Вход/Регистрация
Вход через соц. сети        
Мы расскажем как сделать акустику своими руками

Акустическая система с пассивным излучателем

 

Существует еще одна разновидность акустического оформления громкоговорителя, способная как и акустическое оформление, описанные в журналах «Радио», 1972 г. № 8 и 1973 г. №6, обеспечивать воспроизведение громкоговорителем низших частот при сравнительно небольших габаритах ящика. Она имеет несколько названий, из которых наиболее правильным являются: фазоинвертор с пассивным радиатором или ФИ с закрытым отверстием.

Особенность этого фазоинвертора состоит в том, что громкоговоритель размещается в ящике, имеющем вблизи места его установки отверстие, с закрепленной в нем подвижной системой второго громкоговорителя без магнитной системы и центрирующей шайбы. Диаметр диффузора пассивного радиатора в акустике приблизительно равен диаметру диффузора громкоговорителя. Отверстие в звуковой катушке заклеено и в этом месте, к диффузору прикреплен дополнительный груз. Масса груза зависит, главным образом, от объема ящика и резонансной частоты фазоинвертора.

Акустическая система с пассивным излучателем
Рис. 1. Акустическая система с пассивным излучателем

Принцип действия с пассивным излучателем аналогичен принципу действия обычного фазоинвертора (см. «Радио», 1973, № 8). На резонансной частоте закрытого ФИ диффузор пассивного радиатора колеблется синфазно с диффузором основного НЧ-динамика, обеспечивая эффективное воспроизведение сигнала в области низших частот. Таким образом, в отличие от основного фазоинвертора здесь масса в отверстии заменена массой подвижной системы пассивного радиатора, включая дополнительный груз.

Груз позволяет более просто, чем это делается при измерении размера (объема) прохода в обычном фазоинверторе, регулировать резонансную частоту фазоинвертора. При уменьшении объема ящика обычного фазоинвертора приходится увеличивать объем прохода или уменьшать площадь отверстия, что снижает эффективность фазоинвертора. Фазоинвертор с закрытым отверстием свободен от этого недостатка и в это его основное достоинство.

АЧХ колонки с пассивным радиатором

Пассивный излучатель увеличивают площадь излучающей поверхности. Два диффузора колеблются вместе, но в противофазе, поэтому во-первых повышается уровень в НЧ диапазоне, а во вторых и повышается КПД всей акустической системы, поднимая АЧХ на пол-октавы.

Для примера рассмотрим обобщенную АЧХ акустической системы до и после вставки пассивного излучателя.

АЧХ колонки с пассивным радиатором
Рис. 2. АЧХ колонки с пассивным радиатором

На графике видно, что при наличии пассивного излучателя, АЧХ акустической системы значительно повышается в диапазоне от 20 до 500Гц. А это и есть низкочастотная область, т.е. те самые басы.

Как активный, так и  каждый пассивный излучатель имеет свою резонансную частоту. На этой частоте его колебания максимальны.

Основную трудность для любой акустической системы обычно представляют самые низкие частоты, поэтому резонансную частоту всегда стараются понизить. Для этого диффузор пассивного динамика делают большей массы.

Расчет пассивного излучателя

Другим положительным качеством фазоинвертора с закрытым отверстием является несколько большая синфазность движений обоих диффузоров в области резонанса по сравнению с движением объема воздуха в отверстии и диффузора громкоговорителя в обычном фазоинверторе. Резонансная частота фазоинвертора с закрытым отверстием равна (также как и обычного):

Формула расчета резонансной частоты ФИ

где mф — масса подвижной системы пассивного радиатора плюс соколеблющаяся с ним масса воздуха, присоединенная к диффузору, г; Сф — результирующая гибкость (величина, обратная упругости) объема воздуха в ящике и дополнительной подвижной системы, см/дин.

Расчет фазоинвертора с закрытым отверстием производят следующим образом: выбрав объем ящика Vф и, зная эффективный диаметр диффузора пассивного радиатора Dэф определяют гибкость воздушного объема из выражения:

Формула расчета гибкости воздушного объема

Здесь объем ящика Vф выражен в см3, а эффективный диаметр диффузора пассивного радиатора Dэф в см. Напомним, что эффективный диаметр диффузора равен Dэф =0,85–0,9 Dдиф, где Dдиф — полный диаметр диффузора.

Эквивалентный эффективный диаметр диффузора эллиптической (овальной) формы равен:

Формула расчета эквивалентного эффективного диаметра диффузора эллиптической (овальной) формы

где Dб — большой, а Dм — малый диаметр эллипса. Поскольку гибкость подвеса диффузора пассивного радиатора Спод много больше, чем гибкость воздушного объема ящика Сф, ее влияние на суммарную гибкость крайне мало и им можно пренебречь.

Общая гибкость определяется по формуле:

Формула арсчета общей гибкости системы

И когда Спод>>Cф, Собщ≈Cф.

Приняв, как обычно, резонансную частоту закрытого фазоинвертора, равной основной резонансной частоте громкоговорителя, находят массу мф, соответствующей этой частоте и гибкости выбранного объема:

Формула расчета массы подвижной системы пассивного излучателя

Как указывалось выше, в эту массу входит масса диффузора пассивного радиатора mрад и присоединенная масса соколеблющегося с ним воздуха Δm, т.е. mф = mрад + Δm. Величина Δm зависит от эффективного диаметра диффузора и определяется выражением Δm = 8*10-4D3эф г. Таким образом, диффузор радиатора должен обладать массой mрад = mф – Δm; практически этой величине и будет равняться масса груза, который необходимо установить на диффузоре. Для облегчения необходимых расчетов в таблице приводятся значения гибкости объема Сф для ящиков объемом от 20 до 80 литров и диффузоров пассивного радиатора с эффективным диаметром от 15 до 22 см, там же указанна величина присоединенной массы воздуха Δm для тех же диаметров диффузоров.

Vф, л Гибкость объема ящика, см/дин 10-6 при Dэф, см
15 16 17 18 19 20 22
Δ m, г 1,7 3,3 3,9 4,7 5,5 6,4 8,6
20 0,45 1,35 0,27 0,22 0,17 0,14 0,1
30 0,67 0,52 0,41 0,32 0,26 0,24 0,15
40 0,9 0,69 0,55 0,43 0,35 0,29 0,19
50 1,12 0,87 0,68 0,54 0,44 0,366 0,24
60 0,35 1,04 0,82 0,65 0,52 0,43 0,29
70 1,57 1,21 0,95 0,76 0,61 0,5 0,34
80 1,8 1,4 1,09 0,87 0,7 0,57 0,39

Величина гибкости объема воздуха в ящиках с промежуточными значениями и эффективного диаметра диффузора радиатора определяют методом интерполяции по двум соседним значениям гибкости, между которыми находятся принятые размеры.

Для примера определим массу груза, который должен быть укреплен на диффузоре пассивного радиатора диаметром Dдиф=22 см, устанавливаемом в ящике ФИ объемом Vф=50 л при резонансной частоте ФИ 45 Гц. Эффективный диаметр Dэф=0,87* Dдиф=0,87*22=19 см. Находим по таблице гибкость объема воздуха в ящике при таком эффективном диаметре диффузора; это гибкость равна Сф=0,44*10-6 см/дин. Полная масса диффузора должна быть:

Расчет полной масса диффузора акустики

Присоединенная масса воздуха, согласно таблице, равна Δm=5,5 г. Следовательно, для получения заданной резонансной частоты необходимо установить дополнительный груз mрад = mф – Δm = 28,4-5,5 ≈ 23 г. Дополнительный груз представляется собой стальной или медный (латунный) диск толщиной h, которая для стали в зависимости от диаметра диска d, равна

Расчет высоты цилиндра дополнительного груза

Как указывалось выше, магнитная система и центрирующая шайба удаляются из громкоговорителя, предназначенного для работы в качестве пассивного радиатора. Это делается для того, чтобы увеличить гибкость и линейность движения подвижной системы, и устранить опасность касания звуковой катушки.

При этом не уменьшается действующий объем ящика.

Изготовление пассивного излучателя

В качестве пассивного излучателя хорошо использовать полноценную головку.

Представление о конструкции пассивного радиатора, установленного рядом с громкоговорителем, показано на рис. 3, на котором видно как дополнительный груз в виде диска прикреплен в центре диффузора болтом с гайками.

Внешний вид динамика и его пассивного излучателя
Рис. 3. Внешний вид динамика и его пассивного излучателя.

Отверстие в диффузоре заклеивают кусочком жесткой бумаги (ватман или тонкий картон) с зубцами, приклеенными к диффузору (см. рис 4) целлулоидным или другим клеем, например БФ-2. Само собой разумеется, что основная резонансная частота громкоговорителя, предназначенного для пассивного радиатора, не имеет ни какого значения.

Заклейка отверстия в диффузоре после удаления катушки

Рис. 4. Заклейка отверстия в диффузоре после удаления катушки.

Или можно купить на алиэкспресс. Тут по 3,4$ или тут за 10,5$

Проектируя фазоинвертор с закрытым отверстием, не следует делать его объемом менее 30–40 литров при резонансной частоте ниже 50 Гц, т.к. увеличение массы подвижной системы пассивного, также как и массы воздуха в проходе обычного ФИ, ухудшает переходные характеристики громкоговорителя.

Изготовление акустики с пассивным излучателем

В отличие от фазоинвертора акустика с пассивным излучателем настраивают на частоту в 2–3 раза ниже резонансной частоты головки fS.

При этом добротность используемых головок должна быть в пределах 0,2–0,8.

Чем меньше объём оформления, тем меньше должна быть добротность головки.

Ящик для фазоивертора можно изготовить из фанеры или ДСП плит толщиной 8–12 мм, при этом следует учесть, что он не должен иметь щелей. Внутрь ящика полезно поместить звукопоглощающий материал, например, поролон толщиной 15–30 мм, который сделает более гладкой частотную характеристику громкоговорителя в области средних частот.

Проверить правильность настройки сделанного фазоинвертора можно либо по видимой при резонансе ФМ амплитуде колебаний пассивного радиатора, либо по возрастающей при резонансе громкости, в чем можно убедиться, поставив кусок фанеры между диффузорами и поднесся ухо к диффузору пассивного радиатора.

Также, как и в обычном фазоиверторе, частотная характеристика полного сопротивления громкоговорителя в фазоиверторе с закрытым отверстием должна иметь два максимум почти одинаковой высоты.

Источник: «Радио», 1974, № 1, стр. 29-30.

 

Комментарии 

# PaLyCH 15.03.2007 16:45
Отличная статья. Простая и очень доступная. Прямо сразу можно приниматься к изготовлению... . Ответить
# Realsoundmaster 05.04.2007 12:55
:-)Ошибочка в тексте -ПИ без центрирующей шайбы - инженерный абсурд, а как тогда вернется на место диафрагма? А как же гибкость подвеса? (ведь ее то и компенсируем? Все промышленные ПИ с центрирующий шайбой. И еще ПРАКТИЧЕСКИ конструкцию с ПИ реальнее настраивать с помощью прямых измерение, номограммы приведенный в стаье и РАДИО очень приблизительные и "кривые", осбенно с учетом того что технология ушла вперед...
Имею 3 конструкции сдомашней акустики с ПИ ( фото есть на моем сайте).
В области баса ПИ практически не имеет конкурентов, вообще при любой возможности советовал бы ставить ПИ в аккустику вместо "фазика"...Звук того стоит. Ответить
# suffo 19.12.2009 17:21
можно ппоподробней рассказать о пи!!! Ответить

Добавить комментарий

Что бы вы хотели почитать?

Итоги

Последние комментарии

  • Нужна еще граничная частота Подробнее...
    By Павел Сайк
  • Отписались )))) Подробнее...
    By Павел Сайк
  • Доброго дня. Вижу нашли фотки нашего древнего прот... Подробнее...
    By Ivan K
  • Помню как то один товарищ попросил рассказать в Фи... Подробнее...
    By sergey_privacy
  • Видимо имели в виду последовательну ю RC цепь вклю... Подробнее...
    By Виктор9000
Наверх