qualität zu erreichen, fertigen wir die Kastenwände außerdem aus zwei Lagen 10 mm Sperrholz, die mit einem Spezialkleber verbunden sind. Somit beträgt die Wandstärke mindestens 20 mm; Für einen 10-Zoll-Lautsprecher beträgt das akzeptable Minimum 15 mm. Die Innenseite der Sperrholzwände muss mit schallabsorbierendem Material ausgekleidet sein. Die trapezförmige Form der Box wurde nicht zufällig gewählt. Diese Konfiguration ermöglicht es, einige Richtungen stehender Wellen sofort zu eliminieren. Es ist wünschenswert, dass die Wände der Box nicht parallel sind, daher passt das Trapez ganz gut zu uns. Darüber hinaus ist diese Form der Box aufgrund der Konfiguration des Gepäckraums des Autos gerechtfertigter.
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