Конструкция широкополосного динамика
Выделяют два основных вида универсальных широкополосных динамиков — с центральным колпачком и конус-визером «дудка».
Первая конструкция больше похожа на обычный динамик с одним конус-куполом.
Рис. 2. Широкополосный динамик Visaton B 200/6 с центральным колпачком
А вот строение второй вариации динамика сложнее,опять тот же 4А-28. Такой излучатель содержит два конуса: большой как в обычных динамиках, и второй, встроенный внутри большого.
Диафрагма должна быть среднего размера с умеренными колебаниями. В противном случае большего искажения получит звук с высокой частотой. Что касается басов, то тут решение в увеличении размеров конуса, при сохраненном ходе, но при качественном диффузоре.
На сегодняшний день существует множество не только вариантов исполнения широкополосных динамиков, но и материалов, используемых при изготовлении диффузоров. Чтобы добиться минимизации искажений, производители идут на любые ухищрения. Одни излучатели, имеющие высокую эффективность, искажают низкие частоты, другие — требуют применения специального короба, для повышения басов. Применяя в конструкциях широкополосных динамиков усилители до 3 Вт, достигается высокая производительность.
Так как при использовании широкополосников хочется качественно (насколько это возможно) прослушивать весь диапазон частот (высокий, средний, низкий), то производители применяют при изготовлении диффузора бумагу или современную альтернативу ей — кевлар. Так удается добиться гораздо более высокого результата.
Кроме того, есть уникальный опыт применения в качестве подвеса … кожи. Например, при изготовлении широкополосной акустики Кондо RUTHY-1-2-4 и Ongaku speakers используется замш для подвеса. Необычный подход, но достигается отличная чистота звука. В частности, проведено исследование широкополосника ADVENT, 2 полосы: 25 см + пищалка, закрытый ящик 60 литров.
Конструктивной особенностью динамика является неравномерное натяжение кожи в подвесе RCA-TELEFUNKEN. Чем ближе в диффузор — тем натяжение выше. Как итог — превосходный по своей чистоте тихий звук.
Рис. 3. Кожаный подвес в широкополосном динамике
Подробнее про кожаный подвес читаем в статье «Достоинство тихих звуков».
Также интересны исследования акустики, изготовленной с подмагниченными динамиками . В совокупности с ламповым усилителем и дополнительным рупором также достигнут невероятный уровень качества звука. Познакомиться с оригинальным опытом можно в статье «Telefunken» — жизнь после смерти».
Помимо бумаги, кевлара и кожи в широкополосниках, для достижения качества звука в разных диапазонах, можно использовать даже алюминий и смолу. Бумага все же предпочтительнее, так как, не обладая повышенной жесткостью, она способна уменьшить резонанс. Особенно эффект заметен при покрытии бумаги лаком.
Недостатки широкополосников
Проблемы широкополосных динамиков известны:
- нелинейные амплитудно-частотные характеристики;
- провалы в границах частотного раздела
- высокий уровень гармоник;
- интермодуляционные искажения;
- «горб» в области средних частот;
- урезание низких частот;
Попытки расширить спектр качественного звучания в сторону низких частот приводит к увеличению площади излучателя.
Закрытая форма акустической системы не позволяет использовать фазоинверторную конструкцию колонок, для расширения низкочастотного диапазона. А применение динамиков с высокой чувствительностью еще больше разбалансирует АЧХ.
Автомобильная широкополосная акустика
Прослушивание музыки в современных автомобилях — это целый спектр особенностей акустических систем. И здесь широкополосные динамики также занимают существенную долю, так как ограниченный объем авто не позволяет развернуться любителям по-настоящему качественного звука, требующего сложных конструкций.
В автомобиле с задачей передачи приемлемого звука вполне справиться широкополосник в диаметр диффузора 8,10 или 12 см. Стоит сразу отметить, что низкие и высокие частоты на таком динамике воспроизводятся без применения кроссовера — специального разделительного фильтра звуковых частот.
При выборе широкополосного динамика для своего автомобиля следует акцентировать внимание на некоторых аспектах. Так, в зависимости от размера салона и свободного объема важен размер динамика, а также общие требования к высоким и низким частотам
Рассеивание звука во всех направлениях (дисперсию) также необходимо учитывать. Так, если рассеивание плохое, то звучание будет глухим, а вот если еще на стадии покупки вы слышите естественный звук, то все в порядке. Для басов нужен дополнительный сабвуфер, который выступает в качестве компенсатора низких частот. Таким компенсатором могут выступить 10-ти дюймовые колонки. Помимо всего прочего, следует прослушать звучание на разных уровнях громкости.
Так как в авто не всегда достаточно места для крупногабаритных колонок, то качество звучания среднеразмерных конструкций можно улучшить с помощью звукового процессора, встроенного в современные магнитолы.
Как правильно подобрать динамики для автомобиля
Как и было сказано выше, стандартная широкополосная акустика частенько не дотягивает до приемлемого качества звука. В этом случае приходится выбирать динамики, которые были бы намного качественнее и одновременно не слишком посильными для семейного бюджета.
Что такое качественная акустика
Не стоит говорить, что мир автомобильных динамиков сегодня довольно распространен. Грамотно установить динамики, означает правильно их сначала подобрать, а затем создать звуковую сцену. Итак:
- Если автомобилист не предъявляет слишком высокие требования к музыке, то широкополосные динамики – это самый правильный вариант. И не надо будет много платить за них и установку можно провести своими силами.
- Широкополосный динамик даст возможность качественно слушать новости или музыку по радио.
Широкополосная АС на 10 ГДШ-1
Головка громкоговорителя 10 ГДШ-1 (10 ГД-36К) разработана более 20 лет назад во ВНИИРПА им. А.С. Попова и многие годы выпускается заводом “Акустика” в г. Знаменке (Украина). Она предназначена для применения в однополосных АС, которые дешевле и проще двух- и трехполосных и имеют меньшие фазовые искажения из-за отсутствия разделительных фильтров. Головка 10 ГДШ-1 одна способна воспроизвести практически весь звуковой диапазон частот. Эффективная работа в области НЧ обеспечивается применением специального гибкого подвеса из пенополиуретана и жесткого диффузора с криволинейной образующей, а в области ВЧ – вторым диффузором.
Применение этих головок в малогабаритных АС типа 15 АС-223 и им подобным с внутренним объемом около 14 л не позволяет в полной мере реализовать возможности 10 ГДШ-1 в области самых низких частот. На рис.1 (кривая 1) изображена типовая АЧХ 15 АС-223 в области частот до 250 Гц.
На частотах выше 80 Гц АЧХ практически линейна (“поршневой” диапазон данного типа головок простирается до 400-500 Гц и выше), ниже частоты 75 Гц (-3 дБ) – крутой спад, достигающий -12 дБ на частоте 50 Гц.
В таблице приведены параметры нескольких головок 10 ГДШ-1 (колонки “V=∞”), а также головок в корпусе объемом 60 л, вычисленном из условия получения полной добротности системы меньше единицы (колонки “V=60 л”). Разброс параметров оказался не большим, значения Qп (“V=∞”) в среднем находятся в пределах 0,7-0,8, т.е. вычисленный объем АС в 3-4 раза больше Vэ.
В качестве корпусов были использованы ящики от АС “Симфония” с подходящим объемом (V=60 л), внутренними размерами 710х325х260 мм и удаленной перегородкой с отверстиями резонаторов. Количество использованного звукопоглощающего материала 0,6-1 кг на весь объем. Размещение головки на передней панели показано на рис.2.
На рис.1 (кривые 2) приведено семейство АЧХ нескольких АС. Разброс в области частот выше 30 Гц менее 2 дБ, выигрыш по звуковому давлению в области самых низких частот более 12 дБ, а расширение рабочего диапазона по уровню – 8…-10 дБ почти на октаву (в два раза) вниз.
Параметры АС с использованием 10 ГДШ-1-4:
Рабочий диапазон частот: 31,5 – 20000 Гц
Уровень характеристической чувствительности: 90 дБ√Вт
Максимальный уровень звукового давления на расстоянии 1 м: 100 дБ
Номинальное электрическое сопротивление: 4 Ом
Предельная шумовая (паспортная) мощность: 10 Вт
Головки 10 ГДШ-1 имеют хороший запас по линейному перемещению подвижной системы. Радиолюбителям, имеющим опыт ремонта головок громкоговорителей, можно рекомендовать перемотку звуковых катушек термостойким проводом ПЭТ-155 на каркасах из тонкого (расслоенного) стеклотекстолита, а также замену полиуретанового подвеса диффузора резиновым, что позволит увеличить пиковую мощность до 30 Вт, предельную шумовую до 20 Вт, а максимальный уровень звукового давления до 103 дБ. Для уменьшения объема АС можно рассчитать акустическое оформление в виде ФИ для Qп = 0,707. Ориентировочные результаты: Vф = 40 – 45 л; диаметр туннеля – не менее 60 мм, длина его определяется частотой настройки ФИ f = 25 – 30 Гц.
Разработанные конструкции подтверждают возможность более эффективного использования головок громкоговорителей в области самых низких частот (ниже резонансной частоты АС) даже в простом акустическом оформлении – закрытой АС.
Автор работы: Борщ П.А., г. Киев, (журнал «РАДИОАМАТОР» № 9, 2001)
Рупорные акустические системы
Пытаясь с помощью широкополосных динамиков «укротить» как можно больший диапазон звуков изготовители сталкиваются с рядом проблем. Все зависит от того какой диапазон звуков необходимо произвести.
Низко чувствительные системы демонстрируют узкий динамический диапазон, особенно при понижении громкости. Выражается это в пропаже высоких и низких составляющих, которые «забиваются» среднечастотным звуком. Отчасти это происходит благодаря строению человеческого уха, наиболее оптимально приспособленного для восприятия именно средних звуков.
Что касается высоких частот, то звук, излучаемый маленькой диафрагмой высокочастотного динамика с небольшой амплитудой, просто теряется на фоне тех же средних частот. Решение данной проблемы находят в применении дополнительных устройств (темброблоки, АЧХ корректоры, тон компенсаторы и прочее), ухудшающих звуковоспроизведение.
Альтернативой выступает принципиально иной способ улучшения воспроизведения звука — улучшение КПД акустических систем с помощью рупоров (горнов). Такая оригинальная конструкция позволяет соотнести давление внешней воздушной среды и звукового давления диафрагмы излучателей. То приводит к минимизации искажений и выравниванию амплитудно-частотных характеристик широкополосных динамиков.
В Советском союзе очень любили создавать рупорные акустические системы на базе широкополосников 4А-28, например: Акустический агрегат с повышенным КПД на низких частотах.
Рис. 1. Широкополосные динамики 4А-28
Вопрос Сергееву Сергею подвес 10гдш-1.
Здравствуйте. На сайте Русский хай-енд я прочел тезис об изготовлении в домашних условиях подвесов для 10гдш-1. Автор очень скупо поделился своей методикой, и мне пришлось додумывать самому, как реализовать данную идею.
Было совершенно не понятно, какую ткань лучше предпочесть, и как заставить сырую резину затвердеть для образования устойчивой формы самого подвеса. Без этого, пропитанная ткань, после отделения от формы превращалась в грязную тряпку, промоченная углеводородами.
Мной была изготовлена форма. Сначала я снял небольшой гипсовый отпечаток фрагмента подвеса. Затем его пришлось ровно срезать по середине, для образования ровной боковой поверхности. Далее уложив отпечаток боковой стороной в маленькую картонную коробочку я его залил расплавленным свинцом. Получился отпечаток из свинца краевой образующей горфа. Вместе с полоской толстой жести это было зажато в тисках и обработано надфилем, примерно так же, как изготовляют дубликаты ключей. В итоге я получил жестяную пластинку, которая в точности имела геометрию продольного сечения подвеса. Пластинка была закреплена на дощечке и с помощью нее ( как циркулем) на куске фанеры я отформовал саму форму из смеси цемента и раствора для укладки кафельной плитки. Как показала практика, гипс для этих целей не пригоден. Конечно, форма получается очень эстетичной, но при формовке подвеса она намокает и крошиться.
После этого делал все по методике, изложенной в соответствующей статье. Намочил хлопчатобумажную, тонкую ткань. ( другая ткань не подходит, так как даже при влажном состоянии ее невозможно уложить, она расправляется) Уложил ее на поверхности формы, дал просохнуть. Потом пропитал ее двукратно сырой резиной, далее вместе с формой поместил ее в духовой шкаф на минут десять. После этого сырая резина немного превратилась в резину, что позволило снять подвес с формы. Далее пришлось ее еще раз пропитать и разложить данное изделие на листе железа, который в свою очередь был помещен над газовой горелкой. Это окончательно сформировала подвес. Осталось его обрезать, покрасить тушью и потом размять, так как тушь делает подвес жестким. Кстати пропитывать желательно только с тыльной стороны.
Вроде все получилось, но возникли некоторые вопросы.
Что лучше, тканевый подвес или из ППУ, от производственного объединения Диффузор?
Все дело в том, что на подопытном динамике после приклейки самодельного подвеса никаких отрицательных явлений я не заметил, но смущает то, что при надавливание на центр рупорка, диффузор в глубь рамы передвигается на минимальное расстояние, меньше, чем с родным подвесом. Влияет ли это на качество воспроизведения?
Так же мне показалось, что упругость подвеса недостаточная – это субъективно, т.к. подвес какой то вялый, не очень упругий.
После замены подвеса чувствительность не пострадала, резонансная частота на слух по-моему тоже. Пропала грязная середина, динамик стал звучать чисто, наверное из-за того, что край диффузора стал прочнее.
Прокомментируйте пожалуйста, у кого есть практический опыт, каким должен быть подвес по механическим качествам и вообще, буду рад услышать все, что касается подвесов диффузоров. Спасибо.Изменено 4 сентября 2013 пользователем Кинапик
Что такое широкополосный динамик?
По мере развития прогресса было придумано множество изделий, излучающих звуки самых разных диапазонов, но наиболее популярным стал электродинамический громкоговоритель. Устройство динамика довольно проста и универсальна. На катушку, находящуюся внутри постоянного магнита, подается напряжение звуковой частоты. Колебания, выдаваемые катушкой, передаются на диффузор. Механические колебания, возбуждаемые катушкой, передаются в воздух. Ухо улавливает данные механические колебания и человек слышит звук.
Учитывая, что слушать музыку и прочие передачи, сопровождаемые звуком, хочется всегда и везде, то появляется необходимость в создании универсального звукового излучателя. Специализированные динамики прекрасно работают в узком диапазоне, но это нужно далеко не сем и не всегда. А вот средние частоты востребованы больше всех.
Именно поэтому появилась необходимость в создании популярных широкополосных динамиков, которые наряду со средними частотами воспроизводят и низкие, и высокие. Безусловно, весь диапазон звуков на одном излучателе воспроизвести невозможно, но востребованность таких динамиком обуславливается рядом причин. Прежде всего тем, что конструкция узкоспециализированных излучателей часто бывает довольно громоздкой. Кроме того, цена у таких изделий выше, ведь за качество приходится платить. Не каждому это по карману.
А вот попсу с новостями, а также музыку в автомобиле вполне можно слушать без кроссовера через дешевый широкополосный динамик. Этим и объясняется устойчивая популярность именно широкополосных систем. Бытовая техника, смартфоны, телевизоры, портативные колонки — везде нашли своё применение широкополосные динамики.
Кроме того, универсальные излучатели, рассчитанные на широкий звуковой диапазон, устанавливаются в рупорных системах и трубах Войта.
Широкополосная акустика и ее развитие в иерархической последовательности
Известно, что самая обычная акустическая система или АС рассчитана на так называемый «звуковой» фон. К примеру, если водитель, в основном, слушает только радио, то для чего ему лишние траты? Простые широкополосные излучатели, диапазон воспроизведения частот которых не подарит слушателю ни глубоких басов, ни завораживающих высоких частот будут в этом случае тем, что надо.
Коаксиальная акустика
Итак:
Чтобы усладить слух уже более тонкими и сложными музыкальными композициями, простой широкополосной акустики без дополнений будет явно недостаточно. Тут уже речь пойдет, как минимум, о коаксиальной акустике. Она в нашей своеобразной иерархической лестнице занимает более высокую ступень и стоит подороже. Несколько динамиков этой системы работают уже в различных частотах. Применяются в этой АС уже сложные кроссоверы (такие специальные фильтры частот) и многое другое.
Коаксиальная акустика
Компонентная акустика
Следующую, более высокую ступень занимает компонентная акустика, которая наиболее распространена в среде ярых меломанов. И здесь диапазон воспроизводимых такими динамиками частот разбит на несколько частей. Применяются опять же кроссоверы, но динамики выполнены не в единой схеме, как в случае с коаксиальной АС, а по отдельности. Компоненты этой АС никоим образом не мешают друг другу.
Компонентная акустика
