На сайте рассказывается о стереосистеме, состоящей из двух малогабаритных громкоговорителей сателлитов и низкочастотного излучателя сабвуфера. Целью разработки являлось получение в квартире качества “звука”, так сказать, “выше среднего” при сравнительно скромных затратах. При оценке качества, помимо измерения параметров, важную роль играла воспринимаемая звуковая картина, оценить которую можно лишь субъективно.
Располагая электроникой собственного изготовления, я мог свободно выполнять те или иные эксперименты, контролируя свои ощущения. Здесь я остановлюсь на особенностях сателлитных колонок, оказывающих первостепенное влияние на звук. Как специальная литература, так и мой многолетний опыт свидетельствуют о том, что хорошая стерео- картина создается при использовании точечных источников звука, иными словами, громкоговорителей в корпусах с минимальными габаритами.
Правда, имеется и другой подход, связанный с применением дипольных излучателей, излучающих звуковые волны и в заднем направлении. Разумеется, точечное излучение имеет значение только в том диапазоне частот, где ухо еще различает направление звука, т.е. свыше 100… 150 Гц. У малогабаритных колонок имеется и другое неоспоримое практическое преимущество: их с легкостью можно перемещать. Для хорошей звуковой отдачи громкоговорители не следует размещать возле стен, т.е. они должны находиться где-то внутри комнаты.
Но в повседневной жизни такое расположение может просто-напросто мешать. Следовательно, лучше всего, когда АС не используются, предусмотреть для них “парковочное положение” где-нибудь на стеллаже или в углах комнаты, а выносить их в “позицию прослушивания” только при работе (прослушивании музыки). Кроме того, нельзя не учитывать акустические свойства помещения, в котором функционируют излучатели звука. Если в помещении большое звукопоглощение, звук становится “глухим” (на профессиональном жаргоне его называют “дохлым”).
Вышесказанное проиллюстрирую на плане комнаты (рис.1). Здесь приведен случай далеко не идеальный, но довольно типичный. Для прослушивания музыки небольшие акустические системы отодвигаются от стены возле окна и помещаются на расстоянии минимум 1 м от стен. Находящийся посередине комнаты журнальный столик сдвигается к задней (на рисунке нижней) стене, поскольку отражения звука от поверхности столика искажают звуковую картину. Одно из двух кресел придвигается к окну, там оно не будет мешать, а другое помещается в “позицию прослушивания”.
В результате такой перестановки звук как бы “отделяется” от громкоговорителей (естественно, в “позиции прослушивания”), т.е. возникают так называемые “фантомные источники звука”. Они слышны из пространства, расположенного между двумя громкоговорителями и, более того, даже из зоны за плоскостью громкоговорителей, чуть ли не из окна. Воспроизведение низких частот (ниже 100 Гц) является задачей сабвуфера, расположение которого в углу комнаты, вообще говоря, не идеальное, но, тем не менее, достаточно терпимое. Ухо не способно определить направление низких звуков, поэтому канал сабвуфера может быть оформлен в монофоническом варианте с единственным излучателем.
Таким образом, моим целям отвечает акустическая система, состоящая из двух малогабаритных громкоговорителей (правого и левого канала), а также одного низкочастотного громкоговорителя. Для выделения низких частот можно использовать полосовой фильтр второго порядка, действующий в полосе частот от 30 до 100 Гц.. Для приближения к точечным источникам звука на частотах, больших 100… 150 Гц (в пределах слышимости, т.е. до 15000…20000 Гц), звукоизлучение следует осуществлять двумя колонками как можно меньших размеров.
Финансовые соображения и возможности приобретения громкоговорителей вынуждают применять головки средней ценовой категории. В целях максимального использования заданных условий необходимы фильтры с крутым спадом и линейным ходом частот в полосе пропускания. По этой причине я выбрал фильтры Линквица-Райли. Результатом более чем 20-летней работы явились предлагаемые громкоговорители, особенность которых, помимо приближения к точечному излучению, состоит в ступенчатой форме передней панели, обеспечивающей сглаживание акустической разницы сигналов, вызванной работой головок разных полос.
Еще в 1990 г. в рекламе одного из журналов я обратил внимание на громкоговоритель марки “Visaton WS/MS13NG”. Данный тип привлек меня своим 13-сантиметровым диффузором и резонансной частотой 40 Гц. Маркировка “Mid/Woofer” лишь подчеркивала характер использования на непривычно низких для меня в то время частотах. Особенно привлекательным был бумажный диффузор, материал которого я и по сей день считаю наилучшим. Внутреннее трение бумаги, по сравнению с пластмассой, сравнительно эффективно смягчает вторичные резонансы диффузора. Мне удалось приобрести пару таких головок. Выяснилось, что выбор оказался удачным: данная головка в ящике объемом 4 дм3 (4 л) на частоте 110 Гц имела Qts=0,7 (с максимально плоской АЧХ).
До сегодняшнего дня в рассматриваемом громкоговорителе я использую данный динамик. Его уже сняли с производства, преемником стал “W130S8”, у которого параметры Тиля-Смолла (Thiele-Small) несколько другие. По расчетам, в корпусе объемом 4 дм3 данный громкоговоритель имеет ту же резонансную частоту (около 110 Гц), лишь Qjs увеличивается примерно до 0,9…1. Это легко компенсируется фильтром. Конус диффузора сравнительно малого диаметра позволяет охватить полосу около 5 октав (частоты от 100 Гц до 3000 Гц). Для излучения звуков частотой свыше 3000 Гц требуется “пищалка” (твиттер). В мои расчеты входили купольные излучатели, среди них — с текстильной мембраной (иногда пропитанной водоотталкивающим составом), поскольку текстильный купол наименее склонен к колебаниям в силу внутренних деформаций.
Поскольку нижняя граничная частота твиттера около 3000 Гц, куполы диаметром менее 25 мм не пригодны в качестве “пищалок” (их мембранная поверхность слишком мала). А головки большего диаметра плохо излучают на частотах выше 10… 12 кГц. Вместе с тем, требуется, чтобы резонансная частота твиттера была значительно ниже выбранной частоты раздела фильтров, в данном случае, 1 кГц или ниже. Необходимо также учитывать, что из-за малой поверхности мембраны чувствительность твиттера, вообще говоря, мала. Тогда, при слишком малой чувствительности твиттера следует уменьшить сигнал громкоговорителя средних частот, чтобы оба громкоговорителя создавали одинаковое звуковое давление.
Но перед среднечастотной головкой нельзя просто поставить резистивный делитель, поскольку в этом случае не реализуется положительное влияние на нее малого выходного сопротивления усилителя. В свои АС я встроил довольно дешевые и доступные твиттеры “Мопасог” с маркировкой DT300. Эти громкоговорители предназначены для системы намного большей мощности и имеют текстильный купол диаметром 29 мм, пропитанный водоотталкивающим составом. Согласно каталогу, их резонансная частота составляет примерно 750 Гц, но измеренные значения оказались, к сожалению, около 1400 Гц.
Чувствительность по каталогу — 93 дБ. Это значительно больше по сравнению с 87 дБ среднечастотной головки. Электрическая схема АС приведена на рис.2. В ней используется стандартный фильтр Линквица-Рай- ли четвертого порядка с частотой раздела 3 кГц. RC-цепочка, подключенная параллельно катушке среднечастотной головки, компенсирует индуктивность катушки, обеспечивая, тем самым, примерно постоянное значение импеданса головки в окрестности 3 кГц, необходимое для правильный работы фильтра.
Импеданс твиттера (8 Ом) почти не изменяется с частотой, так что нет необходимости в компенсации его индуктивности. Но требуется уменьшение подводимого сигнала на 3 дБ, обеспечиваемое резистив- ным делителем таким образом, чтобы не изменять подавление фильтра, рассчитанного на 8 Ом. В фильтре применены неполярные конденсаторы типа Remix С223 с рабочим напряжением 63 В. Катушки индуктивности имеют размер Е42/15. Они намотаны на феррито- вых сердечниках из материала М2 (Al=250) с воздушным зазором толщиной 1 мм. Количество витков — 49, провод — 00,8 мм. Согласно измерениям, большой воздушный зазор гарантирует, что в случае использования моих УМЗЧ класса “А” мощностью 10 Вт искажения, создаваемые сердечниками, останутся “в рамках дозволенного”.
Несомненно, лучше было бы построить активные фильтры и установить их в предварительном усилителе, однако, такое решение потребовало бы двух дополнительных, т.е. в общей сложности пяти оконечных усилителей (УМЗЧ). Мне пришлось немало поломать голову над тем, как спроектировать сравнительно эстетичный и, вместе с тем, удовлетворяющий акустическим требованиям ящик со “ступенчатой” передней панелью. Результаты представлены на рис.3. Материалом для ящика послужила сосновая доска. Этот выбор мотивирован спецификой комнатной меблировки и акустическими соображениями. По сравнению с плитами ДСП, сосновая доска предпочтительнее с точки зрения акустики, так как внутреннее демпфирование у нее немного больше, и оно неодинаково в двух направлениях.
Преимущество сосновых прессованных досок толщиной 18 мм, предлагаемых в магазинах “Умелые руки”, называемых “полочными (мебельными) щитами”, состоит в том, что прессование предотвращает коробление досок от сырости. Крепление стенок осуществляется рейками размерами 15×15 мм. На практике я изготовил эти рейки из отходов, возникших при обработке досок толщиной 18 мм. На чертеже переднего вида ящика показана деталь, этакая войлочная пластинка, роль которой нуждается в пояснении. В силу ступенчатой конструкции передней панели образуется сравнительно узкая горизонтальная поверхность вдоль границы верхней и нижней частей.
Эта поверхность находится в непосредственной близости от купольного излучателя, и горизонтальная поверхность отражает направленный на нее звук в совершенно неправильном направлении, разрушая общую характеристику направленности купольного излучателя. Звукопоглощающие свойства наклонно расположенной войлочной пластинки призваны устранить это отражение. К задней части кусочка материала под названием “половой войлок” толщиной 2 мм, приобретенного в магазине “Умелые руки”, я приклеил для упрочнения деревянную планку размерами 3×3 мм и, слегка вытянув края войлока, засунул их между боковыми сторонами. Задняя крышка ящика съемная, она фиксируется десятью шурупами со сферической шляпкой, не показанными на рисунке.
Здесь, на задней панели, я закрепил пассивный разделительный фильтр (кроссовер). Герметичное уплотнение обеспечивают полоски, вырезанные из синтетической пены толщиной около 2 мм (применяется в качестве упаковочного материала). К двум боковым внутренним стенкам ящика прикреплены слои пены толщиной 1,5.. .2 мм. Требуется пена с крупными открытыми порами. Я не приклеивал пластинки пены, а только втиснул их в ящик. Эта герметизация — не вечная, ее необходимо менять, если при экспериментах приходится 2-3 раза разбирать конструкцию. Поэтому дополнительно я использовал клей-герметик, позволяющий достаточно легко отделить детали корпуса друг от друга.
Если головка не укомплектована герметизирующими кольцами, их можно изготовить из того же материала. Ящики я изготовил самостоятельно с помощью подручных инструментов. Важнейшим рабочим инструментом послужила циркулярная пила, которая входит в комплект деревообрабатывающего станка собственного изготовления. Для работы необходим диск пилы с хорошо заточенными зубцами. Эта пила в равной мере пригодна как для продольных, так и поперечных распилов досок и обеспечивает гладкие распилы без дополнительной обработки. Последующие шлифовки и полировки лишь портят профиль распила, вызывая всяческие закругления и неровности. Поэтому работать циркулярной пилой следует очень точно и аккуратно, чтобы в конце концов получился ящик без щелей. Вырезанные детали ящика склеивались без гвоздей и шурупов.
Фокус заключался в клее: я использовал паркетный клей на основе поливини-лацетата (ПВА). У паркетного клея имеется наполнитель, обеспечивающий в случае крупных пазов хорошее сцепление. Дополнительное усиление создает пропитка термоплавким клеем-герметиком внутренней стороны кромок готового, но еще не покрытого лаком ящика, что повышает прочность и, вместе с тем, обеспечивает герметичность соединения. С применением аналогичной техники я изготовил 20 лет назад свой предыдущий, еще не ступенчатый, ящик. Он жив и по сей день, несмотря на то, что за это время не раз участвовал в переездах и прошел, образно говоря, “огонь, воду и медные трубы”.
В процессе склеивания необходимо избегать попадания клея на внешнюю деревянную поверхность, поскольку клей закрывает поры древесины, так что после лакировки проявляются некрасивые пятна. При незамедлительном удалении излишков клея сухой тканью еще есть шанс спасти ситуацию. Внутренние поверхности стенок ящика также следует покрыть лаком, чтобы компенсировать, с одной стороны, силу сгиба, возникающую при высыхании клея, а с другой стороны, чтобы обеспечить одинаковое воздействие влажности воздуха на внешнюю и внутреннюю поверхность древесины.
При отделке поверхности ящика я ее не шлифовал. Шлифование, как показывает мой опыт, давит на волокна, растягиваемые под действием лака, и разрывает их. Поверхность становится ворсистой. Подготовка поверхности производилась лезвием ножа (циклей), соскребающим и обрезающим волокна. Это лезвие, а не наждачная бумага, использовалась также и для обработки промежуточных слоев лака.
Для лакировки корпусов АС я использовал бесцветный, с матовым оттенком, лак и в совокупности нанес три слоя. Главное, нельзя использовать лак на водной основе! Первый слой выполнен более разжиженным лаком. С засохшего лака я удалил ворсинки легкими движениями лезвия (аналогично и с последующего слоя). Сначала новые корпуса получились, как мне казалось, чрезмерно светлыми, но года через полтора они “дозрели” и приобрели красивый красновато-коричневый цвет.
Продолжение следует здесь
