Ein einfacher Lautsprecher mit einem akustischen Labyrinth. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher

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Die vielfältigen Möglichkeiten der akustischen Gestaltung von Lautsprechern ermöglichen es, die Möglichkeiten des elektrischen Pfades in unterschiedlichem Maße auszuschöpfen. Die beliebtesten Designs bei Funkamateuren sind „Closed Box“ und „Bassreflex“ – sie sind recht einfach herzustellen. Akustisches Design mit Passivstrahlern, akustischen Widerstandsplatten (ARPs) und sehr selten einem akustischen Labyrinth wird etwas seltener verwendet. Hier kommen gewisse Designschwierigkeiten ins Spiel. In diesem Artikel wird ein Lautsprecher mit akustischem Labyrinth beschrieben, der einfache Herstellung und laut Autor gute klangtechnische Parameter vereint.

Das Labyrinth besteht aus einer Reihe interner Trennwände, die im Lautsprechergehäuse installiert sind und Zickzackkanäle bilden, durch die Schallschwingungen von der Rückseite des Kopfdiffusors zum Ausgang des Labyrinths gelangen. Wenn die Länge dieses „Durchgangs“ bei der niedrigsten Frequenz (bei 2 Hz X/50 = 2 m) nahe bei X/3,4 liegt, dann ist die Strahlung aus dem Ausgangsloch des Labyrinths in Phase mit der Strahlung von vorne Seite des Diffusors. Mit anderen Worten: Mit dem Labyrinth können Sie die Wiedergabe des niederfrequenten Teils des Audiobereichs verbessern. Ein weiterer Vorteil des Labyrinths besteht darin, dass die Rückseite des Diffusors Schallschwingungen nahezu in den offenen Raum abgibt, wodurch eine Kompression und die damit verbundene Erhöhung der Resonanzfrequenz des Tieftönerkopfes entfällt. Die relativ kurzen Beine des Labyrinths (viel kleiner als X) verhindern die Bildung stehender Wellen und die Abdeckung mit schallabsorbierendem Material wirkt wie ein PAS. Die Querschnittsfläche des Labyrinthkanals wird üblicherweise nahe an der Diffusorfläche ausgeführt.

Seit vielen Jahren sind Designer bestrebt, Lautsprecher mit kreisförmiger Richtcharakteristik zu bauen. Erinnern wir uns daran, dass diese Eigenschaft vom Verhältnis 1/X abhängt, wobei 1 die linearen Abmessungen des Lautsprechers ist. In einer Box der Größe I beträgt die Breite der Richtcharakteristik bei einem Verhältnis von 1/X s 1 (d. h. bei Frequenzen nicht höher als 1 kHz) etwa ±50° und bei einem Verhältnis (1/X - 10 (d. h. bei Frequenzen von etwa 20 kHz) - weniger als ±20°.

Um das Abstrahlverhalten von Lautsprechern im Bereich höherer Schallfrequenzen zu erweitern, wurde in den Nachkriegsjahren der Einsatz von Streugittern und akustischen Linsen vorgeschlagen. Trotz der Schwierigkeiten bei der Herstellung solcher Geräte werden sie immer noch von einigen Unternehmen (z. B. AIWA) verwendet. Das Problem der Erzielung der kreisförmigen Richtcharakteristik von Lautsprechern lässt sich jedoch vollständig und einfach lösen. Dies gelang erst kürzlich mit Hilfe von Streukegeln, die gegenüber vertikal angeordneten HF-Köpfen installiert wurden [1-3].

Die kreisförmige Richtcharakteristik ermöglicht es, im gesamten Frequenzband ein gleichmäßiges Schallfeld in der horizontalen Ebene zu erhalten. Bei einem solchen „räumlichen“ Klang wird der Stereowirkungsbereich deutlich erweitert.

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten wurde ein Lautsprecher mit akustischem Labyrinth entwickelt, der für die Eigenproduktion zugänglich ist. Sein Körper benötigt kein dickes Sperrholz. noch Spanplatten, die innen mit seltenen schallabsorbierenden Materialien ausgekleidet sind. Es besteht aus einem starren, vibrationsfesten Zylinder, der jegliche Vibrationen seiner Wände verhindert. Ein Querschnitt eines Zylinders mit darin eingebauten Köpfen ist in Abb. dargestellt. 1.

Der Lautsprecher verwendet einen LF-Kopf 16 - 35GDN-1-4, MF 8 - ZOGDS-117 (ZOGDS-1-8 ist auch möglich). HF 3 - 6GDV-4-8. Die Zylinder des Mitteltonblocks 10 und des Bassblocks 15 sind aus Tapete zusammengeklebt. Die Gesamtdicke ihrer Wände beträgt 10 mm. Die Steifigkeit der Zylinder wird dadurch erhöht, dass in den Korpus Sperrholzscheiben eingeklebt werden, auf denen die Tief- und Mitteltöner befestigt werden, sowie Segmente 17 (Abb. 2), die um 180° gegeneinander gedreht sind und ein akustisches Labyrinth bilden. Zur akustischen Dämpfung der Tief- und Mitteltöner wird 5...6 mm dicker Weichfilz aus Kunstwolle verwendet. Es wird vom Forschungsinstitut für Vliesstoffe (Serpuchow) unter der Bezeichnung „nadelgestanztes wärme- und geräuschisolierendes Gewebe“ (TU-RF17-14-13-127-95) hergestellt und in Baumärkten verkauft. Durch die Verwendung dieses Materials ist es möglich, den Frequenzgang von Tief- und Mitteltonköpfen deutlich zu glätten.

Die inneren Scheiben bestehen aus 16 mm dickem Sperrholz (Spanplatte ist möglich) (Oberplatte 1 und unterer Sockel 19 des Lautsprechers, Scheibe 9 zur Befestigung des Mitteltönerkopfes 8 und Sockel der Mitteltönereinheit 10, Scheibe 13 zur Befestigung des Tieftöners Kopf 16) und 10 mm (Segmente 17 des akustischen Labyrinths). In die untere Basis 19 des Lautsprecherkörpers (Abb. 3) werden 22 Löcher 20 mit einem Durchmesser von 18 mm für den Austritt von Schallschwingungen gebohrt, woraufhin ein gespannter Stoff aufgeklebt wird, der die Funktionen eines PAS übernimmt.

Scheiben und Segmente werden auf einer Drehmaschine gedreht oder mit einem Fräser geschnitten [4]. Zur Montage der Tief- und Mitteltöner sind in den Scheiben 9 und 13 Löcher ausgeschnitten. Daran werden von unten Metallrechtecke mit den Maßen 25x10x4 mm mit Schrauben befestigt. In der Mitte dieser Rechtecke befinden sich Gewindelöcher, in die die Ständer 7 und 12 eingeschraubt werden und den Kopf durch Gummidichtungen an den Scheiben befestigen.

Der Lautsprecher wird in der folgenden Reihenfolge zusammengebaut. Zunächst wird aus den Segmenten 17 ein Labyrinth-„Regal“ zusammengesetzt, dessen Abstand mit Metallbuchsen 18 mit einem Durchmesser von 10 mm fixiert wird. Dazu wird eine Stange mit Gewindeenden (in der Abbildung nicht dargestellt) durchgesteckt Segmente und Buchsen, Festziehen der „Regal“-Teile mit Muttern, unter denen dichte Gummischeiben angebracht werden müssen, die beim möglichen Trocknen der Segmente für Spannung sorgen. Vor dem Zusammenbau werden die Segmente des Labyrinths 17 mit Filz bedeckt, in dem Löcher sind mit Durchmessern von 11...12 mm werden so ausgeschnitten (ausgeschnitten), dass die Buchsen 18 direkt auf dem Material der Segmente aufliegen. Anschließend wird für Nach dem Fixieren der Abstand zwischen dem „Regal“ des Labyrinths und der Scheibe 13 des Provisorisch wird das LF-Fach installiert, ein technologischer Streifen der erforderlichen Höhe, der aus Wellpappe geschnitten und zu einem Zylinder gerollt wird.

Nachdem Sie Löcher in die Segmente 17 und die Scheiben 9 und 13 gebohrt haben, um die Signalleitungen hindurchzuführen, können Sie mit dem Zusammenbau des Niederfrequenzfachs 15 beginnen. Dazu wird das „Regal“ des Labyrinths zusammen mit der Scheibe 13 und dem Pappzylinder, der es befestigt, ist mit einer Schicht dickem Papier bedeckt. Anschließend wird das Mitteltönerfach 10 zusammengebaut. Eine Filzschicht wird zunächst auf den Boden 9 und die Scheibe geklebt, dann werden weitere Schichten darauf aufgetragen und an mehreren Stellen mit kleinen Nägeln fixiert. Auch in diesem Fach wird der Abstand zwischen Boden und Scheibe mit einem Pappzylinder fixiert und das Fach mit einer Lage dickem Papier abgedeckt. Das so vorbereitete Mitteltonfach wird im Abstand von 70 mm unter das untere Segment des „Regals“ gelegt (ebenfalls mit einem Streifen Technikkarton) und eine weitere Schicht dickes Papier auf beide Fächer 10 und 15 geklebt. Nach dem Trocknen dieser Schicht wird der gesamte Zylinder mit Tapeten bedeckt, wobei die Wandstärke schrittweise auf 10 mm erhöht wird.

Für einen Lautsprecher werden ca. 2...3 Tapetenrollen mit einer Länge von 11 m und 3...4 Liter PVA-Kleber benötigt. Jede geklebte Schicht muss gut trocknen. Am Ende des Klebevorgangs werden die oberen und unteren unebenen Enden des Zylinders vorsichtig abgeschnitten. Anschließend wird Fach 10 mit einer Bügelsäge abgeschnitten.

Vor dem Zusammenbau des Lautsprechers müssen alle Innenseiten der Fächer 10 und 15 mit einer Filzschicht 11 bedeckt werden. Nachfolgende Schichten (deren Anzahl ist in Abb. 1 dargestellt) werden mit kleinen Nägeln verstärkt. Zusätzlich wird das gesamte Innenvolumen von Fach 10 gleichmäßig mit aufgelockerter Watte (100..150 g) gefüllt. Der weitere Zusammenbau ist aus Abb. ersichtlich. 1. Die Racks 12 im oberen Teil haben Schäfte mit M5-Gewinde, auf die das Mitteltönerfach 10 aufgesetzt wird. Unter die Montageracks 7 und 12 müssen Gummischeiben gelegt werden. Die Sicherung des Fachs 10 erfolgt ebenfalls durch Unterlegscheiben, für die in der Filzabdeckung Löcher mit entsprechendem Durchmesser vorgestanzt sind (in Abb. 1 nicht dargestellt).

Die Streukegel 5 und 6 können aus Duraluminium gefertigt oder aus Sperrholz gefertigt sein, wie in [1] empfohlen. Ihr Durchmesser sollte 20...30 mm größer sein als der Durchmesser der Membranen der entsprechenden Köpfe. Der Winkel zwischen der Erzeugenden des Kegels 6 und der horizontalen Fläche beträgt 45°. Die Pfosten 4 haben Gewindeschäfte, auf die der Konus 6 montiert wird (Konus 5 ist aufgeklebt). Der HF-Kopf 3 wird mit den Schenkeln der Racks 4 auf den Racks 2 montiert. Die obere Platte 1 des Lautsprechers wird mit Schrauben an denselben Racks befestigt.

Der Lautsprecherkörper (Fächer 10, 15 und 21) ist mit dekorativem Material, beispielsweise selbstklebender Folie oder Kunstleder, überzogen. Die Schallaustrittslöcher sind mit einem elastischen Kunststoffnetz abgedeckt. Die Fugen zwischen Netz und Dekorationsmaterial werden mit Stoff- oder Lederband 14 abgedeckt.

In dem zylindrischen Fach 21, ebenfalls aus Papier zusammengeklebt, werden Trennfilter platziert. Wir sollten mehr über sie sagen. Frequenzweichenfilter zwischen den Tiefpass- und Mitteltonköpfen enthalten häufig einen Filter erster Ordnung, der nur aus einem Kondensator besteht. Es wird davon ausgegangen, dass dies ausreichend ist, da der Mitteltöner eine natürliche Absenkung des Frequenzgangs im Tief- und Hochfrequenzbereich aufweist. Allerdings kann ein Filter erster Ordnung (insbesondere bei hoher Signalleistung) zu Intermodulationsverzerrungen führen, da ein schlecht gefiltertes Tieffrequenzsignal beim Auftreffen auf den Mitteltöner dessen Schwingspule erhitzt. Dementsprechend ändert sich der Spulenwiderstand mit der Frequenz des ungefilterten Niederfrequenzsignals. Dadurch wird der durch die Mitteltonkopfspule fließende Strom durch dieses Signal moduliert, was zum Auftreten von Intermodulationsverzerrungen führt [5]. Daher verwenden die vorgeschlagenen Trennfilter nicht nur Tiefpassfilter und Hochpassfilter, sondern auch einen Bandpassfilter, der den Bereich des Mitteltonkopfes begrenzt. Das Filterdiagramm ist in Abb. dargestellt. 4. Ihre Übergangsfrequenzen betragen 500 und 5000 Hz. Die Filter sind auf einer Leiterplatte aus Glasfaser montiert. Um Vibrationen zu reduzieren, sind die Kondensatoren C1 (K76P-1) und C2 (K73-16) mit weichen Dichtungen von der Platine isoliert, und die Induktorrahmen sind mit Gummischeiben isoliert. Die Achsen der Trimmwiderstände (PPB) befinden sich am unteren Boden von Fach 21.

Der Frequenzgang einzelner Lautsprechersektionen wurde nicht gemessen, da die Fähigkeiten der verwendeten Köpfe und Filter recht gut bekannt sind. Bewertet wurde lediglich der Gesamtfrequenzgang des Lautsprechers, insbesondere in den Bereichen, in denen sich die Bänder trennen, mit dem Ziel, ihn mithilfe der Trimmwiderstände R2 und R4 auszugleichen (Abb. 4).

Die Auswertungsmessungen wurden auf einer offenen Loggia mit einem MKE-3-Mikrofon und einem Oszilloskop durchgeführt. Das Mikrofon wurde an einem Punkt 1 m von den NF- und HF-Köpfen entfernt platziert. Als Signalquelle diente ein Schallgenerator. Messungen haben gezeigt, dass sich der resultierende Frequenzgang nicht vom typischen Frequenzgang eines Mikrofons unterscheidet: ein sanfter Abfall unter 40 Hz und über 15 kHz. Die maximale Rauschleistung des Lautsprechers beträgt 70 W, der elektrische Widerstand beträgt 5 bis 7 Ohm.

Die beste Beurteilung des Klangs eines Tonwiedergabekomplexes ist immer noch das direkte Hören der von ihm wiedergegebenen Musikprogramme, und es zeigte sich, dass trotz der Verwendung von Köpfen durchschnittlicher Qualität im Lautsprecher der stereophone Klang klar und natürlich war und nicht ermüdete Dies weist darauf hin, dass bei längerem Hören keine wahrnehmbare nichtlineare Verzerrung oder Intermodulationsverzerrung auftritt.

In Abb. dargestellt. Das Foto Nr. 5 zeigt das Aussehen und die Struktur des Lautsprechers ohne dekoratives Netz.

Ständer für den Lautsprecher können beispielsweise Möbel-Kugelgelenke oder konische Beine mit Gummidichtungen sein.

Literatur

1. Shorov V., Yankov V. Akustisches System zur Eigenproduktion. - Radio. 1997. Nr. 4. S. 12-14.
2. Shorov V., Yankov V. Drei-Wege-Lautsprechersystem für räumlichen Klang. - Radio, 1998. Nr. 2. S. 20-22.
3. Lautsprecher mit kreisförmiger Abstrahlung. - Radio. 1998, Nr. 7, p. 54.
4. Verkhovtsev O. G., Lyutov K. P. Praktische Ratschläge für einen Amateurmeister. - L.: Energomashizdat, 1987. S. 89.
5. Ageev S. Sollte der UMZCH eine niedrige Ausgangsimpedanz haben? - Radio, 1997. Nr. 4.s. 14-16.

Autor: M.Sirotjuk, Moskau

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