На рис.7 приведена суббасовая колонка весьма прочной конструкции. Довольно часто встречается проблема, когда удается раздобыть великолепный динамик большого диаметра (35…40 см) для самых низкочастотных звуков, однако не все электрические параметры его известны.
Тогда вероятность успеха будет гораздо выше, если для конструкции выбрать закрытый корпус, ибо большая часть динамиков старых типов предназначалась для использования в больших закрытых корпусах.
Звуки самых низких частот имеют большую амплитуду, так что стенки звуковой колонки, имеющие конечную толщину, оказываются все равно тонкими. И при громком звуке динамик словно “вдыхает жизнь” в корпус, вызывая его дребезжание, приводящее к неприятным искажениям.
Приведенная здесь конструкция призвана предотвратить это. Прежде всего, использован материал такой толщины, какой я смог раздобыть и обработать. К сожалению, толщина самого дешевого материала ДСП не превышает 19…22 мм. Для приведенного корпуса желательна была бы толщина в 25…30 мм, хотя масса колонки и так превышает 50 кг.
Жесткость корпуса в двух различных направлениях обеспечивается двумя разными способами. Для получения как можно большей жесткости боковых стенок используются два поперечных ребра жесткости, делящих корпус на три части. Их ширина должна быть достаточно большой, однако вряд ли их нужно делать шире 10 см. В качестве материала желательно использовать древесину твердых пород; если же ее нет, можно использовать и древесину мягких пород или же ДСП.
Ребра жесткости прочно крепятся к боковым стенкам, с помощью клея и шурупов длиной 50…80 мм. В наполовину смонтированном корпусе между каждым из ребер жесткости и задней и передней стенками устанавливаются распорки из твердого дерева. Для этого можно использовать рукоятки от каких-либо инструментов из твердых пород древесины, имеющие диаметр около 30 мм.
Внутри корпуса имеется еще четыре опорных бруска, которые расположены в четырех углах непосредственно вблизи динамика. Каждый из них, расположенный между передней и задней стенками, состоит из трех кусков. По центру каждого из них вдоль оси (в продольном направлении) проделывается отверстие диаметром около 10 мм. Вдоль этих осей просверливаются и ребра жесткости.
Имеет смысл еще до начала монтажа собрать эти опорные бруски, подогнать отдельные куски друг к другу и пронумеровать каждый кусок (всего 4×3 = 12 кусков). При окончательном монтаже склеиваются вместе 3 части каждого из этих опорных брусков, и через него продевается длинный металлический стержень. Можно использовать металлические стержни диаметром 6 мм или 8 мм, на концах которых нарезается резьба.
Во время монтажа длинный металлический стержень необходимо продеть через заднюю стенку, три куска опорного бруска, через отверстия в ребрах жесткости и. наконец, через переднюю стенку. При такой конструкции передняя и задняя стенки, а также внутренние ребра жесткости оказываются настолько зафиксированными друг относительно друга, что после затягивания винтов образуется очень жесткая конструкция, не подверженная никаким относительным смещениям.
Естественно, сборку необходимо осуществлять поэтапно, поскольку прежде чем осуществлять последнюю операцию (свинчивание), необходимо подождать, пока не схватятся и затвердеют склейки ребер жесткости с боковыми стенками. Более того, необходимо иметь в виду, что точную подгонку распорок можно осуществить только после выполнения первого этапа сборки.
При выполнении монтажа необходимо много рук ведь при выполнении этой работы нужно одновременно разместить в правильном положении много деталей и удерживать их на месте внутри корпуса до тех пор, пока не будет достигнута необходимая жесткость. Секрет успеха, с одной стороны, в огромном терпении, с другой стороны, в правильной разметке и сверлении, а также в распиливании деталей точно под прямым углом.
Корпус необходимо заполнить демпфирующим материалом. Опытным путем нужно добиться того, чтобы передача динамиком низких звуков была достаточно хорошей, а демпфирование было достаточным. Все это очень сильно зависит от типа динамика. Если демпфирование недостаточно, звуковая колонка постоянно «бубнит» и «ревет», звуки сливаются, так что звучание низкочастотных инструментов распознать невозможно.
Если же демпфирование слишком велико, передача низкочастотных звуков будет неудовлетворительной, хотя переходные процессы будут гораздо благоприятнее, чем в предыдущем случае. Для увеличения демпфирования в этой колонке можно использовать и песок, однако, тогда колонка будет еще более тяжелой. Данная суббасовая колонка предназначена для сигналов с частотой ниже 100 Гц.
На рис.8 показан один из способов подключения суббасовой колонки к УЗЧ Сигналы левого и правого каналов необходимо объединить (например, с помощью резисторного сумматора, буферного усилителя и т п ), а затем обеспечить их завал на частотах выше 80 Гц с помощью фильтра нижних частот. В случае необходимости возможна небольшая коррекция частотной характеристики (несколько децибел).
Как правило, эту задачу можно решить с помощью режекторного фильтра небольшой добротности. Рекомендуемая мощность усилителя зависит от его КПД, но практика показывает, что для суббасовой колонки требуются 100 150 Вт звуковой мощности.
С тех пор как на передний план выдвинулись большие звуковые мощности (порядка 100 110 дБ), пришлось обратить внимание и на новые эффекты. Во многих случаях начал доставлять хлопоты микрофонный эффект используемых пассивных элементов.
При громких музыкальных звуках начинают оживать индуктивности и конденсаторы, вызывая странные, с трудом поддающиеся объяснению звяканья и другие искажения. Разумеется, в этом нет ничего нового и удивительного, достаточно вспомнить шуршание и ворчание сетевого трансформатора. Витки катушки без сердечника музицируют не хуже, чем витки на железном сердечнике.
В звуковых селекторах (кроссоверах) используются катушки низкочастотных фильтров, имеющие очень большие размеры, большую индуктивность и свободную намотку витков, чаще всего они самодельные. В такие катушки загоняется нередко до 100 Вт, так что вполне естественно ожидать, что они будут шуметь.
Такая ворчащая катушка, работая совместно с фонирующим конденсатором ВЧ-фильтра, может приводить к возникновению самых неожиданных искажений. Именно по этим причинам в последнее время сложилась практика, когда селекторы звука (фильтры) не встраиваются в звуковую колонку. Звуковое давление внутри корпуса может приводить в некоторых случаях к заметным деформациям электрических деталей.
Особенно странно могут вести себя детали с жестким креплением, поскольку они могут передавать вибрации непосредственно через механические соединения. Детали, склонные к вибрациям, гораздо лучше не привинчивать намертво, а использовать какую-нибудь прокладку из эластичного материала. Еще лучшим решением, которое получает все большее и большее распространение, будет размещение селектора звука в отдельном корпусе вне звуковой колонки.
К тому же, в этом случае можно, не вскрывая колонки, легко осуществлять различного рода эксперименты с фазовращателями и фильтрами. Мощность резисторов, используемых в фильтрах, как правило, очень велика, и поэтому необходимо позаботиться о соответствующем отводе выделяемого тепла.
При выборе конденсаторов желательно избежать, по мере возможности, использования электролитических конденсаторов, которые имеют сложное нелинейное поведение на звуковых частотах, и емкость которых меняется со временем.
При изготовлении катушек индуктивностей может оказать помощь рис.9. Не экономьте на поперечном сечении используемого провода. Каркас катушки целесообразно изготавливать из дерева. Нужно рассчитывать на то, что в этом случае понадобится значительное количество тяжелого, толстого медного провода. Получающийся в итоге кроссовер иногда представляет собой довольно крупную вещь, а не какую-то безделицу.
При самостоятельном проектировании корпуса, для минимизации возможностей возникновения стоячих волн (и с точки зрения эстетики) лучше всего, если длины сторон будут образовывать пропорцию, соответствующую правилу золотого сечения, т. е. если они будут относиться как 1 : 1,618 : 2,618 : 4,236 : 6,854.
Правда, для хорошего звучания это только необходимое, но отнюдь не достаточное условие. Внешние края стенок рассмотренных корпусов желательно скруглить. В противном случае возникает дополнительное излучение от угловых ребер, которое накладывается на основной сигнал от источника звука (динамика), что может привести к возникновению дополнительных призвуков.
Из-за грубой, волокнистой структуры материала ДСП или ДВП при скруглении ребер образуется плохая поверхность. Во избежание этого, в ходе окончательной отделки корпуса на подлежащие скруглению угловые ребра наклейваются планки квадратного сечения из мягких или твердых пород древесины, поверхность которых уже можно обработать так. что она будет выглядеть нормально.
Естественно, больше всего проблем при изготовлении громкоговорителей доставляют динамики. Нельзя принимать на веру без изрядной доли критицизма дифирамбы производителей все новым и новым конструкциям и материалам.
В некоторых случаях динамики 50-летней давности могут звучать красивее, несмотря на полное игнорирование космических технологий, отсутствие упрочняющих кевларовых. угольных или титановых нитей. Здесь положение примерно такое же, как и со скрипками Страдивари.
Чрезвычайно существенными, но очень трудно обнаруживаемыми являются интермодуляционные искажения. В то время как для усилителей проводится огромная работа по снижению и устранению разнообразных искажений электронной природы, динамики и колонки для этих же усилителей генерируют искажения гораздо большей величины.
Причины таких искажений могут быть самыми разнообразными. Иногда искажает, по сути дела, не сам динамик, а нелинейное поведение воздуха в замкнутом корпусе. Ранее уже говорилось, что воздух в небольшом закрытом корпусе ведет себя как пружина при увеличении давления (т. е. при движении диффузора внутрь) пружина становится более жесткой, а при движении диффузора наружу (понижении давления) пружина размягчается.
Поэтому поведение системы в целом является асимметричным, и воздух становится существенным источником гармонических искажений (второй гармоники). А законы физики (газовой динамики) нельзя изменить к ним можно только приспособиться, т.е. правильно их использовать.
Результирующее качество звуковоспроизводящей системы является итогом таких сложных и запутанных взаимодействий, которые трудно вообразить, и о которых не всегда можно догадаться заранее. Для получения удовлетворительного результата необходимы большое желание и длительные эксперименты.
Начала статьи тут
