W głośnikowym żywiole, część 20.pdf

(1375 KB) Pobierz
ep_06_079-082_glosniki.indd
K U R S
Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów
W głośnikowym żywiole, część 20
Obudowa pasmowo–przepustowa (band–pass)
Za pomocą programu (Boxcalc) pokażemy, jakie charakterystyki
można uzyskać z obudową pasmowo – przepustową zamkniętą,
w porównaniu do obudowy bas – refleks iobudowy zamkniętej,
dla określonego typu głośnika, a dokładnie dla dwóch typów
głośników.
sowanego do obliczenia obudowy
zamkniętej, objętość 19,8 litra jest
potrzebna do uzyskania dobroci Q tc
=0,71. Potwierdzi się to również
dla kolejnych modeli, że wartość Q tb
mówi nam o wartości, do jakiej wzra-
sta dobroć głośnika Q ts na skutek
zamknięcia go w komorze zamkniętej
układu. Można się domyślać, że im
niższa wartość Q tb , tym lepiej dla
charakterystyk impulsowych, ale obję-
tość komory zamkniętej, a także obję-
tość komory z otworem, będzie szybko
wzrastać wraz z obniżaniem Q tb . Rów-
nocześnie będziemy przesuwać zakres
przetwarzanych częstotliwości w dół.
Drugi model, D2, wymaga już 50–
–litrowej komory zamkniętej i 31–litro-
wej komory z otworem. Jak widać, po-
większanie komory zamkniętej wywo-
łuje powiększenie komory z otworem,
chociaż wcale nie proporcjonalne. Oto
w modelu K2 mamy aż 174–litrową
komorę zamkniętą, i 45–litrową komorę
z otworem. Również wymagana często-
tliwość rezonansowa (komory z otwo-
rem) ulega stopniowemu obniżaniu.
Ponieważ uczciwe porównanie
z obudowami zamkniętą i bas – re-
fleks wymaga ustalenia pewnego pu-
łapu objętości, jaki bierzemy pod
uwagę, skupmy na początek uwagę
na charakterystykach uzyskiwanych
w pierwszym wariancie, którego cał-
kowita objętość (obydwu komór) się-
ga 40 litrów. SLS8 możemy popraw-
nie zastosować również w obudowach
z otworem i zamkniętej o takiej wła-
śnie objętości.
W przypadku obudowy zamknię-
tej otrzymujemy zestaw charaktery-
Ważne pytanie: głośniki o jakich
parametrach T–S są najlepsze do obu-
dowy pasmowo – przepustowej? We-
dług niektórych źródeł, w obudowie
pasmo – przepustowej można stoso-
wać głośniki o bardzo różnych war-
tościach Q ts , a więc również o warto-
ściach wysokich (nawet powyżej 0,5),
typowych dla obudów zamkniętych.
Jednak lepsze charakterystyki impul-
sowe będą osiągane, gdy Qts będzie
miał niższą wartość, typową dla gło-
śników pasujących do bas – refleksu
(z przedziału 0,2–0,4). Ponadto wysoki
współczynnik Q ts będzie wymagał dla
prawidłowego dostrojenia większych
objętości. Ale z drugiej strony, jak
w każdej obudowie, współczynnik EBP
(f s /Q ts ) będzie determinował dolną czę-
stotliwość graniczną – im niższy, tym
lepiej, więc przy niezbyt niskiej czę-
stotliwości rezonansowej, niska dobroć
nie pozwoli „zejść” w pobliże grani-
cy pasma akustycznego. Do krótkich
ćwiczeń wybraliśmy więc następujące
głośniki: Peerlessa SLS8 (brał on już
udział w naszych ćwiczeniach z obu-
dową zamkniętą), który reprezento-
wać będzie dość wysoką wartość Q ts
(0,51), oraz Scan – Speaka 21W8555–
–01, z niskim Q ts (0,26).
Głośnik niskotonowy Peerless
SLS8, o średnicy 20 cm, ma nastę-
pujące parametry:
F s [Hz] 34
Q es 0,56
Q ms 5,84
Q ts 0,51
V as [dm 3 ] 38
R e [V] 5,5
S d [cm 2 ] 204
X lin [cm] 1,7
M oc [W] 150
Dzięki długiej cewce, SLS–8 osią-
ga duże maksymalne wychylenie li-
niowe, i znaczne wychylenie objęto-
ściowe. Częstotliwość rezonansowa
nie jest jeszcze bardzo niska, ale
wraz z wysoką dobrocią otrzymujemy
niski współczynnik EBP, pozwalający
osiągać niską częstotliwość graniczną.
Jak na głośnik 20 cm, objętość ekwi-
walentna jest niewysoka, co jednak
nie przesądzi o możliwości stosowania
małych obudów, ponieważ może prze-
szkodzić temu wysoki Q ts .
Program Boxcalc proponuje dla
każdego głośnika trzy podstawowe
warianty strojenia band – passu (cho-
ciaż może obliczyć charakterystyki
dla dowolnych zadanych parametrów
obudowy). Model B2 charakteryzuje
się dobrocią Q tb =0,71, model D2 – to
Q tb =0,58, a K2 to Q tb =0,5.
Model B2 wymaga najmniejszej
obudowy, składającej się w tym przy-
padku z komory zamkniętej (V c ) 19,8
litra i komory z otworem (V v ) 18,3
litra. Warto zwrócić uwagę, że we-
dług tego samego programu, zasto-
Rys. 97. SLS–8 Vb=40 dm 3 , Qtc=0,6, fc=45 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) cha-
rakterystyka wytrzymałości
Elektronika Praktyczna 6/2005
79
27840647.020.png 27840647.021.png 27840647.022.png 27840647.023.png 27840647.001.png
K U R S
Rys. 98. SLS–8 Vb=40 dm3, fb=30 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterysty-
ka wytrzymałości
Rys. 99. SLS–8 Vc=19,8 dm 3 , Vv=18,3 dm 3 , fb=55 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa,
c) charakterystyka wytrzymałości
styk przedstawiony na rys. 97 .
W objętości zamkniętej 40 litrów
osiągamy niską dobroć Q tc =0,6, bar-
dzo dobrą odpowiedź impulsową,
charakterystykę wytrzymałości, któ-
ra spada z nominalnego poziomu
150 W do (nadal wysokiego) poziomu
ok. 100 W dopiero w zakresie infra-
sonicznym (poniżej 20 Hz). 6–decy-
belowy spadek charakterystyki prze-
twarzania pojawia się przy 38 Hz.
W przypadku obudowy bas – re-
fleks, z częstotliwością rezonansową
f b =30 Hz, otrzymujemy zestaw rys. 98 .
40–litrowy bas – refleks może
zaoferować znacznie niżej sięgającą
charakterystykę przetwarzania, niż
obudowa zamknięta – spadek 6–de-
cybelowy to doskonały wynik. Poja-
wia się jednak gorsza charakterystyka
impulsowa, a także wyraźny spadek
wytrzymałości poniżej 24 Hz – przy
20 Hz pozostaje nam 45 W, w zakre-
sie infrasonicznym ok. 30 W. Nie
jest to jeszcze sytuacja bardzo groź-
na, ale w przypadku instalacji subwo-
oferowej przyda się filtrowanie.
miast charakterystyka impulsowa wy-
gląda nietypowo, oscylacja jest bar-
dzo nieregularna.
Aby „dogonić” charakterystykę
przetwarzania z 40–litrowego bas – re-
fleksu, czyli przesunąć spadek –6dB
aż do 36 Hz, trzeba by zastosować
wariant D2, czyli obudowę o całko-
witej objętości ponad 80 litrów.
W tej sytuacji jednak, niezależ-
nie od kłopotliwej objętości obudowy
(dwa razy większej niż dla poprawne-
go strojenia bas – refleksu, dającego
podobną dolną częstotliwość granicz-
ną), cała charakterystyka przetwarza-
nia systemu przesuwa się w dół ska-
li (częstotliwość rezonansowa układu
jest niższa), spadek –6 dB na „gór-
nym” zboczu leży przy 72 Hz, co
zwiększa wymagania wobec sekcji ni-
sko – średniotonowej. Ponadto słabnie
charakterystyka wytrzymałości – spada
od 30 Hz w dół, poniżej 20 Hz usta-
Obudowa pasmowo –
przepustowa
Spadek –6 dB na dolnym zboczu
osiągamy przy ok. 30 Hz – a więc le-
piej niż w obudowie zamkniętej, ale
słabiej niż w bas – refleksie. Spadek
na drugim zboczu notujemy przy
100 Hz, a więc nie dalej niż tutaj,
przetwarzanie musi przejąć kolejny
głośnik, nisko – średniotonowy, pra-
cujący w „normalnej” obudowie. Spo-
dziewaną przewagę nad obudowami
zamkniętą i bas – refleks, obudowa
pasmowo – przepustowa osiąga na
charakterystyce wytrzymałości, która
biegnie niemal równo na poziomie
znamionowych 150 W w całym ba-
danym zakresie, aż do 10 Hz. Nato-
Rys. 100. SLS–8 Vc=50 dm 3 , Vv=31 dm 3 , fb=43 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c)
charakterystyka wytrzymałości
80
Elektronika Praktyczna 6/2005
27840647.002.png 27840647.003.png 27840647.004.png 27840647.005.png 27840647.006.png 27840647.007.png 27840647.008.png 27840647.009.png 27840647.010.png
K U R S
Rys. 101. 21W8555–01 Vb=30 dm3, Qtc=0,5, fc=41 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa,
c) charakterystyka wytrzymałości
Rys. 102. 21W8555–01 Vb=30 dm3, fb=28 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) cha-
rakterystyka wytrzymałości
la się na poziomie 70 W, to jednak
nadal znacznie lepiej niż w obudowie
bas – refleks, chociaż już gorzej, niż
w obudowie zamkniętej. Charakterysty-
ka impulsowa nadal ma długą i niere-
gularną, ale już niższą oscylację.
Głośnik niskotonowy Scan – Spe-
ak 21W8555–01, o średnicy 22 cm,
ma następujące parametry:
F s [Hz] 19
Q es 0,27
Q ms 4,8
Q ts 0,26
V as [dm 3 ] 136
R e [V] 5,5
S d [cm 2 ] 220
X lin [cm] 1,3
M oc [W] 100
W parametrach T–S głośnik ten
charakteryzuje się niskim Q ts i bardzo
niskim f s , dzięki czemy doskonale
nadaje się do obudów bas – refleks,
w których zdolny jest osiągać niskie
częstotliwości graniczne wraz z dobrą
odpowiedzią impulsową, współczynnik
EBP niższy od 100 uzasadnia tak-
że stosowanie obudów zamkniętych.
Duża amplituda liniowa daje głośni-
kowi wysoką wytrzymałość w różnych
obudowach, ale bardzo niski rezonans
będzie prowokował do dużych wychy-
leń w większych objętościach.
Tym razem najmniejszy wariant
obudowy band – pass, czyli według
modelu B2, określa objętość komory
zamkniętej na 12 litrów, a komory
z otworem na 16,5 litra, czyli całko-
wita objętość jest bliska 30 litrów.
Jednocześnie w obudowie zamkniętej
o objętości 30 litrów 21W8555–01
trafia w dobroć Q ts =0,5, a w obudo-
wie bas – refleks o takiej objętości
możemy zrealizować strojenie we-
dług modelu QB3.
W przypadku obudowy zamknię-
tej otrzymujemy zestaw charaktery-
styk przedstawiony na rys. 101 .
Dobroć 0,5 to oczywiście dosko-
nała odpowiedź impulsowa, spadek
–6 dB odnotowujemy przy 41 Hz,
ale te dobre rezultaty zostają oku-
pione spadkiem mocy, w ramach
której głosnik pracuje liniowo – po-
cząwszy od ok. 36 Hz, ze znamio-
nowego poziomu 100 W „zjeżdża-
my” do ok. 50 W niedaleko 20 Hz.
Bas – refleks z częstotliwością
rezonansową f=28 Hz to wyniki
przedstawione na rys. 102 .
Charakterystyka przetwarzania prze-
suwa spadek –6 dB w pobliże 30 Hz,
jednocześnie odpowiedź impulsowa,
jak na bas – refleks, jest bardzo do-
bra. Liniowa praca utrzymuje się na
poziomie 100 W niemal do samych
20 Hz, ale poniżej już szybko spada
w sposób naturalny dla bas – reflek-
su. Warto jednak zauważyć, że pod
tym względem lepszą kondycję utrzy-
Rys. 103. 21W8555–01 Vc=12,1 dm3, Vv=16,4 dm3, fb=61 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka im-
pulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości
Elektronika Praktyczna 6/2005
81
27840647.011.png 27840647.012.png 27840647.013.png 27840647.014.png 27840647.015.png 27840647.016.png 27840647.017.png 27840647.018.png
K U R S
mywał SLS–8, dzięki wyższej często-
tliwości rezonansowej f s .
ka, co pozwala dostarczyć do niego
większą moc. Łatwiej uzyskać niższą
częstotliwość graniczną, niż w przy-
padku obudowy zamkniętej, z kolei
dla zbliżenia się pod tym względem
do możliwości obudowy z otworem,
trzeba użyć większej obudowy. Cha-
rakterystyki impulsowe są na pewno
gorsze niż w obudowie zamkniętej,
w najlepszym razie nie gorsze niż
w bas – refleksie. Górna częstotliwość
graniczna najczęściej będzie znajdo-
wała się poniżej 100 Hz, co wymaga
współpracy z wytrzymałym głośnikiem
nisko – średniotonowym.
Obudowy pasmowo – przepusto-
we były w swoim czasie dość popu-
larne w konstrukcjach subwooferowych
– gdzie duża wytrzymałość w zakresie
podakustycznym ma duże znaczenie.
Ale dla rozwiązania tego problemu
wystarczy prostszy środek, zwłaszcza
w konstrukcji aktywnej (ze zintegro-
wanym wzmacniaczem) – elektryczny
filtr subsoniczny. Również elektryczne,
regulowane filtrowanie dolnoprzepu-
stowe, konieczne w subwooferach ak-
tywnych, spycha zaletę „samofiltrowa-
nia” akustycznego systemu pasmowo
– przepustowego na margines, tym
bardziej, że filtrowanie elektryczne re-
zonansów pasożytniczych i tak byłoby
rekomendowane. Również w typowych
biernych zespołach głośnikowych moż-
na wykonać skuteczne elektryczne fil-
trowanie subsoniczne, a wąskie pasmo
pracy obudowy pasmowo – przepusto-
wej bardzo ogranicza swobodę konfi-
gurowania zespołu. Wobec tylu wątpli-
wości trudno jest przypisać obudowie
pasmowo – przepustowej jakąś bardzo
wyraźną, mająca praktyczne znacznie
zaletę i przewagę nad innymi obudo-
wami, tym bardziej bilans wad i zalet
wypada niekorzystnie. Trudno więc
dziwić się, że obudowy pasmowo
– przepustowe są spotykane bardzo
rzadko, chociaż te najlepiej zaprojekto-
wane mogą działać bez zastrzeżeń.
Jedną z najbardziej znanych firm,
która przez wiele lat projektowała ko-
lumny z obudową pasmowo – przepu-
stową (nie był to jednak prosty wa-
riant „zamknięty”), jest brytyjski KEF.
W pewnym okresie wszystkie mode-
le serii referencyjnej miały obudowy
tego typu („Coupled Cavity”). Jednak
kilka lat temu, kiedy całą serię Refe-
rence wymieniono na nową, wszyst-
kie obudowy pasmowo – przepustowe
zniknęły, ustąpiły miejsca typowym
bas – refleksom. Spytałem jednego
z szefów firmy, jaki był powód ta-
kiego radykalnego posunięcia. W od-
powiedzi usłyszałem, że od strony
technicznej i brzmieniowej rozwiązanie
było doskonale dopracowane, ale fakt,
że głośniki niskotonowe były schowa-
ne wewnątrz obudowy, był kłopotliwy
z marketingowego punktu widzenia...
klient nie widział wszystkiego, za co
płaci. To również może być powód
słabnącej popularności obudowy tego
typu wśród producentów.
Otwór i tunel dla obudowy pa-
smowo – przepustowej obliczamy we-
dług tego samego wzoru, co dla bas
– refleksu. Wszelkie wskazówki doty-
czące położenia otworu, jego kształ-
tu, wyprofilowania krawędzi wylotu,
itp., pozostają aktualne. W praktyce
wykonanie odpowiedniego tunelu dla
obudowy pasmowo – przepustowej
zwykle nie nastręcza problemów, bo
dość wysokie częstotliwości rezonan-
sowe układu nie wymuszają dużych
długości tuneli. Gdyby jednak tak się
zdarzyło, to i w przypadku tego typu
obudów można skorzystać z pomocy
membrany biernej.
Andrzej Kisiel
Obudowa band – pass B2
Wszystkie problemy z wytrzyma-
łością amplitudową likwidujemy za
pomocą małej obudowy pasmowo
– przepustowej. Poziom 100 W jest
utrzymany aż do 10 Hz. Charaktery-
styka przetwarzania ma spadek –6 dB
przy ok. 34 Hz – a więc nieco wyżej
niż w bas – refleksie, ale nadal jest
to dobry wynik, zwłaszcza wobec
umiarkowanej objętości obudowy.
Głośnik o innych parametrach
wywoła oczywiście inne charaktery-
styki, porównanie między obudową
zamkniętą, bas – refleks apasmowo –
przepustową może inaczej akcentować
różnice między nimi, ale ogólne za-
leżności, wykazane w tym przykładzie,
nadal będą funkcjonować. Podsumo-
wując, najważniejsze wnioski dotyczą-
ce obudowy pasmowo – przepustowej
zamkniętej są następujące:
Podstawą zaletą jest skuteczniejsze
niż w obudowie zamkniętej i bas – re-
fleks, ograniczenie amplitudy głośni-
82
Elektronika Praktyczna 6/2005
27840647.019.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin