Здесь расказывается о создании колонок в корпусах от AC Electronika 75АС-065 с применением громкоговорителей Alphard. Приводится полный алгоритм расчета и сборки. Даная статья может быть использована как методика по изготовлению АС.
Как все начиналось. Однажды утром, выходя из дому, на куче листьев были обнаружены корпуса колонок Электроника 75АС-065 (далее АС). Так как у меня гостинка 13 м2, то вздохнув с грустью пошел дальше по делам. В обед, будучи в гостях у брата в общаге спросил: не нужна ли ему парочка корпусов. Он согласился. Мы приехали за ними (к удивлению они были на месте) и забрали (вес 60 кг пара).
Вот что они собой представляли (для увеличения фото, откройте их отдельно).
Габариты 750х390х340 мм и объемом 80 л, 2 отверствия диаметром 62 мм под фазоинвертор (ФИ).
Там не оказалось ни фильтров, ни фазоинверторов. Остались только регуляторы (весь модуль с шильдиком) тембрально-акустического баланса, которые далее решено было оставить в роли декоративной панели. Отверстия и закрепление динамиков были специфические. Сначала хотели укомплектовать колонки подручными динамиками, но тогда терялся весь смысл самой идеи. Было решено провести поиск информации по самой АС, возможности ее восстановления в первичный вид и предложения по динамическим головкам ближайшего радиорынка - Караваевых дач.
Нашли описание и схему, но потеряли где-то. С них следовало, что они были скопированы с японских АС, относились к Hi-Fi классу, имели титановые диофузоры ВЧ, СЧ, НЧ - вспениный никель, отмечались сложной схемой фильтров.
Выбор громкоговорителей для АС.На радиорынке таких динамиков не было, а заказать с России за бешенные деньги нет смысла. Тогда было решено сделать замену динамиков исходя из того, что можно было преобрести. За основу было взято мощностное распределение оригинальной АС: НЧ 75-120 Вт, СЧ 20-30 Вт, ВЧ 15-40 Вт. Максимальные габариты отверстий, диаметры: НЧ - 292 мм, СЧ - 160 мм, ВЧ - 100 мм. Крепить решили на ДСП толщиной 10 мм, усадив ее на винты и силиконовый герметик, как и сами динамики.
Для облегчения подбора динамических головок отечественного производства использовалась таблица, с публикации на сайте Chipinfo [1]. Хоть она и не исчерпывающая, но очень помогла при выборе, за что большее спасибо авторам. Здесь привожу вторую ее часть, как необходимую для подбора. Альтернативные значения (в случаях расхождения в различных источниках) указаны в скобках.
По выше приведеным требованиям были выбраны следующие акустические головки НЧ 100ГДН-3, СЧ 20ГДС-4-8, ВЧ 6ГДС-4-8. Все сопротивлением 8 Ом. Которые по предварительном опросе были в продаже. Импортные динамические головки не брались во внимание из-за своей (в большинстве случаев) дороговизны или низкого качества и не соответствия заявленным параметрам. Но при попытке купить, прождав доставку со склада в течении 2-х недель, оказались в наличии только СЧ-ешки, которые и взяли. Тогда было обращено внимание на импортные динамические головки, приемлемой ценовой категории - Alphard. Проведя интернет обзор и порчитав несколько форумов оказалось, что в 75% случяев люди довольни их продукцией, хотя замечено некоторое не соответствие заявленым параметрам. Решено было рискнуть и попробовать.
Купили на низ Alphard LW1200 [120 Вт, 8 Ом, 94 дБ, Fрез=27 Гц, 27-3000 Гц, Q=0.52, V=49л, резиновый подвес]. На ВЧ твитера Alphard TW 401 [20 Вт, 2кГц-20кГц, 4,5 Ом, шелковый купол] Alphard.zip
Фотографии сделаны с реальных упаковок от динамиков. Характеристики взяты с таблицы указанного выше архива. К сожалению, измерить реальные значения не было, возможным. Произведен замер сопротивления, который был одинаков для всех пар: для НЧ 7,85 Ом, ВЧ 4,5 Ом. Данный подход к выбору динамиков нельзя назвать образцовым для Hi-Fi, но так сложились обстоятельства.
Расчет разделительных 3-х полосых фильтров (кроссоверов).Главные критерии: разделение на 3 полосы, простота (сложные фильтры по субективным оценкам обладают "замыленностью зука", сложно собрать и настоить), распространенность, никаких феритов (имеют собственные резонансы - вносят дополнительные искажения. Покопавшись в инете, была отобрана одна статейка, с журнала "Радио" [2] совпадающая по теори с справочником [3].
Ниже приведена методика расчета по наиболее распространенной схеме.
Частотная характеристика разделительного фильтра трехполосного громкоговорителя в общем виде показана на рис. 1. Здесь: N - относительный уровень напряжения на звуковых катушках головок: fн и fв - нижняя и верхняя граничные частоты воспроизводимой громкоговорителем полосы; fр1 и fр2 - частоты раздела.
В идеальном случае выходная мощность на частотах раздела должна распределяться поровну между двумя головками. Это условие выполняется, если на частоте раздела относительный уровень напряжения, поступающего на соответствующую головку, снижается на 3 дБ по сравнению с уровнем в средней части ее рабочей полосы частот.
Частоты раздела следует выбирать вне области наибольшей чувствительности уха (1... 3 кГц). При невыполнении этого условия, из-за разности фаз колебаний, излучаемых двумя головками на частоте раздела одновременно, может быть заметно "раздвоение" звука. Первая частота раздела обычно лежит в интервале частот 400... 800 Гц, а вторая - 4... 6 кГц. При этом низкочастотная головка будет воспроизводить частоты в диапазоне fн...fp1. среднечастотная - в диапазоне fp1... fр2 и высокочастотная - в диапазоне fр2...fв.
Один из распространенных вариантов электрической принципиальной схемы трехполосного громкоговорителя приведен на рис. 2. Здесь: B1 - низкочастотная динамическая головка, подключенная к выходу усилителя через фильтр нижних частот L1C1; В2 - среднечастотная головка, соединенная с выходом усилителя через полосовой фильтр, образованный фильтрами верхних частот C2L3 и нижних частот L2C3. На высокочастотную головку В3 сигнал подается через фильтры верхних частот C2L3 и C4L4.
На рисунке не указаная полярнось. По теории сигналов все динамические головки должны соеденятся синфазно. Так как кроссовер вносит фазовый сдвиг в сигнал, однозначно ответить как включить головки сложно. Программа расчета АС jblspkrshop [4] рекомендует такуюже схему включения, а полярность динамиков такая: НЧ минус снизу, СЧ минус сверху!, ВЧ минус снизу. Так и включили.
Расчет емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек производят исходя из номинального сопротивления головок громкоговорителя. Поскольку номинальные сопротивления головок и номинальные емкости конденсаторов образуют ряды дискретных значений, а частоты раздела могут варьироваться в широких пределах, то расчет удобно производить в такой последовательности. Задавшись номинальным сопротивлением головок, подбирают емкости конденсаторов из ряда номинальных емкостей (или суммарную емкость нескольких конденсаторов из этого ряда) такими, чтобы получившаяся частота раздела попадала в указанные выше частотные интервалы.
В разделительных фильтрах обычно используют металлобумажные конденсаторы типов МБГО, МБГП и МБМ с допускаемым отклонением от номинальной емкости не более ± 10%. Рекомендация устаревшая, так как проведены иследование с измерени и установлено, что даные конденсаторы вносят значительные искажения (около 0,03%). Минимальные искажения вносят пленочные полиэтилентерафталатные, полиэтеленовые, полипропиленовые марок (искажения около 0,001%): К73-11, К73-17, К73-16, К42У-2, FKP, MKP. Наиболее подходящие для использования в фильтрах типономиналы конденсаторов приведены в табл 1.
|
Тип конденсатора |
Емкость, мкф |
|
МБМ |
0,6 |
Емкости конденсаторов фильтров С1...С4 для различных сопротивлений головок и соответствующие значения частот раздела приведены в табл 2.
|
Zг,0м |
4.0 |
4.5 |
5.0 |
6.5 |
8.0 |
12,5 |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С1,C2, мкф |
40 |
30 |
30 |
20 |
20 |
|
15 |
|
fp1, Гц |
700 |
840 |
790 |
580 |
700 |
- |
520 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С3,С4, мкф |
5 |
5 |
4 |
4 |
3 |
2 |
1 .5 |
|
fр2,Гц |
5.8 |
5.2 |
5. |
4,4 |
4.8 |
4,6 |
5.4 |
Легко видеть, что все значения емкостей могут быть либо непосредственно взяты из номинального ряда емкостей. либо получены параллельным соединением не более чем двух конденсаторов (см. табл. 1).
Для желающих расчитать емкости конденсаторов для иных частот раздела и сопротивлений головок, формулы ниже [3]:
С1 = C2 = 113*10^3/fр1
С3 = C4 = 225*Zг/fр2
Здесь С1,C2,С3,C4 - емкости, мкФ.
В обеих формулах: Zг-в омах; fp1, fр2 - в герцах.
После того как емкости конденсаторов выбраны, определяют индуктивности катушек в миллигенри по формулам:
Поскольку полное сопротивление головки является частотнозависимой величиной, для расчета обычно принимают указанное в паспорте головки номинальное сопротивление Zг, оно соответствует минимальному значению полного сопротивления головки в диапазоне частот выше частоты основного резонанса до верхней граничной частоты рабочей полосы. При этом надо иметь в виду, что фактическое номинальное сопротивление различных образцов головок одного и того же типа может отличаться от паспортного значения на ±20%.
В некоторых случаях радиолюбителям приходится использовать в качестве высокочастотных головок имеющиеся динамические головки с номинальным сопротивлением, отличающимся от номинальных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок. При этом согласование сопротивлений осуществляют, подключая высокочастотную головку В3 и конденсатор С4 к различным выводам катушки L4 (рис. 2), т. е. эта катушка фильтра играет одновременно роль согласующего автотрансформатора. Расчет согласующего трансформатора произволдится по формуле:
Где Rp - сопротивление громкоговорителя, планируемого к установке, Rн - сопротивление громкоговорителя расчетного (соответствующего сопротивлению НЧ и СЧ головок).
Катушки можно намотать на круглых деревянных, пластмассовых или картонных каркасах с щечками из гетинакса. Нижнюю щечку следует сделать квадратной; так ее удобно крепить к основанию - гетинаксовой плате, на которой крепят конденсаторы и катушки. Плату крепят саморезами ко дну ящика АС. Во избежание дополнительных нелинейных искажений катушки должны выполняться без сердечников из магнитных материалов.
На рис. 3 показана зависимость уровня напряжения на звуковых катушках головок от частоты для трехполосной системы, соответствующей теоретическому расчету. Амплитудно-частотные характеристики низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной областей фильтра обозначены соответственно НЧ, СЧ и ВЧ. На частотах раздела затухание фильтра равно 3,5 дБ (при рекомендуемом затухании 3 дБ).
Крутизна спада кривых НЧ и СЧ составляет 9 дБ на октаву и кривой ВЧ - 11 дБ на октаву. Кривая ВЧ соответствует несогласованному включению ВЧ громкоговорителя (в точки 1-3). Как видно, в этом случае фильтр вносит дополнительные частотные искажения.
В приводимой методике расчета принято, что среднее звуковое давление при одной и той же подводимой электрической мощности для всех головок имеет примерно одинаковое значение. Вели же звуковое давление, создаваемое какой-либо головкой, заметно больше, то для выравнивания частотной характеристики громкоговорителя по звуковому давлению эту головку рекомендуется подключать к фильтру через делитель напряжения, входное сопротивление которого должно быть равно принятому при расчете номинальному сопротивлению головок.
Расчет констркутивных данных котушек заданой индуктивности.Практически оптимальная (в смысле максимума отношения индуктивности катушки к ее активному сопротивлению) конструкция получается при соотношениях указаных на рис. 4.
При этих условиях высота h, мм
где L – индуктивность, мкГ; R – активное сопротивление катушки (должно составлять 5% сопротивления головки), Ом. Длина провода l, мм
Число витков
Диаметр провода (без изоляции) d, мм
Полученные значения должны быть округлены (в первую очередь диаметр провода) до ближайшего стандартизированного. Окончательное значение индуктивности подгоняют путем отматывания нескольких витков обмотки, намотанной с некоторым превышением числа витков сравнительно с рассчитанным.
Расчет фильтра для даной АС.Характеристики компонентов фильтра.
Согласно табл. 2 при Zг=8 Ом и емкости С1=С2=20 мкф fp1=700 Гц, а при емкости С3=С4=3 мкф fр2=4,8 кГц. По приведенным выше формулам находим: L1=L3=2,57 мГ; L2=L4=0,375 мГ (для автотрансформатора L4 - это значение индуктивности между выводами 1-3). Коэффициент трансформации автотрансформатора n = 0.75.
Параметры катушек L1,L3. Высота h = 30 мм, длина провода 50 м, 193 витка, диаметр d = 1,65 мм.
Параметры катушек L2,L4. Высота h = 10 мм, длина провода 12 м, 119 витка, диаметр d = 0,8 мм, отвод от 89 витка.
Конструктивные размеры катушек приведены на рис. 5 и рис. 6.
Начнем с катушек фильтра. Для L1 был выбран провод диаметром 2 мм, для L3 1 мм (так как ток там протекает намного меньше) с старых трансформаторов. Для L2,L4 провод взяли 1 мм. Каркас для L1,L3 был сделан из канализационной трубы диаметром 55 мм, необходимый диаметр подгонялся намоткой газетной бумаги с клеем ПВА. Боковины были изготовлены с 4 мм ДВП, приклеены жидкими гвоздями. Для L2,L4 каркас изготовлен из деревянной ручки щетки, боковины с ДВП, закрепленные как на L1,L3.
В основании каркаса были просверлены отверстия, через которые был пропущен провод. Количество витков было сделано немного больше, подгонялось отматыванием, контроль производился мультиметром Professional Digita Multimeter UNI-T UT70A, так что катушки были подогнаны. После намотки провода в катушках были залиты стеарином с свечки. Конденсаторы также подбирались. С1 был взят марки МБГО-2, так как он в этой цепи вносит минимальные искажения и АС все-таки бюджетные, другие К73-11, К73-16.
Кроссовер собирали навесным монтажом на гетинаксовой подложке (осталась от родного). Провод для подводки от клем и до фильтров и НЧ динамика взяли акустический (дешевле сетевого был :)) сечением 4 мм2, остальные - обычные сечением 1,5 мм2 (Одесса-Кабель). Элементы укрепили на жидкие гвозди, а саму плату саморезами к корпусу. Корпус (кроме передней панели) был оклеен войлоком толщиной 5 мм, для устранения паразитных резонансов и призвуков. Вот и фото (хы, снято через отверстие фазоинвертора, забыли снять при нормальных условиях).
Для устранения влияния звука низкой частоты на СЧ громкоговоритель, он был закрыт боксом. Его изготовили из канализационной трубы большего диаметра и ДВП (крышка), внутри оклеили тем же войлоком.
Твитер полностью поместился, в толщине отверстия и был закрыт сзади пластиной ДВП. Низкочастотный динамик был снизу по контуру оклеен уплотнительной лентой и потом закреплен в корпусе АС. Так как крепежные отверстия динамика оказались наполовину не закрыты, то изготовили 4 крепежных пластины толщиной 5 мм. С одного края была нарезана резьба М5 (ввинчивались винты крепящие динамик), с другой стороны отверстие диаметром 6,5 для винтов прижимающих пластину к корпусу АС.
Рассчитать фазоинвертор, удовлетворяющий данным габаритам, не удалось. Так как объем корпуса АС был почти в 2 раза больше требуемого для НЧ динамина Alphard LW1200 (по тех. описанию для закрытого корпуса), то фазоинвертор (ФИ) подбирался имперически по увеличению глубины НЧ составляющей. В качестве трубы для ФИ, использовали прямое канализационное колено (на каждое отверстие) диаметром 60 мм в максимуме и 55 мм в минимуме длиной 220 мм (укоротили с 250 мм). В отверстии закрепили силиконом.
Трубы ФИ и ДСП на которых укреплены динамики окрасили битумным лаком.
После сборки АС, подгонка (кроме ФИ) каких либо элементов не производилась, так как звучание, во-первых, понравилось сразу, во-вторых, обе колонки играли идентично. К сожалению, измерить реальное значение АЧХ, на данный момент не представляется возможным, но работа по этому этапу ведется. Полученные результаты будут сразу же представлены. На фото представлено, АС сделанная по выше приведенном описанию.
По субъективным оценкам колонки имеют мощный глубокий бас и чистые, прозрачные высокие (очень хорошая детализация) с естественное звучание середины. 100 ват проходят без искажений. S-90 по субъективной оценке - хуже!!! Такое мнении высказывают многие любители музыки. Могу согласится, что на эталон они никак не претендуют, но то что они наравне промышленной Hi-Fi акустики, я гарантирую. Аудиотехникой увлекаюсь более 10 лет. Усилитель используемый при тесте: Одисей 100У-021 стерео, источник звука Pioneer 585 и audioCD.
Литература
1.
http://www.chipinfo.ru/literature/radio/199912/p20_22.html 3. Справочник радиолюбителя.
Полупроводниковые приемноусилительные устрройства. Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов; - Киев: Наукова думка, изд. второе, стереотипное, 1982.
Сайт создан в системе uCoz