|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Subwoofer do samochodu. Część 3. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Głośniki Dźwięk na końcu tunelu „Wołodia, jeśli jesteś w magazynie, chwyć porty za fazę…” (podsłuchane w jednym z moskiewskich studiów instalacyjnych) (Kiedy AutoZvuk był jeszcze mały i siedział pod skrzydłami Salonu AV, ukazały się dwie pierwsze części trylogii o subwooferach – ok. czego oczekiwać z różnych typów projektów akustycznych i jak wybrać głośnik w zamkniętym pudełku. Znaczna część tych, którzy kontemplując życie, postanowili ze zrozumieniem potraktować basowe uzbrojenie swojego samochodu, w zasadzie mogła sobie z tym poradzić. Ale nie wszystko. Bo istnieje jeszcze co najmniej jeden, niezwykle popularny rodzaj konstrukcji akustycznej, który nie ustępuje popularnością skrzynce zamkniętej. (Bass reflex w literaturze rosyjskiej, bass reflex, ported box, wentyled box – po angielsku – wszystko to jest w rzeczywistości dźwiękową realizacją idei rezonatora Helmholtza. Pomysł jest prosty – zamknięta objętość jest połączona z otaczającą przestrzenią wykorzystując otwór zawierający pewną masę powietrza. Na tym polega istnienie tej masy - właśnie tego słupa powietrza, który według Ostapa Bendera wywiera nacisk na każdego pracownika i powoduje cuda, gdy rezonator Helmholtza zostaje zatrudniony do pracy jako część subwoofera. Tutaj wyrafinowana rzecz nazwana na cześć niemieckiego fizyka zyskuje prozaiczną nazwę tunelu (w porcie mieszczańskim lub szybie wentylacyjnym). Jak działa bass-refleks? Dlaczego obecność starannie wykonanego otworu o określonej wielkości w korpusie głośnika nagle dramatycznie wpływa na pracę całego zespołu? Jak już wspomniano, w poprzednich częściach tego epickiego płótna, tunel bass-reflex służy do tego, aby po opóźnieniu o ściśle określony czas, fala dźwiękowa powstająca wewnątrz głośnika, wypuścić ją na zewnątrz w tej samej fazie, co ta tworzone przez „przednią” stronę głośnika. Tutaj, na wolności, połączą swoje decybele i uderzą w uszy (jeśli dobrze obliczono), aby nie wydawało się to za mało. Właśnie za to pokochali bass reflex – za jego zwiększoną skuteczność w porównaniu z zamkniętą obudową. Ale nie tylko. Brutalna siła nie jest argumentem, jeśli nie jest poparta dokładnością reprodukcji sygnału. Mamy tu na myśli inną, znacznie mniej trywialną cechę bass reflexu – jego zdolność do wytworzenia wymaganego ciśnienia akustycznego przy znacznie mniejszej amplitudzie drgań dyfuzora. Brzmi to nieco paradoksalnie. Wszyscy wiedzą, że to obecność zamkniętej objętości za dyfuzorem tłumi wibracje dyfuzora, więc dlaczego w „nieszczelnej” obudowie nagle będą wydawać się mniejsze? I ze względu na masę, jak powiedziano. Otwór w korpusie przetwornika fazowego wykonany jest zatem w formie dość długiego tunelu – czyli rury, która ma zatrzymać w środku określoną masę powietrza. Przy stosunkowo wysokich częstotliwościach, powyżej 200 Hz, bezwładność masy powietrza w tunelu powoduje, że jest on całkowicie nieprzezroczysty akustycznie. To tak, jakby było całkowicie zablokowane.
Przy niższej częstotliwości korek powietrza w tunelu zaczyna ożywać i poruszać się, gdy jest wypychany od tyłu przez pulsujące ciśnienie wewnątrz skrzynki. Bezwładność masy powietrza powoduje, że nie porusza się ona w czasie z działającą na nią falą, ale z pewnym przesunięciem. To przesunięcie osiąga w fazie 180 stopni, to znaczy zaczyna być przeciwfazowe w stosunku do fali dźwiękowej wydobywającej się z tylnej strony dyfuzora o określonej częstotliwości, zwanej częstotliwością strojenia typu bass-reflex.
Tutaj prawie cały wysiłek głośnika skierowany jest na kołysanie nieusuwalnej masy powietrza wewnątrz tunelu, tak aby nie pozostało prawie nic dla naturalnych wibracji, a amplituda wibracji dyfuzora była minimalna. (I dźwięk nadchodzi, i to jaki dźwięk! Tyle, że na tej częstotliwości prawie wszystko pochodzi z tunelu). A ponieważ to właśnie duże amplitudy drgań dyfuzora powodują zauważalne dla ucha zniekształcenia, sytuacja dźwiękowa jest najkorzystniejsza. Jednak nawet przy niższych częstotliwościach sytuacja zaczyna się zmieniać na gorsze.W przypadku bardzo powolnych oscylacji w niskich częstotliwościach masa powietrza w tunelu nie ma już bezwładności, a tylna strona dyfuzora pompuje je tam i z powrotem jak pompa .
W tym przypadku powstaje sytuacja tak, jakby głośnik w ogóle nie był zamontowany w obudowie, czyli fale z tyłu dyfuzora i z przodu spotykają się w przeciwfazie i w dużej mierze zjadają się nawzajem, jak w normalnym zwarcie akustyczne. Dlatego poniżej częstotliwości strojenia moc bas-refleksu spada dwukrotnie szybciej niż w zamkniętej obudowie. Gorsze jest jednak coś innego – dyfuzor niczego już nie spowalnia, a amplituda jego oscylacji przy bardzo niskich częstotliwościach zaczyna rosnąć po prostu katastrofalnie. Filtry poddźwiękowe, które można znaleźć w niektórych, zwykle rasowych, zwrotnicach i wzmacniaczach, są wykonane niemal wyłącznie po to, aby przeciwdziałać temu złemu nawykowi, jakim są refleksy basowe. Co zatem dokładnie otrzymamy wybierając do naszego projektu bass reflex jako projekt akustyczny? ((Chcę od razu ostrzec, że obliczanie odruchu basowego bez przeznaczonych do tego programów komputerowych jest możliwe i istnieją na to wzory obliczeniowe i nomogramy. Jednak u progu trzeciego tysiąclecia nie mogę zakwalifikować takich metod jako niczego innego niż masochizm. Oto zdjęcie, które wyjaśnia (prawie) wszystko. Wzięto 10-calowy głośnik, jego parametry odpowiednie do montażu w bas-refleksie oraz charakterystykę, jaką uzyskalibyśmy po zainstalowaniu w optymalnym dla niego bas-refleksie (20 l, dostrojony do 42 Hz) i zamkniętą skrzynkę tego samego symulowano głośność.
Górna z dwóch czarnych krzywizn jest oczywiście nasza. W porównaniu z zamkniętą skrzynką odpowiedź jest znacznie wyższa w całym paśmie częstotliwości poniżej około 150 Hz. Co oznacza „zasadniczo”? Spójrz: przy częstotliwości, powiedzmy, 60 Hz różnica wynosi około 4 dB. Odpowiada to 2,5-krotnemu zwiększeniu mocy wzmacniacza. Oznacza to, że przy skromnym 100-watowym wzmacniaczu taki subwoofer będzie grał tak, jakby dostarczono mu 250 watów. Za te same pieniądze. Ale z czerwonych krzywych obrazujących zależność amplitudy drgań dyfuzora od częstotliwości, nasza jest ta niższa. Właśnie tam, gdzie koncentruje się większość energii basu – poniżej 100 Hz, amplituda zaczyna spadać i pozostaje znacznie niższa niż w zamkniętej obudowie, mimo że generowane ciśnienie akustyczne jest dwukrotnie wyższe! W zamkniętym pudełku amplituda oscylacji stale rośnie i przy zastosowaniu mocy wskazanej jako maksymalna już przy 70 Hz przekracza zakres roboczy (czerwona przerywana linia), a poniżej jest katastrofa. W tym miejscu zostaną wygenerowane znajome dźwięki świszczącego oddechu towarzyszące nutom basowym. W przypadku bas-refleksu łaska z amplitudami trwa do około 30 Hz i tam amplituda zaczyna niepohamowanie rosnąć. Jednak dźwięku tam już prawie nie ma, więc bezpośrednim znaczeniem jest „zduszenie” tej części widma filtrem subtonalnym (jeśli taki jest) i cieszenie się efektywnością uderzenia przy minimalnych zniekształceniach w rzeczywistym zakresie audio. "Świetnie!" – zakrzyknie niecierpliwy i głodny decybeli czytelnik, zamknie te strony i od razu zajmie się naprawą dziur we własnym subwooferze. Towarzyszu, przestań! Zobacz, co może się wydarzyć dalej. Zostawmy wszystko bez zmian, wyjmijmy stary głośnik z naszego 20-litrowego pudełka i zainstalujmy inny – zaprojektowany specjalnie do pracy w zamkniętej obudowie.
Jego występ w zamkniętym, natywnym pudełku – dolnym na wykresie – był bardzo ładny. A po przerobieniu na bass reflex stanie się jak top, czyli będzie dawać wyraźny „pop” w przedziale 50-100 Hz. To właśnie w wyniku tworzenia takich zestawień bassrefleksy otrzymały swego czasu obraźliwe przydomek boom-box („alkohol”), który później, tym razem całkiem słusznie, zaczęto nazywać jakimś przenośnym radiem. Jaka była różnica między tymi dwoma głośnikami? W dwóch parametrach, które dla danego projektu akustycznego muszą być w pewnej harmonii, inaczej każdy, kto tu zagra, straci, że tak powiem, nadzieję. Parametry te to częstotliwość rezonansowa Fs i całkowity współczynnik jakości Qts. Dla „głośnika zamkniętego” były to Fs = 25 Hz, Qts = 0,4, a dla „bass-refleksu” – 30 Hz i 0,3. Wydaje się, że różnica nie jest aż tak duża, ale rezultaty są znacząco różne. Energia Parametr pasma przepustowego został wynaleziony w momencie, gdy Fs/Qts od razu pokazuje, kto jest kim: jego wartość dla pierwszego głośnika wynosi 62,5, a dla drugiego – 100. Zasada jest prosta – jeśli Fs/Qts jest zauważalnie mniejsze niż 100 – zapomnij o tym słowie „bas reflex". Jeśli jest blisko lub więcej - pamiętaj jeszcze raz i zapomnij o zamkniętej puszce. W okolicach 90 - 100 znajduje się „strefa mroku", gdzie po pewnych ulgach można korzystać z obu. Ale co się stanie, jeśli upierasz się przy swoim i wpychasz głośnik do nietypowej dla niego konstrukcji? Spróbujmy, na szczęście, póki dramat rozgrywa się na papierze i ekranie komputera, czyli „z niewielkimi stratami, na obcym terytorium”. Na początek wkładamy „głośnik z bass-refleksem” do zamkniętego pudełka i staramy się zmieniać jedyny parametr, jaki mamy – głośność tego pudełka.
Na wykresie znajdują się trzy krzywe. Najbardziej płaski jest wynik montażu w puszce o pojemności 50 litrów, najbardziej stromy spadek poniżej 100 Hz jest wynikiem montażu w puszce o pojemności 10 litrów. A pośrodku nasza autorska charakterystyka w 20-litrowej pojemności. Widzimy: głośność zmienia się z nieprzyzwoicie małej na niepraktycznie dużą, ale dobra cecha nie wychodzi - albo zaczyna spadać zbyt wcześnie, albo spada zbyt szybko.
Głośnik przeznaczony do zamkniętej obudowy, jak widać na poniższym wykresie, ma możliwość albo osiągnięcia optymalnego poziomu (środkowa krzywa), albo „przycięcia” głośności, uzyskując w ten sposób dość zauważalną charakterystykę „buczenia” (górna krzywa uzyskano w objętości 10 litrów). A co w drugą stronę? Czy da się w przypadku montażu głośnika „zamkniętego” w bass-refleksie wyregulować go tak, aby uzyskać równomierne pasmo przenoszenia? Teoretycznie tak, na szczęście z bass reflexem można regulować częstotliwość przy stałej głośności zmieniając średnicę i długość tunelu (w praktyce zawsze oczywiście długość). Rozpoczynamy eksperyment od górnej, absolutnie okropnej krzywej (objętość 20 litrów, częstotliwość strojenia 50 Hz) i stopniowo odbudowując refleks basowy, nagle przy częstotliwości strojenia 20 Hz zauważamy, że doszliśmy do bardzo ładnego krzywa (niżej na wykresie).
Ups, zastanówmy się teraz, który tunel jest do tego potrzebny — i śmiało! Po pół sekundy pracy komputera okazuje się, że aby dostroić 20-litrową objętość do częstotliwości 20 Hz, potrzebny jest tunel o średnicy 75 mm i długości 1 m 65 cm. wzrostu miniaturowej damy, a nie wielkości kompaktowej części subwoofera. Ale głośnik „bass-reflex” pozwoli ci dostosować częstotliwość przy minimalnym wysiłku (wciśnij rurę - wyciągnij rurę) nie gorzej niż przy użyciu korektora. Wykres pokazuje rezultaty takiej aktywności w zakresie częstotliwości strojenia tunelu od 35 do 52 Hz, co wymagało długości tunelu od 190 do 400 mm – nie wiadomo jakich, nawet przy największej wartości.
W kolejnej części sagi o subwooferach (oczywiście nie ostatniej - temat jest nieograniczony, a Bóg jest miłosierny i być może przedłuży autorowi lata) bezpośrednio zajmiemy się kwestią praktycznej realizacji plan - dla tych, którzy chcą to zrobić sami lub dla tych, którzy chcą umieć odróżnić pracę kompetentnego instalatora od wysiłków nieświadomego hackera. Zgadzam się - nawet jadąc taksówką warto wiedzieć, że droga z Sokolnik do Izmailowa przebiega jakoś dalej od Czertanowa... Autor: Andrey Eliutin, AvtoZvuk; Publikacja: avtozvuk.com
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Zwiększa się wydajność dzielonej wiązki laserowej ▪ Tłuszcz jest główną przyczyną starzenia
▪ sekcja serwisu Parametry, analogi, oznaczenie elementów radiowych. Wybór artykułu ▪ artykuł Ziemia będzie orać, pisać wiersze. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Co badają nauki historyczne? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kierownik działu testów. Opis pracy ▪ artykuł konwerter HF. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Biała wieża z jaja kurzego. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony