Новый звукопоглощающий материал, позволяет в 50
раз (!) уменьшить звуковое давление, возникающее внутри колонки
Одной из основных проблем воспроизведения
звука является качество звучания, эффективное функционирование источников звука.
В этой технике накопились противоречия между возможностью записи и
воспроизведения электрических сигналов звукового диапазона с высокой
достоверностью, с одной стороны, и низким качеством преобразования электрических
сигналов в звуковые с другой стороны. С появлением цифровой записи электрических
сигналов, практически сняты все вопросы, касающиеся качества записи и
воспроизведения, однако существенное использование этих достижений затруднено в
связи с неразрешимыми проблемами, имеющими место при воспроизведении низких
частот и паразитными гармониками, обусловленными в первую очередь пневматической
реакцией объема звуковых колонок, особенно, в недорогих и малогабаритных.
Достаточно сказать, что при воспроизведении низких
частот даже в 100-литровых колонках диффузор низкочастотной головки испытывает
нагрузки, обусловленные пневматическим эффектом до 3:4 кг.с. Эта пневматическая
сила ограничивает размах колебаний диффузора, а также вызывает спонтанную его
деформацию и многочисленные резонансы, как в самом диффузоре, так и в объеме
колонки. Ограничение размаха колебаний обуславливает спад амплитудно-частотной
характеристики на низких частотах, а паразитные резонансы - гармоническое
искажение воспроизводимых сигналов.
Спад амплитудно-частотной характеристики в 100 -
литровых колонках начинается примерно с 60 Гц, для обеспечения качественного
звука от 30 Гц требуется объем колонок уже 400 литров. Эти противоречия
иллюстрируются табл.1
Как видим, даже в очень дорогих колонках, объемом до 400
литров, неудовлетворительно воспроизводится целая октава - 16:32 Гц, а
гармонические искажения в 20 раз превышают допустимые значения. В колонках
средней стоимости, объемом 60:100 литров неудовлетворительно воспроизводится
вторая октава - 32:64 Гц и практически отсутствует первая, гармонические же
искажения превышают допустимый предел в 50:100 раз.
Последним словом в решении этой проблемы является
активный сабвуфер - отдельный громкоговоритель, предназначенный для
воспроизведения исключительно низкочастотной области звукового спектра. Габариты
таких сабвуферов колеблются в пределах 70:40 литров, частотный диапазон, как
правило, 30:150 Гц, зато "сладкоголосые" колонки к нему не превышают 10 :12
литров. Подъем низких частот в сабвуферах обеспечивается за счет форсированных
режимов усиления, встроенным в него усилителем, что неизбежно порождает
увеличение гармонических искажений. Для согласования сабвуфера с парой
стандартных колонок требуется специальный цифровой фильтр - все вместе взятое
приводит к цене порядка 500 американских долларов.
Как видим, улучшение акустических характеристик
малогабаритных колонок с помощью звукопоглощения внутри бокса остается
по-прежнему привлекательным.
Предлагаемое новое оригинальное техническое решение для
формирования звукопоглощающей среды может существенно упростить ситуацию.
Экспериментально получено уменьшение звукового давления в такой среде до 50 раз.
Кроме того, звукопоглощающая среда по сравнению с воздухом обладает существенно
большей вязкостью, это качество в сочетании со способностью уменьшать звуковое
давление самым благоприятным образом сказывается на подавлении многочисленных
резонансов в боксе, т.е. ведет к сглаживанию (спрямлению) амплитудно-частотной
характеристики и уменьшению гармонических искажений. Нет ограничений на габариты
и форму поглощающей среды, на величину звукового давления.
Современная акустическая система содержит, как правило,
3 электроакустических преобразователя: высокочастотный, среднечастотный и
низкочастотный (вуфер). Первые 2 преобразователя не требуют больших объемов для
качественного воспроизведения звука, поэтому поставляются уже корпусированными,
а вуфер требует больших объемов, поэтому его корпусом является корпус
акустической колонки. Новое техническое решение позволит сократить физические
размеры корпуса вуфера до размеров самого вуфера и открывает возможность
поставлять его также корпусированным, тогда исчезают специальные требования к
корпусу акустической системы.
Например, корпусирование 10-дюймового вуфера со
звукопоглощающей средой в объеме 6 литров обеспечивает следующие характеристики:
Диапазон частот (при неравномерности 0,5 дБ и спаде
на 31,5 Гц-6 дБ) - 31,5...1250 Гц.
Максимальное акустическое давление - 110 дБ.
Коэффициент гармоник на уровне 90 дБ - 0,5 %
Результаты исследований иллюстрируются графиками на
рис.1 и рис.2, из которой следует, что по сравнению с современным сабвуфером
воспроизведение низких частот с помощью предлагаемого решения глубже на
пол-октавы даже с акустическим оформлением закрытого типа, диффузор испытывает
пневматическую нагрузку не больше, чем в свободном пространстве, среда является
вязкой, о чем свидетельствует исчезновение собственного резонанса акустической
системы - все это обеспечивает предельно низкие гармонические искажения. Если
принять во внимание, что новое техническое решение обеспечивает габариты на
порядок меньше, не нуждается в усилителе и дорогом цифровом фильтре,
обеспечивает цену в несколько раз ниже, то невольно начинаешь солидироваться с
теми, кто считает, что современные сабвуферы это "шаг в сторону":"жест отчаяния,
порожденный сознанием серьезных ограничений по достижению самых глубоких басов
при использовании классических акустических систем". Настоящий путь решения
проблемы глубоких басов открывает Российский патент № 2107949 на изобретение
"Устройство для высококачественного воспроизведения звука".
Дата публикации: 2004-02-25 Прочтено: 7017
Версия для печати:
&nb
Мы рекомендуем еще посмотреть:
Зарядное устройство — это очень просто
В настоящее время все более широкое применение в
различных конструкциях в качестве элементов питания находят аккумуляторы НКГЦ-0,45,
Д-0,26 и другие. Приведенное на рис. 5.11 бестрансформаторное зарядное устройство
позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение
12...16 часов.
Рис.5.11
Избыточное напряжение сети 220 В гасится за счет
реактивного сопротивления конденсаторов (Хс) на частоте 50 Гц, что позволяет
уменьшить габариты зарядного устройства.
Используя эту электрическую схему и зная
рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда (1з), по приводимым
ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарную С=С1+С2)
и выбрать по справочнику тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации
превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7 В.
Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно
заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или
НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен
для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26 мА.
В зарядном устройстве применяются резисторы типа
МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 В.
Резистор R1 может иметь номинал 330...620 кОм (он обеспечивает разряд конденсаторов
после отключения устройства).
Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом
подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица
VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.
Рис.5.12.
Топология печатной платы с расположением
элементов показана на рис. 5.12. Плата односторонняя
(без отверстий), и элементы устанавливаются со стороны печатных проводников.
При использовании элементов, указанных на схеме,
зарядное устройство легко устанавливается в корпусе от блоков питания для карманных
микрокалькуляторов (рис. 5.13) или же может размещаться внутри корпуса устройства,
где установлены аккумуляторы.
Рис. 5.13.
Корпус зарядного устройства
Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется
светодиодом HL1, который размещается на видном месте корпуса. Диод VD3 позволяет
предохранить разряд аккумуляторов через цепи зарядного устройства при отключении
его от сети 220 В. При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45 мА резистор R3
необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.
Проверку зарядного устройства лучше проводить при
подключении вместо аккумуляторов измерительных приборов и эквивалентной нагрузки
(рис. 5.14), минимальная величина которой для четырех
аккумуляторов определяется по закону Ома:
R = U/I = 4/0,026 =150 Ом, где
U - напряжение на разряженных аккумуляторах (у основной
массы аккумуляторов эта величина составляет один вольт на элемент).
Рис. 5.14.
Эквивалентная нагрузка для настройки зарядного устройства
При пользовании зарядным устройством необходимо
следить за временем, так как приведенная схема хотя и снижает вероятность получения
аккумулятором избыточного заряда (за счет ограничения напряжения стабилитроном),
однако полностью такой возможности, при очень большом времени заряда, не исключает.
А если у вас нет проблем с памятью, то это простое и малогабаритное устройство
поможет сэкономить деньги.
Вторая схема бестрансформаторного зарядного устройства
(рис. 5.15) предназначена для одновременного заряда двух аккумуляторов типа
НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Здесь обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет
продлить срок службы аккумуляторов. Заряд производится током 40...45 мА в течение
одной полуволны сетевого напряжения. В течение второй полуволны, когда соответствующий
диод закрыт, элемент G1 (G2) разряжается через резистор R4 (R5) током 4,5 мА.
Рис. 5.15
Заряд аккумуляторов G1 и G2 происходит поочередно,
так, например, в течение положительной полуволны заряжается G1 (G2 — разряжается).
Такое построение схемы позволяет осуществлять процесс заряда аккумуляторов в
независимости друг от друга, и любая неисправность одного из них не нарушит
заряд другого.
Для индикации наличия сетевого напряжения в схеме
используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная. Аккумуляторы
нельзя оставлять подключенными к схеме надолго
без включения зарядного устойства в сеть, так как при этом происходит их разряд
через резисторы R4, R5.
При правильной сборке устройства настройка
не требуется.
Рис. 5.16.
Электрическая схема блока питания с автоматическим зарядным устройством
Схема, показанная на рис. 5.16, в отличие от вышеприведенных,
исключает повреждение аккумуляторов иза получения ими избыточного заряда. Она
автоматически отключает процесс заряда при повышении напряжения на элементах
выше допустимой величины и состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT2,
усилителя VT1, детектора уровня напряжения на VT3 и стабилизатора напряжения
D1.
Устройство может использоваться и как источник питания
на ток до 100 мА при подключении нагрузки к контактам 1 и 2 штекера Х2.
Индикатором процессазаряда является свечение светодиода
HL1, который при его окончании гаснет.
Настройку устройства начинаем со стабилизатора тока.
Для этого временно замыкаем базу транзистора VT3 на общий провод, а вместо аккумуляторов
подключаем эквивалентную нагрузку с миллиамперметром 0...100 мА. Контролируя
прибором ток в нагрузке, подбором резистора R3 устанавливаем номинальный ток
заряда для конкретного типа аккумуляторов.
Вторым этапом настройки является установка уровня
ограничения выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R5. Для этого,
контролируя напряжение на нагрузке, увеличиваем сопротивление нагрузки до момента
появления максимально допустимого напряжения (5,8 В для четырех аккумуляторов
Д-0,26). Резистором R5 добиваемся отключения тока в нагрузке (погаснет светодиод).
При изготовлении устройства можно использовать корпус
от источника питания БП2-3 или аналогичный (от него же удобно взять и трансформатор).
Трансформатор подойдет любой малогабаритный с напряжением во вторичной обмотке
12...16 В.
Транзистор VT2 крепится к теплорассеивающей пластине.
Конденсаторы С1 применяются типа К50-16-25В, С2—типа К50-16-16В. Для удобства
настройки в качестве R5 желательно использовать многооборотный резистор типа
СП5-2 или аналогичный, остальные резисторы подойдут любого типа.
От источника питания можно получить напряжения 6
или 9 В, если на место микросхемы D1 установить соответственно КР142ЕН5Б (Г)
или КР142ЕН8А (Г).
Документация
Файлы
