В описываемой конструкции трёхполосной АС автор отдал предпочтение щелевому фазоинвертору, менее склонному к органным резонансам, нежели АС с круглыми трубами. Для громкоговорителей этой АС достаточно небольшой мощности усилителя — 2×10…20 Вт. Акустические системы (громкоговорители) с фазоинвертором (ФИ) в настоящее время стали самыми распространёнными в классе Hi-Fi [1].
Это объясняется повышенным КПД в области низких звуковых частот и меньшими нелинейными искажениями в области основного резонанса НЧ головки в сравнении с другими видами акустического оформления [2].
АС с ФИ представляет собой закрытый корпус с динамической НЧ головкой и дополнительным отверстием, в котором закреплён отрезок трубы круглой или прямоугольной формы определённых размеров для инвертирования и излучения звуковой волны от тыльной части диффузора динамической головки.
АС с ФИ часто называют просто фазо-инвертором, так как в инвертировании фазы звуковой волны участвуют внутренний объём корпуса и трубы. Форма сечения трубы на работу ФИ существенно не влияет.
Резонансная частота ФИ зависит от внутреннего объёма корпуса, площади сечения и длины трубы (массы воздуха, колеблющегося в трубе), в традиционном варианте она должна быть близка к резонансной частоте динамической головки в открытом пространстве.
Отверстие ФИ является дополнительным излучателем инвертированных звуковых волн от тыльной части диффузора динамической головки в области резонанса ФИ, и колебания воздуха в трубе почти синфазны с колебаниями прямого излучения диффузора и значительно больше по амплитуде, чем колебания диффузора головки из-за большого акустического сопротивления ФИ на резонансной частоте.
В других типах АС в области основного резонанса динамической головки амплитуда колебаний звуковой катушки и диффузора существенно возрастает, и начинают сказываться асимметрия магнитного поля относительно катушки [1] и нелинейность подвеса подвижной системы, искажающие форму звукового сигнала [2].
В фазоинверторе на этих частотах звуковое давление создаётся в основном выходным отверстием трубы. Выше частоты основного резонанса увеличивается излучение динамической головки, а излучение отверстия ФИ уменьшается, но так как они почти синфазны, то их звуковое давление складывается.
На более высоких частотах вследствие роста реактивного сопротивления трубы ФИ эта АС действует как закрытый корпус [2].
Рис. 1
Частотная характеристика модуля полного сопротивления обычной динамической головки в открытом пространстве имеет один максимум на частоте основного резонанса. Фазоинвертор как АС имеет два максимума, расположенных по обе стороны от частоты основного резонанса головки (кривые 1 и 2 на рис.
1), и чем меньше объём корпуса, тем больше расстояние между максимумами и провал между ними [2]. С целью получения более гладкой АЧХ на НЧ в некоторых высококачественных АС устанавливают три трубы, настроенные на частоту основного резонанса и частоты боковых максимумов.
Если в АС применена НЧ головка с очень низкой частотой основного резонанса и нижний максимум находится в области инфранизких частот, то будет достаточно две трубы, настроенные на частоту основного резонанса и верхнего максимума.
Эти решения дают положительные результаты в части сглаживания АЧХ, но усложняют конструкцию, а дополнительные отверстия на лицевой панели ухудшают внешний вид АС. АС с щелевым ФИ, которые стали широко применяться радиолюбителями, а также в промышленных АС и сабвуферах, менее склонны к органным резонансам, нежели АС с круглыми трубами [3].
Учитывая отсутствие локализации излучения низших звуковых частот, ФИ всех типов можно размещать на любых стенках корпусов АС или сабвуферов. Примером может служить АС с щелевым ФИ на задней стенке, показанной на рис. 2. Если ФИ размещён не на лицевой панели, то между его выходным отверстием и стенами помещения или мебели должны быть зазоры не менее 100 мм. В любительских и промышленных АС, в сабвуферах нередко используют стенку корпуса для образования щелевого ФИ. Это решение не только более технологично, но и уменьшает его длину на 15 % по сравнению с расчётным значением, что немаловажно для малогабаритных АС [3].
Учитывая вышеизложенное, автором была разработана конструкция и затем изготовлена в двух экземплярах АС с щелевым ФИ. В авторском варианте применён щелевой канал, выход которого почти не заметен на лицевой панели (рис. 3). Кроме того, для сглаживания АЧХ в области основного резонанса НЧ головки канал ФИ имеет переменную длину (рис. 4). Принцип работы такого ФИ описан ниже.
На рис. 1 показаны частотные характеристики модуля полного сопротивления динамической головки: кривая 1 — в открытом пространстве; 2 — в корпусе фазоинвертора объёмом 54 л с трубой; 3 — в корпусе фазоинвертора меньшего объёма; 4 — в корпусе фазоинвертора объёмом 54 л с щелевым каналом переменной длины.
Конструкция громкоговорителя АС с основными узлами приведена на рис. 5.
Рис. 5
В АС применена низкочастотная динамическая головка 8ГД-1 с диаметром диффузора 200 мм (частота основного резонанса 30 Гц, полная добротность Q,s = 0,33), использовавшаяся в АС «Виктория-001».
Оптимальный внутренний объём корпуса фазоинвертора для такой головки равен 54 л [2]. Внешние размеры корпуса авторского варианта АС — 260x600x360 мм.
Боковые стенки изготовлены из ламинированной ДСП толщиной 20 мм, а лицевая панель — из фанеры толщиной 12 мм, которая вблизи НЧ головки упрочнена накладкой из такой же фанеры, облицованной шпоном. Задняя стенка корпуса изготовлена из фанеры толщиной 12 мм.
Боковые стенки скреплены между собой шурупами, вкрученными в боковые торцы верхней и нижней стенок с интервалом 20 мм. Головки шурупов выступают на 10 мм и входят в соответствующие отверстия, просверленные в вертикальных стенках на глубину 12 мм и заполненные эпоксидной смолой [5].
Соединение боковых стенок нужно выполнять на ровной поверхности, положив их на неё задними торцами и вставив внутрь заднюю стенку, торцы которой по периметру обмотаны несколькими слоями киперной или изоляционной ленты (ПВХ), обеспечивающей правильную форму, технологический зазор и препятствующей приклеиванию её к стенкам. Верх и низ стенок следует плотно скрепить жгутами с применением закруток на время полимеризации смолы. Выступившую наружу смолу сразу убрать тампоном, смоченным ацетоном или растворителем для нитрокрасок.
После полимеризации смолы переднюю и заднюю части стенок корпуса на расстоянии 12 мм от торцов обшить внутри рейками сечением 20×20 мм с помощью коротких гвоздей и клея ПВА или эпоксидной смолы, которые будут нужны для крепления лицевой панели и задней стенки. После выполнения всех необходимых операций лицевую панель вклеивают наглухо, а заднюю закрепляют шурупами.
На лицевой панели должны быть закреплены блок ВЧ головок, СЧ головка с экранирующим коробом, НЧ головка и короб ФИ. Перед вклеиванием лицевой панели для удобства работы НЧ головку необходимо снять. Такая технология сборки применена автором в порядке эксперимента, но вполне возможен и вариант крепления стенок с помощью реек.
Для расширения диаграммы направленности в полосе ВЧ головки 2ГД-36 блока размещены по дуге с радиусом 200 мм (рис. 6). Для этого их устанавливают на четырёх крайних и четырёх средних кронштейнах из листовой стали толщиной 2 мм (рис. 7,а, б), которые закреплены на алюминиевом обрамлении винтами МЗ с потайными головками. Обрамление ВЧ блока состоит из четырёх стенок из мягкого алюминия толщиной 5 мм, которые плотно подогнаны друг к другу и прикреплены шурупами к внутренней деревянной панели прямоугольной формы (рис. 8). Между головками вклеены перегородки из электрокартона толщиной 1,5 мм, окрашенные в чёрный цвет. ВЧ блок прикрепляют шурупами к лицевой панели изнури к закреплённым на ней трём рейкам вверху, а также по сторонам отверстия.
Стенки щелевого ФИ можно изготовить из фанеры толщиной 5…6 мм согласно рис. 4 и реек. В лицевой панели под блоком ВЧ головок вырезают отверстие для ФИ, где и закрепляют его клеем.В авторском варианте внутреннее сечение короба 20×200 мм, что равно удвоенному сечению трубы диаметром 50 мм. Размеры lmin = 55 мм, 1ср = 70 мм, Imax= 120 мм (см.
рис. 4) определены по рекомендациям М. М. Эфрусси и кривым для определения длины ФИ (рис. 60,а из [2]), а также путём экспериментов.
Добиться ровной АЧХ в области основного резонанса довольно трудно (влияние резонансов помещения также cледует иметь в виду), но даже частичное снижение боковых максимумов в импедансе АС повышает качество воспроизведения низших звуковых частот в сравнении с обычным ФИ; очевидно, что сглаживание импеданса нагрузки полезно для усилителя мощности.
В среднечастотном звене применена широкополосная головка ЗГДШ-8 (8 Ом), закрытая экраном из деревянных реек и фанеры толщиной 6 мм с внутренними размерами 105x105x35 мм. Полость, закрываемая экраном, заполнена распушённой ватой и крепится к передней панели изнутри четырьмя шурупами по углам.
При окончательной сборке все соприкасающиеся поверхности деталей, закреплённых с помощью шурупов, покрывают тонким слоем пластилина. Внутри основного корпуса АС звукопоглощающего материала нет: по моему мнению, энергия, излучаемая тыльной стороной диффузора НЧ головки, должна не поглощаться и превращаться в тепло, а излучаться через ФИ.
Он эффективно излучает колебания только в полосе частот, на которую настроен, поэтому влияние отражённых сигналов других частот на качество воспроизведения было поставлено под сомнение. Просто не возникло претензий к качеству звучания этой АС. Это не значит, что звукопоглощение для средних или высоких частот противопоказано.
В описываемой здесь АС применён трёхполосный разделительный фильтр с частотами раздела 500 и 5000 Гц, схема которого показана на рис. 9. Катушка L1 — бескаркасная многослойная с внутренним диаметром 35 мм, длиной намотки 20 мм; она содержит 120 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм.
Намотку производят на деревянной оправке диаметром 35 мм со съёмными щёчками. Перед намоткой между щёчками необходимо вложить 3—4 прочные нитки, которыми после намотки нужно связать витки катушки, пропитать лаком и высушить. Катушка L2 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, её наматывают на той же оправке.
Расчёт элементов разделительного фильтра приведён в [2, 6].
В кроссовере можно использовать бумажные и металлобумажные конденсаторы БГТ, МБГП, МБГО, а также К42-4 на напряжение 160—250 В.
Детали фильтра приклеивают к дну корпуса АС быстросохнущим клеем и соединяют монтажными проводами с динамическими головками и разъёмом на задней стенке для подключения соединительного кабеля между АС и усилителем. Провода, идущие к разъёму, должны позволять, при необходимости, свободно снимать заднюю стенку корпуса.
В такой АС можно применить сдвоенные НЧ головки, но основной задачей была проверка эффективности работы АС с щелевым ФИ переменной длины.
В заключение следует отметить, что несмотря на применение устаревших динамических головок [4] качество звучания этих АС, подключаемых к усилителю с низким выходным сопротивлением и мощностью 10…20 Вт (при номинальной нагрузке 8 Ом), оценивается как весьма высокое.
А. ЖУРЕНКОВ, г. Запорожье, Украина Радио, №8 2013г
ЛИТЕРАТУРА1. Алдошина И. А., Войшвилло А. Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. — М.: Радио и связь, 1985, с. 49,83, 124.2. Эфрусси М. М. Громкоговорители и их применение. — М.: Энергия, 1976, с. 70—82, 106—109.3. Жан-Пьеро Матараццо.
Теория и практика фазоинвертора. www.akycmuka.narod.ru4. Музей динамиков. http://devicemusic.ucoz.ru/forum/225. Журенков А. Соединение деталей из ДСП. — Радио, 1980, № 1, с. 26.6. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. Под редакцией Н. И. Чистякова. — М. Радио и связь, 1990, с. 195, 196.
Будет ли колонка с двумя небольшими фазоинверторами басить так же, как и колонка с одним большим?
- Здравствуйте, подскажите, теоретически даже не могу найти информацию.
- Есть у нас колонка A с двумя фазоинверторами (10 мм) и колонка B с одни (15 мм)
- Колонка A басит сильно, затыкаем один фазоинвертор — получаем нормальный результат.
- Если у колонки B не затыкать фазонинвертор, будет она басить так же сильно, как колонка с двумя открытыми фазоинверторами или как с одним открытым?
- Или это все зависит от частоты настройки фазоинвертора?
У фазоинвертора есть частота настройки. А так же такой параметр как площадь.
Если эти параметры совпадают — то ответ очевиден. Но вот головки то в разной акустике — разные, скорее всего.
Что будет если Герцы совпадут с квадратными метрами ???????
Если их параметры совпадут, гул будет мама не горюй?
Не благодарите:
http://www.aie.sp.ru/Calculator_faz.html
Вам подойдёт калькулятор по Эфрусси, для двух фазиков k = 2, для одного, это надо запомнить, k = 1
Да гонит этот ваш Эфрусси, подижто и не знал, лошара, что звуковая волна от обратной стороны динамика проходит через фазоинвертор и складывается с излучением лицевой стороны®️
тут еще нужно помнить что 2 фазонвертера дают еще одну секретную возможность… их можно настроить на разные частоты… а тогда это уже выравниватель ачх… а все остальное зависит о расчетных параметров… можно хоть 5 или 10 приделать главное все расчитать…
Вы просто меняете общую добротность настройки. Смысла в этом практически нет. Всё это можно сделать одним.
тут какое дело… я ниже написал коммент где агрументирую почему это не так… а сейчас напишу дополнение почему резонанс возникает который выправлять надо… суть в том что задача сделать как можно меньший размер колонки… и тогда приходится делать корпус который меньше чем нужен для полноценного фи… в результате вылезает лишний пик… и вот его вторым фазиком и корректируют…
конечно более простой подход при этом тоже возможен… просто ставить 2 а то и 3 дырки для красоты… но на крупнотиражках это лишний технологический процесс который должен быть оправдан… чистый декор там не пройдет…
нет, в колебательной системе АС, если ее перенести на классический школьный опыт с пружиной и грузом, пружина это воздух в корпусе, а грузик воздух в фазоинверторе. Если вы повесите несколько грузиков на одну пружину это будет просто груз суммарной массы. Другое дело их можно по-разному затыкать.
Систему с выравниванием зоны работы ФИ строят по-другому. Это должен быть щелевой ФИ с экспоненциально расширяющимся портом выхода. Тогда можно «растянуть зону резонанса»
Иногда для удаления внутренних резонансов АС делают внутри небольшие камеры с ФИ, они наоборот поглощают резонансы. Это решение пришло из архитектуры, так борются с резонансами внутри больших помещений.
Чтобы растянуть зону работы фи,нужен да,или экспо порт,или же лабиринт,плюсом от них меньше гудения будет и не будет турбулентных призвуков,так как площади портов там уже не такие мелкие как в обычном фи.
Автор еще упомянут про затыкание фи,как я понял одного из двух.
Ответ топикстартеру,если это так,то вы затыканием одного порта из двух тупо снижаете настройку,как известно уменьшая площадь мы снижаем настройку и естественно добротность резонатора,то есть играть он будет уже ниже и при этом еще и тише.
Уважаемый, спасибо большое за ответ
Сейчас проблем со звуком нет, даже на моей бюджетной акустику, боюсь представить, как отыграют Dali Oberon 5. Но хотел расширить немного знания
у всех этих ухищрений одна задача… уменьшить размеры колонки… финальная цель получить полноценный бас из спичечного коробка… с наушниками уже так получилось а вот с громкоговорителями еще все в процессе…
пока что по моим наблюдениям за блютус колонками лидирует в этом плане пассивный отражатель расположенный сзади динамика на его оси… ну и динамик при этом особой подвижности… никак не прикуплю такие для экспериментов…
он в 3 раза меньше классических широкополосников при таком же уровне отдачи по басу…
ФИ это как раз не самый эффективный способ уменьшения габаритов,зя самое компактное оформление,минус у него как известно только один,кпд его.
но в случае если отдача по басу одинаковая какая колонка в размерах меньше будет? та что с дырочкой или та что без?
хммм… запутали вы меня… 🙁 все таки при одинаковом басе какая колонка больше ЗЯ или ФИ?
дело в том что опыт с пружиной это сильно упрощенный пример работы фазоинвертера… явный пример управления басом это акустика фирмы Mission там бас имеет одну интересную специфику… он мощный но одновременно с этим имеет еще и противофазный выход который сразу после атаки гасит все переотраженки в помещении…
в итоге бас наваливает но тут же отпускает а не гудит вязким облаком… как именно они это делают воспрос на несколько полотен… тут важна точка «захвата баса» от динамика… фазоинвертеры зачастую это трубы с изгибами а не прямые… а такие штуковины могут выхватывать и разные частоты и разные разные фазы…
гораздо правильнее представлять моды в помещении… на разном удалении от динамика обитает резонанс разной частоты… расположение слушателя невзирая на его объемы и звукопоглощающие свойства при этом их геометрию не меняет… так вот и фазиками… каждый в своей моде стоит…
противофазный выход который сразу после атаки гасит все переотраженки в помещении… в итоге бас наваливает но тут же отпускает а не гудит вязким облаком… как именно они это делают воспрос на несколько полотен… тут важна точка «захвата баса» от динамика… фазоинвертеры зачастую это трубы с изгибами а не прямые… а такие штуковины могут выхватывать и разные частоты и разные разные фазы…
Бредни маркетологов.
но звук то у них именно такой… он примерно такой же и у щита… так же бас наваливает и отпускает… воспринимается это как прозрачный мощный быстрый бас… но на самом деле этот бас формируется не просто за счет хороших характеристик динамиков а и за счет того что эта конструкция заодно гасит реверберацию помещения…
я там слово переотраженки применил а по факту забыл правильный термин…
Иногда для удаления внутренних резонансов АС делают внутри небольшие камеры с ФИ, они наоборот поглощают резонансы. Э
иногда и не внутри, в TQWT всяких
А TQWT -это не внутри.ЛЮБУЮ акустику можно критиковать не за конструкцию,а за НЕПРАВИЛЬНУЮ реализацию данного изделия.ГРАМОТНО изготовленная акустика не зависимо от конструкции будет звучать,но должен быть индивидуальный технический подход и к помещению и к компонентам.
Назовите мне динамики,которые вы хотите использовать.А они для фазика по параметрам подходят?Они новые или » размятые».А какая резонансная частота у акустики?Может она совпадает с резонансами в комнате и где и,как они установлены?Какие компоненты и т. д.Это необходимый минимум вопросов без ответа на которые вы не получите звук.
Фазоинвертор — резонатор.
Он всегда портит звук. Он нужен не любителям музыки, а производителям — чтобы цифры в спецификациях были красивыми.
Я бы не стал высказываться,так категорично.А,то все фирмы перестанут выпускать фазоинверторы.Резонаторы с начала веков использовались и ни чего страшного.Я фазоинверторы на середину использую и настройку низкочастотникам делаю не на 30Гц, а на 40-75.Если ЛЮБУЮ акустику сконструировать коряво-она,так и звучать будет.
Тот,кто не согласен и ставит минусы(хотя мне по барабану) обоснуйте в чем я не прав.»Он всегда портит звук».Да это безграмотный производитель и покупатель(который неправильно подбирает акустику) портит звук своим непониманием.
Фазоинвертор это фильтр 3-го порядка и его нужно грамотно использовать не для красивых цифр,а подумать СВОЕЙ головой,как его применить.С нижней стороны можно обрезать,чтобы резонансы не совпадали с помещением или облегчить работу динамика.Нужно понимать для каких динамиков его применить и какую частоту настройки подобрать.
Можно слушать классику с фазиком,а для рока прикрыть и получить закрытый ящик,нужно уметь манипулировать,а,то поставят акустику в угол,а потом жалуются,что гудит.ВСЯ ИМПОРТНАЯ АКУСТИКА не для наших 16 квадратов и нужно осторожно подходить к покупки.Некоторые среднечастотники на 3-5″ просто нуждаются в открытом звуке при помощи фазика.
Некоторым вообще в голову не приходит,что частота настройки может быть 70-200Гц.А в эстрадной технике часто без фазоинвертора вообще не обойтись,а для концерта на улице.Где грамотные обоснования против?
Миф о влиянии переднего расположении фазоинвертора АС
Пора отдельную тему про это создавать. На форумах и даже в обзорах акустики, часто встречается заблуждение, что, мол, колонки с фазоинвертором спереди можно ставить близко к стене можно, а если фазик сзади, то нельзя.
Хотя здравый смысл говорит о том, что длина звуковой волны на низких частотах это от пары десятков, до нескольких метров, бас распространяется во все стороны, а корпус АС и расположение фазоинвертора на это никак не влияют.
Вот, например, Клячин поясняет на своем форуме – В гостях у Александра Клячина :: Фазоинвертер
Кто у нас тут есть из разработчиков АС, можете этот вопрос раскрыть исчерпывающе, чтобы всем окончательно понятно стало? @Maiden @Shoker @AlexeyK
10 симпатий
Ну так то Клячин всё уже написал, всё так и есть — если АС склонны гудеть, то они гудеть будут. Если они попадают своим рабочим диапазоном в комнатную моду — то хоть фазик спереди, хоть сзади, в любом случае горб вылезет.
А кроме того — нормально сцена всё равно строиться не будет, если колонки к стене задвигать. Так и кому тогда вообще мешает этот фазик?
13 симпатий
Shoker:
Ну так то Клячин всё уже написал, всё так и есть — если АС склонны гудеть, то они гудеть будут. Если они попадают своим рабочим диапазоном в комнатную моду — то хоть фазик спереди, хоть сзади, в любом случае горб вылезет.
Я так понимаю, что все равно существует какое-то минимальное расстояние для колонок с задним расположением фазоинвертора, если придвинуть совсем уж впритык на пару сантиметров, то можно усугубить ситуацию с басом, поскольку это может повлиять на частоту его настройки?
На каком расстоянии от стены уже нет никакой разницы сзади фазик или спереди?
Фазоинвертор сзади располагают чаще, чем спереди, чтобы не было слышно призвуков движения воздуха и средних частот, которые через него могут “просачиваться”?
Shoker:
А кроме того — нормально сцена всё равно строиться не будет, если колонки к стене задвигать
Даже поднимать лишний раз не хотелось эту тему. Складывается впечатление, что большинство считает иначе. Мол, поставил колонки к стене, по краям от телевизора, удобно, красиво и со сценой все нормально. Точнее, вот эту вот плоскую кашу, которая в таких условиях получается, обычно и считают сценой.
psys:
Я так понимаю, что все равно существует какое-то минимальное расстояние для колонок с задним расположением фазоинвертора, если придвинуть совсем уж впритык на пару сантиметров, то можно усугубить ситуацию с басом, поскольку это может повлиять на частоту его настройки?
Формально да, если сечение “трубы” сформированной задней стенкой АС и стеной становится сопоставимо с сечением трубы фазика, то оно начинает влиять на частоту настройки. Но это надо реально прям вплотную придвинуть. Для большинства ситуаций нескольких сантиметров от стены уже достаточно, типа сантиметров 5.
psys:
Фазоинвертор сзади располагают чаще, чем спереди, чтобы не было слышно призвуков движения воздуха и средних частот, которые через него могут “просачиваться”?
Да скорее чтобы просто не искать ему место на передней панели, т.е. чисто из дизайнерских соображений
5 симпатий
Также есть мнение, что переднее расположение фазоинвертора сильнее транслирует его призвуки.
Не должны из фазика никакие призвуки лезть, если всё правильно сделано.
3 симпатии
Загрузка...
