Kurs_V15.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-

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

Elektronika Praktyczna 1/2005

Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów

K U R S

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:

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-

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

K U R S

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

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

Elektronika Praktyczna 1/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: