|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Сабвуфер для автомобіля. Частина 2. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Акустичні системи Заряджаємо… "Потім почав вважати обсяг скрипкової коробки, і робота ця була довга і захоплююча. …Обсяг не можна зменшити - скрипка засипить, почне глухо бубнити. Якщо збільшити - пронизливо заверещить, баси стануть тьмяними і слабкими...", А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер, "Візит до Мінотавра". Контекст У попередній частині нашої розмови з'ясувалося, чим хороші різні типи акустичного оформлення та чим погані. Здавалося б, тепер "цілі зрозумілі, за роботу, товариші ..." Не тут-то було. По-перше, акустичне оформлення, в яке не встановлено власне динамік - лише з тим чи іншим ступенем ретельності зібрана коробка. А найчастіше і зібрати її не можна, поки не буде визначено, який динамік виявиться в неї встановлений. По-друге, і в цьому головна потіха в проектуванні та виготовленні автомобільних сабвуферів - характеристики сабвуфера трохи стоять поза контекстом характеристик, хоча б найголовніших, автомобіля, де він працюватиме. Є ще й по-третє. Мобільна акустична система, однаково пристосована для будь-якої музики - ідеал, що рідко досягається. Грамотного установника можна дізнатися зазвичай з того, що, "знімаючи показання" з клієнта, який замовляє аудіоустановку, він просить принести зразки того, що клієнт слухатиме на замовленій ним системі після її завершення. Як видно, факторів, що впливають на рішення - дуже багато і звести все до простих і однозначних рецептів немає жодної можливості, що і перетворює створення мобільних аудіоустановок на заняття дуже споріднене до мистецтва. Але деякі загальні орієнтири намітити все ж таки можна. Цифір Боязких, лінивих і гуманітарно освічених поспішаю попередити - формул практично не буде. Поки що можливо, спробуємо обійтися навіть без калькулятора - забутим методом усного рахунку. Сабвуфери – єдина ланка автомобільної акустики, де вимір гармонії алгеброю – справа небезнадійна. Швидше скажу - без розрахунку спроектувати сабвуфер просто неможливо. Як вихідні дані для цього розрахунку виступають параметри динаміка. Які? Та вже не ті, якими вас гіпнотизують у магазині, будьте певні! Для розрахунку, навіть приблизного, характеристик низькочастотного гучномовця потрібно знати його електромеханічні параметри, яких - темрява. Це і резонансна частота, і маса рухомої системи, і індукція в зазорі магнітної системи і щонайменше два десятки показників, зрозумілих і не дуже. Засмучені? Не дивно. Так само засмучені виявилися років близько двадцяти тому два австралійці - Річард Смолл і Невіл Тіль. Вони запропонували замість гір цифірі використовувати універсальний і досить компактний набір характеристик, який увічнив, цілком заслужено, їхні імена. Тепер, коли ви побачите в описі динаміка таблицю, що має назву Thiel/Small parameters (або просто T/S) - ви знаєте, про що мова. А якщо такої таблиці ви не знайдете – переходьте до наступного варіанту – цей – безнадійний. Мінімальний набір характеристик, які вам знадобиться з'ясувати - це:
Власна частота - Це частота резонансу динаміка без будь-якого акустичного оформлення. Вона так і вимірюється - динамік підвішують у повітрі на більшій відстані від навколишніх предметів, так що тепер його резонанс буде залежати тільки від його власних характеристик - маси рухомої системи та жорсткості підвіски. Існує думка, що чим нижча резонансна частота, тим краще вийде сабвуфер. Це вірно лише частково, для деяких конструкцій надмірно низька частота резонансу – перешкода. Для орієнтиру: низька – це 20 – 25 Гц. Нижче 20 Гц – рідкість. Вище 40 Гц - вважається високою для сабвуфера. Повна добротність Добротність у разі - якість вироби, а співвідношення пружних і в'язких сил, що у рухомої системі динаміка поблизу частоти резонансу. Рухлива система динаміка багато в чому схожа на підвіску автомобіля, де є пружина і амортизатор. Пружина створює пружні сили, тобто накопичує та віддає енергію в процесі коливань, а амортизатор – джерело в'язкого опору, він нічого не накопичує, а поглинає та розсіює у вигляді тепла. Те саме відбувається при коливаннях дифузора та всього, що до нього прикріплено. Високе значення добротності означає, що переважають пружні сили. Це як автомобіль без амортизаторів. Достатньо наїхати на камінчик і колесо почне стрибати, що нічим не стримується. Стрибати на тій резонансній частоті, яка властива цій коливальній системі. Щодо гучномовця це означає викид частотної характеристики на частоті резонансу, тим більший, чим вище повна добротність системи. Найвища добротність, що вимірюється тисячами - у дзвона, який в результаті ні на якій частоті, окрім резонансної, звучати не бажає, добре ще, що цього від нього ніхто й не вимагає. Популярний метод діагностики підвіски машини похитуванням - не що інше як вимір добротності підвіски кустарним способом. Якщо тепер упорядкувати підвіску, тобто причепити паралельно пружині амортизатор, накопичена при стиску пружини енергія вже не вся повернеться назад, а частково буде загублена амортизатором. Це – зниження добротності системи. Тепер знову повернемось до динаміка. Нічого, що ми туди-сюди ходимо? Це, кажуть, корисно… З пружиною у динаміка все начебто ясно. Це – підвіска дифузора. А амортизатор? Амортизаторів - цілих два, що працюють паралельно. Повна добротність динаміка складається з двох: механічної та електричної. Механічна добротність визначається головним чином вибором матеріалу підвісу, причому в основному - шайби, що центрує, а не зовнішнього гофра, як іноді вважають. Великих втрат тут зазвичай немає і внесок механічної добротності на повну вбирається у 10 - 15%. Основний внесок належить до електричної добротності. Найжорсткіший амортизатор, що працює в коливальній системі динаміка – це ансамбль із звукової котушки та магніту. Будучи за своєю природою електромотором, він як і належить двигуну, може працювати як генератор і саме цим і зайнятий поблизу частоти резонансу, коли швидкість і амплітуда переміщення звукової котушки - максимальні. Рухаючись у магнітному полі, котушка виробляє струм, а навантаженням для такого генератора служить вихідний опір підсилювача, тобто практично нуль. Виходить таке ж електричне гальмо, яким забезпечені всі електрички. Там теж при гальмуванні тягові двигуни змушують працювати в режимі генераторів, а їх навантаження - батареї гальмівних опорів на даху. Величина струму, що виробляється, буде, природно, тим більше, чим сильніше магнітне поле, в якому рухається звукова котушка. Виходить, що чим потужніший магніт динаміка, тим нижче, за інших рівних, його добротність. Але, звичайно, оскільки у формуванні цієї величини беруть участь і довжина дроту обмотки, і ширина зазору в магнітній системі, остаточний висновок тільки на підставі розміру магніту було б робити передчасно. А попередній - чому ні? Базові поняття – низькою вважається повна добротність динаміка менше 0,3 – 0,35; високою – більше 0,5 – 0,6. Еквівалентний обсяг Більшість сучасних головок гучномовців ґрунтується на принципі "акустичного підвісу". У нас їх іноді називають компресійними, що неправильно. Компресійні головки - це зовсім інша історія, пов'язана із застосуванням ролі акустичного оформлення рупорів. Концепція акустичного підвісу полягає в установці динаміка в такий обсяг повітря, пружність якого можна порівняти з пружністю підвісу динаміка. При цьому виходить, що в паралель до пружини, що вже є в підвісці, поставили ще одну. Еквівалентним обсягом буде при цьому такий, при якому пружина, що знову з'явилася, дорівнює по пружності вже наявної. Величина еквівалентного обсягу визначається жорсткістю підвісу та діаметром динаміка. Чим м'якше підвіс, тим більше буде величина повітряної подушки, присутність якої почне турбувати динамік. Те саме відбувається зі зміною діаметра дифузора. Великий дифузор при тому самому зміщенні буде сильніше стискати повітря всередині ящика, тим самим відчуваючи велику силу у відповідності пружності повітряного об'єму. Саме ця обставина найчастіше визначає вибір розміру динаміка, виходячи з наявного обсягу розміщення його акустичного оформлення. Великі дифузори створюють передумови високої віддачі сабвуфера, але вимагають великих обсягів. Аргумент із репертуару кімнати наприкінці шкільного коридору "а в мене більше" тут треба застосовувати обачно. У еквівалентного обсягу цікаві родинні зв'язки з резонансною частотою, без усвідомлення яких легко схибити. Резонансна частота визначається жорсткістю підвісу та масою рухомої системи, а еквівалентний об'єм – діаметром дифузора і тією ж жорсткістю. В результаті можлива така ситуація. Припустимо, є два динаміки однакового розміру та з однаковою частотою резонансу. Але тільки в одного з них це значення частоти вийшло внаслідок важкого дифузора і жорсткої підвіски, а в іншого навпаки легкого дифузора на м'якому підвісі. Еквівалентний об'єм у такої парочки при всій зовнішній схожості може відрізнятися дуже суттєво, і при встановленні в той самий ящик результати будуть драматично різні. Отже, встановивши, що означають життєво важливі параметри, нарешті почнемо вибирати судженого. Модель буде така - вважаємо, що ви визначилися, на основі, скажімо, матеріалів попередньої статті цієї серії з типом акустичного оформлення і тепер треба вибрати для нього динамік із сотень альтернатив. Освоївши цей процес, зворотний, тобто вибір відповідного оформлення під обраний динамік, дасться вам легко. У сенсі - майже легко. Закрита скринька Як було сказано в наведеній статті, закритий ящик - найпростіше акустичне оформлення, але далеко не примітивне, що має, особливо в автомобілі, ряд найважливіших переваг перед іншими. Популярність його в мобільних додатках анітрохи не згасає, тому з нього і почнемо. Що відбувається з характеристиками динаміка під час встановлення в закриту скриньку? Це від однієї-єдиної величини - обсягу ящика. Якщо об'єм настільки великий, що динамік практично не помічає, ми приходимо до варіанту нескінченного екрану. На практиці така ситуація досягається, коли обсяг ящика (або іншого замкнутого обсягу, що знаходиться позаду дифузора, а простіше кажучи, що там приховувати – багажника автомобіля) перевищує еквівалентний обсяг динаміка втричі чи більше. Якщо таке співвідношення виконується, резонансна частота і повна добротність системи залишаться практично такими, якими вони були у динаміка. А значить – їх і обирати треба відповідно. Відомо, що акустична система матиме найбільш гладку частотну характеристику при величині повної добротності, що дорівнює 0,7. При менших значеннях покращуються імпульсні властивості, але спад частоти починається досить високо за частотою. При великих – частотна характеристика набуває підйому поблизу резонансу, а перехідні характеристики дещо погіршуються. Якщо ви орієнтуєтеся на класичну музику, джаз чи акустичні жанри – оптимальним вибором буде дещо передемпфована система з добротністю 0,5 – 0,7. Для енергійніших жанрів не зашкодить підкреслення низів, що досягається при добротності 0,8 - 0,9. І нарешті, любителі репу відтягнуться за повною програмою, якщо система буде мати добротність, рівну одиниці або навіть вище. Значення 1,2 треба, мабуть, визнати граничним для будь-якого жанру, який претендує на музичність. Треба ще пам'ятати, що з встановленні сабвуфера в салоні машини відбувається підйом низьких частот, починаючи з певної частоти, обумовленої розмірами салону. Типові значення для початку підйому АЧХ 40 Гц для великої машини, як джип або міні-вена; 50 - 60 для середньої, на зразок вісімки або "корейки"; 70 – 75 для маленької, з Таврією. Тепер ясно - для установки в режимі нескінченного екрану (або Freeair, якщо вас не бентежить, що остання назва запатентована Stillwater Designs) потрібен динамік з повною добротністю не нижче 0,5, а то й вищою і резонансною частотою ніяк не нижче герц-40 - 60, залежно від того, у що ставитимете. Такі параметри зазвичай означають досить жорсткий підвіс, тільки це рятує динамік від навантаження в умовах відсутності "акустичної підтримки" з боку закритого обсягу. Ось приклад - фірма Infinity випускає в серіях Reference і Kappa варіанти тих самих головок з індексами br (bass reflex) та ib (Infinite baffle). Параметри Тіля-Смолла, наприклад, у десятидюймової Reference розрізняються так:
Видно, що варіант ib за резонансною частотою і добротністю - готовий до роботи "як є", а судячи з частоти резонансу і за еквівалентним обсягом - ця модифікація набагато жорсткіше інший, оптимізованої до роботи у фазоінверторі, отже, більш імовірно виживе у важких умовах Freeair. А що трапиться, якщо, не звернувши уваги на маленькі літери, ви заженете в ці умови схожий, як дві краплі води, динамік з індексом br? А ось що: через низьку добротність частотна характеристика почне завалюватися вже на частотах близько 70 - 80 Гц, а "м'яка" голівка, що нічим не стримується, буде себе почувати дуже незатишно на нижньому краю діапазону, причому перевантажити її там - простіше простого. Отже, домовились: Для застосування в режимі "нескінченного екрану" треба вибирати динамік з високою повною добротністю (не менше 0,5) та резонансною частотою (не нижче 45 Гц), уточнивши ці вимоги залежно від типу переважного музичного матеріалу та розміру салону. Тепер про "нескінченний" обсяг. Якщо поставити динамік у обсяг, який можна порівняти з його еквівалентним обсягом, система придбає характеристики, які істотно відрізняються від тих, з якими в цю систему з'явився динамік. Насамперед при встановленні в закритий обсяг зросте резонансна частота. Жорсткість збільшилася, а маса - залишилася колишньою. Зросте і добротність. Судіть самі - приставивши на допомогу жорсткості підвісу жорсткість невеликого, тобто неподатливого повітряного об'єму, ми тим самим поставили другу пружину, а амортизатор залишили старий. Із зменшенням обсягу добротність системи та її резонансна частота зростають однаково. Отже, якщо ми побачили динамік із добротністю, скажімо, 0,25, а хочемо мати систему з добротністю, скажімо, 0,75, то резонансна частота теж збільшиться втричі. А яка вона там динаміка? 35 Гц? Отже, у правильному, з погляду форми частотної характеристики, обсязі вона виявиться 105 Гц, але це, знаєте, не сабвуфер. Значить – на підходить. Ось бачите, і калькулятор не знадобився. Дивимось інший. Резонансна частота 25 Гц добротність 0,4. Виходить система з добротністю 0,75 і частотою резонансу близько 47 Гц. Цілком гідно. Спробуємо відразу, не відходячи від прилавка, прикинути, якого обсягу знадобиться ящик. Написано, що Vas = 160 л (або 6 cu.ft, що ймовірніше). (Тут би формулу написати – вона простенька, але не можна – обіцяв). Тому для розрахунків у прилавка дам шпаргалку: скопіюйте і покладіть у гаманець, якщо купівля басового динаміка входить у плани вашого шопінгу:
У нас - приблизно вдвічі, так що виходить скринька об'ємом літрів 50 - 60. Забагато буде ... Давайте наступний. І так далі. Виходить, що для того, щоб вийшло мислиме акустичне оформлення, параметри динаміка мало того, що повинні перебувати в певному коридорі значень, але ще й бути пов'язані між собою. Цю ув'язку досвідчені люди звели у показник Fs/Qts. Якщо величина Fs/Qts становить 50 або менше, динамік народжений закритої ящика. Необхідний обсяг ящика при цьому буде тим меншим, чим нижче Fs або менше Vas. За зовнішніми даними "природжених затворників" можна дізнатися по важких дифузорів і м'яких підвісів (що дає низьку резонансну частоту), не дуже великим магнітам (щоб добротність була не дуже низькою), довгим звуковим котушкам (оскільки хід дифузора у динаміка, що працює в закритому ящику , може досягати досить значних значень). фазоинвертор Інший тип популярного акустичного оформлення – фазоінвертор, при всьому гарячому бажанні біля прилавка порахувати не можна, навіть приблизно. Але прикинути придатність йому динаміка - можна. А про розрахунок ми взагалі говоритимемо окремо. Резонансна частота системи цього визначається вже не лише резонансної частотою динаміка, а й налаштуванням фазоинвертора. Це саме стосується і добротності системи, яка може суттєво змінюватися зі зміною довжини тунелю навіть при незмінному обсязі корпусу. Оскільки фазоінвертор може бути, на відміну від закритого ящика, налаштований на частоту, близьку або навіть нижче, ніж у динаміка, власної резонансної частоти головки "дозволено" бути вищим, ніж у попередньому випадку. Це означає, при вдалому виборі, легший дифузор і, як наслідок, покращення імпульсних характеристик, чого фазоінвертор потребує, оскільки його "вроджені" перехідні характеристики не з кращих, гірше, ніж у закритого ящика, принаймні. Проте добротність бажано мати можливо нижче, не більше 0,35. Зводячи це в той же показник Fs/Qts, формула вибору динаміка для фазоінвертора виглядає просто: Для роботи у фазоінверторі підходять динаміки, у яких показник Fs/Qts становить 90 і більше. Зовнішні ознаки фазоінверсної породи: легкі дифузори та потужні магніти. Бандпаси (дуже коротко) Смужні гучномовці, при всіх своїх гучних перевагах (це в сенсі найбільшої ефективності, в порівнянні з іншими типами) - найбільш складні в розрахунку та виготовленні, а узгодження їх характеристик з внутрішньою акустикою автомобіля при недостатньому досвіді може перетворитися на пряме пекло, тому з цим видом акустичного оформлення краще йти по камінчиках та скористатися рекомендаціями виробників динаміків, хоч це і пов'язує руки. Однак, якщо руки все ж таки знаходяться в розв'язаному стані і сверблять спробувати: для одиночних бандпасів підходять практично ті ж динаміки, що і для фазоінверторів, а для подвійних або квазісмугових - вони ж або, що більш бажано, головки з показником Fs/Qts рівним 100 і вище. Як усе це розрахувати вже відійшовши від прилавка – наступного разу. Автор: Андрій Єлютін, АвтоЗвук; Публікація: avtozvuk.com
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Ліжко з висувним прозорим OLED-телевізором від LG ▪ Запущено найдовшу лінію захищеного квантового зв'язку ▪ ЦРУ розглядає використання мікрохвильових печей і прасок для шпигунства. ▪ Клавіатура для екстремальних умов на вимірювачі ємності FDC2214
▪ розділ сайту Антени. Добірка статей ▪ стаття Екобіозахисна техніка. Основи безпечної життєдіяльності ▪ стаття Чому деякі грамплатівки можна слухати нескінченно? Детальна відповідь ▪ стаття Мисливствознавець. Посадова інструкція ▪ стаття УКХ підсилювач потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page