Низкочастотная динамическая головка – АКУСТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ — Аудио и звук — Схемы — Каталог файлов

Содержание

О доработке низкочастотных динамических головок CAVR.ru


Рассказать в:

О доработке низкочастотных динамических головок
А. ЛЕВАШОВ, г. Глазов, Удмуртия
Автор поделился своим опытом ремонта и доработки динамических головок НЧ — заменой или установкой пылезащитного колпачка, перемоткой звуковой катушки, способом устранения призвуков.
До сих пор в эксплуатации используются двухполосные АС «Вега 15АС-109», «Радиотехника 25АС-309» и им подобные, оснащенные низкочастотными головками на резиновом подвесе (35ГДН-1 или чаще всего 25ГДН-26). Но аудиофилы давно отказались от этих акустических систем из-за заметных искажений.
Причина возникновения искажений на низких частотах при повышении подаваемой мощности более 10 Вт была в пылезащитном колпачке головки, выполненном из тонкого пластика (или из бумаги). С ростом звукового давления при увеличении подаваемой мощности он начинает деформироваться и вносит характерный призвук в звучание. Все попытки усилить колпачок не принесли успеха — дребезг снижался, но появлялись искажения другого характера. Поэтому было решено колпачок удалить, заменив его более жестким. Я пытался установить на диффузор и разрезанный теннисный шарик, и сделанный из папье-маше «пылевичок», но искажения не пропадали, они просто меняли свой характер. Полиэтиленовая крышка для мелких банок имеет выпуклую форму, напоминающую пылезащитный колпачок низкочастотной головки 75ГДН-хх. Изготовленный из крышки «пылевик» превзошел ожидания — все призвуки динамика просто пропали, появилось ощущение мягкого, глубокого баса. Процесс переделки прост: нужно аккуратно удалить старый колпачок, предварительно размочив место склейки растворителем, в крышке срезать бортик, а затем приклеить ее по краю любым прочным эластичным клеем (например, «Момент» или «88 Люкс») к диффузору. При желании новый колпачок можно окрасить в черный цвет нитрокраской. Оказалось, что этот способ применим еще к ряду динамических головок отечественного производства (25ГДН-, 35ГДН- и др.), устанавливаемых в «Вега 100 АС» и им подобных. Для таких головок можно использовать в качестве заготовок крышки подобной формы большего диаметра. Охлаждение звуковой катушки обеспечивается лучше, если ближе к центру конуса диффузора прорезать в нем два отверстия диаметром 5…7 мм, которые затем заклеить кусочками мелкой сетки из ткани малой плотности. Кроме полиэтиленовых крышек можно использовать алюминиевые банки емкостью 0,33 л. От них отрезают дно и, покрыв его с двух сторон тонким слоем мастики (автомобильный «антигравий») или разведенной в бензине сырой резины (для демпфирования), устанавливают на место колпачка,
Следующий совет по доработке применим для всех низкочастотных головок с резиновым гофром. Повысить отдачу головки на низких частотах можно следующим нехитрым способом. Необходимо подключить головку на несколько часов к вторичной обмотке понижающего сетевого трансформатора с напряжением на 6 или 12В (в зависимости от мощности головки). Подведенное к динамику переменное напряжение вызывает колебания диффузора, при этом происходит увеличение гибкости и хода подвижной системы, размягчается резина гофра и сетка ограничителя хода. Эту операцию рекомендую проводить с удаленным пылезащитным колпачком, при этом необходимо перевернуть динамик диффузором вниз, установив его на какую-либо емкость, например, небольшое ведерко, чтобы не мешать движению магнитной системы, и периодически контролировать нагрев магнита, дабы не сжечь катушку. При напряжении питания 6 В динамик может работать около часа, затем его необходимо отключить для охлаждения. Процедуру повторить 5—6 раз, хотя уже после первых 30 минут «притирки» пропадут все слышимые до этого шелесты и дребезги.
Говоря о головках иностранного производства, следует упомянуть автомобильную акустику. Основная проблема автомобильных многополосных систем — это попадание пыли в магнитную систему и, как следствие, выход из строя низкочастотной головки. Здесь тоже все очень просто: потребуется немного пластилина, стеклоткани, мыла и клея ЭДП (эпоксидная смола). Сначала необходимо снять средне- и высокочастотную головки с низкочастотной. Для этого необходимо аккуратно добраться в высокочастотном динамике до винта, крепящего его к магниту НЧ головки, и вывернуть его, затем отрезать провода и удалить поролон, приклеенный к катушке НЧ головки. Таким образом, вы получите отдельные НЧ и СЧ-ВЧ головки.
Затем из плотного картона вырезают овал (для диффузора эллиптического сечения), соответствующий размерам будущего пылезащитного колпачка. Далее на полученную заготовку наносят пластилин, придают ему форму колпачка и протирают бензином или керосином для удаления неровностей и отпечатков пальцев, после этого разводят мыло водой и полученной пеной обильно смазывают готовый шаблон. Дав мылу подсохнуть, приступают к изготовлению «пылевика».
Следующую операцию рекомендуется проводить, намазав пальцы кремом или мыльной пеной и дав ей высохнуть, — так будет легче отмыть руки от смолы. Из стеклоткани или другого подходящего
материала вырезают заготовку нужного размера, разводят необходимое количество смолы и пропитывают ею ткань. Перед пропиткой стеклоткань необходимо обжечь для удаления из волокоь парафинов, а в процессе пропитывания смолу нужно втирать в материал. Пропитанную ткань накладывают на пластилиновую заготовку и аккуратно растягивают ее до удаления складок. После высыхания клея снимают готовый «пылевик» с шаблона. Если все сделано правильно, то колпачок должен легко отойти от шаблона, а при затруднении съема необходимо подержать шаблон в теплой воде, чтобы дать мылу раствориться.
Готовый колпачок устанавливают на диффузор, а СЧ-ВЧ головки крепят отдельно к декоративным сеткам, чтобы приподнять их над диффузором НЧ головки. Сигналы к СЧ-ВЧ головкам подводят отдельными проводами от клемм НЧ головки, а не от ее диффузора, как это было раньше. Для кого-то более приемлемым вариантом окажется изготовление отдельных малогабаритных колонок.
Если низкочастотная головка вышла из строя в результате попадания пыли, то здесь вариант только один — перемотка катушки. О перемотке уже много сказано; остановлюсь только на двух интересных обстоятельствах.
Первое: не всегда удается снять диффузор, не повредив гофр (зачастую он изготовлен из прессованного поролона, и применение растворителя для размягчения клея недопустимо). В таком случае можно попробовать изготовить гофр самостоятельно. Необходимо качественно пропитать гофр одного из динамиков клеем ЭДП и дать клею подсохнуть. Затем, как описано выше, намылить отвердевшую поверхность, получив, таким образом, форму для изготовления нового гофра. Теперь можно развести в бензине сырую резину либо взять автомобильный «антигравий» для пропитки нового подвеса, который следует вырезать в виде овальной полоски из тонкой мягкой ткани. Далее укладывают полоску на шаблон и пропитывают ее, повторяя операцию пропитки несколько раз до образования слоя толщиной 0,5…1,2 мм (чем толще слой, тем он жестче). Пропитку просушить в течение 30…50 мин при температуре 50…70 °С и аккуратно снять готовое изделие с шаблона. Новые гофры дают вполне приемлемое качество звука.
Второе: не всегда удается найти подходящий материал для основания катушки динамика, в идеале катушка должна быть намотана на алюминиевой или медной фольге. Но имеющаяся в продаже фольга либо слишком толстая, либо, наоборот, тонкая. Поэтому лучше использовать металл от стенки алюминиевой банки. После вырезания полоски нужного размера металл необходимо «отпустить», так как он обладает пружинящими свойствами. Для этого полоску равномерно нагревают над открытым пламенем, а затем остужают при комнатной температуре. Образовавшуюся окалину удалять не нужно, надо лишь протереть поверхность тканью, смоченной в бензине, а оксидный слой впоследствии сыграет роль отличного изолятора при намотке катушки. Оставшиеся операции намотки проводят как обычно. •
Радио №8/2010



Раздел:
[Динамики]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:



www.cavr.ru

Динамическая головка — это… Что такое Динамическая головка?

Громкоговоритель — устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько излучающих головок и, при необходимости, акустическое оформление, электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и т. п.)

  • Головка громкоговорителя — пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической формы сигналов звуковой частоты в акустическую
  • Акустическое оформление — конструктивный элемент, обеспечивающий эффективное излучение звука (акустический экран, ящик, рупор и т. п.)

Наиболее распространённым видом громкоговорителей являются электродинамические громкоговорители, использующие для звукоизлучения динамические головки, в просторечии называющиеся динамиками, так же иногда называют и сами громкоговорители.

Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако, в отличие от громкоговорителей они не предназначены для излучения звука в открытое пространство

Классификация громкоговорителей

Виды громкоговорителей в зависимости от способа излучения звука

  • Электродинамический громкоговоритель
  • Электростатический громкоговоритель
    • Конденсаторный громкоговоритель
    • Электретный громкоговоритель
    • Пьезоэлектрический громкоговоритель
  • Электромагнитный громкоговоритель
  • Ионофон
  • Громкоговорители на базе динамических головок специальных видов (магнепланарных, изодинамических, ленточных, ортодинамических, излучателях Хейла)

Функциональные виды громкоговорителей

  • Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения; основная статья — Акустическая система
  • Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания; основная статья — Абонентская радиоточка
  • Концертный громкоговоритель — имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи
  • Громкоговорители для систем оповещения и систем озвучивания помещений (громкоговорители этих систем похожи по назначению, несколько отличаются громкостью и качеством звуковоспроизведения)
    • Настенный громкоговоритель
    • Потолочный громкоговоритель
    • Панельный громкоговоритель
  • Уличный громкоговоритель — имеет большую мощность, обычно, рупорное исполнение, в просторечии «колокол»
  • Специальные громкоговорители для работы в экстремальных условиях — противоударные, противовзрывные, подводные
  • Другие специальные виды громкоговорителей
Громкоговорители разного назначения

Акустическая система

Абонентский громкоговоритель

Уличные громкоговорители

Классификация по другим признакам

  • Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот
  • Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот
  • Диффузорный громкоговоритель
  • Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор
  • Громкоговоритель непосредственного излучения

Рупорные громкоговорители

Данный тип громкоговорителей применяется в случаях, когда не требуется высокое качество звука. Такой громкоговоритель состоит из рупорной электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется как наружнее устройство для массового оповещения, для излучения сигналов тревоги, сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении управления ГО и ЧС России. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20000 Гц, нынче эти функции взяли на себя среднечастотные динамики классической конструкции и высокочастотные твиттеры соответственно. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера. Главное достоинство — высокий КПД.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой JBL pro), а также довольно широко распространены в нише так называемого High End Audio — эксклюзивной аудио аппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic, Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и средне-частотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью.

Динамическая головка

Устройство

Головка электродинамической системы является электроакустическим преобразователем электрического сигнала в продольные колебания воздуха, воспринимаемые как звук. ГД обычно устроена следующим образом: имеется постоянный магнит(ранее применялись и электромагниты) цилиндрической формы[1], вокруг которого располагается гильза с катушкой из тонкой лакированной медной проволоки, гильза жёстко закреплена одним концом с бумажным, металлическим (реже) (вспененный никель), полимерным диффузором, либо с диффузором из кевларовых нитей. Выводы с катушки могут быть закреплены непосредственно на диффузоре, как видно на рисунке вверху. Диффузор обычно имеет коническую форму, но может быть и овальным, и близким к прямоугольной форме. Соответственно, если диффузор, например, овальный, рама имеет также овальную форму. Связка «диффузор—катушка» может перемещаться относительно магнита в небольших пределах, при этом катушка перемещается внутри цилиндрического магнита, не касаясь его, а диффузор несколько изменяет свою форму и сильне — положение относительно рамы. Вся эта конструкция закреплена в специальной металлической либо пластиковой раме, именуемой диффузородержателем. В конструкции более простых и дешёвых громкоговорителей, а также небольших средне- и высокочастотных громкоговорителей и громкоговорителей в наушниках может применяться непосредственное крепление диффузора к раме, при этом по краям диффузора, около кромки рамы, часто организуется характерная рельефная полоса. Она служит для увеличения гибкости и подвижности головки относительно рамы. В более дорогих и качественных среднечастотных и в большинстве низкочастотных громкоговорителях применяется подвес (также известный как верхний подвес), изготавливаемый обычно из плотной резины. Подвес представляет собой резиновое кольцо между рамой и диффузором. Он имеет колею по всей длине окружности, это увеличивает его гибкость и уменьшает износ. Края диффузора закреплены на внутреннем крае кольца подвеса, а внешний край подвеса прикреплён к раме. Такая конструкция обеспечивает большой ход головки при воспроизведении сильных импульсных колебаний и при воспроизведении низких частот. Можно заметить невооружённым глазом, как диффузор низкочастотного динамика дрожит в такт басам при воспроизведении музыки. Ход диффузора и головки может, в случае большой громкости и подходящей конструкции динамика, достигать нескольких сантиметров и более, однако при превышении эксплуатационных параметров напряжения, подаваемого на динамик, возможно разрушение динамической системы. Помимо этого, возможно перегорание катушки из тонкой проволоки вследствие чрезмерно высокого протекающего по ней тока. Следует отметить, что регулярное прослушивание музыки на максимальных уровнях громкости отрицательно влияет на здоровье, вызывая психические и нервные расстройства и уменьшение чувствительности слуха.

Диффузор сравнительно жёсткий и сохраняет постоянную форму, однако обращаться с ним следует бережно, не прилагать значительных усилий, так как бумага — не слишком прочный материал и может порваться, а полимер — смяться или оторваться. В случае повреждения диффузора громкоговоритель обычно сохраняет работоспособность, однако прослушивание, например, музыки на нём не доставит удовольствия — из-за порывов на диффузоре возникают сильные искажения, дребезги и хрипы, нарушаются многие параметры громкоговорителя.

В случае, если динамик проектируется как широкополосный, или по крайней мере излучающий расширенный диапазон частот, в центре диффузора часто размещается бумажный, полимерный или металлический купол. Дело в том, что если при воспроизведении низших расчётных для данного динамика частот колеблется вся поверхность диффузора, то при излучении высших частот данного динамика — только центральная часть, область около катушки. Поэтому купол служит для улучшенного воспроизведения высоких частот.

Мощность динамиков, как правило, измеряется в ваттах (при этом существует PMPO — общая мощность, которую потребляет динамик, и выходящая мощность (КПД динамиков как правило не превышает 1-3 %). PMPO обычно составляет сотни ватт (иногда — киловатты для мощных колонок), а выходная мощность — ватты, реже десятки ватт (для мощных динамиков), очень редко более ста.

Принцип работы

При подаче электрического сигнала звуковой частоты, катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магнита под действием силы Ампера, увлекая диффузор и через неё создавая волны разряжения и сжатия в воздухе. Связка «диффузор-катушка» колеблется с такой же частотой, как и частота подаваемого тока. При малой толщине магнитопроводов, образующих зазор, действительно работает только малая часть катушки, приблизительно равная толщине магнитопроводов зазора. Выходящие за пределы зазора части катушки почти не работают, у таких динамиков очень низкий коэффициент полезного действия. Силу, действующую на катушку можно вычислить применив закон Ампера

, где

B — индукция магнитного поля в зазоре, I — ток через катушку, l — часть длины провода катушки находящаяся в зазоре магнитопроводов.

, где

n — число витков катушки находящихся в зазоре, d1 — диаметр катушки,

, где

h — толщина магнитопроводов образующих зазор, d2 — диаметр провода катушки. Для повышения коэффициента полезного действия динамика необходимо увеличивать толщину магнитопроводов, образующих зазор, при этом пропорционально увеличению зазора уменьшается магнитная индукция в зазоре B, но увеличивается относительная рабочая часть катушки, то есть относительная рабочая часть длины провода катушки l до некоторой величины, после которой относительная рабочая часть длины провода катушки начинает уменьшаться. При изменении амплитуды электрического сигнала звуковой частоты также изменяется положение диффузора. Так как электрический сигнал звуковой частоты, подаваемый на катушку, имеет частоту в пределах слышимости человеческого уха[2], то и диффузор колеблется относительно постоянного магнита с такой же частотой.

Здесь следует сделать замечание, что реальная частота колебаний диффузора большинства ГД и прилегающих слоёв воздуха лежит в пределах примерно 300 — 12000 Гц, причём чем меньше, хуже и проще громкоговоритель, тем у́же этот частотный диапазон и тем менее линейна его амплитудно-частотная характеристика. На частотах за пределами этого диапазона излучаемая мощность незначительна. Для воспроизведения наиболее низких частот[3] небольшие по размерам ГД вовсе непригодны.

Колеблющийся диффузор создаёт в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека. Таким образом, с помощью ГД электрический сигнал звукового диапазона частот с усилителя преобразуется в звук.

Следует повториться, что при воспроизведении наиболее низких частот из частотного диапазона, воспроизводимого динамиком, работает вся поверхность диффузора, а при воспроизведении высших частот из частотного диапазона — только центральная его часть, что располагается над катушкой. Поэтому в широкополосных динамиках часто в центре устраивается металлическая, полимерная или бумажная накладка — купол в целях улучшения воспроизведения высоких частот.

Применения

Описанная классическая конструкция является базовой и может применяться в недорогой технике, там, где не требуется высокое качество звука. Для высококачественного воспроизведения проектируются более сложные и совершенные громкоговорители.

Для создания более качественной аудиосистемы одну или несколько динамических головок помещают в корпус в виде коробки из дерева, либо пластика или металла таким образом, чтобы изолировать лицевую и тыльную поверхности диффузора друг от друга и исключить «перетекание» воздуха вокруг кромки рамы громкоговорителя. Полученное изделие называется акустическая система. Если в акустической системе присутствует встроенный усилитель, такая акустическая система называется активной, в противном случае — пассивной. Создание акустических систем, имеющих максимально чистое, естественное и натуральное звучание — весьма трудоёмкая и сложная задача, так как на конечный результат влияет множество факторов.

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми. Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Технические характеристики динамической головки

При определении мощностных параметров головки следует учитывать, что в СССР в разное время они выражались по разному — до 1985 года по ГОСТ 9010, позднее по ОСТ 4.383.001, требования которого ближе к международным нормам.

Основными техническими характеристиками динамической головки являются:

  • Тип динамической головки — Полно-диапазонная (широкополосная), низкочастотная, среднечастотная, высокочастотная
  • Номинальный диаметр — как правило, внешний диаметр диффузородержателя (рамы). Реже — диаметр подвеса диффузора либо расстояние между противоположными крепёжными отверстиями. Для компрессионных драйверов — диаметр горла рупора.
  • Мощность — номинальная, программная (длительная), либо пиковая (краткосрочная) подводимая мощность, которую выдерживает головка до своего разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возможностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с большим количеством баса или органная музыка), также разрушение может быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности.
  • Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамические головки имеют импеданс 2Ом, 4Ом, 8Ом, 16Ом.
  • Частотная характеристика — Измеренная, либо заявленная, выходная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале постоянной амплитуды на всём заданном диапазоне. Как правило, указывается предел отклонений характеристики, например, «±3dB».
  • Параметры Тиля — Смолла — Набор элеткроакустических параметров, характеризующих головку как колебательную систему.
  • Чувствительность — уровень звукового давления, производимый динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Ватт, измеренное на расстоянии 1 метр от головки.
  • Максимальный уровень звукового давления — максимальное давление, которое может развить головка без своего повреждения либо без превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чувствительности головки и её мощности. Данный параметр приводится, как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению производителя) диапазоне частот и типе сигнала.

История громкоговорителя

Александер Грэм Белл запатентовал первую электродинамическую головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876 г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Ве́рнером фон Си́менсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, [1], но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика), и в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию динамической головки, управляемую сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов. Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe(Пате), выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения)нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже — другие разновидности — применяемые в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты — труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 50-х годов XX века было низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.

Лингвистические аспекты

  1. В разговорной речи привыкли называть громкоговорителями головки громкоговорителей, что не одно и то же, головку иначе можно назвать звукоизлучателем, но не громкоговорителем, впрочем до 80-х годов прошлого века таких различий в терминологии не существовало
  2. Головку громкоговорителя (электроакустический преобразователь) называют также термином динамик. В просторечии и жаргоне словом «динамик» нередко называют и громкоговоритель целиком. В компьютерных кругах используется также выражение спикер
  3. Для термина акустическая система существуют два устаревших синонима, которые тоже когда-то были стандартизованы в качестве терминов — акустический агрегат и звуковая колонка

Номенклатура

Номенклатура советских громкоговорителей

Номенклатура зарубежных громкоговорителей

Примечания

  1. наиболее часто встречающаяся форма
  2. 20 — 20000 Гц
  3. примерно 16—250 Гц

Литература и документация

Литература

Нормативно-техническая документация

Ссылки

См. также

dic.academic.ru

Динамическая головка Википедия

Низкочастотные электродинамические громкоговорители

Электродинамический громкоговоритель — это громкоговоритель, в котором преобразование электрического сигнала в звуковой происходит благодаря перемещению катушки с током в магнитном поле постоянного магнита (реже — электромагнита) с последующим преобразованием полученных механических колебаний в колебания окружающего воздуха при помощи диффузора.

История[ | код]

В телефоне Белла и последующих конструкциях для преобразования электрических колебаний в акустические использовался электромагнитный капсюль. В нём мембрана из магнитомягкого материала колебалась в магнитном поле постоянного магнита и электромагнита. До конца 1920-х годов большинство громкоговорителей использовало именно этот принцип работы. Такие громкоговорители имели высокий уровень нелинейных и частотных искажений, а также потери из-за токов Фуко и гистерезиса[1].

Райс и Келлог демонстрируют динамический громкоговоритель

Первым катушку с током, движущуюся поперёк силовых линий, предложил использовать в громкоговорителе Оливер Лодж в 1898 году[2]. В 1924 году Честер У. Райс (англ.)русск. и Эдвард У. Келлогг (англ.)русск. запатентовали наиболее близкую к современной конструкцию динамического громкоговорителя[3].

В 20-30-х годах XX века не были известны материалы для производства постоянных магнитов достаточной мощности, поэтому в громкоговорителях тех лет в магнитной системе использовались электромагниты. Кроме основной функции — создания магнитного поля для работы громкоговорителя они также выполняли функции дросселя, ослабляя фон тока питающей сети, вызванный недостаточной фильтрацией выпрямленного напряжения в источнике питания. Также для подавления фона могла применяться специальная антифонная катушка в магнитной системе громкоговорителя.

Устройство динамического громкоговорителя[ | код]

Устройство динамического громкоговорителя[4]

Неподвижная часть динамического громкоговорителя включает диффузородержатель и

ru-wiki.ru

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ ( ДИНАМИКА )

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ
ГОЛОВКИ

      Принцип работы динамической головки
будет наиболее понятен, если головку собрать с самого начала,
ПО ПОРЯДКУ.
      Для этого потребуется кольцевой магнит
с полюсами, расположенными с плоской стороны кольца:

      Магнитное поле в таком магните будет
распологаться следующим образом:

      Теперь с задней стороны закроем магнит
стальным, магнитомягким листом, круглой формы и диаметром
равным, диаметру магнита

      Магнитное поле уже не будет излучаться
в окружающую среду, а пойдет по стальному листу, который теперь
выступает в роли магнитопровода:

      Таким же листом закроем магнит с передней
части, только в этом листе должно быть отверстие, диаметр
которого равен внутреннему диаметру магнита:

      Магнитное поле и с этой стороны замыкается,
но магнитные линии внутри магнита нужно распередедить более
равномерно, поэтому внуть вставим стальной цилиндр. Диаметр
цилиндра должен быть меньше внутреннего диаметра магнита,
причем разница в диаметрах зависит от конструктива используемой
магнитной катушки. Введение цилиндра так же способствует концентрации
магнитного в получившимся зазоре, покольку разрывает магнитопровод:

      Далее в зазор помещается катушка индуктивности,
причем величина на которую катушка уходит внутрь магнитного
зазора равна половине высоты катушки, т.е. катушка погружается
ровно на половину своей высоты. Такое расоложение катушки
необходимо для обеспечения одинакового хода катушки как внутрь
магнитной ситемы, так и наружу:

      Теперь, если к катушке подключить источник
напряжения, то катушка будет выталкиваться. если ее магнитное
поле будет одной полярности с магнитным полем магнита:

или втягиваться, если ее магнитное поле будет противоположным
магнитному полю магнита:

      Теперь закрепим катушку на жектском
цилиндре, а его соединим с бумажным конусом:

      При движении катушки в магнитном зазоре
это движение будет передавать конусу и тот будет вызывать
механическое движение воздуха, т.е. появится звук. Конус называется
дифузором и может быть выполнен не только из бумаги, но об
этом несколько позже.
      Катушка по сути ничем не закреплена,
следовательно она может ударяться и о магнит и о стальной
цилиндр, находящийся внутри магните и именуемый керном. Для
того, чтобы исключить эту неприятность катушку фиксируют в
простренсте при помощи центрирующей шайбы — спайдера, а с
широкой стороны конуса, по периметру крепится дифузородержатель:

      И магнит, и дифузор крепятся к корзине — магнит либо приклеевается, либо прикручивается
винтами. Диффузор приклеивается, точнее не диффузор, а диффузородержатель и спайдер:

      Со стороны диффузора остается отверстие
и его нужно закрыть, чтобы избежать попадания внутрь пыли
и мелкого мусора:

      Для этого используется защитный колпачок.
Однако эта технологическая деталь выполняет еще одну функцию
— она отвечает за воспроизведение высокочастотной составляющей
звукового сигнала. Причина такого разделения труда чисто механическая.
Для воспроизведения ВЧ сигнала необходима небольшая амплитуда,
но слишном быстрое возвратно-поступательное движение дифузора.
Если дифузор будет слишком тонким, значит он будет легким
и решение воспроизведения вроде бы обеспечено. Однако если
дифузор будет тонким он будет слишком мягким и не сможет полноценно
воспроизводить НЧ составляющую, где необходимо использование
всей площади дифузора. Дифузор попросту будет гнуться в середине:

      Поэтому производители идут на различные
компромисы — сами дифузоры могут состоять из нескольких компонентов,
например на пропитанную бумагу напыляется алюминий, а защитный
колпачок делается из более жесткого материала, его форма изготавливается
таким образом, чтобы обеспечить максимальную отдачу на ВЧ.
В данном примере бумажный дифузор оснащен пластиковым, металлизированным
защитным колпачком:

      Иногда, чтобы еще больше усилить отдачу
динамической головки на ВЧ используют защитные колпачки в
виде рупора, выполненного из бумаги, но пропитанного более
жесткой пропиткой и высушенного под бОльшим давлением:

      Осталось подключить катушку дифузора
к клеммам, и делается это многожильным, мишурным проводом,
устойчивым к многократным перегибам:

      Обычно вывода катушки тянутся по диффузору
примерно до середины его диаметра и запаиваются в специально
заштампованные в диффузор клеммы-заклепки. К этим клемма и
подпаивается один конец мишурного провода, а второй подпаивается
к установленной на корзине клеммной колодке. К колдке подпаиваются,
или подключаются через специальные самозажимные клеммы провода,
идущие на клеммы, установленные на корпусе АС.

     

      Динамические головки работающие во всем диапазоне звуковых
частот называются широкополосными и при их производстве приходится
решать множество проблем, позволяющих действительно получить
более-менее линейную АЧХ. Однако есть еще один вариант решения
проблемы воспроизведения всего звукового диапазона — использование
нескольких динамических головок:

      Каждая динамическая головка предназначена
для воспроизведения только своего частотного диапазона, а
акустические системы, использующие такие головки называются
многополосными. Большие динамические головки в таких системах
отвечают за воспроизведение НЧ и СЧ диапазона, их паспортная
мощность значительно превышает мощность маленьких головок,
отвечающих за воспроизведение СЧ и ВЧ диапазона. Разделение
сигнала, подаваемого на головки призводится либо пассивными
фильтрами, устанавливаемыми внутри акустической системы, либо
фильтры ставятся до усилителей мощности, но в этом случае
требуются бОльшие затраты, поскольку для каждой динамической
головки требуется свой усилитель. Разумеется, что у каждого
из способов есть свои плюсы и свои минусы.
      При использовании пассивных фильтров
возникают проблемы согласовани динамиков по фазе, но общий
комплект получается значительно проще и дешевле. При использовании
отдельных усилителей для каждого диапазона с фазировкой проблемы
решаются проще, но довольно ощутимо возрастает стоимость комплекса.
      Ну теперь принцип работы динамической
головки должен быть понятен полностью — при подаче переменного
напряжения с усилителя мощности катушка то втягивается, то
выталкивается из магнитного зазора, а поскольку она жестко
соединена с дифузором, то он повторяет все ее движения вызывая
движение воздуха с той же частотой, что и подаваемое с усилителя
напряжение:

      Осталось выяснить лишь некоторые нюансы,
которые лишь на первый взгляд кажутся второстепенными.
      Прежде всего следует поговорить о «полостности»
акустических систем.существует мнение и оно довольно популярно
среди начинающим паяльщиков и рядовых обывателей, что чем
больше полос на акустической системе, тем лучше.
      Из вышенного сказанного следует, что
прежде всего частотный диапазон зависит от материала дифузора,
а так же ситемы его крепления, следовательно, если производитель
не стал беспокоится о закупке хорошего сырья для изготовления
дифузоров, а пошел по пути разрезания звукового диапазона
на 4-5 частей, то уже можно смело говорить о том, что сырье
для акустической ситемы было собрано уж если не на мусорке,
то совсем не далеко от нее. Главная проблема многополосных
акустических систем (АС) это соблюдение фазы звукового сигнала,
а для этого уже требуется не примитивный набор конденсаторов,
который обычно йстанавливается в подобных многополосных АС,
а серьезный набор фильтров с множеством катушек индуктивностей
и конедесаторов. В результате получается звуковая каша с совсем
низкой дитализацией, поскольку довольно часто получается,
что дифузоры двух соседних дианазонов работают в противофазе,
чем обеспечивают коверканье не только фазовых характеристик
АС, но и провалы на частотных.
      Наиболее оптимально разделение звукового
диапазона на 2-3 полосы. В первом случа большая динамическая
головка воспроизводит НЧ-СЧ, т.е. от 20 Гц до 6…8 кГц, а
маленькая динамическая головка воспроизводит только ВЧ, т.е.
от 6…8 кГц до 20 кГц. На каком участке звукового диапазона
делать деление определяет уже производитель и отталкивается
от того насколько высокочастотный сигнал способна воспроизводить
бОльшая динамическая головка. При разделении звукового диапазона
на 3 части бОльшая головка воспроизводит только НЧ сигнал,
среднаяя — среднюю частоту, а самая маленькая, именуемая часто
пищалкой — высокую частоту. Разделение частотного диапазона
так же остается за производителем.

      Однако, для орентирования какой динамик
какой частотный диапазон воспроизводит используется следующее
делениезвукового диапазона:
            20-40Гц – нижний
бас 40-80Гц – бас
            80-160Гц – верхний
бас
            160-320Гц – нижний
мидбас
            320-640Гц – мидбас
            640-1.280Гц – верхний
мидбас
            1.28-2.56кГц – нижняя
середина
            2.56-5.12кГц – середина
            5.12-10.24кГц –
верхняя середина
            10.24-20.48кГц —
верх
      Кроме частотного диапазона у динамической
головки есть еще один не маловажный параметр — чувствительность,
которая выражается в дБ. Зависит этот параметр так же от используемых
технологий, в частности от массы дифузора, жесткости центрирующей
шайбы и дифузородержателя, а так же магнитной силы самого
магнита.
      Масса дифузора зависит от используемого
для его изготовления материала, который должен обеспечивать
достаточную жесткость и в тоже время весить как можно меньше.
Решая эту проблему производители идут на всевозможные ухищрения
— и кивларовые покрытия, и карбон, и напыление алюминия. Так
же используются всевозможные материалы для центрирующей шайбы
и дифузородержателя — всевозможные резины, дермантины, пропитанные
паралоны. Однако как бы там ни было у динамиков с большой
чувствительностью всегда будет бОльшая цена, поскольку для
их изготовления требуются дорогие материалы и при подачи одной
и той же мощности они будут звучать громче.
      Тоже самое касается и магнитной системы
— большой магнит это совсем не показатель качества, ведь намагнитить
можно и гайку от колеса паравоза, однако полноценным магнитом
она не станет. Для примера возьмем неодимовые магниты — при
небольших габаритах они обеспечивают магнитный поток, который
измеряется десятками киллограмм. Сила магнитов для акустических
систем измеряется в граммах, но это не значит, что сам магнит
именно столько весит. Если совсем упростить процедуру измерения
магнитной силы, то магнит «клеится» к ровному стальному
листу, а затем бизменом отрывается. Сколько кг покажет бизмен
в момент отрыва — такая магнитная сила у магнита. Однако этот
параметр на динамических головках указывается крайне редко
— все выводы о чувствительности делаются из указанного параметра
в дБ.

      Наиболее ярким примером заблуждений
на этот счет служит высказывание рядовых потребителей о том,
что некоторые колонки, даже известных производителей «запирают»,
т.е. на максимальной громкости имеют место быть ярковыраженные
искажения, поэтому покупая автомобильный магнитофон серьезного
производителя они покупают к магнитофону акустику типа «Домотек»,
«Евротек» или еще какой нибудь «Г@внотек»
с пластмассовым дифузором и дифузородержателем, сделанным
из отходов сапожно-галошной фабрики. Эти колонки не «запирают»,
да они и не могут «запирать» — при чувствительности
в 65-70 дБ они не способны воспроизвести резкоменящийся сигнал,
который возникает при клиппинге — когда расчетная величина
выходного напряжения выше напряжения питания. Они не способны
даже на среднюю детализацию музыкального фрагмента, не говоря
уже о возможности полноценно отыграть загоняемые в них 14…16
Вт.
      С другой стороны мало кто отдает отчет
о том, что максимальный сигнал на выходе автомобильных магнитофонов
и ресиверов достигается при среднем положении регуляторов
тембра. Стоит повысить уровень НЧ на 6 дБ, т.е. в 2 раза,
как на 3/4 от максимальной громкости уже появятся ярковыраженные
искажения — это клиппинг, т.е. амплитуда сигнала получается
больше напряжения питания. Более подробно о клиппинге и загадочных
дБ несколько позже.
      Иногда производитель, не имея возможности
приобрести более сильные магниты, но имея желание получить
хорошую чувствительность применяет склеивание магнитов и это
говорит лишь о честности производителя, но ни как о его халтуре:

      Не маловажным технологическим приемом
является использование различных материалов и технологий для
изготовления корзины. Наиболее популярными являются литые
и штампованные корзины. Разумеется, что наиболее жесткими
являются конструкции из литого под давлением алюминиевого
сплава и для мощных динамических головок это довольно актуально
— нужно не только толкать тяжелый дифузор, но еще и гасить
инерционные силы, которые неизбежно возникают при движении
дифузора, поэтому литые корзины предпочтительней:

      Однако сказать, что динамические головки
с штампованной корзиной ни на что не пригодны тоже будет не
верно — среди них есть и весьма шикарные представители своего
класса:

      Динамические головки для СЧ и ВЧ диапазонов
тоже довольно разнообразны. Так же могут использовать и штампованные,
и литые корзины, а могут быть и заключены в рупор — для большей
отдачи:

      Остается упомянуть еще об одной технологической
хитрости — чтобы улучшить связку магнитных потоков между магнитом
и катушкой увеличивают диаметр катушки, о чем производитель
не забудет упомянуть.
Зачастую, чтобы облегчить вес катушки используют более тонкий
провод, что приводит к нагреву катушки. Чтобы исключить ее
перегрев в керне делают специальное вентиляционное отверстие,
позволяющее свободно циркулировать воздуху внутри магнитной
системы и охлаждать катушку:

      Осталось рассмотреть только собственный
голос динамической головки. Нет, это не опечатка — у каждого
динамика есть свой собственный голос. Дело в том, что дифузор
не может мгновенно переместится из одной точки в другую и
там остановится — не даст инерция. Следовательно эта самая
инерция будет влиять и на звук, поскольку звук формирует дифузор.
Для примера подадим на катушку постоянное напряжение, дифузор
переместится на определенное расстояние, определяемое поданным
напряжением. Теперь, если резко снять прилагаемое напряжение,
то дифузор начнет стремится к своему первоначальному состоянию,
но проскочив его по инерции сделает небольшой ход в противоположном
направлении, и снова предпримет попытку вернуться на первоначальное
положение, но опять, по инерции «проскочит» его,
конечно же на гораздо меньшее расстояние, но проскочит. Таким
образом при резком снятии напряжения возникает некоторый колебательный
процесс, который собственно можно назвать персональным голосом
динамической головки. Частота, на которой будут происходить
колебательные процессы является частотой собственного резонанса
динамической головки, а скорость затухания этих колебаний
называют «водопадом»:

      Так же инерция влияет на фазовые характеристики
динамической головки — если дифузор слишком тяжелый, то фаза
будет отставать. Поэтому для самостоятельного изготовления
лучше выбирать АС либо с широкополосными динамиками, либо
на 2 полосы, ну в крайнем случае на 3, и уж ни в коем случае
на 4 — шансы на удачный подбор динамических головок по всем
параметрам для всех полос снижаются в геометрической прогрессии.
      Инерция так может сослужить другую медвежью
услугу при использовании корректора Линквица — делая большой
выброс на частоте резонанса НЧ динамиков всегда есть шанс
получить проблему. Катушка получает слишком большую амплитуду
и ударяется о магнитную систему. На слух это можно сразу не
услышать, а вот разбить катушку можно буквально за 10-15 минут
и как следствие — клин дифузора.
      Мощность акустической ситемы это показатель
мощности, при превышении которой есть шанс вывести АС из строя,
но ни как показатель мощности как таковой, означающий, что
подавая на АС 2 вольта переменного напряжения Вы получите
200 Вт на АС расчитанной на 200 Вт. Мощность АС должна быть
выше мощности усилителя на 20-25%, чтобы обеспечить запас
на пик фактор и не выйти из строя в случае возникновения клиппинга.
      При использовании слишком мощных АС и
слабого усилителя отдача АС довольно заметно снижается, поскольку
для мощных динамических головок используются очень жесткие
материалы, а вес диффузора достаточно велик. В результате
динамик делает вид, что он что то воспроизводит, поэтому перед
началом строительства комплекса лучше еще несколько раз подумать
какую мощность Вам все таки нужно.
      Довольно часто возникает вопрос — какие
динамические головки выбрать — автомобильные или для стационара.
Ответ на этот вопрос кроется в самом названии динамических
головок — АВТОМОБИЛЬНЫЕ, т.е. для автомобиля, имеющие повышенную
влагостойкость, пылезащищенность, более низкую чувствительность,
чтобы обеспечить малую реакцию дифузора на дрожание кузова
автомобиля, несущегося по дороге. И уж не сомневайтесь — производитель
не забудет за все эти дополнения взять деньги. С другой стороны
— автомобильные динамики гораздо доступней. Поэтому следует
соизмерить транспортные расходы на покупку более дешевых динамиков
для стационарной АС и имеющихся в продаже, через дорогу, автомобильных.
Было бы не справдливо умолчать еще об одном нюансе — для увеличения
звукового давления динамические головки для стационарной АС
конструктивно выполняются с большим дифузором. В автомобиле
габариты ограничены, поэтому для создания точно такого же
звукового давления увеличивается амплитуда хода диффузора.
Поэтому, при выборе динамических головок следует давать поравку
на габариты акустической системы, а так же на то, как часто
планируется выносить ее на улицу.

      Напоследок еще небольшая напоминалка
— если есть возможность потратить несколько бОльшую сумму
на акустическую систему, то основной упор лучше сделать на
качество АС, а не на максимальную мощность — все равно громче
этого вряд ли получится:

      Да и само акустическое оформление, т.е. конструкция АС играет далеко не последнюю
роль. Более подробно об акустическом оформлении ЗДЕСЬ.
   

Адрес администрации сайта: [email protected]
   

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

              СТРОКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ПОИСКА

soundbarrel.ru

О доработке низкочастотных динамических головок 2ZV.ru

Рассказать в:

О доработке низкочастотных динамических головок
А. ЛЕВАШОВ, г. Глазов, Удмуртия
Автор поделился своим опытом ремонта и доработки динамических головок НЧ — заменой или установкой пылезащитного колпачка, перемоткой звуковой катушки, способом устранения призвуков.
До сих пор в эксплуатации используются двухполосные АС «Вега 15АС-109», «Радиотехника 25АС-309» и им подобные, оснащенные низкочастотными головками на резиновом подвесе (35ГДН-1 или чаще всего 25ГДН-26). Но аудиофилы давно отказались от этих акустических систем из-за заметных искажений.
Причина возникновения искажений на низких частотах при повышении подаваемой мощности более 10 Вт была в пылезащитном колпачке головки, выполненном из тонкого пластика (или из бумаги). С ростом звукового давления при увеличении подаваемой мощности он начинает деформироваться и вносит характерный призвук в звучание. Все попытки усилить колпачок не принесли успеха — дребезг снижался, но появлялись искажения другого характера. Поэтому было решено колпачок удалить, заменив его более жестким. Я пытался установить на диффузор и разрезанный теннисный шарик, и сделанный из папье-маше «пылевичок», но искажения не пропадали, они просто меняли свой характер. Полиэтиленовая крышка для мелких банок имеет выпуклую форму, напоминающую пылезащитный колпачок низкочастотной головки 75ГДН-хх. Изготовленный из крышки «пылевик» превзошел ожидания — все призвуки динамика просто пропали, появилось ощущение мягкого, глубокого баса. Процесс переделки прост: нужно аккуратно удалить старый колпачок, предварительно размочив место склейки растворителем, в крышке срезать бортик, а затем приклеить ее по краю любым прочным эластичным клеем (например, «Момент» или «88 Люкс») к диффузору. При желании новый колпачок можно окрасить в черный цвет нитрокраской. Оказалось, что этот способ применим еще к ряду динамических головок отечественного производства (25ГДН-, 35ГДН- и др.), устанавливаемых в «Вега 100 АС» и им подобных. Для таких головок можно использовать в качестве заготовок крышки подобной формы большего диаметра. Охлаждение звуковой катушки обеспечивается лучше, если ближе к центру конуса диффузора прорезать в нем два отверстия диаметром 5…7 мм, которые затем заклеить кусочками мелкой сетки из ткани малой плотности. Кроме полиэтиленовых крышек можно использовать алюминиевые банки емкостью 0,33 л. От них отрезают дно и, покрыв его с двух сторон тонким слоем мастики (автомобильный «антигравий») или разведенной в бензине сырой резины (для демпфирования), устанавливают на место колпачка,
Следующий совет по доработке применим для всех низкочастотных головок с резиновым гофром. Повысить отдачу головки на низких частотах можно следующим нехитрым способом. Необходимо подключить головку на несколько часов к вторичной обмотке понижающего сетевого трансформатора с напряжением на 6 или 12В (в зависимости от мощности головки). Подведенное к динамику переменное напряжение вызывает колебания диффузора, при этом происходит увеличение гибкости и хода подвижной системы, размягчается резина гофра и сетка ограничителя хода. Эту операцию рекомендую проводить с удаленным пылезащитным колпачком, при этом необходимо перевернуть динамик диффузором вниз, установив его на какую-либо емкость, например, небольшое ведерко, чтобы не мешать движению магнитной системы, и периодически контролировать нагрев магнита, дабы не сжечь катушку. При напряжении питания 6 В динамик может работать около часа, затем его необходимо отключить для охлаждения. Процедуру повторить 5—6 раз, хотя уже после первых 30 минут «притирки» пропадут все слышимые до этого шелесты и дребезги.
Говоря о головках иностранного производства, следует упомянуть автомобильную акустику. Основная проблема автомобильных многополосных систем — это попадание пыли в магнитную систему и, как следствие, выход из строя низкочастотной головки. Здесь тоже все очень просто: потребуется немного пластилина, стеклоткани, мыла и клея ЭДП (эпоксидная смола). Сначала необходимо снять средне- и высокочастотную головки с низкочастотной. Для этого необходимо аккуратно добраться в высокочастотном динамике до винта, крепящего его к магниту НЧ головки, и вывернуть его, затем отрезать провода и удалить поролон, приклеенный к катушке НЧ головки. Таким образом, вы получите отдельные НЧ и СЧ-ВЧ головки.
Затем из плотного картона вырезают овал (для диффузора эллиптического сечения), соответствующий размерам будущего пылезащитного колпачка. Далее на полученную заготовку наносят пластилин, придают ему форму колпачка и протирают бензином или керосином для удаления неровностей и отпечатков пальцев, после этого разводят мыло водой и полученной пеной обильно смазывают готовый шаблон. Дав мылу подсохнуть, приступают к изготовлению «пылевика».
Следующую операцию рекомендуется проводить, намазав пальцы кремом или мыльной пеной и дав ей высохнуть, — так будет легче отмыть руки от смолы. Из стеклоткани или другого подходящего
материала вырезают заготовку нужного размера, разводят необходимое количество смолы и пропитывают ею ткань. Перед пропиткой стеклоткань необходимо обжечь для удаления из волокоь парафинов, а в процессе пропитывания смолу нужно втирать в материал. Пропитанную ткань накладывают на пластилиновую заготовку и аккуратно растягивают ее до удаления складок. После высыхания клея снимают готовый «пылевик» с шаблона. Если все сделано правильно, то колпачок должен легко отойти от шаблона, а при затруднении съема необходимо подержать шаблон в теплой воде, чтобы дать мылу раствориться.
Готовый колпачок устанавливают на диффузор, а СЧ-ВЧ головки крепят отдельно к декоративным сеткам, чтобы приподнять их над диффузором НЧ головки. Сигналы к СЧ-ВЧ головкам подводят отдельными проводами от клемм НЧ головки, а не от ее диффузора, как это было раньше. Для кого-то более приемлемым вариантом окажется изготовление отдельных малогабаритных колонок.
Если низкочастотная головка вышла из строя в результате попадания пыли, то здесь вариант только один — перемотка катушки. О перемотке уже много сказано; остановлюсь только на двух интересных обстоятельствах.
Первое: не всегда удается снять диффузор, не повредив гофр (зачастую он изготовлен из прессованного поролона, и применение растворителя для размягчения клея недопустимо). В таком случае можно попробовать изготовить гофр самостоятельно. Необходимо качественно пропитать гофр одного из динамиков клеем ЭДП и дать клею подсохнуть. Затем, как описано выше, намылить отвердевшую поверхность, получив, таким образом, форму для изготовления нового гофра. Теперь можно развести в бензине сырую резину либо взять автомобильный «антигравий» для пропитки нового подвеса, который следует вырезать в виде овальной полоски из тонкой мягкой ткани. Далее укладывают полоску на шаблон и пропитывают ее, повторяя операцию пропитки несколько раз до образования слоя толщиной 0,5…1,2 мм (чем толще слой, тем он жестче). Пропитку просушить в течение 30…50 мин при температуре 50…70 °С и аккуратно снять готовое изделие с шаблона. Новые гофры дают вполне приемлемое качество звука.
Второе: не всегда удается найти подходящий материал для основания катушки динамика, в идеале катушка должна быть намотана на алюминиевой или медной фольге. Но имеющаяся в продаже фольга либо слишком толстая, либо, наоборот, тонкая. Поэтому лучше использовать металл от стенки алюминиевой банки. После вырезания полоски нужного размера металл необходимо «отпустить», так как он обладает пружинящими свойствами. Для этого полоску равномерно нагревают над открытым пламенем, а затем остужают при комнатной температуре. Образовавшуюся окалину удалять не нужно, надо лишь протереть поверхность тканью, смоченной в бензине, а оксидный слой впоследствии сыграет роль отличного изолятора при намотке катушки. Оставшиеся операции намотки проводят как обычно. •
Радио №8/2010



Раздел:
[Динамики]

Сохрани статью в:



2zv.ru

Динамические головки для усилителей

   Основные виды и характеристики динамических головок для применения в УМЗЧ. Сегодня мы продолжаем нашу <лекцию> про динамические головки. В прошлой статье вам рассказал про историю создания и основу работы динамических головок. А сегодня вы узнаете какими бывают головки. Динамические головки могут быть трех основных видов: 1 — низкочастотные головки (в советском союзе ГДН — головка динамическая низкочастотная).

   Такие головки отлично воспроизводят низкие частоты и очень частично пропускают высокочастотные звуки. А что такое низкая частота? Нашим языком — бас. Во время глубокого баса на диффузор динамика образуется очень большое давления и поэтому особое внимание во время сборки нужно уделить прочности диффузора и его держателя.

   Диффузор зарубежные производители чаще всего изготавливают из пластмассы или стеклоткани, очень редко используют ударостойкое стекловолокно или металл. В отечественных головках диффузор в основном делали из бумаги или картона, держатель диффузора из резины, паралона или бумаги.

   Сегодня резину применяют достаточно редко, рынок забит головками с гупочным подвесом. Из известных отечественных низкочастотных головок можно выделить 70 гдн (с резиновым подвесом) и 50 гдн (с паралоновым подвесом), у первой мощность 70 ватт по паспортным данным, у второго 50.

   Головки часто применялись в акустических системах (колонках) типа анфитон, С-90 и тем подобный. Это были самые мощные установки которые были доступны гражданам советского союза. Мощность колонок 100 ватт, максимально выдерживают 130 ватт, прошу не путать ватты советского союза с импортными ваттами, просто для сравнения — 13 ватт советского союза одобренный ГОСТ-ом равно 130-и импортным ваттам, это не просто домыслы, все доказано на опытах.

   Низкочастотные головки чаще всего используют в сабвуферных комплексах для домашнего пользования, но в последнее время собвуфер перешел в багажник автомобиля звуковых меломанов, люди жаждут мощных басов, но не нужно забывать — мощные бассы образуют вибрацию и если однажды у вас отвалится бампер или глушитель, не нужно валить вину на других — сабвуфер! 

   Вот единственный виновник! ГДШ — головки динамические широкополосные — эти головки применяются чаше всего, отличное воспроизведение низких, средних и высоких частот, в советском союзе большое применение нашли легендарные 10 ГДШ, действительно это головка создавалась выходя из суровых требований, очень точная центровка, благодаря чего головка остается модной и по сей день, некоторые импортные производители точно бы позавидовали!

   ГДВ — головка динамическая высокочастотная, последний компонент качественной акустической системы, в народе более известна как пищалка. У этого вида неподвижный диффузор, благодаря чему головка преобразует только высокочастотный спектр.

   Головки как право бывают небольшой мощности до 20 ватт (в основном до 10 ватт), их применяют в готовых акустических системах, но в последнее время их уже не используют, поскольку в мощных установках они не меняют звук, а высокие частоты очень хорошо могут воспроизвести и широкополосные динамические головки.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru

Фазовое согласование динамических головок — Основы акустики

18 Сентября 2006

Автор: Ю. Макаров

Трехполосный УНЧ позволяет избавиться от разделительных фильтров в АС, улучшить согласование УНЧ с головками, уменьшить частотные, нелинейные и фазовые искажения. Трехполосный УНЧ обеспечивает одинаковую с однополосным УНЧ громкость при меньшей мощности усилителей полос. Однако никакого физического чуда ожидать не следует. В каждой полосе используются усилители достаточно малой мощности [7], которые необходимо нагружать на чувствительные головки. Особенно это касается НЧ полосы. Именно поэтому применение компрессионных головок нежелательно. Однополосные традиционные УНЧ для того и конструируются с повышенными мощностями, чтобы иметь возможность регуляторами тембра поднимать усиление по краям звукового диапазона, если низок КПД головок. Для трехполосного УНЧ наилучшими являются головки 6ГД2, 4ГД8Е, 2ГД36. В каждую АС следует устанавливать по две штуки каждого типа, соединяя их между собой последовательно.

С каждой группой годовое желательно включить последовательно потенциометр сопротивлением 10 — 30 Ом для подстройки «на слух». В областях конструирования АС найдено множество оригинальных решений, значительная часть которых касается технологии изготовления головок. Радиолюбители смогут применить на практике только разработки, касающиеся совершенствования ящиков АС с целью линеаризации фазовой характеристики громкоговорителя. Электрическое фазирование головок АС является разумеющимся при изготовлении АС. Фазирование акустическое — это также необходимое мероприятие для адекватного преобразования электрического сигнала в звуковой. На рис. 1 показано традиционное размещение головок на фронтальной доске АС. Очевидно, что геометрическое смещение Δt СЧ и ВЧ головок относительно НЧ головки вызовет неодновременный приход компонентов звука сложного спектра к слушателю. Оценим влияние этой неравномерности. Рассмотрим сначала простой случай, когда к головкам СЧ и НЧ подведен синусоидальный сигнал, близкий по частоте к частоте раздела фильтров в АС (или в трехполосном УНЧ). Будем считать, что предыдущие звенья аппаратуры (УНЧ и фильтры) не изменили фазу сигналов, подведенных к головкам. Головка СЧ расположена ближе к слушателю. Очевидно, что звуковой сигнал, воспроизводимый СЧ головкой, достигнет слушателя раньше, чем такой же по форме сигнал от НЧ головки.. Складываясь несинфазно, эти два сигнала создадут у слушателя неверное представление о чистоте тона, появится некоторая хриплость звучания.

Более правильным способом испытания АС будет метод возбуждения громкоговорителя сигналом прямоугольной формы. Прямоугольный импульс можно представить в виде множества синусоидальных сигналов широкого спектра частот, заполняющего этот импульс, причем все синусоиды точно сфазированы между собой. Подадим электрический прямоугольный импульс на АС. Громкоговоритель преобразует электрическую энергию импульса в механическую энергию колебаний диффузоров головок, движения которых создадут колебания частиц воздуха. Этот, уже акустический импульс можно принять измерительным микрофоном и наблюдать на экране осциллографа. Очевидно, качество АС тем лучше, чем ближе сходство форм акустического н электрического импульсов. При расположении головок по схеме, показанной на рис. 1, нельзя надеяться на точное преобразование громкоговорителем сигналов электрических в акустические. Вероятно, сдвинув СЧ и ВЧ головки на некоторое расстояние, совместив их акустические центры (центры излучения) с акустическим центром НЧ головки, можно добиться одновременного прихода к слушателю отдельных составляющих спектра импульса. Схема такой АС показана на рис. 4. Исследованиями установлено, что передача таким линейно-фазовым громкоговорителем импульсного сигнала прямоугольной формы осуществляется значительно правильнее, чем АС по схеме, изображенной на рис. 1. Люди, обладающие музыкальным или вообще тренированным слухом, имеют повышенную чувствительность к описанным искажениям.

Критерий качества звучания связан прежде всего с точностью воспроизведения переходных процессов, свойственных самим музыкальным инструментам[8]. Переходные процессы, связанные с характером нарастания и спадания звука, передают слушателю наиболее полную информации об инструменте и особенностях игры исполнителя. Поэтому АС с фазовой коррекцией имеют лучшее звучание. Измерения параметров АС при испытании синусоидальным или шумовым сигналом не дают представления об их качестве при передаче музыкальной программы. Например, если в ящик поместить около 20 маленьких головок невысокого качества с относительно высокой резонансной частотой (150 Гц), то такая система будет работать, начиная с 20 Гц. Однако подобная АС не может воспроизвести последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения 50-100 с-1. Несмотря на линейность АЧХ по звуковому давлению, импульсы будут дифференцироваться и воспроизводиться в виде заостренных пиков. Иная картина наблюдается при возбуждении такой АС синусоидальным сигналом. Расстояния между излучателями малы по сравнению с длиной излучаемой волны, поэтому каждый излучатель должен совершить работу по преодолению установившегося звукового давления, созданного всеми остальными излучателями.

Эта работа значительно больше той, которую совершал бы одиночный излучатель, преодолевая лишь упругую реакцию среды (воздуха), соколеблющегося с одним диффузором. Поэтому систему таких излучателей можно уподобить одному излучателю большого диаметра, что и обеспечивает АС ровную АЧХ при стационарном сигнале (синусоида) с самых низких частот. Однако из этого не следует, что звучание такой АС окажется удовлетворительным. Сумма посредственных излучателей принципиально не может дать высокого качества звучания, так как звуковые импульсы, возбуждаемые отдельными головками, подходят к диафрагмам других излучателей не одновременно вследствие ограниченной скорости звука и технологической неодинаковости резонансных частот головок и расстояний между излучателями.

В результате звуковое поле, возбуждаемое такой АС от импульсного сигнала, будет соответствовать дифференцированному входному напряжению. Поэтому иногда даваемые радиолюбителям рекомендации применения нескольких НЧ головок с относительно высокими резонансными частотами для замены одной качественной теоретически необоснованны. Кроме того, в многополосных АС резонансные частоты СЧ и ВЧ головок также должны быть по возможности ниже частот разделения фильтров, чтобы не происходило дифференцирование импульсов. Частота /в, до которой работу динамической головки прямого излучения можно с некоторыми допущениями описать колебаниями поршня с площадью, равной эффективной площади диффузора, определяется[2]:

fB = C/1,25D (1)

где С-скорость звука в воздухе 330 м/с;. D-диаметр основания диффузора, м; /в-верхняя частота, Гц.

Эффективная площадь диффузора считается равной 50-58% полной площади[9]:

Sэфф = Kπ(D2/4) (2)

где K=0,5-0,58.

Для нахождения акустического центра динамической головки с конусным диффузором следует заменить объем, занимаемый конусом, на равный ему объем цилиндра с площадью основания, равной эффективной площади конуса диффузора. Геометрический центр этого цилиндра и есть акустический центр головки. Это справедливо в диапазоне частот, определяемых по формуле (1).

Найдем способ определения акустического центра применительно к головкам произвольных размеров. Известно, что объем усеченного конуса (в м3) определяется:

VK = (p /3)*HK* (R2 + r2 + Rr), (3)

где R, r — радиусы большего и меньшего оснований, м; Нк- высота усеченного конуса, м.

Объем цилиндра (в м3):

VЦ = SЭФФ * HЦ, (4)

где S-площадь основания, равная Sэфф, м2; Hц-высота цилиндра, м.

Сформулированное условие отыскания акустического центра требует замены объема Vк на равный HЦ:

VK = VЦ = (p /3)*HK*(R2 + r2 + Rr) = Sэфф*HЦ

Очевидно, что геометрический центр цилиндра лежит на середине его высоты и является акустическим центром (рис. 2).

Рис. 2. Расстояние от плоскости большого основания конуса диффузора до акустического центра назовем высотой акустического центра:

h = 0,5HЦ = (π/6)* (1/SЭФФ)*HK*(R2 +r2 + Rr) = (1/6) ∙ (HK /KD2) ∙ (D2 + d2 + dD), (5)

где D и d — диаметры большего и меньшего оснований; К = 0,5-0,58.

По формуле (5) можно найти высоту акустических центров СЧ и НЧ головок и вычислить величину смещения Δh головки СЧ для совпадения hСЧ и hНЧ (рис. б):

Δh = hСЧ — hНЧ (6)

Поскольку базой, от которой измеряется h, является плоскость большого основания диффузора, то для совпадения hНЧ и hСЧ нужно сместить базовую плоскость СЧ головки относительно базовой плоскости НЧ головки на величину Δh, т. е. заглубить СЧ головку внутрь АС (либо выдвинуть НЧ головку). Обычно для уменьшения неравномерности АЧХ рекомендуют устанавливать СЧ головки, чтобы их базовые плоскости лежали в плоскости наружной части акустического экрана ящика АС. В то же время головки НЧ обычно крепятся к внутренней плоскости этого экрана. При толщине экрана 20-25 мм еще более возрастает несовпадение hСЧ и hНЧ, что увеличивает фазовый сдвиг воспроизводимых компонентов сигнала. Например, для головок 6ГД2 (Dэфф~200 мм) и 4ГД7 (Dэфф ~154 мм) Δh ~10 мм = 0,01 м. Такое сравнительно небольшое Δh является следствием близости геометрических размеров диффузоров. Излучение СЧ головки доходит до слушателя с запозданием:

Δt = Δh/C = 0,03 μρ (7)

С учетом толщины экрана Δt ~ O.08 мс. Для головок 6ГД2 и 4ГД8Е (Dэфф ~ 100 мм) Δh = 20 мм и Δt ~ 0,06 мс, а с учетом экрана Δt ~ 0,12 мс. Однако не следует делать ошибочный вывод, что равенство диаметров НЧ и СЧ головок улучшит АС. Увеличение Dэфф снижает fв, определяемую формулой (1). При этом возникнут трудности ее согласования в зоне совместной работы с ВЧ головкой. Частоту, на которой происходит полное подавление сигнала в зоне совместной работы головок, можно определить [6]:

fN = 1/(2*Δt), (8)

Например, при Δt ~ 0,05 мс для СЧ и ВЧ головок происходит спад высоких частот уже с 10 кГц.

Фазовый сдвиг, вызывающий частичное подавление некоторых частот, определяется [5]:

φ = 2*π*f*c

Отрезок времени от момента возникновения сигнала до t ~ 0,5 — 1,0 мс наиболее существен для восприятия тембра инструментов. На этом отрезке времени отдельные частотные компоненты, суммой которых можно представить результирующую форму сигнала, жестко связаны между собой, т. е. когерентны. Акустические свойства помещения еще не сказываются на восприятии сигнала. При монофоническом воспроизведении сигналы от НЧ до СЧ головок одной АС когерентны, практически тождественны и разделены для воспринимающих их органов слуха временем Δt. Время Δt слишком мало, чтобы сигналы воспринимались как два независимых [3]. Поэтому создается один кажущийся источник звука (КИЗ) тембральное звучание которого изменяется при изменении Δt [6], что вызвано интерференцией (взаимоуничтожением отдельных спектральных составляющих сложного сигнала аналогичными по амплитуде и частоте составляющими, но противоположными по фазе). При этом звучание становится более глухим, так как интерферируют в первую очередь ВЧ компоненты.

В АЧХ громкоговорителя вследствие этого появляются глубокие провалы. Кроме того, в формуле (9) часть звуковых компонент, излучаемых головками со сдвигом фазы менее 180о, складываются, образуя новые созвучия, которые отсутствуют в реальном источнике программы, что ощущается в виде искажений. Причем, КИЗ становится размытым, менее локализуемым [З]. При стереофоническом воспроизведении сигналы от каждой пары (НС+СЧ) головок двух колонок все же не тождественны. Отличия их временных структур используются органом слуха для уменьшения интерференционных искажений суммарного сигнала, формирующего слуховое ощущение [6]. При этом инструменты оркестра звучат более естественно. Это одно из основных достоинств стереофонии (кроме возможности локализации КИЗ). Еще более снизить интерференционные искажения можно, уменьшив Δh головок. Вычислять Δh между СЧ и ВЧ головками по формуле (6) уже нельзя, так как не будет соблюдено условие (1), т. е. ВЧ головка не может быть представлена «поршнем». Формула (5) может также служить лишь ориентиром для конструирования АС в пределах сделанных допущений (1) и (2).

Рис. 3. Блок-схема устройства для наблюдения формы импульса при определении расположения ВЧ головки: 1 — генератор одиночных импульсов; 2 — трехполосный УНЧ; 3 — АС; 4 — измерительный микрофон; 5 — микрофонный усилитель; 6- электронный ключ; 7 — осциллограф. Окончательное расположение СЧ и ВЧ головок по отношению к НЧ головке лучше выбирать, наблюдая форму импульса длительностью τ ~ 25 мкс [З], воспроизводимого АС, по блок-схеме, изображённой на рис. 3. Электронный ключ 6 необходим для отпирания и запирания входа осциллографа на время следования импульса, чтобы устранить акустическое влияние помещения.

Перемещая СЧ и ВЧ головки и наблюдая форму импульса, можно найти положение, когда отличие от подаваемого с генератора на АС прямоугольного импульса станет наименьшим. СЧ и ВЧ головки устанавливаются на верхней стенке ящика на подвижной подставке, обеспечивающей возможность независимого перемещения СЧ и ВЧ головок относительно НЧ головки. Соединительные кабели между трехполосным УНЧ и АС должны иметь по возможности малое сопротивление постоянному току (0,1 Ом), а также малую емкость на единицу длины (15 пФ на 1 м).

baseacoustica.ru