Акустические системы

Как расчитать и изготовить звуковые колонки

Запчасти, пн на шантуй иркутск .
Изысканные решения для кухни предлагает Рид Мастер по весьма демократичным ценам

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НЧ-ГОЛОВОК ДЛЯ РАСЧЁТА АКУСТИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ

  версия для печати


Исходными данными для расчёта акустического оформления под имеющуюся в наличии НЧ-головку являются следующие её параметры:
  • Резонансная частота fS
  • Полная добротность QTS
  • Эквивалентный объем головки VAS

Рис. 2. Схема измерения параметров головки

Если они неизвестны, то их необходимо определить следующим образом. Собирают схему согласно рисунку 2. Генератор желательно с выходным сопротивлением не более 50 Ом. Сопротивление резистора может быть в пределах 1…2 кОм. Вольтметр высокоомный, входное сопротивление не менее 30 кОм. Головку кладут диффузором вверх на стоящий в середине комнаты табурет.

Плавно перестраивая частоту генератора вблизи ожидаемой резонансной частоты  fS и поддерживая его выходное напряжение постоянным (например, 1 В), определяют частоту резонанса по максимуму напряжения US  на головке. При использовании резистора 1кОм и поддержании напряжения генератора 1 В напряжение на головке в милливольтах примерно равно сопротивлению головки в омах на данной частоте. Затем, увеличивая частоту генератора, по минимуму напряжения на головке находят частоту fMIN и фиксируют соответствующее ей напряжение UMIN. После этого, вычислив вспомогательное напряжение

формула

, находят частоты ниже и выше fS (на рис. 3  f1 и f2, соответственно), при которых напряжение на головке равно U1 и определяют механическую добротность по формуле:

(5)формула 5

Рис. 3. Зависимость модуля полного сопротивления головки от частоты

Электрическая добротность головки без оформления равна:

(6)формула 6

Где, формула

RE - электрическое сопротивление головки на постоянном токе
RES - механическое сопротивление головки на резонансной частоте.

Полную добротность рассчитывают по формуле:

(7)формула 7

Полную добротность можно определить и из кривой полного сопротивления головки (рис. 3) по формуле:

(8)формула 8

Результаты вычислений QTS по (7) и (8)  совпадают, однако,  (8)  более критична к точности измерений fS и f1.

Следует иметь в виду, что на электрическую добротность  QES   влияет электрическое сопротивление дросселя фильтра:

(9)формула 9

где    R - сопротивление дросселя.

Поэтому при расчёте АС полную добротность головки необходимо считать с учётом сопротивления дросселя.

Соотношение полных добротностей и резонансных частот головок в закрытом корпусе и без оформления связаны выражением:

(10)формула 10

где   G0 и GB - гибкость подвижной системы головки и воздуха в ящике соответственно;
S0  и SB - упругость подвижной системы головки и воздуха в ящике, соответственно.

Гибкость подвижной головки G0   (в метрах на Ньютон):

формула

где     W - вес дополнительного немагнитного груза, положенного на диффузор, Н (обычно в пределах 2…4 Н или 0,2…0,4 кг),

δ - смещение диффузора в м.

Более точно  G0 можно определить по следующей формуле:

(11)формула 11

где  М – масса прикреплённого вблизи звуковой катушки груза, кг (обычно пластилин массой 5…10 г);
f1S     - резонансная частота головки с дополнительным грузом, Гц.

Объём ящика V связан с гибкостью воздуха в нём  GB и эффективным диаметром диффузора  DД следующим соотношением:

(12)формула 12

Откуда гибкость воздуха в ящике:

(13)формула 13

«Упругость воздуха» и «упругость подвижной системы» являются обратными величинами «гибкости воздуха» и «гибкости подвижной системы» головки, соответственно.

Для определения эквивалентного объёма головки последовательно определяют её резонансную частоту без оформления fS и далее резонансную частоту  fC  этой же головки, помещённой в закрытое оформление известного объёма V. Тогда эквивалентный объём   VAS   можно определить по формуле:

(14)формула 14

Относительный объём оформления:

(15)формула 15

Где  t = fC / fS  - относительная частота.

Таким образом, зная эквивалентный объём динамической головки и её резонансную частоту, можно рассчитать резонансную частоту головки  fC  в закрытом оформлении заданного объема V:

(16)формула 16

Из формулы (16) вытекает, что частота резонанса головки, установленной в закрытый корпус объёмом VAS, возрастает в 1,41 раза, т.е.fS=1.41·fS, а в корпусе вдвое меньше VAS - в 1,73 раза, и т.д.



Эквивалентный объём головки  VAS

- такой объём закрытого ящика, гибкость которого GB  равна гибкости подвижной системы головки G0, т.е. GB = G0.

Чем больше гибкость подвеса головки, тем больше эквивалентный объём VAS  и тем больших размеров требуется корпус АС с ФИ.

Параметры наиболее распространенных НЧ-головок производства стран СНГ приведены в таблице (1).

Параметры наиболее распространенных НЧ-головок
Наименование Частота резонанса fS , Гц Добротность Эквивалентный объём VAS, л Номинальное сопротивление, Ом
Новое Старое QMS QES QTS
10ГДН-1-4 6ГД-6 80±20 - - 1,0±0,5 11 4
10ГДШ-1-4 10ГД-36 38 - - 0,8 60 4
20ГДН-1-8 10ГД-30Г 32±8 6,1 - 1,0±0,5 60 8
25ГДН-1-4 10ГД-34 80±20 - - 0,45±0,1 11 4
25ГДН-3-4 15ГД-14 55±10 - - 0,5±0,1 8 4
25ГДН-3-8 15ГД-14 40±10 - - 0,4±0,1 30 8
25ГДН-4-4 15ГД-17 38…39 - - 0,37±0,1 26 4
35ГДН-1-4 25ГД-26Б 33±1 5,31 0,56 0,503 50,6 4
35ГДН-1-4 25ГД-26Б 30±5 4,72 0,38 0,35 30 4
35ГДН-1-8 25ГД-26Б 30±5 5,8 0,44 0,4 45 8
35ГДН-1-8 - 30±5 - - 1,0±0,5 50,6 8
50ГДН-3-4 - 30±3 - - 0,45±0,3 100 4
- 8ГД-1 30 8,95 0,85 0,82 - 8
75ГДН-1-4 30ГД-2 28±3 3,25 0,225 0,35±0,1 80 4
75ГДН-3-4 30ГД-11 25±5 - - 0,25±0,1 100 4
75ГДН-5-4 - 25±5 - - 0,4±0,1 80 4
- 50ГД-4 25 - - 0,3 150 8
- 100ГД-1 12,8 7,08 0,206 0,2 446 8

Сопротивление звуковой катушки на постоянном токе RE примерно на 10…15% меньше номинального сопротивления. Значения параметров головки 35ГДН-1 (25ГД-26Б) приведены из разных источников.

Для определения подходящего акустического оформления для имеющихся в наличии НЧ-головок следует руководствоваться соотношениями:

fS/QTS<50 - закрытый ящик;

fS/QTS>50  - фазоинвертор.

Открытое акустическое оформление рекомендуется для головок с QTS >1.

Для закрытых АС пригодны головки с QTS< 0,8..1,0; для ФИ (фазоинвертора) – менее 0,6.

 Импеданс головки или АС можно измерить и с помощью магазина сопротивлений. В данном случае, подавая сигнал на головку (АС) через магазин сопротивлений и одновременно измеряя напряжение на головке (АС) и на магазине, устанавливают такое сопротивление магазина, при котором напряжения равны (или UГ = UГЕН  / 2) – это и есть модуль электрического сопротивления головки на данной частоте.

Характеристику входного сопротивления громкоговорителя можно снять и подавая сигнал от УМЗЧ через сопротивление R=5…10 Ом. Полное сопротивление рассчитывают по формуле:

(17)формула 17,Ом

Где R- сопротивление резистора, включённого последовательно с головкой;
Ur- падение напряжения на головке (АС);
UВЫХ- выходное напряжение усилителя.

Закрытый ящик
Фазоинвертор
Пассивный излучатель


Были заданы три основных параметра:

резонансная частота fS,
полная добротность QTS,
эквивалентный объем VAS.

Так же эти величины называют "параметры Тилля-Смола" — результат исследований двух австралийцев: Neville Thiele и Richard Small.
Это они в конце 60-х, в начале 70-х провели работы по разработке электронного аналога динамика в ящике.

Neville Thiele Richard Small

Они не были первыми в обнаружении этой аналогии, но их работы явились наиболее плодотворными. И сейчас, при разработке акустических систем, пользуются их научно-исследовательскими работами, формулами и методами.

ptc73 ® © Copyright 2007–2015   Александр Малинин Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru