Kurs_V16.pdf

K U R S

W głoś ni ko wym ży wio le, część 16

Obudowy bas-refleks, część 8

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.

Fot. 72. Wygląd głośnika PL18WO-

-09-08

Etap ćwiczeń z projektowaniem

obudów klasycznego bas-refleksu za-

kończymy badaniem dwóch popular-

nych 18 cm głośników nisko-średnio-

tonowych firmy Vifa – najlepszego z

serii „Premium Line” PL18W0-09-08 i

najtańszego - TC18WG-69-08. Porówna-

nie tych głośników da wiele praktycz-

nych wniosków.

PL18WO-09-08 to głośnik z ma-

sywnym odlewanym koszem ( fot. 72 ),

silnym układem magnetycznym (śred-

nica 113 mm) i celulozową, powleka-

ną membraną. Dzięki cewce o śred-

nicy 40 mm, ma dużą wytrzymałość

cieplną. Przy mocy nominalnej 100 W

(praca liniowa), moc maksymalna dłu-

gotrwała wynosi aż 300 W. Jego ze-

staw parametrów jest następujący:

F s [Hz] 38

Q es 0,40

Q ms 2,46

Q ts 0,34

V as [dm 3 ] 25

R e [V] 5,8

S d [cm 2 ] 132

X lin [cm] 0,8

Moc [W] 100

Wartość Q ts jest umiarkowana. Gło-

śnik jest odpowiedni dla bas-refleksu

również ze względu na częstotliwość

rezonansową, która nie jest na tyle ni-

ska, aby zapewnić niską częstotliwość

graniczną w obudowie zamkniętej. Am-

plituda liniowej pracy jest typowa dla

głośników tej wielkości, przy wynika-

jącym stąd (i z powierzchni membra-

ny) wychyleniu objętościowym, średni-

ca otworu okrągłego powinna wynosić

co najmniej 5 cm 2 . Po uwzględnie-

niu rezystancji szeregowej Rg=0,5 V,

Qts’=0,37.

Warto porównać otrzymane wyni-

ki do przedstawionych miesiąc temu

dla strojenia głośnika Scan - Speak

18W8545. Oto mimo wyraźnie różnych

parametrów Thiele - Smalla (zarówno

f s , Q ts , jak i V as ), symulacje według

podstawowych modeli strojenia dają

bardzo podobne wyniki w zakresie

podstawowych parametrów - objętości

obudowy V b , jej częstotliwości rezonan-

sowej f b , jak i częstotliwości spadku

3 dB. Również podobnie jak wówczas,

objętości dla wszystkich modeli zawie-

rają się w wąskich granicach 15...19

litrów (najmniejsza dla BB4, najwięk-

sza dla Hoge’a), a tym razem nawet

częstotliwości f b skupiły się wokół

jednej wartości - 40 Hz. W ramach

teoretycznych modeli, PL18WO-09-08

nie daje pola do eksperymentowania

– ale wyjście poza nie pozwoli zna-

leźć ciekawe rozwiązania. Natomiast w

ich obrębie najwłaściwsze wydaje do-

strojenie do modelu QB3, który daje

zarówno dobre rozciągnięcie charakte-

rystyki przetwarzania, jak i popraw-

ną charakterystykę impulsową. Jeszcze

lepszy pod tym względem jest BB4,

który jednak przy najmniejszej objęto-

ści 15 litrów wymaga strojenia 38 Hz,

a to pociąga za sobą konieczność za-

łożenia tunelu o długości aż 24 cm

(przy średnicy 5 cm). Dostrojenie we-

Rys. 73. Charakterystyka głośnika PL18WO-09-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (model QB3 dla Q b =10):

V b =16,3 dm 3 , f b =41 Hz, f -3 =43 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterysty-

ka wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 2/2005

Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów

Fot. 72. Wygląd głośnika PL18WO-

K U R S

Rys. 74. Charakterystyka głośnika PL18WO-09-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10):

V b =12 dm 3 , f b =45 Hz, f -3 =49 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

dług QB3 jest nieco łatwiejsze – tu-

nel ma mieć długość 18 cm, a jeżeli

pójdziemy na kompromis, i zgodzimy

się na średnicę 4,5 cm, to wystar-

czy już tylko tunel 14,5 cm. Spadek

–6 dB mamy przy 37 Hz – bardzo

dobry wynik, jak na 16 litrów. Cha-

rakterystyka wytrzymałości ma płytkie

siodło w okolicach 60 Hz (minimum

na poziomie ok. 80 W), opada zdecy-

jętość, która zmieści się już w obudo-

wie wolnostojącej.

Ponownie porównując do wyników

dla 18W8545 można zauważyć, że

idziemy jego tropem. Znowu objętość

20 litrów, podobne strojenie, i podob-

na częstotliwość graniczna - spadek

–6 dB przy 34 Hz. Charakterystyka

impulsowa pokazuje wygaszanie nieco

dłuższe, niż z mniejszych objętości.

Q es 0,58

Q ms 2,62

Q ts 0,47

V as [dm 3 ] 44

R e [V] 5,5

S d [cm 2 ] 138

X lin [cm] 0,8

Moc [W] 50

Wartość Q ts jest na tyle wysoka, że

teoretycznie głośnik ten jest odpowied-

Rys. 75. Charakterystyka głośnika PL18WO-09-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10):

V b =20 dm 3 , f b =38 Hz, f -3 =39 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

dowanie poniżej 35 Hz.

Omówione 16 litrów nie jest jed-

nak objętością szczególnie wygodną

– jest nieco zbyt duża dla zgrabnej

konstrukcji podstawkowej, a kolumna

wolnostojąca zachęca do wypróbowa-

nia większej objętości. Pójdźmy po ko-

lei w obydwie strony.

Podobnie jak przy 18W8545 wy-

daje się, że najmniejsza objętość dla

PL18WO-09-08 to 12 litrów. Strojenie

do 45 Hz nie będzie specjalnie trudne

- wymaga tunelu 16,5 cm przy śred-

nicy 4,5 cm. Charakterystyka impulso-

wa, w porównaniu do uzyskanej przy

modelu QB3, ma minimalnie wyższą

pierwszą oscylację, ale i zauważalnie

krótszą odpowiedź. Spadek –6 dB znaj-

duje się przy 42 Hz, charakterystyka

wytrzymałości bez zachwiań pozostaje

na pułapie 100 W aż do 37 Hz. Dla

12-litrowego monitora wyniki bardzo

dobre. Następna próba uwzględnia ob-

Charakterystyka wytrzymałości ma ob-

niżenie między 50 Hz a 60 Hz, z mi-

nimum o wartości 65 W – tutaj swoją

przewagę wykazał 18W8545, utrzymu-

jąc stabilność na pułapie 100 W. Tunel

o średnicy 5 cm musi mieć długość

17 cm, o średnicy 4,5 cm - 13 cm.

TC18WG-69-08 to głośnik nowo-

czesny i niedrogi. Umiarkowana cena

wynika z materiału, z jakiego wyko-

nany jest kosz – tym razem nie jest

odlewem z metali lekkich, ale z two-

rzywa wzmacnianego włóknem szkla-

nym – a także z umiarkowanej wiel-

kości układu magnetycznego – 72 mm.

Membrana, podobnie jak w PL18 jest

celulozowa, powlekana, łączona jest z

zawieszeniem poprzez nacięcia syste-

mu NRSC ( Non Resonant Suspension

Coupling ). Cewka drgająca ma średnicę

25 mm. Jego zestaw parametrów jest

następujący:

F s [Hz] 37

niejszy do obudowy zamkniętej. Mimo

to, najczęściej spotyka się go w obu-

dowie bas-refleks. Za chwilę okaże się,

że głośnik o parametrach nietypowych

dla bas-refleksu jest bardzo ciekawym

obiektem badań. O ile PL18WO-09-08

nie dawał wielkiego pola do popisu,

jeżeli chodzi o eksperymenty, swoimi

„prawidłowymi” parametrami mocno

determinując wielkość i strojenie obu-

dowy, to ćwiczenia z TC18WG-69-08

Fot. 76. Wygląd głośnika TC18WG-

-69-08

Elektronika Praktyczna 2/2005

Fot. 76. Wygląd głośnika TC18WG-

K U R S

Rys. 77. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (QB3, dla Q b =10):

V b =169,8 dm 3 , f b =30 Hz, f -3 =25 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charaktery-

styka wytrzymałości

zaowocują bardzo różnymi i pouczają-

cymi opcjami. Najpierw zobaczmy, co

na temat tego głośnika „mówią” mode-

le teoretyczne. Po uwzględnieniu rezy-

stancji szeregowej R g =0,5 V, Q ts’ =0,51.

Oczywiście przedstawiamy tę

opcję tylko jako ciekawostkę – ob-

jętość 170 litrów dla pojedynczego

głośnika 18 cm to absurd. Ale mo-

dele teoretyczne takich absurdów nie

tość mniejszą niż QB3, ale nadal nie-

realną (ponad 90 litrów) i niekorzystną

ze względu na impuls i wytrzymałość.

Nadal bardzo dużą, ale już możliwą

do wykonania objętość proponuje nam

model BB4. W sumie zakres objętości

„modelowych” rozciąga się w szero-

kich, chociaż mało praktycznych gra-

nicach – od 50 do 170 litrów. Wraz

z BB4 stroimy obudowę do częstotli-

wyraźną poprawę w stosunku do mo-

delu QB3, ale nadal nie będą to moc-

ne strony tej konstrukcji – moc spa-

da poniżej 20 W między 40 a 55 Hz,

a odpowiedź impulsowa jest długa.

Owszem, charakterystyka przetwarza-

nia pokazuje, że głośnik o wcale nie

bardzo niskiej częstotliwości rezonan-

sowej, ale o wysokiej dobroci, zain-

stalowany w dużej objętości, potrafi

Rys. 78. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (BB4, dla Q b =10): V b =50,8 dm 3 ,

f b =37 Hz, f -3 =33 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c)charakterystyka wytrzymałości

wyczuwają. Nie biorą też pod uwagę

charakterystyki wytrzymałości – a i

ta dyskwalifikuje takie zastosowanie

TC18WG-69-08, chyba że wystarczy

nam tylko 10 W mocy przy 40 Hz.

Odpowiedź impulsowa jest bardzo dłu-

ga. Niską częstotliwością graniczną nie

ma się więc sensu podniecać.

Modele C4 i Hoge’a dyktują obję-

wości f s , czyli w tym przypadku do

37 Hz. Dzięki dużej objętości wykona-

nie tunelu nie będzie kłopotliwe, przy

średnicy 5 cm powinien mieć długość

tylko 5 cm, możemy średnicę ewentu-

alnie zwiększyć do 7 cm, wtedy tunel

będzie miał 11,5 cm.

Sprawdzenie charakterystyk wy-

trzymałości i impulsu pokazuje ich

„zejść” bardzo nisko – spadek –6 dB

pokazuje się przy 30 Hz. Szukamy

jednak aplikacji o lepiej zrównowa-

żonych możliwościach, i musimy już

wyjść poza modele teoretyczne, oczy-

wiście w stronę objętości mniejszych

od 50 litrów.

Przy dostrajaniu tej wersji obowią-

zywały następujące założenia: objętość

Rys. 79. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10):

V b =20 dm 3 , f b =35 Hz, f -3 =48 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 2/2005

K U R S

Rys. 80. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10):

V b =20 dm 3 , f b =50 Hz, f -3 =49 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

niewielkiej konstrukcji wolnostojącej,

dobra charakterystyka impulsowa, po-

prawiona charakterystyka wytrzymało-

ści - jej lokalne minimum w zakresie

średniego basu nie powinno spadać

poniżej połowy wartości mocy zna-

mionowej głośnika, czyli 25 W, i moż-

liwe do wykonania wymiary tunelu.

Chociaż mała obudowa wolnostojąca

mogłaby mieć i 25 litrów, odpowied-

niejsze okazało się 20 litrów. Układ

dostrojony do 35 Hz zapewnia szyb-

ką odpowiedź impulsową i charak-

terystykę wytrzymałości trzymającą

się określonych wyżej wymagań. Na

charakterystyce przetwarzania pojawia

się ok. 2 dB wzmocnienie w zakre-

sie 70...100 Hz, spadek –6 dB (wzglę-

dem poziomu referencyjnego) notuje-

my przy 40 Hz. Potrzebujemy tunelu

20 cm przy średnicy 5 cm lub 16 cm

przy średnicy 4,5 cm. Taką samą ob-

jętość spróbujmy teraz dostroić inaczej

– znacznie wyżej.

Wyższe strojenie ma plusy i minu-

sy. Poprawiło charakterystykę wytrzy-

małości w zakresie „średniego” basu

(obniżenie w okolicach 60...70 Hz jest

już niewielkie), chociaż opadanie w

zakresie najniższych częstotliwości roz-

poczyna się już od 40 Hz (wcześniej

od 30 Hz). Odpowiedź impulsowa ma

gwałtowniejszą oscylację, ale nadal

wygaszaną dość szybko. Częstotliwość

graniczna przesunęła się w górę bar-

dzo niewiele – teraz –6 dB notujemy

przy 43 Hz. Warto zwrócić uwagę, że

przesunięcie częstotliwości rezonanso-

wej obudowy wcale nie musi wywołać

równie silnego przesunięcia częstotli-

wości granicznych. Na pewno łatwiej

wykonać tunel do takiego strojenia

– przy średnicy 5 cm wystarczy dłu-

gość 8 cm. Jeżeli obydwa przedstawio-

ne strojenia obudowy 20 litrów mo-

żemy uznać za poprawne, to i każda

pośrednia częstotliwość rezonansowa

(pomiędzy 35 a 50 Hz) jest dopusz-

czalna i nie grozi niespodziankami

– da wyniki pośrednie na każdej cha-

rakterystyce.

Ale głośnik TC18WG-69-08 spoty-

ka się też w konstrukcjach podstawko-

wych...

Na warsztat bierzemy więc nie

po raz pierwszy objętość 12 litrów i

sprawdzamy, co da się w takich wa-

runkach wycisnąć z TC18WG-69-08.

Za pomocą symulacji szybko można

ustalić, że im niższe byłoby strojenie

obudowy, tym lepiej. Ale jak zwykle

musimy wziąć pod uwagę wymia-

ry tunelu, i musimy zgodzić się na

częstotliwość rezonansową nie niższą

od 45 Hz – wtedy tunel o średnicy

4,5 cm ma długość 16,5 cm. Na cha-

rakterystyce przetwarzania pojawia się

ok. 4 dB podbicie przy 90...100 Hz,

a spadek –6 dB (względem poziomu

0 dB) widać przy ok. 50 Hz. Charak-

terystyka impulsowa ma duży skok,

ale szybkie wygaszenie. Charakterysty-

ka wytrzymałości bardzo dobra – przy

80 Hz widać tylko minimalne wklę-

śnięcie, szybki spadek dopiero poniżej

34 Hz. Symulacja ta dotyczyła obu-

dowy umiarkowanie wytłumionej - a

więc o dość wysokiej dobroci własnej

Q b =10. A w przypadku tego typu sy-

tuacji – stosowania głośników o wy-

sokim współczynniku Qts w małych

objętościach – często tłumi się układ

rezonansowy, mocno wypełniając obu-

dowę np. watą mineralną. Sprawdźmy

wyniki dla takiego wariantu (Q b =2).

Po wytłumieniu obudowy bas

„zelżał” – w całym zakresie charak-

terystyka obniżyła się o ok. 2 dB.

Trochę poprawiła się charakterystyka

impulsowa (mniejszy skok oscylacji),

a charakterystyka wytrzymałości osta-

tecznie wyprostowała się w całym

użytecznym zakresie, aż do spadku,

zaczynającego się przy 32 Hz. Takie

wykorzystanie TC18WG-69-08 jest jak

najbardziej dopuszczalne, a przecież

jakże dalekie od wskazywanych przez

modele – objętość jest czterokrotnie

mniejsza od najmniejszej tam odczy-

tywanej. Wniosek z tego taki, że z

niektórymi głośnikami modele teore-

tyczne radzą sobie... tylko teoretycz-

Rys. 81. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =10):

V b =12 dm 3 , f b =45 Hz, f -3 =59 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 2/2005

K U R S

Rys. 82. Parametry głośnika TC18WG-69-08 w obudowie bas-refleks o parametrach (bez modelu, dla Q b =2):

V b =12 dm 3 , f b =45 Hz, f -3 =66 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterystyka

wytrzymałości

nie, a najlepsze ich aplikacje pojawia-

ją się dopiero na drodze specjalnych

poszukiwań. Ale symulacje kompute-

rowe są w tych poszukiwaniach w

zasadzie niezbędne, „ręcznie” nie da

się ich obliczyć.

Z przedstawionych powyżej ćwi-

czeń można wyciągnąć znacznie wię-

cej wniosków. Warto porównywać

zestawy charakterystyk zarówno w

obrębie poszczególnych głośników,

jak i między różnymi głośnikami. W

następnych numerach przedstawimy

istotę działania obudów pokrewnych

z bas-refleksem – czyli obudów z

membraną bierną i pasmowo-przepu-

stowych.

Andrzej Kisiel

Prenumeratę Elektroniki Praktycznej najwygodniej zamawiać SMS-em!

Wyślij SMS o treści PREN na numer 0695458111 ,

my oddzwonimy do Ciebie i przyjmiemy Twoje zamówienie.

(koszt SMS-a według Twojej taryfy, czyli nie więcej niż 25 gr).

Elektronika Praktyczna 2/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: