Kurs_V18.pdf
(
3146 KB
)
Pobierz
ep_04_071-074_kisiel.indd
K U R S
Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów
W głośnikowym żywiole, część 18
Obudowa z membraną bierną – ćwiczenia.
W poprzednim numerze przedstawiliśmy teoretyczne podstawy
projektowania obudowy z membraną bierną. Zwróciliśmy uwagę,
że jest to rzadko spotykany typ obudowy, ale w przypadkach
niektórych głośników może okazać się w zasadzie jedynym,
dającym dobre rezultaty.
Obudowa z membraną bierną może
być bowiem uznana za odmianę obu-
dowy bas-refleks, gdzie zamiast masy
powietrza w tunelu, w drgania zostaje
wprowadzona właśnie masa membrany
biernej. I jest to rozwiązanie problemu,
z którym wcale nie rzadko spotykali-
śmy się podczas ćwiczeń z obudową
z otworem - gdy z obliczeń wynikało,
że tunel optymalnie dostrojonej obudo-
wy z otworem powinien mieć bardzo
dużą, trudną do zrealizowania długość.
Najczęściej jednak, mimo tej trudności,
można wyjść z opresji bez stosowania
membrany biernej – nieco zmniejszając
powierzchnię otworu czy decydując się
na trochę wyższą częstotliwość rezo-
nansową. Ale są głośniki, które zostały
zaprojektowane specjalnie pod kątem
zastosowania wraz z membraną bierną.
Od kilku lat stosowane przede wszyst-
kim w wysokiej klasy subwooferach, 26
i 31 cm głośniki „XLS” duńskiej firmy
Peerless najczęściej występują w towa-
rzystwie podobnych do nich membran
biernych. Większy, 31 cm (12 cali) mo-
del XLS12 przedstawiliśmy dokładnie
rok temu, podczas ćwiczeń z obudową
zamkniętą, ale już wówczas zapowie-
dzieliśmy, że jest to głośnik o szczegól-
nym zestawie parametrów, dający najlep-
sze rezultaty wraz z membraną bierną.
Przypomnijmy więc jego parametry:
F
s
[Hz] 18
Q
es
0,21
Q
ms
3,7
Q
ts
0,20
V
as
[dm
3
] 139
R
e
[V] 3,5
S
d
[cm
2
] 466
X
lin
[cm] 2,5
Moc [W] 300
W przypadku 12-calowego głośnika
niskotonowego, najpierw musimy roz-
ważyć, czy projektujemy wraz z nim
subwoofer aktywny, czy wielodrożny,
pasywny zespół głośnikowy. Chodzi
oczywiście o rezystancję szeregową R
g
,
która koryguje wartość Q
ts
. Dla sub-
woofera aktywnego będzie ona bliska
zero, dla zespołu głośnikowego, przede
wszystkim ze względu na rezystancję
cewki w filtrze – a będzie to cewka
o dużej indukcyjności, gdyż XLS12 nie
powinien być filtrowany wyżej niż przy
300 Hz – może mieć wartość nawet
powyżej 1 V. Zresztą, już przy ćwicze-
niach z obudową zamkniętą spróbowali-
śmy z premedytacją wprowadzić wysoką
wartość R
g
, aby podnieść Q
ts
, obniżyć
współczynnik EBP, i przez to uzyskać
niższą częstotliwość graniczną. Cho-
ciaż w przypadku bas-refleksu (a więc
i obudowy z membraną bierną) lepsze
charakterystyki impulsowe wiążą się z
niższymi wartościami Q
ts
, to w przypad-
ku XLS12 wartość Q
ts
jest tak niska, że
można bez wielkiej szkody dla impulsu
nieco ją skorygować w górę. Teoretycz-
nie, można celowo wprowadzić rezy-
stancję szeregową między głośnikiem a
wzmacniaczem również w subwooferze
aktywnym, za pomocą rezystorów o du-
żej mocy. Ale to już byłaby perwersja.
Na początek więc subwoofer aktywny,
R
g
=0, i jak gdyby nigdy nic, symuluje-
my parametry obudowy z otworem...
Dla znanych modeli teoretycznych,
które mogą znaleźć zastosowanie przy
głośniku o taki niskim Q
ts
, otrzymu-
jemy następujące zestawy parametrów
strojenia:
Fot. 85. Głośnik Peerless XLS12 i
zbudowana z jego elementów mem-
brana bierna
ani żadnych innych... pokazujemy ten
zestaw parametrów dla uwidocznie-
nia, jak nierealistycznie długie musia-
łyby być tunele klasycznych obudów
z otworem. L
v
„14” oznacza otwór o
średnicy 14 cm (o powierzchni ok.
160 cm
2
), odpowiedni dla głośnika o
tak dużym wychyleniu objętościowym,
wynikającym tutaj zarówno z dużej
powierzchni membrany, jak i bardzo
dużej amplitudy liniowej. Dla mode-
lu BB4 potrzebny przy takiej średnicy
tunel musiałby mieć długość 6 me-
trów! Można by się zgodzić na otwór
o dwa razy mniejszej powierzchni,
a więc o średnicy 10 cm (Lv „10”),
gdyby dawało to szansę wybrnięcia z
sytuacji. Ale nawet dla modelu QB3,
wymagającego najkrótszych tuneli, mu-
siałby mieć on długość jednego metra.
Przy okazji zauważmy jednak, jak nie-
wielkie objętości są potrzebne dla pra-
widłowego zastosowania XLS12 – wła-
śnie dzięki niskiej wartości Qts – ale
jednocześnie to właśnie małe obję-
tości wymuszają bardzo długie tune-
le dla uzyskania odpowiednio niskiej
częstotliwości rezonansowej obudowy.
Owszem, z takimi objętościami spo-
tykamy się często, ale w przypadku
głośników o znacznie mniejszej śred-
nicy, a więc i mniejszym wychyleniu
objętościowym, co z kolei pociąga za
sobą mniejszą powierzchnię otworu, a
to wreszcie krótszy tunel.
Teraz właśnie na scenę wkracza
membrana bierna. Wraz z głośnikiem
XLS12, Peerless przygotował trzy wer-
sje 12-calowych membran biernych o
różnej częstotliwości rezonansowej f
p
,
L
v
„10”
(d
v
=10)
[cm]
Hoges 13,4 36 260 130
QB3 17,6 35 200 100
BB4 23,3 18 600 300
f
b
[Hz]
L
v
„14”
(d
v
=14)
[cm]
Nie będziemy jednak rozważać
ani uzyskanych tą drogą charaktery-
styk przetwarzania, ani impulsowych,
Elektronika Praktyczna 4/2005
71
V
b
[dm
3
]
K U R S
na skutek zastosowania różnych mas
drgających (do standardowej membra-
ny głośnika XLS12 dodawane jest do-
datkowe obciążenie). Interesujące nas
parametry wyglądają więc następująco:
f
p
V
ap
XLS12 290g 12,6 170
XLS12 425g 10,4 170
XLS12 625g 8,6 170
Objętość ekwiwalentna dla wszyst-
kich wersji jest taka sama, ale nieco
inna niż dla samego głośnika XLS12,
co wskazuje, ze zawieszenie membran
biernych ma nieco większą podatność,
co również wpływa na obniżenie czę-
stotliwości rezonansowej.
Miesiąc temu wyjaśniliśmy, że
teoretyczny model strojenia obudów
z membraną bierną dyktowany jest
przez nieco inne wartości współczyn-
ników niż dla strojenia obudów z
otworem, ale różnice między nim a
modelem QB3 są bardzo niewielkie
dla głośników o niskiej wartości Q
ts
.
Dlatego za pomocą membrany biernej
spróbujemy dostroić obudowę według
modelu QB3. Odpowiednia do tego
będzie membrana w wersji o masie
425 g, która w obudowie o objęto-
ści 17,6 dm
3
zapewni strojenie do
częstotliwości rezonansowej obudowy
f
cp
=34 Hz, a więc bardzo blisko czę-
stotliwości f
b
dyktowanej przez model
QB3. Wynika to z pierwszego wzoru,
jaki przedstawiliśmy miesiąc temu.
Ważne dla dobrych charakterystyk im-
pulsowych warunki są spełnione. Od-
nośnie uniwersalnych warunków dla
obudów bas-refleks - stosujemy głośnik
o bardzo niskiej wartości Q
ts
, stroimy
go dokładnie według modelu teore-
tycznego QB3. A co się tyczy wyłącz-
nie zastosowania membrany biernej,
sprawdzamy, czy częstotliwości f
cp
i
f
p
są dostatecznie rozsunięte – sto-
sunek między nimi wynosi aż 3,3, a
więc zastosowanie membrany biernej
Rys. 87. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/425 (bez modelu, dla Q
b
=7,
R
g
=0) w obudowie o parametrach:
V
b
=30 dm
3
, f
b
(f
cp
)=27 Hz, f
-3
=45 Hz
Rys. 88. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/290 (bez modelu, dla Q
b
=7,
R
g
=0) w obudowie o parametrach:
V
b
=40 dm
3
, f
b
(f
cp
)=29 Hz, f
-3
=33 Hz
w minimalnym stopniu wpłynie na
kształt charakterystyki przetwarzania i
charakterystyki impulsowej w stosun-
ku do analogicznie strojonej obudowy
z otworem. Spadek –6 dB pojawia się
przy 38 Hz (
rys. 86
), co przy tak nie-
wielkim subwooferze nie zasługuje na
krytykę, chociaż niższe zejście byłoby
mile wdziane.
Jeżeli nie zależy nam na zbudowa-
niu subwoofera bardzo małego, wraz z
większymi objętościami będziemy obni-
żać częstotliwość graniczną, jednocze-
śnie jednak stopniowo pogarszając cha-
rakterystyki impulsowe. Ale wciąż bar-
dzo dobre wyniki pod tym względem
możemy uzyskać w objętości 30 litrów.
Jest to już strojenie „dowolne”, bez
modelu teoretycznego, ale pod kontrolą
programu symulującego wyniki. Stosu-
jemy tę samą wersję membrany biernej
(425 g), która w objętości 30 litrów
„złapie” częstotliwość rezonansową
f
cp
=27 Hz. Rozsunięcie f
cp
i f
p
nadal
jest duże (stosunek 2,6). Charaktery-
styka przetwarzania początkowo opada
bardzo łagodnie, dzięki czemu spadek
–6 dB notujemy przy 30 Hz (
rys. 87
).
Częstotliwość 30 Hz z objętości 30 li-
trów to bardzo dobry wynik.
Godząc się na kompromis pod
względem charakterystyki impulsowej,
aby w zamian uzyskać jeszcze niższą
dolną częstotliwość graniczną, może-
my powiększyć objętość do 40 litrów.
Sięgając po membrany bierne o usta-
lonych parametrach, z jednej strony
łatwiej jest osiągnąć niskie częstotli-
wości rezonansowe, z drugiej strony
trudniej je ustalać tak precyzyjnie, jak
za pomocą tunelu, którego długość
możemy wyregulować. Odrobinę maj-
sterkując, możemy zmieniać też masę
membrany biernej, ale w naszych
ćwiczeniach staramy się wybrać odpo-
wiednią wersję membrany biernej bez
jej modyfikowania. Okazało się, że w
40 litrach najodpowiedniejsza będzie
membrana bierna o masie 290 g (naj-
lżejsza), która w tej objętości dostroi
się do f
cp
=29 Hz. Częstotliwość rezo-
nansowa układu jest więc nieco wyż-
sza niż w poprzednim strojeniu (30
litrów, 27 Hz), ale uzyskujemy niż-
szą częstotliwość spadku –6 dB przy
28 Hz, charakterystyka w zakresie
30…40 Hz ma poziom o ok. 2 dB
wyższy niż poprzednio (
rys.
88
). Sto-
sunek f
cp
do f
p
wynosi 2,3 – membra-
na bierna nie będzie więc poważnie
pogarszać charakterystyk impulsowych
wobec podobnie dostrojonego układu
rezonansowego z otworem, chociaż w
tej objętości i sama obudowa z otwo-
rem nie będzie mogła pochwalić się
„szybkością”. Ale skoro dotarliśmy już
do objętości 40 litrów, sprawdźmy, czy
nie jest możliwe dostrojenie układu
właśnie za pomocą tunelu. Częstotli-
wość rezonansową f
b
=29 Hz uzyskamy
tutaj, przy średnicy 10 cm, z tunelem
60 cm. Nadal nie jest to łatwe, ale
już w zasięgu możliwości, o ile sub-
woofer będzie bardzo głęboki, lub wy-
konamy tunel załamany.
Ostatni ruch w kierunku najniż-
szych częstotliwości wykonujemy za
pomocą objętości 50 litrów i membra-
Rys. 86. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/425 (model bliski QB3, dla
Q
b
=7, R
g
=0) w obudowie o para-
metrach: V
b
=17,6 dm
3
, f
b
(f
cp
)=34 Hz,
f
-3
=46 Hz
Rys. 89. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/290 (bez modelu, dla Q
b
=7,
R
g
=0) w obudowie o parametrach:
V
b
=50 dm
3
, f
b
(f
cp
)=26 Hz, f
-3
=34 Hz
72
Elektronika Praktyczna 4/2005
K U R S
Elektronika Praktyczna 4/2005
73
K U R S
Rys. 90. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/425 (blisko modelu QB3, dla
Q
b
=7, R
g
=2) w obudowie o para-
metrach: V
b
=40 dm
3
, f
b
(f
cp
)=24 Hz,
f
-3
=32 Hz
do 24 Hz, blisko postulowanych przez
model 25 Hz. Uzyskujemy bardzo ład-
ną charakterystykę przetwarzania, ze
spadkiem -6 dB przy 26 Hz (
rys.
90
)
i dobrą charakterystykę impulsową.
Ale i użycie membrany biernej
290 g, dającej w 40 litrach częstotli-
wość rezonansową f
cp
=29 Hz nie jest
błędem - na charakterystyce przetwa-
rzania pojawi się minimalne, półde-
cybelowe wzmocnienie w okolicach
50 Hz, spadek –6 dB przesunie się do
27 Hz (
rys.
91
). Takie rezultaty może-
my też osiągnąć z otworem o średni-
cy 10 cm i tunelem 60 cm.
Na końcu ponownie 50 litrów,
tym razem z R
g
=2. Membrana bierna
290 g, f
cp
=26 Hz, charakterystyka prze-
twarzania w tym przypadku biegnie
równo do 40 Hz, zaczyna opadać po-
woli i punkt –6 dB pojawia się przy
rekordowo niskich 24 Hz (
rys.
92
).
Wymagany do takiego strojenia tunel
ma długość 60 cm i średnicę 10 cm.
Na tym kończymy zabawy z mem-
braną bierną, która w niektórych sy-
tuacjach jest wręcz konieczna dla pra-
widłowego strojenia układu rezonanso-
wego bas-refleks. Pamiętając, aby dla
możliwie najlepszych charakterystyk
impulsowych utrzymywać jak najwyż-
szy stosunek f
cp
do f
p
, w naturalny
sposób zmierzamy do mniejszych ob-
jętości, co tym bardziej czyni mem-
Rys. 92. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/290 (bez modelu, dla Qb=7,
Rg=2) w obudowie o parametrach:
V
b
=50 dm
3
, f
b
(f
cp
)=26 Hz, f
-3
=28 Hz
branę bierną potrzebną dla dostrojenia
do niskiej częstotliwości rezonansowej.
Niektóre głośniki, jak właśnie XLS12,
pozwalają tym sposobem na zaprojek-
towanie niezwykle małej (w stosunku
do wielkości głośnika) obudowy. Przy
większych objętościach coraz łatwiej
układ dostroić za pomocą tunelu.
Za miesiąc parę stron o coraz
mniej popularnych obudowach pasmo-
wo – przepustowych („ćwiczenia” już
sobie darujemy), a za dwa miesiące
również rzadko spotykana, ale „kul-
towa”, audiofilska obudowa – linia
transmisyjna.
Andrzej Kisiel
ny biernej 290 g, która dostroi się do
f
cp
=26 Hz. Charakterystyka przetwarza-
nia obniża się o ok. 2 dB już poniżej
100 Hz, ale następnie stabilizuje się
na tym poziomie, aby zacząć szyb-
ciej spadać dopiero poniżej 30 Hz,
punkt –6 dB znajduje się przy 25 Hz
(
rys.
89
). Stosunek f
cp
do f
p
wynosi
2,1, a więc nadal nie spada poniżej
krytycznej wartości 2.
Następnie przeprowadziliśmy kilka
prób z rezystancją szeregową R
g
=2 V,
co podnosi wartość Q
tc
do 0,28.
Zmiana tego parametru jest wyraź-
na, aczkolwiek nadal pozostaje on na
poziomie pozwalającym w bas-reflek-
sie uzyskiwać dobre charakterystyki
impulsowe, zarazem osiągać niższe
częstotliwości graniczne, ale wymaga
stosowania większych objętości. Efek-
tywność spada o 1,6 dB. Model QB3
dla tak zmodyfikowanych parametrów
XLS12 dyktuje objętość 40 litrów i
częstotliwość rezonansową f
b
=25 Hz.
Zastosowanie otworu z tunelem byłoby
bardzo trudne – przy średnicy 10 cm
rura musiałaby mieć 90 cm długości.
Ponownie stosujemy więc membranę
bierną, tym razem w wersji 425 g,
ponieważ taka dostroi się w 40 litrach
Rys. 91. Charakterystyka przetwa-
rzania XLS12 z membraną bierną
XLS12/290 (bez modelu, dla Q
b
=7,
R
g
=2) w obudowie o parametrach:
V
b
=40 dm
3
, f
b
(f
cp
)=29 Hz, f
-3
=31 Hz
Fot. 93. Subwoofer Avance Signature Sub10, z głośnikiem XLS12 i membraną
bierną (jej miejsce znajduje się po drugiej stronie obudowy).
74
Elektronika Praktyczna 4/2005
Plik z chomika:
arturo291
Inne pliki z tego folderu:
39v81z6r.bmp
(1191 KB)
Kurs_V23.pdf
(884 KB)
Kurs_V22.pdf
(796 KB)
Kurs_V21.pdf
(273 KB)
Kurs_V20.pdf
(1375 KB)
Inne foldery tego chomika:
# Synthpop
ACCEPT - 2001 - A Tribute To Accept 2
Dokumenty
Dr Pierre Dukan
Elektronika Praktyczna - W głośnikowym żywiole
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin