W głośnikowym żywiole, W głośnikowym żywiole
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
K U R S W głośnikowym żywiole, część 15 Obudowy bas-refleks, część 7 Miesiąc temu zaczęliśmy ćwiczenia w strojeniu obudów bas- refleks, przedstawiając kilka opcji dla dwóch głośników Peerlessa (15 i 18 cm niskośredniotonowych z serii HDS). Teraz będziemy badać trzy 18 cm głośniki nisko-średniotonowe Scan- Speaka, które znamy już z odcinków poświęconych obudowie zamkniętej. Dokładniejsze omówienie ich konstrukcji znajduje się w numerach 5 i 6/2004, tutaj przypomnimy tylko najważniejsze parametry. Zachęcamy do porównania rezultatów uzyskiwanych dla obydwu rodzajów obudów. stosowania odpowiednio długich tune- li, będą zmuszały do przesuwania w górę częstotliwości rezonansowej f b , co przede wszystkim będzie szybko pogar- szało charakterystykę impulsową. I tak nie jest ona doskonała, dlatego przy ob- jętości 15 litrów za najwyższą dopusz- czalną częstotliwość rezonansową wy- pada uznać 40 Hz. Wówczas otwór o średnicy 5 cm będzie wymagał tunelu 20 cm, a o średnicy 4,5 cm – 16 cm. Wracając do naszego modelu QB3, charakterystyka przetwarzania ma spadki –3 dB i -6 dB odpowiednio przy 46 Hz i 38 Hz. Charakterystyka wytrzymałości pozostaje na poziomie mocy znamiono- wej (100 W) aż do 28 Hz, przy granicz- nych 20 Hz pozostaje nam ok. 25 W. Około 15 litrów to objętość wła- ściwa dla dość dużej (chociaż jeszcze nie bardzo dużej) obudowy podstaw- kowej (np. o wymiarach zewnętrz- nych 45x30x20, przy grubości ścianki 2,5 cm). Czy można zastosować obudo- wę jeszcze mniejszą? Po kilku próbach można uznać, że najmniejsza odpowiednia objętość dla 18W8545 to 12 litrów. W takich wa- runkach dolna częstotliwość graniczna nie będzie niska, ale można odnaleźć teoretycznie najlepsze charakterystyki impulsowe. Niestety, tylko teoretycznie, gdyż wymagają one niskich częstotli- wości rezonansowych i w konsekwen- cji zdecydowanie zbyt długich tuneli z tak małej objętości. Przykładowo przy postulowanej średnicy 7 cm, tunel mu- siałby mieć 100 cm długości, a przy 18W8545 to głośnik 18 cm z membraną „węglową”, cewką o śred- nicy 42 mm, układem magnetycznym 122 mm, przystosowany do pracy z bardzo dużymi amplitudami. Jego ze- staw parametrów jest następujący: F s [Hz] 28 Q es 0,30 Q ms 2,3 Q ts 0,27 V as [dm 3 ] 48 R e [V] 5,5 S d [cm 2 ] 145 X lin [cm] 1,3 Moc [W] 100 Niska wartość Q ts wskazuje, że jest to głośnik, z którym będziemy w stanie osiągnąć dobrą charakterysty- kę impulsową w obudowie bas-refleks. Duża amplituda liniowa pozwoli bez- piecznie poruszać się między różnymi wariantami strojenia. Duża amplituda oznacza jednak również duże wychy- lenie objętościowe (iloczyn amplitudy i powierzchni membrany), a to z ko- lei sugeruje stosowanie otworu o dużej powierzchni. Odpowiednia byłaby śred- nica (dla otworu okrągłego) 7-cm. Po uwzględnieniu rezystancji szeregowej R g =0,5 V, Q ts’ =0,29. Wszystkie podstawowe modele stroje- nia wskazują na objętość ok. 15 litrów, przy czym częstotliwość rezonansowa f b , to 38...39 Hz dla modeli QB3 i Hoge’a i wyraźnie niższe 28...30 Hz dla modeli BB4 i C4. Dwa ostatnie modele dostar- czają lepsze charakterystyki impulso- we, ale ich wykonanie jest w praktyce niemożliwe – wymagają bowiem niere- alistycznie długich tuneli, nawet przy średnicy ok. 5 cm. Przeniesienie wyżej częstotliwości rezonansowej, na co po- zwala QB3, ułatwia to zadanie, chociaż zastosowanie otworu o średnicy 7 cm nadal jest zbyt trudne – wymagałoby tunelu 50 cm. Przy średnicy 5 cm po- trzebny jest tunel 25 cm, wreszcie przy 4,5 cm o długości 20 cm. Musimy się zgodzić na jakiś kompromis. Otwory o większej średnicy, bez możliwości za- a) b) c) Rys. 66. Charakterystyki głośnika 18W8545 w obudowie bas-refleks o parametrach (model QB3 dla Q b =10) Vb=14,6 dm 3 , fb=38 Hz, f -3 =46 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości 72 Elektronika Praktyczna 1/2005 Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów K U R S a) b) c) Rys. 67. Charakterystyki głośnika 18W8545 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10) V b =12 dm 3 , f b =40 Hz, f -3 =49 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości minimalnej 4,5 cm – 40 cm. Zupełnie nierealne. I właśnie w takich sytuacjach na pomoc przychodzą membrany bierne, ale to już zupełnie inna historia... Przestrajając układ rezonansowy w górę, dochodzimy do f b =40 Hz, kiedy otwór o średnicy 4,5 cm po- trzebuje tunelu 22 cm, a o średnicy Objętość 20 litrów, przy strojeniu do 35 Hz, pozwala na uzyskanie dość dobrej charakterystyki impulsowej (ale o wygaszaniu dłuższym, niż z mniej- szych objętości) i lekko opadającej cha- rakterystyki przetwarzania, która jednak ma spadek –6 dB przy 34 Hz, a –3 dB przy 40 Hz. Jednocześnie charakterysty- jak najniższego basu i gotów jest na duże objętości, niech lepiej wybierze drugą wersję „węglowego” – 18W8535. 18W8535 to głośnik 18 cm z mem- braną „węglową” (ale lżejszą niż w wersji 8545), cewką o średnicy 38 mm, układem magnetycznym 92 mm. Jego zestaw parametrów jest następujący: a) b) c) Rys. 68. Charakterystyki głośnika 18W8545 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10) V b =20 dm 3 , f b =35 Hz, f -3 =40 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości 5 cm – 25 cm. Trudne, ale możliwe. Charakterystyka impulsowa jest cał- kiem dobra -ma minimalnie wyższą, ale nieco szybciej gaszoną oscylację w stosunku do modelu QB3, charak- terystyka wytrzymałości jest podob- na, czyli bezpieczna. Spadki –3 dB i –6 dB oczywiście przesunęły się lekko w górę, ale wynik –6 dB przy 42 Hz jest nadal bardzo satysfakcjonujący dla tak małego monitora. Starając się o jak najniższą czę- stotliwość graniczną, trzeba oczywiście pójść w stronę większych objętości. ka wytrzymałości wcale nie ucierpia- ła (pod tym względem 18W8545 jest niezawodny), a potrzebne tunele są w zasięgu możliwości wykonawczych – średnica 5 cm to długość 20 cm, 4,5 cm to tylko 16 cm. Objętość 20 litrów będzie już chy- ba wymagało zaprojektowania obudowy wolnostojącej, co nasuwa pytanie, czy w takiej sytuacji większa objętość nie pozwoli uzyskiwać jeszcze niższych częstotliwości granicznych? Próby takie będą się jednak kończyć słabymi cha- rakterystykami impulsowymi. Kto szuka F s [Hz] 26 Q es 0,45 Q ms 2,5 Q ts 0,38 V as [dm 3 ] 72 R e [V] 5,8 S d [cm 2 ] 145 X lin [cm] 1 Moc [W] 70 Wyraźnie wyższa wartość Q ts , w stosunku do wersji 8545, przy podob- nym, bardzo niskim f s , wywołuje niższy współczynnik EBP, co pozwoli zejść do bardzo niskich częstotliwości granicz- a) b) c) Rys. 69. Charakterystyki głośnika 18W8535 w obudowie bas-refleks o parametrach (model BB4 dla Q b =7) V b =54,3 dm 3 , f b =26 Hz, f -3 =29 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości Elektronika Praktyczna 1/2005 73 K U R S a) b) c) Rys. 70. Charakterystyki głośnika 18W8535 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =7) V b =25 dm 3 , f b =30 Hz, f -3 =39 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości nych. Jednocześnie praca przy dużych mocach w zakresie najniższych częstotli- wości wymaga większej amplitudy linio- wej, a 8535 dysponuje tu mniejszymi możliwościami niż 8545. Trzeba będzie uważnie obserwować charakterystyki wytrzymałości. Po uwzględnieniu rezy- stancji szeregowej R g =0,5 V, Q ts’ =0,41. Jak się później okaże, 18W8535 można z powodzeniem stosować w bas-refleksie już od 25 litrów. Jest to bardzo pouczające wobec faktu, że teo- retyczne, popularne modele, wskazują tylko na bardzo duże objętości – od 50 litrów wzwyż. Próba z dotychczas najczęściej stosowanym QB3 zmusza do zbudowania kolumny o objętości 70 litrów! Tym razem najłaskawszy jest wśród nich model BB4, z objętością 54 litry. Jak wiemy, każe on ustalać czę- stotliwość rezonansową obudowy f b jako równą częstotliwości rezonansowej gło- śnika f s , co przy małych obudowach i niskich rezonansach jest bardzo kłopo- tliwe, często wręcz niemożliwe (jak w przykładzie dla głośnika 18W8545). Ale przy objętości 54 litrów ustalenie czę- stotliwości f b =26 Hz, wraz z otworem o średnicy 5 cm, wcale nie będzie wyma- gało długiego tunelu – tylko 12 cm. Charakterystyka przetwarzania przy spadku –3 dB osiąga 29 Hz, a przy spadku –6 dB – 24 Hz. Rewelacja! Coś za coś. Charakterystyka impulsowa ma niską oscylację, ale jak przystało na duże objętości – długo wygaszaną. Charakterystyka wytrzymałości ujawnia inny spodziewany problem – „dołek” w okolicach 40 Hz (przy samych 40 Hz moc spada do poziomu 30 W), czyli powyżej częstotliwości rezonansowej f b , w zakresie w którym „ustało” odciąża- jące sam głośnik działanie układu rezo- nansowego obudowy. Jeżeli priorytetem jest uzyskanie jak najniżej sięgającej charakterystyki, to jest to opcja dosko- nała (chociaż inne teoretyczne modele, wraz z większymi objętościami, jeszcze bardziej rozciągają przetwarzane pasmo, kosztem impulsu i wytrzymałości). Spróbujmy jednak objętości ponad dwa razy mniejszej – nadal w ramach obudowy wolnostojącej, ale znacznie wygodniejszej. Zarówno dla niskiej częstotliwości granicznej, jak i najlepszej charakterysty- ki impulsowej, powinniśmy stroić ją bar- dzo nisko – w okolicach f s , czyli 26 Hz, ale przy tej objętości byłoby to już trudne - ze względu na długość tunelu. Możemy zgodzić się na 30 Hz, wówczas średnica 5 cm oznacza tunel 23 cm, a średnica 4,5 cm tunel 18 cm. Spadek –3 dB mamy przy 39 Hz, a –6 dB przy 33 Hz. Te dane są bardzo podobne do uzyskanych z głośnikiem 18W8545 w objętości 20 litrów (f b =35 Hz), ale po- równanie obydwu charakterystyk poka- zuje, jak niewiele dane te mówią o ich kształcie. 18W8535 w objętości 25 litrów „produkuje” ok. półtoradecybelowe podbi- cie wokół 70 Hz, 18W8545 w 20 litrach miał w tych okolicach już lekki spadek. Impuls z 18W8535 z naszych 25 litrów dostrojonych do 35 Hz jest za- skakująco dobry (jak na dość wysoki Q ts samego głośnika). Wytrzymałość po- prawia się w stosunku do rezultatów z objętości 54 litrów – „siodełko” na charakterystyce jest już słabo zazna- czone. Ten zestaw parametrów wydaje się znacznie lepiej zrównoważony niż z modeli teoretycznych. Ale poszukajmy jeszcze optymalnego strojenia dla obję- tości pośredniej – 35 litrów. Dzięki zastosowaniu większej objęto- ści niż w poprzednim przykładzie, mo- gliśmy wrócić do niższej, optymalnej częstotliwości rezonansowej – 26 Hz. W tym celu zakładamy tunel o średni- cy 5 cm i długości 21 cm lub 4,5 cm - 17 cm. Jest to najlepsze dostrojenie pod kątem charakterystyki impulsowej, która przedstawia się dobrze – oscylacja jest niska i dość szybko wygaszana. Cha- rakterystyka przetwarzania sięga ponow- nie bardzo nisko – 35 Hz przy –3 dB i 29 Hz przy –6 dB. Tylko charakterystyka wytrzymałości każe pamiętać, że w za- kresie 40...50 Hz ma miejsce spadek po- niżej poziomu mocy znamionowej. Ob- jętość 35 litrów to wciąż niekłopotliwa obudowa wolnostojąca (np. o wymiarach zewnętrznych 100x20x30, przy grubości ścianek 2,5 cm). Wydaje się, że również pod względem akustycznym jest to bar- dzo dobre rozwiązanie dla 18W8535. Andrzej Kisiel a) b) c) Rys. 71. Charakterystyki głośnika 18W8535 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =7) V b =35 dm 3 , f b =26 Hz, f -3 =35 Hz: a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości 74 Elektronika Praktyczna 1/2005 [ Pobierz całość w formacie PDF ] |