Kurs_V7.pdf

K U R S

Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów

W głośnikowym żywiole, część 7

Obudowy zamknięte − ćwiczenia, część 3

=1,2.

Poniewaø mamy do czynienia z†g³oú-

nikami nisko-úredniotonowymi, ktÛre

s¹ zasilane sygna³em filtrowanym

w†zakresie kilku kHz za pomoc¹ d³a-

wika o†umiarkowanej indukcyjnoúci

i†o†umiarkowanej rezystancji, uwzglÍd-

nialiúmy wp³yw do³¹czonej rezystan-

cji szeregowej R g =0,5

W†dwÛch poprzednich odcinkach stosowaliúmy w†obudowie

zamkniÍtej g³oúniki firmy Peerless - o†úrednicach od 14 cm

do 30 cm. W†ostatniej czÍúci ÊwiczeÒ symulacyjnych

z†wykorzystaniem obudowy zamkniÍtej zapoznamy siÍ

z†moøliwoúciami wykorzystania kilku typÛw g³oúnikÛw nisko

-úredniotonowych o†úrednicy 18 cm innych duÒskich firm:

Scan-Speak i†Vifa.

. Tylko

w†przypadku jednego g³oúnika, z†po-

wodÛw przedstawionych dalej, prze-

prowadziliúmy dodatkowe ekspery-

menty z†rezystancj¹ R g zwiÍkszon¹ do

1,5

liwoúci rezonansowe s¹ bardzo niskie

(f s <30 Hz), a†wiÍc wspÛ³czynnik

EBP<100. Do ÊwiczeÒ wybraliúmy

dwa g³oúniki firm: Scan-Speak oraz

Vifa o†úrednicy 18 cm, spe³niaj¹ce

podane warunki i†dodatkowo jeden

g³oúnik o†dobroci Q ts minimalnie niø-

szej od 0,3.

Wszystkie cztery modele to prze-

tworniki doskonale znane hobbystom

i†konstruktorom. Modele 18W8535

i†18W8545 to licz¹ce sobie juø dzie-

siÍÊ lat s³ynne g³oúniki ìwÍgloweî,

18W8531G to najnowszy Revelator,

a†M18WH-08-08 to popularna Vifa.

Ceny tych g³oúnikÛw zawieraj¹ siÍ

w†przedziale od 390 z³ (Vifa), przez

750 i†790 z³ (ìwÍgloweî), do 990 z³

(Revelator) - nie s¹ to wiÍc g³oúniki

tanie. VifÍ moøna jeszcze uznaÊ za

przystÍpn¹ cenowo, jednak Scan-

Speaki to juø produkty z†najwyøszej

pÛ³ki cenowej.

maksymalnej amplitudy wychylenia

±10 mm. Wraz z†duø¹ úrednic¹ - 42

mm - cewka ma duø¹ powierzchniÍ

i†pojemnoúÊ ciepln¹, a†wiÍc wzrost

temperatury (powoduj¹cy wzrost re-

zystancji uzwojenia i†kompresjÍ),

w†funkcji dostarczonej mocy, jest

umiarkowany. Jednak najcenniejsze

w†uk³adach magnetycznych Scan-Spe-

akÛw s¹ uk³ady Symmetric Drive , re-

dukuj¹ce indukcyjnoúÊ cewki drgaj¹-

cej, a†dziÍki temu linearyzuj¹ce cha-

rakterystykÍ impedancji, poprawiaj¹ce

i†symetryzuj¹ce pole magnetyczne po-

wyøej i†poniøej szczeliny, redukuj¹c

w†ten sposÛb zniekszta³cenia aø o†20

dB. Charakterystycznie wygl¹daj¹ca

membrana jest wykonana z†mieszan-

ki w³Ûkien celulozowych i†wÍglo-

wych, a†jej pomarszczona powierzch-

nia zewnÍtrzna powstaje na skutek

G³oúniki firmy Scan-Speak s¹ pro-

jektowane przede wszystkim do za-

stosowania w†obudowach typu bass-

reflex - w†wiÍkszoúci charakteryzuj¹

siÍ wspÛ³czynnikami dobroci Q ts <0,3,

wynikaj¹cymi z†silnych uk³adÛw mag-

netycznych. Jest jednak kilka modeli

pozwalaj¹cych na skuteczne zastoso-

wanie zarÛwno w† bass-refleksie , jak

i†w†obudowie zamkniÍtej - poniewaø

0,3<Q ts <0,4 - a†rÛwnoczeúnie czÍstot-

Głośnik 18W8545

Zaczynamy od ìwÍglowychî

Model 18W8545 powsta³ najwczeú-

niej i†jest najczÍúciej stosowany. Ten

w³aúnie g³oúnik najbardziej nadaje siÍ

do bass-refleksu , g³Ûwnie ze wzglÍdu

na nisk¹ wartoúÊ Q ts . G³oúnik robi

doskona³e wraøenie potÍønym uk³a-

dem magnetycznym - jego úrednica

wynosi ponad 12 cm, przy nieca³ych

18 cm kosza - s¹ to proporcje rza-

dko spotykane. JakoúÊ uk³adu magne-

tycznego 18W8545 wyraøa siÍ zarÛ-

wno w†jego sile, jak i†precyzji. DziÍ-

ki bardzo duøej indukcji w†szczelinie,

moøna by³o zastosowaÊ cewkÍ drga-

j¹c¹ ponad trzy razy wyøsz¹ od wy-

sokoúci szczeliny, utrzymuj¹c†efektyw-

noúÊ na dobrym poziomie 88 dB.

Mamy wiÍc amplitudÍ liniow¹ aø

±6,5 mm (wysokoúÊ cewki - 19 mm,

wysokoúÊ szczeliny - 6†mm), a†spe-

cjalny resor pozwala na uzyskanie

Głośnik 18W8535

18-centymetrowy 18W8545 ma nastêpuj¹ce

parametry:

F s [Hz] 28

Q es 0,30

Q ms 2,3

Q ts 0,27

V as [dm 3 ] 8

R e [ Ω ] 5,5

S d [cm 2 ] 145

X lin [cm] 1,3

Moc [W] 100

18-centymetrowy 18W8535 ma nastêpuj¹ce

parametry:

F s [Hz] 26

Q es 0,45

Q ms 2,5

Q ts 0,38

V as [dm 3 ] 2

R e [ Ω ] 5,8

S d [cm 2 ] 145

X lin [cm] 1

Moc [W] 70

Elektronika Praktyczna 5/2004

Dla kaødej symulacji przedstawiaÊ

bÍdziemy zestaw trzech charakterys-

tyk: czÍstotliwoúciowych przetwarza-

nia, wytrzyma³oúci oraz odpowiedzi

impulsowej. Tak jak wczeúniej, za³o-

øona wartoúÊ dobroci samej obudowy

wynosi Q a =5, a†jej wyt³umienie

K U R S

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

procesu powolnego, swobodnego su-

szenia - aby w³Ûkna nie zosta³y pod-

dane naprÍøeniom, lecz u³oøy³y siÍ

swobodnie i†da³y membranie lepsze

w³aúciwoúci t³umienia rezonansÛw

wewnÍtrznych. Duøy resor z†bezstrat-

nej gumy jest tak wyprofilowany (ìfa-

laî zamiast typowego kszta³tu pÛ³-

okr¹g³ego), aby zachowywa³ siÍ jak

najbardziej liniowo w†duøym zakresie

wychyleÒ. Kosz wykonano z†odlewu

z†metali lekkich.

Wersja 18W8535 ma ten sam od-

lewany kosz i†podobnie wygl¹daj¹cy

uk³ad drgaj¹cy - z†zewn¹trz trudno

obydwa modele odrÛøniÊ. Tutaj ma-

my jednak mniejszy uk³ad magnetycz-

ny, o†úrednicy 9†cm, ktÛry napÍdza

nieco mniejsz¹ cewkÍ - o†úrednicy 38

mm i†liniowej pracy przy amplitudzie

±5 mm. Uk³ad drgaj¹cy jest nieco

løejszy. Najwaøniejsza zmiana dotyczy

wartoúci Q ts - nawet przy skrÛconej

cewce mniejszy uk³ad magnetyczny

ìustawi³î ten parametr na poziomie

0,38, wobec 0,27 dla 18W8545, co

bÍdzie wp³ywaÊ na zupe³nie inne

charakterystyki obydwu g³oúnikÛw

w†zakresie niskich czÍstotliwoúci, mi-

mo øe w†obydwu przypadkach czÍs-

totliwoúci rezonanse s¹ podobne

(26†Hz i†28†Hz).

Tak jak we wszystkich poprzed-

nich przypadkach, podana moc zosta-

³a zadeklarowana przez producenta

wed³ug normy IEC jako d³ugotrwa³a

moc maksymalna, ale odnosi siÍ ona

tylko do maksymalnej obci¹øalnoúci

termicznej, a†nie amplitudowej.

Patrz¹c na trzy podstawowe para-

metry Thiele'a-Smalla (f s , Q ts i†V as )

widzimy, øe bardzo nisk¹ czÍstotli-

woúÊ rezonansow¹ uzyskano w†duøej

mierze dziÍki duøej podatnoúci za-

wieszeÒ (wysoka wartoúÊ objÍtoúci

ekwiwalentnej V as ), ale maj¹c juø

pewne doúwiadczenia, nie musimy

obawiaÊ siÍ koniecznoúci stosowana

duøej obudowy, ze wzglÍdu na niski

wspÛ³czynnik Q ts . Jego wartoúÊ na

poziomie 0,27 w†zasadzie kieruje ten

g³oúnik do uøycia w† bass-refleksie ,

ale wracaj¹c†do niskiej czÍstotliwoúci

rezonansowej stwierdzamy jednak, øe

maj¹c EBP na poziomie ok. 100 (a

po do³¹czeniu R g i†wzroúcie Q ts ,

spadnie on poniøej 100), moøemy po-

kusiÊ siÍ o†uøycie obudowy zamkniÍ-

tej. Wiemy, øe EBP dla wersji

18W535 jest korzystniejsze, ale jak

siÍ z†biegiem badaÒ okaøe, pod pew-

nymi wzglÍdami, nawet w†obudowie

zamkniÍtej, przewagÍ bÍdzie mia³

18W8545.

Wykorzystamy teø moøliwoúÊ pod-

niesienia Q ts poprzez specjalnie wy-

sok¹ wartoúÊ R g . Zaczniemy jednak

od R g na standardowym poziomie -

0,5

Elektronika Praktyczna 5/2004

Rys. 26. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,71 (f c =80 Hz,

V b =5,5 dm 3 , R g =0,5

Rys. 27. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,58 (f c =64 Hz,

V b =9,5 dm 3 , R g =0,5

Rys. 28. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,5 (f c =54 Hz,

V b =14,5 dm 3 , R g =0,5

PrzyjÍcie dla 18W8545 dobroci

Q tc =0,71 pozwala ograniczyÊ objÍtoúÊ

obudowy do 5,5 litra (nadzwyczaj, aø

niepraktycznie ma³o dla g³oúnika 18

cm), a†takøe uzyskaÊ pe³n¹ moc zna-

mionow¹ - na poziomie 100 W†- aø

K U R S

do samego skraju pasma akustyczne-

go, czyli do 20 Hz ( rys. 26 ). Prob-

lem takiego strojenia jest jednak za-

sadniczy - czÍstotliwoúÊ graniczna

-3†dB pojawia siÍ przy wysokich

80†Hz (-6 dB przy 61 Hz). Takie

uøycie 18W8545 jest dopuszczalne

i†poprawne, ale nie zamienia walorÛw

tego g³oúnika w†efektywne przetwarza-

nie niskich czÍstotliwoúci.

Wysoki poziom mocy w†ca³ym

pasmie wskazuje, øe moøemy bez-

piecznie przejúÊ do wiÍkszej objÍtoúci

i†niøszej wartoúci Q tc . SprÛbujmy

Q tc =0,58, czyli charakterystyki Bessela

( rys. 27 ). Potrzebna do tego celu ob-

jÍtoúÊ to 9,5 litra, szczerze mÛwi¹c

jest to wielkoúÊ dla úredniej wielkoú-

ci ìmonitoraî nawet normalniejsza niø

(zbyt) skromne 5,5 litra z†poprzednie-

go strojenia. Charakterystyka wytrzy-

ma³oúci nadal utrzymuje siÍ na po-

ziomie 100 W, tylko poniøej 25 Hz

widaÊ minimalne odejúcie od tego po-

ziomu, do wartoúci 95 W†przy 20 Hz.

Moøna to jednak uznaÊ za nieistotny

Głośnik 18W8531G

18-centymetrowy 18W8531G ma nastêpuj¹ce

parametry:

F s [Hz] 28

Q es 0,39

Q ms 5,1

Q ts 0,36

V as [dm 3 ] 9

R e [

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

Elektronika Praktyczna 5/2004

] 5,8

S d [cm 2 ] 150

X lin [cm] 1,3

Moc [W] 80

Rys. 29. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,71 (f c =70 Hz,

V b =7,5 dm 3 , R g =1,5

Rys. 30. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,58 (f c =56 Hz,

V b =13,5 dm 3 , R g =1,5

K U R S

Tym razem dla Q tc =0,71 potrze-

bujemy 7,5 litra - nieco wiÍcej niø

przy R g =0,5

, ale nadal bardzo

ma³o. CzÍstotliwoúÊ graniczna przesu-

nÍ³a siÍ jednak w†dÛ³ wyraünie - do

70 Hz przy -3†dB i†53 Hz przy -6†dB

( rys. 29 ). Odby³o siÍ to kosztem tyl-

ko 0,7 dB spadku efektywnoúci

(wiÍksze napiÍcie odk³adane na

wiÍkszej rezystancji R g ).

Przy Q tc =0,58 schodzimy ze spad-

kiem -6†dB juø nieco poniøej 50 Hz,

mamy lepsz¹ odpowiedü impulsow¹,

objÍtoúÊ 13,5 litra teø nam niestrasz-

na, a†spadek mocy do ok. 70 W†przy

20 Hz rÛwnieø nie powinien sprawiÊ

problemu ( rys. 30 ).

Jednak osi¹gniÍcie Q tc =0,5 jest juø

obarczone koniecznymi do rozwaøenia

kosztami - obudowa musi mieÊ objÍ-

toúÊ ponad 21 litrÛw, co oznacza

ma³¹ konstrukcjÍ wolnostoj¹c¹, a†moc

przy 20 Hz to tylko 40 W†- choÊ

powyøej 42 Hz mamy juø maksymal-

ne 100 W†( rys. 31 ). Najwaøniejsze

jednak, øe nie otrzymujemy nic spe-

cjalnego w†zamian - charakterystyka

impulsowa poprawia siÍ juø nie-

znacznie (jak siÍ okazuje, przy 0,58

wygl¹da juø wyúmienicie), a†czÍstotli-

woúÊ graniczna nie przesuwa siÍ juø

w†stronÍ niøszych czÍstotliwoúci.

Wniosek - do³¹czenie wiÍkszej re-

zystancji szeregowej R g wyraünie po-

prawi³o charakterystykÍ przetwarzania,

a†optymalne strojenie to zakres

0,58<Q tc <0,71, czyli obudowa o†objÍ-

toúci oko³o 10 litrÛw - bardzo zgrab-

na dla monitora z†18 cm nisko-úred-

niotonowym.

Mniejsza - w†stosunku do 18W8545

- moc znamionowa wynika z†zastoso-

wania mniejszej cewki. Wyøsza dobroÊ

Q ts , jak juø wyjaúnialiúmy, pojawia siÍ

wraz z†mniejszym uk³adem magnetycz-

nym, natomiast wiÍksz¹ objÍtoúÊ ekwi-

walentn¹ V as moøna wyt³umaczyÊ jesz-

cze wiÍksz¹ podatnoúci¹ zawieszeÒ -

st¹d teø czÍstotliwoúÊ rezonansowa jest

niøsza, mimo nieco mniejszej masy

drgaj¹cej, niø w†przypadku 18W8545.

Zwi¹zek wysokich wartoúci Q ts i†V as

kaøe obawiaÊ siÍ koniecznoúci stoso-

wania duøych obudÛw, w†zamian nis-

ki wspÛ³czynnik EBP (stosunek f s /Q ts )

obiecuje uzyskiwanie niskich czÍstotli-

woúci granicznych. Ale... dopuszczenie

do przetwarzania bardzo niskich czÍs-

totliwoúci powinno siÍ wi¹zaÊ z†zagwa-

rantowaniem liniowej pracy przy du-

øych amplitudach. Tymczasem

18W8535 jest pod tym wzglÍdem s³ab-

szy od 18W8545. I†co z†tego wynik-

nie? Zobaczymy za miesi¹c!

Andrzej Kisiel

a) charakterystyka przetwarzania

b) charakterystyka wytrzymałości

c) charakterystyka impulsowa

drobiazg, podczas gdy spadek -6†dB

przesun¹³ siÍ do 55 Hz - zysk nie-

wielki, ale jednak, ponadto jeszcze

lepsza jest odpowiedü impulsowa.

Ze wzglÍdu na wysoki poziom

mocy i†wci¹ø umiarkowan¹ wielkoúÊ

obudowy, posuÒmy siÍ jeszcze dalej

- do skrajnie niskiej dobroci Q tc =0,5,

teoretycznie gwarantuj¹cej najlepsze

charakterystyki impulsowe ( rys. 28 ).

ObjÍtoúÊ wzrasta do 14,5 litra -

wci¹ø do zaakceptowania w†formie

podstawkowej, nie mÛwi¹c o†wolno-

stoj¹cej. Jednak nie utrzymujemy juø

pe³nej mocy w†ca³ym pasmie, poniøej

38 Hz charakterystyka zaczyna spa-

daÊ, l¹duj¹c na poziomie 60 W†przy

20 Hz. To wci¹ø bardzo dobre moø-

liwoúci mocowe. CzÍstotliwoúci gra-

niczne wyznaczone standardowymi

spadkami -3†dB i†-6†dB nie przesuwa-

j¹ siÍ juø w†dÛ³.

Podsumowuj¹c, wydaje siÍ, øe

bior¹c pod uwagÍ wszystkie aspekty,

najlepiej wywaøone jest strojenie przy

Elektronika Praktyczna 5/2004

Q tc =0,58. Teraz powtÛrzymy te trzy

wartoúci Q tc przy R g =1,5

Rys. 31. Charakterystyki głośnika

18W8545 przy Q tc =0,5 (f c =47 Hz,

V b =21,3 dm 3 , R g =1,5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: