Как найти индуктивность звуковой катушки

Звуковая катушка является основной частью электродинамической головки. Перемещаясь в поле постоянного магнита под воздействием приложенного сигнала звуковой частоты, катушка заставляет колебаться диффузор. От него в пространство распространяются звуковые волны, слышимые ухом человека. Перемотка катушки сабвуфера потребуется в двух случаях: перегорание обмотки или её повреждение. Обмотка звуковой катушки может перегореть вследствие пробоя транзисторов или интегральной микросхемы на выходе усилителя. В этом случае через обмотку катушки пойдёт большой ток, и она будет пробита. Механические частицы, попавшие внутрь подвижной системы динамика, могут так повредить обмотку катушки, что её придётся заменить. Для того чтобы перемотать катушку на сабвуфере потребуется полная разборка электродинамической головки.

Как намотать катушку динамика?

Намотка катушек динамиков производится виток к витку до получения заданной длины катушки. Количество витков при этом, как правило, не считают.

1. Катушка.
2. Гильза.
3. Прокладка.
4. Шаблон.

При намотке следует поддерживать постоянное натяжение провода и тщательно укладывать витки. Особенно тщательно укладываются витки второго слоя, когда каждый виток должен быть строго уложен между витками первого слоя.

Чтобы было удобно осуществлять такую точную работу, позаботьтесь об упоре для руки.

Катушку с обмоточным проводом можно закрепить любым удобным для Вас способом и установить на полу.

Подробнее о самом простом станке для намотки динамиков можно прочесть здесь.

Другой полезный инструмент, который понадобится для намотки катушек, это вот такая прищепка с грузиком.

Далее я расскажу о том, как намотать катушку, и зафиксировать её витки клеем «БФ-2» или «БФ-4».

Необходимую вязкость клея можно обеспечить добавлением небольшого количества спирта с тщательным перемешиванием.

Разверните плеер на весь экран, чтобы увидеть видео в полном разрешении.

Перед основной намоткой, на гильзу наматывается несколько лишних витков, для того, чтобы надёжно закрепить провод и гильзу на поверхности шаблона. Затем во время очередного лишнего витка на гильзу кисточкой наносится равномерный слой клея.

После этого, быстро мотается первый слой катушки. Затем к проводу цепляется грузик, который позволяет сохранить необходимое натяжение провода и освободить до этого занятую руку. Затем, первый слой катушки покрывается клеем.

Не пытайтесь на этом этапе крепить конец провода, намоткой на какой-нибудь предмет!

Любой лишний перегиб провода может увеличить габариты катушки, уменьшив тем самым внешний воздушный зазор.

Если всё-таки не удалось избежать перегибов провода, то несколько раз протяните проблемное место через ноготь большого пальца.

Через пятнадцать-двадцать минут, когда клей подсохнет, можно приступать к намотке второго слоя.

Сначала мотается один два витка второго слоя, а затем первый слой катушки покрывается клеем. Это делается для того, чтобы свежий клей не растворил клей, нанесённый ранее, и первый виток второго слоя не провалился в образовавшуюся щель между крайними витками первого слоя.

После намотки второго слоя провода, катушка подсушивается в течение 10-15 минут, а затем снова покрывается клеем.

Когда клей хорошо подсохнет, можно, либо снять с оправки катушку вместе с гильзой, если она уже вклеена в диффузор, либо вклеить её в диффузор прямо на шаблоне.

Однако в некоторых случаях гильзу вклеивают в диффузор уже во время сборки динамика.

Чтобы снять гильзу с шаблона, то место прокладки, где была нанесена фиксирующая капля клея, отрезается, и гильза снимается с оправки вместе с катушкой и прокладкой.

Если прокладка не скользит по оправке, значит, натяжение провода при намотке было слишком велико. Нужно отметить, что чрезмерное натяжение провода может уменьшить зазор между гильзой и керном и сделать сборку динамика невозможной. Это обусловлено тем, что медный провод может растягиваться и сжиматься, как и любой другой металл.

Так как в гильзе имеется щель, то во время намотки катушки в неё проникает клей и гильза приклеивается к прокладке.

Для того чтобы отделить прокладку от гильзы достаточно при помощи кисточки слегка смочить ацетоном или спиртом место, где прокладка склеилась с гильзой.

Вот наша катушка и готова. Теперь её следует досушить до конца.

Для окончательного отверждения клея, на катушку подаётся электрический ток. Силу тока подбирают для достижения оптимального режима отверждения.

Температуру в процессе сушки можно измерить электронным термометром.

Если нет подходящего блока питания, то катушку можно подключить к УНЧ и подать на его вход сигнал от Генератора Низкой Частоты (ГНЧ). Ссылка на программный ГНЧ есть в «Дополнительных материалах».

Режим отверждения клеев «БФ-2», «БФ-4».

Выдержать 60 мин. при комнатной температуре.

Затем 15 мин. при 55… 60ºС.

Затем 60 мин. при 85… 90ºС.

Вернуться наверх к «Навигации».

Сегодня в разделе Теория Автозвука, мы постараемся вместе разобраться, как устроен мотор сабвуфера (магнитная система и звуковая катушка), а так же узнаем с какими сложностями сталкиваются производители при проектировании магнитной системы и звуковой катушки сабвуфера.

Основа привода динамика осталась практически без принципиальных изменений со времен выдачи первого патента в 1925 г. Пять основных частей привода неизменны и незыблемы: магнит, полюсный наконечник, передний и задний магнитопроводы и звуковая катушка. Задача первых четырех элементов — создать по возможности мощное магнитное поле и сконцентрировать его в зазоре между полюсным наконечником и верхним магнитопроводом. А «пятый элемент» — звуковая катушка, обязан в этом поле двигаться при протекании по обмотке тока. Все вроде бы просто. Однако подробностей за эти годы выяснилось немало.

Самая консервативная часть привода — материал магнитопроводов. Ничего, кроме магнитомягких материалов, а проще говоря — отожженной малоуглеродистой стали, почти чистого железа, здесь не применяется. С материалами для магнитов колдовали долго, вначале перепробовав разнообразные литые магниты из специальных сплавов, а затем, с разработкой ферритовых композиций, вопрос практически закрылся. Металлические магниты теперь применяются практически исключительно в пищалках, где масса магнита мала и можно использовать значительно более эффективные редкоземельные сплавы — почти всегда на основе неодима. Крупных магнитов из неодимовых сплавов не делают лишь потому, что элемент этот в самом деле редкий, и большая часть выпуска идет, на изготовление микродвигателей.

Момент истины в проектировании привода — как обеспечить эффективное взаимодействие магнитного поля и звуковой катушки, которая в него погружена. Геометрия и пропорции рабочего зазора магнитной системы и звуковой катушки — необъятный простор противоречий и компромисов. Основной параметр, определяющий результаты этого взаимодействия — так называетмый силовой фактор B x L, часто приводимый в технических характеристиках породистых динамиков. Силовой фактор — произведение индукции в зазоре на длину провода звуковой катушки, находящуюся в пределах этого зазора. Чем больше силовой фактор, тем более контролируемым становится движение диффузора и тем больше его электрическое демпфирование. Ясно, что чем массивнее магнит, тем силовой фактор будет больше, поскольку будет больше индукция. Но последняя величина зависит также и от размеров зазора: чем шире кольцевая щель в магнитной системе, чем она большего диаметра и чем она глубже (чем толще верхний магнитопровод), тем меньше будет индукция в зазоре, поскольку магнитное поле окажется «размазанным» в пространстве. Сделать зазор узким, маленьким и неглубоким — и негде будет поместить звуковую катушку, намотанную достаточно толстым проводом. Уменьшить сечение провода — возрастет сопротивление и упадет отдача. И так далее. А если принять во внимание, что диаметр звуковой катушки небезразличен и для поведения диффузора, ситуация еще усложняется.

Существует два основных типа геометрии звуковой катушки в зазоре: короткая катушка и длинная катушка. Длинной звуковая катушка по длине существенно превышает глубину зазора в магнитной системе и в каждый момент «работает» только часть витков, находящаяся в пределах его глубины. Эта часть, а следовательно, длина пповода, находящаяся в зазоре, будет оставаться неизменной пока внутрь зазора не войдет край катушки. Динамик считается работающим в линейном диапазоне перемещений диффузора, именно до этого момента. То, насколько катушка длиннее зазора и будет определять максимальный линейный ход диффузора — знаменитый X max.

Но, поскольу только те витки, что попали «в поле» реально работают, плотность намотки стараются сделать наибольшей и именно за этим придумали в свое время ленточную намотку плоским проводом, уложенным на ребро. Сейчас многослойные катушки, выполненные обычным круглым проводом, мирно уживаются с однослойными ленточными, а высший пилотаж в смысле плотности намотки показала датская компания Dynaudio, которая использует провод шестиугольного сечения, полностью заполняющий медью сечение обмотки. В результате, правда, каждую звуковую катушку наматывают вручную в течение 30 минут (по норме), что потом соответственно отражается в цене готовой продукции.

Привод с длинной звуковой катушкой применяется в подавляющем большинстве сабвуферных динамиков и любим производителями за возможность получить большую индукцию в коротком зазоре, сделать звуковую катушку большой и хорошо охлаждаемой, получить большой ход дифузора. Короткая катушка в пределах линейного диапазона находится полностью внутри магнитного зазора. Сам зазор при этом приходится делать длиннее, а катушку — короче, поэтому типичные значения силового фактора B x L у таких динамиков — меньше. Казалось бы, при таких делах можно эту конструкцию и похоронить, но именно она обеспечивает наименьшие искажения при больших ходах диффузора.

Типичная картина изменения силового фактора со смещением звуковой катушки для двух типов привода выглядит следующим образом:

У длинной звуковой катушки поведение в пределах линейной области пристойное, а за его пределами — значение силового фактора (а, значит, вносимые искажения) меняется довольно плавно. При выходе короткой катушки из зазора искажения нарастают быстро, зато пока этого не случилось, линейность — идеальная.

Здесь есть одна тонкость: различные сочетания длины звуковой катушки и глубины зазора определяют разное поведение динамика на границе его линейного диапазона (и за ней). Возьмем два динамика — у одного глубина зазора (толщина верхней плиты магнитной системы 8 мм, а длина звуковой катушки — 12 мм. У другого — 4 мм и 8 мм соответственно. Максимальный рабочий ход диффузора у обоих будет одинаковым — 2 мм (12-8)/2 = (8-4)/2 = 2.

Однако у первого, с большим отношением глубины зазора к X max за пределами линейного диапазона, нелинейность будет нарастать относительно плавно, а второй = захрипит уже при незначительном превышении X max. Так что есть прямой смысл смотреть не только на величину X max из документации, но и на толщину переднего магнитопровода на самом динамике — чем больше, тем лучше.

Другой источник искажений, определяемых конструкцией привода — его ассиметрия. В идеальном случае сила, действующая на звуковую катушку при движении в одну и другую сторону, то есть внутрь магнитной системы и наружу, должны быть одинаковы по величине. Не будет этого — искажения сигнала неизбежны. Для этого магнитное поле, создаваемое в зазоре, должно быть максимально симметричным. Так бы оно и случилось, без особых ухищрений, если бы все магнитное поле оказывалось в зазоре. На деле этого не происходит и силовые линии поля «выплескиваются» из зазора и образуют поле рассеяния. Но, поскольку выше зазора — воздух, а ниже — сталь полюсного наконечника, рассеяние происходит существенно несимметрично.

Чтобы как-то навести симметирию, некоторые фирмы применяют более сложную геометрию рабочего зазора магнитной системы. Некоторые, например, просто удлинняют полюсный наконечник (в сабвуферах Kicker, например, очень это любят)

В результате магнитная обстановка сверху и снизу существенно выравнивается, но дается это в результате увеличения общего рассеяния — силовые линии «лезут» вверх по стволу удлинненного полюсного наконечника, а место им — в зазоре, все остальное — нежелательные побочные поля. Для компенсации возросшего рассеяния приходится ставить более мощные магниты. Другие и уменьшают рассеяние ниже магнитопровода, для чего полюсный наконечник делается ступенчатым.

Более «тощий» ствол замыкает на себя меньше силовых линий и они поневоле скапливаются в зазоре, но возрастает общее магнитное сопротивление системы и падает индукция в зазоре. Вообще, магнитное сопротивление стараются сделать возможно меньшим, для этого часто полюсный наконечник выполняют заодно с нижним магнитопроводом, чтобы не было лишнего стыка, хотя это намного хлопотнее, чем сделать их по отдельности и соединить при сборке. Еще одно, довольно эфективное, но не очень распространенное решение — полюсный наконечник с выемкой, можно найти в довольно пафосных марках динамиков. Здесь, помимо усложнения технологии, возрастает чувствительность к разбросу характеристик магнита, поэтому менее притязательные изготовители головок на такое решение идут неохотно.

Особняком стоят радикальные решения — вывернутые «наизнанку» магнитные системы, у которых магнит — внутри звуковой катушки, а все, что вокруг — магнитопровод, замыкающий магнитную цепь.

Такие «обращенные» магнитные системы сделаны главным образом для того, чтобы улучшить линейность работы диффузора, а с точки зрения их функционирования как «мотора» — сплошная головная боль для разработчиков — оттого они и редки. Оссобого внимания заслуживают моторы tohatsu.

Привод динамика, как любая машина постоянного тока — обратим, то есть одновременно работает и как своего рода трансформатор. При движении звуковой катушки в мощном магнитном поле в ней наводится ЭДС и протекает ток, поскольку катушка закорочена практически нулевым выходным сопротивлением усилителя. Этот ток приводит к модуляции магнитного поля в зазоре, а поскольку звуковая катушка то «надета» на полюсный наконечник, то вылезает наружу, характер этой модуляции тоже ассиметричен и приводит к дополнительным искажениям. Для снижения этих нежелательных эффектов необходимо сделать так, чтобы, оставаясь эффективным двигателем, привод динамика перестал быть эффективным трансформатором. Известно, что злейший враг трансформатора — короткозамкнутые витки. Вот их-то и поставили на службу обществу в усовершенствованных магнитных системах. Чаще всего такие короткозамкнутые витки делаются в виде покрытия медью верхнего торца полюсного наконечника,

установки медного (реже — алюминиевого) наконечника…

…или с помощью так называемого «стабилизатора магнитного потока» — проводящего кольца, установленного у основания полюсного наконечника, подобная конструкция замечена в сабвуферах марки Fi Audio.

Побочным эффектом от короткозамкнутых витков в различных вариантах является уменьшение индуктивности звуковой катушки, из-за влияния которой с повышением частоты растет импеданс сабвуфера. Поэтому косвенно о наличии описанных устройств в конструкции динамика можно судить по величине индуктивности звуковой катушки. Если величина этой индуктивности 5-6 дюймового мидбаса не превышает 0,3-0.4 мГн, а у сабвуферов 10 — 12 дюймов 0,6-1,0 мГн, можно дать голову на отсечение, что создатели динамика позаботились о стабилизации потока, за что им можно быть только признательными.

по материалам журнала Автозвук
Добро Пожаловать на Форум Автозвука »

Диффузор

Изначально диффузор делался из целлюлозы — бумаги или картона. Из того же материала выполнялся и пылезащитный колпачок (если он был предусмотрен). Целлюлозные диффузоры очень часто применяются до сих пор. Бумага хороша своим сочетанием легкости и жесткости. Влагоустойчивости, прочности и долговечности ей добавляют с помощью пропитки синтетическими материалами.

В этом смысле хорош пластик, но чисто пластиковый некомпозитный диффузор имеет ряд недостатков. Для их исправления применяются композитные материалы с разнообразными компонентами: от древесных или стеклянных волокон до кевлара или даже графена. Повышенную жесткость имеют металлические диффузоры. Чаще всего они делаются из алюминиевых сплавов.

Одними из лучших параметров обладает бериллий, но, ввиду повышенной стоимости материала и технологий его обработки, такой вариант достаточно дорог. В так называемых купольных высокочастотных динамиках чаще всего применяется ткань с пропиткой, иногда армирующая слой максимально жесткого композита, с жестким наполнителем, вплоть до алмазного порошка.

Важнейшие требования к диффузору — минимум собственных резонансов и максимальная жесткость, при которой становится возможным «поршневой» режим движения диффузора по всей его площади. Эти параметры должны сочетаться с важнейшим требованиям к весу подвижной системы динамика — он должен быть минимальным. Таким образом, качественный диффузор всегда является компромиссом взаимоконфликтующих условий.

Подвес динамика

Внутренний (ближний к магниту) подвес динамика еще называют центрирующей шайбой. Чаще всего эту деталь формуют на прессе с нагреванием из легкой, крепкой на разрыв ткани с эластичной синтетической пропиткой — прочно и подвижно. В некоторых мощных низкочастотных динамиках применяются две центрирующие шайбы, расположенные одна за другой.

С внешним подвесом все немного сложнее. Изначально он делался в виде концентрических волн (гофров) по внешнему краю бумажного диффузора. Так в некоторых случаях поступают и сейчас, добавляя синтетическую пропитку зоны гофров. Для больших амплитуд колебаний внешний подвес делают из резины, чаще всего это — искусственный бутадиеновый каучук. Резиновый подвес в сечении, в большинстве случаев, представляет собой выпуклую дугу. Есть варианты и «многоволновых» резиновых подвесов, либо применения других профилей, в том числе и переменных по углу.

Оба подвеса должны обеспечить строго плоско-параллельное возвратно-поступательное движение всей подвижной системы динамика с минимальными отклонениями в сторону от его оси.

Подбор кабелей и проводов

Это касается и соединения обмоток динамических головок. Как проложить провода к сабвуферу?

Такое сопротивление звуковой индуктивности позволяет получить максимальную выходную мощность, но некоторые автолюбители подключают две обмотки сабвуфера параллельно.

Так как встроенной мощности магнитолы не хватит для правильной работы сабвуфера и нормального баса вы не получите.

Питание усилителя Теперь необходимо обеспечить питание для автоусилителя. Далее нужно подключить сигнальные провода от линейных выходов магнитолы.

Статья по теме: Электрическая лаборатория

Как подключить в 2 ома саб с 1 катушкой на 4 ом?

Его можно найти в автомагазинах. При подключении саба с 2 катушками должно соблюдаться важное правило. В ином случае звук будет недостаточно качественным, а перепады напряжения могут вовсе вывести систему из строя.

Подключение катушек Для уменьшения сопротивления в устройстве сабвуферов применяются такие элементы, как катушки. Параллельное слева и последовательное подключение.

Хочу еще добавить, если сопротивление скоммутированых катушек превышает допустимую нагрузку усилителя, это совсем не страшно, просто отдаваемая мощность усилителя будет меньше. Провода следует выбирать медные, многожильные. Две звуковые обмотки позволяют менять сопротивление акустической системы, её мощность и характер звучания. Это касается и соединения обмоток динамических головок. В ином случае звук будет недостаточно качественным, а перепады напряжения могут вовсе вывести систему из строя.

Проведите отрезанную часть провода обратно, оставив запас в 30 см. Подключение к усилителю Схема подключения сабвуфера Если попробовать утрамбовать все вышесказанное в единую схему, то она будет выглядеть следующим образом: аккумулятор, усилитель, магнитола, усилитель, сабвуфер. В таком случае потребуется только прокладка коаксиального кабеля в экран к соответствующему разъему. Первое нужно для увеличения мощности усилителя при общем расчете на низкую нагрузку. При этом есть мнение о том, что активный саб проще и удобнее в эксплуатации, установке и настройках. Как подключить сабвуфер и усилитель. Быстро и понятно.

Где установить

В результате сопротивление оказывается равным 1 Ому. Стандартным вариантом будет подключение двух колонок и одного сабвуфера. Также возможно разведение двух сабвуферов по отдельным тыловым каналам.

Это одна из схем, позволяющих подключить двухкатушечный саб. Тем, кто предпочитает максимально громкий бас, может потребоваться уровень 40 Гц. При этом возрастает ток, а, следовательно, и мощность. К штатной магнитоле Чтобы подключить сабвуфер к штатной магнитоле, необходимо проверить для начала, есть ли на ее задней панели разъемы для соответствующих проводов. После того как питание найдено, на вход саба подается аудиосигнал, который можно взять с магнитолы ее линейного выхода.

Его можно найти в автомагазинах. Он ведь работает с низкоомной нагрузкой. Как подключить сабвуфер к усилителю Прежде всего стоит запомнить, что мощность сабвуфера и усилителя должны совпадать. Мощность акустики будет снижена, но уменьшится и коэффициент нелинейных искажений. Для этого используются параллельные или последовательные схемы. Как подключить сабвуфер (последовательное и параллельное подключение динамиков)

Ремонт сабвуфера в домашних условиях

Re: Подключение сабвуфера

Провода следует выбирать медные, многожильные. Это очень опасный предел, так как при таком сопротивлении сильно снижается коэффициент демпфирования, и возрастают искажения. Совсем другое дело, если сабвуфер с двумя звуковыми катушками или их два и более. Так можно подключить сабвуфер к двух или к четырехканальному усилителю, используя 2 канала для акустики, а оставшиеся 2 для сабвуфера. Большую часть затруднений вызывают схемы соединений с двуя двухкатушечными сабвуферами.

Магнитная система

Эффективность магнитной системы динамика определяется, в первую очередь, материалом магнита. Самый распространенный — феррит. В середине прошлого века были распространены магниты из сплава AlNiCo (железо-алюминий-никель-кобальт), в отдельных случаях этот вариант до сих пор применяется. В новейший исторический период все большее распространение получают неодимовые магниты, создающие гораздо более сильное магнитное поле. Проблемой здесь стало получение неодимовой заготовки нужных размеров: неодим — материал труднообрабатываемый. Кроме того, стоимость неодимовых магнитов в последнее время растет.

Появление динамика

С началом активного использования электричества появилась возможность передавать звуковой сигнал, преобразуя его в электрический и обратно. В разное время изобрели много способов этого преобразования. Среди них — электродинамический, электростатический, изодинамический, ленточный, излучатель Хейла, пьезо и даже плазменный излучатель.

Они работают на разных физических принципах, различаются спецификой применения. Но самым первым все-таки было устройство, реализующее электродинамический принцип. Оно и остается самым распространенным. Динамик, электродинамическая головка, динамический драйвер — все эти термины являются синонимами к одному и тому же изобретению.

Слева — Ханс Эрстед. Справа — первая коммерческая версия электродинамического излучателя (6-дюймовый динамик, стоимость — около $3000 в современном эквиваленте)
Физические принципы, на которых работает динамик, основаны на электромагнетизме, открытом Хансом Эрстедом и описанном впоследствии целой плеядой физиков 19-го века. Тот факт, что проводник с током выталкивается магнитным полем, а в проводнике, движущемся в этом поле, наоборот, возникает ток, собственно, и привел к изобретению динамика.

Первое устройство, в котором применены все основные конструктивные принципы современного динамика, было запатентовано в 1898 году Оливером Лоджем после приблизительно тридцати лет самых разных попыток нащупать эффективный способ реализации. А сам динамик, в том виде, к которому мы все привыкли, появился спустя еще приблизительно тридцать лет.

С тех пор принципы его работы и основные элементы конструкции остаются неизменными. При этом, — вот что особенно удивительно, — не проходит и года без информации об очередном революционном усовершенствовании динамика, позволяющего ему работать еще лучше.

Размышлизмы о катушках индуктивности в фильтрах акустических систем

Все верно. Сказанное ниже относится не только к железу, но к любому ферромагнитному материалу. Слово «железо» употребляется для простоты. 1. Железо нелинейное. Причем на самом деле нелинейное и на малых амплитудах тока намотанной на нем катушки. Причем сами параметры нелинейности железа меняются с амплитудой тока катушки. Что вносит совершенно противоестественные гармонические и интермодуляционные составляющие. Хоть они и малы (при малых токах), но как раз забивают собой «воздух». 2. Магнитные свойства железа (и его нелинейность) зависят от частоты. То есть для разных составляющих спектра (например основного тона и его первого — самого сильного — обертона инструмента) свойства катушки будут разными и изменяться по-разному от уровня сигнала (например атака и затухание). 3. Нелинейность железа не только создает собственные нелинейные искажения. Изменение магнитной проницаемости, вызванное изменением тока катушки, изменяет (модулирует) ее индуктивность. В результате динамически изменяются параметры фильтра — не только частота среза, но и характеристическое сопротивление, ответственное за взаимодействие фильтра с нагрузкой (динамиком). И появляется параметрическая модуляция тока катушки самой катушкой — дополнительные искажения. 4. Железо имеет хоть и небольшой, но гистеререзис. Это вообще катастрофа — нелинейные искажения и модуляция индуктивности происходят «хаотично» (эффект «памяти» — начинает иметь значение в какую сторону изменяется ток: например, уменьшается после того, как увеличивался, или продолжает увеличиваться) и с некоторым переменным запаздыванием — величина тока должна измениться на определенную величину, а для этого требуется время, обратно пропорциональное скорости изменения тока. Есть мнение, что на «тонкие моменты» звука (вроде «воздуха»), гистерезис влияет даже сильнее, чем нелинейность магнитной проницаемости. 5. Феррит в этом плане хуже железа — у него все эти вещи выражены сильнее. Но у железа есть еще беда — вихревые токи в пластинах. С точки зрения сетевых трансформаторов ими можно пренебречь (железо и делают ради сетевых трансформаторов). А для гораздо более высокочастотного звука, тем более в котором изменения сигнала на «жалкие» 0,1% на самом деле хорошо слышны, влияние вихревых токов тоже сказывается неприятно (хоть и малозаметно). 6. А еще бывает, что пластины сердечника сложены недостаточно аккуратно, некоторые пластины «выпирают» из общей стопки. Таким пластинам достается больше всего, и они могут даже сильно насыщаться при работе. 7. Если катушка не пропускает через себя ток сигнала, а «уводит его в землю», как в ФВЧ через которые работают ВЧ динамики, эти негативные эффекты снижены (ток катушки не проходит через динамик), но все равно есть. В этом случае есть шанс, что искажения, вызванные влиянием железа, будут незаметны. Но это выясняется только экспериментально. Жаль, что катушки с сердечником используются даже в дорогих Hi-End колонках (видел такие на MHES-2017).
5+

Компенсация индуктивности звуковой катушки ГГ внешними цепями

Эта информация для размышления.

Красным — АЧХ Драйвера 1А22 Шелк без отверстия Re=21 Ом и дудка 1А20, через фильтр последовательный/гибридный 2го Порядка 1кГц и 10кГц . Фиолетовым — включена Внешняя Компенсация индуктивности звуковой катушки драйвера в пассивных фильтрах с 10кГц до 20кГц. На частоте 14кГц видим подъем даже на 10dB с СЧ дудкой 1А20.

Теперь про Beyma CP21/F. Синий цвет графика это АЧХ CP21/F с фильтром 2_го порядка (срез с 7,5кГц) без внешней компенсации индуктивности звуковой катушки твитера.

Бирюзовый цвет графика это АЧХ CP21F с фильтром 2_го порядка (срез с 7,5кГц), где включена внешняя компенсация индуктивности звуковой катушки твитера, хорошо видно подъем звукового давления с 7,5кГц до 18кГц. В среднем она давить стала на 10дБ громче, примерно 115дБ. Подводимое напряжение в обоих случаях одинаковое.

Вывод: индуктивность звуковой катушки существенно съедает микродинамику на СЧ-ВЧ у любого низкоомного или высокоомного драйвера. Чем меньше Re звуковой катушки драйвера, тем больше искажений THD у него, но индуктивность у такого драйвера ниже. Чем больше Re звуковой катушки драйвера, тем меньше искажений THD у него, но индуктивность у такого драйвера больше. Лучше иметь высокоомные драйвера и уменьшать их большую индуктивность с помощью специальной намотки (типа у КОНДО) звуковой катушки, или уменьшать индуктивность с помощью внешней схемы компенсации индуктивности звуковой катушки в пассивных разделительных фильтрах. Это значительно увеличит микродинамику таких высокоомных драйверов и очень положительно отразится на качестве их звучания при минимальной подводимой мощности.

И еще. Проверял разнообразные компрессионные драйвера с классическим фазовым плугом. Так вот, при подаче на драйвера коротких прямоугольных импульсов в диапазоне частот от 300Гц до 20кГц,все они переворачивают фазу на 180 градусов примерно с 10 — 12кГц. Драйвера СЧ с дудками различной конфигурации, с 300Гц и примерно до 12кГц имеют примерно идентичную фазу, а вот с 12кГц есть резкий переворот из-за фазового плуга!

Это нужно обязательно учитывать при стыковке с дополнительным ВЧ твитером. Смешно, когда СЧ дудка работающая до 7,5кГц, стыкуется с ВЧ твитером через конденсатор или фильтр первого порядка, а в реалии фаза начинает изменяться и после фильтрации с 10-12кГц и при реальной совместной работе с твитером на ВЧ, теряется ощущение воздуха, хотя ВЧ режет по ушам.

Желаю всем успехов в творчестве.

Сайт установщиков

Самыми основными параметрами, по которым можно рассчитать и изготовить сабвуфер являются:

• Резонансная частота динамика Fs (Герц)
• Эквивалентный объем Vas (литров или кубических футов)
• Полная добротность Qts
• Сопротивление постоянному току Re (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится еще знать:

• Механическую добротность Qms
• Электрическую добротность Qes
• Площадь диффузора Sd (м2) или его диаметр Dia (см)
• Чувствительность SPL (dB)
• Индуктивность Le (Генри)
• Импеданс Z (Ом)
• Пиковую мощность Pe (Ватт)
• Массу подвижной системы Mms (г)
• Относительную жесткость Cms (метров/ньютон)
• Механическое сопротивление Rms (кг/сек)
• Двигательную мощность BL

Большинство этих параметров может быть измерено или рассчитано в домашних условиях с помощью не особо сложных измерительных приборов и компьютера или калькулятора, умеющего извлекать корни и возводить в степень. Для еще более серьезного подхода к проектированию акустического оформления и учета характеристик динамиков рекомендую читать более серьезную литературу. Автор этого «труда» не претендует на особые знания в области теории, а все тут изложенное является компиляцией из различных источников — как иностранных, так и российских.

Измерение Re, Fs, Fc, Qes, Qms, Qts, Qtc, Vas, Cms, Sd.

Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:

• Вольтметр
• Генератор сигналов звуковой частоты
• Частотомер
• Мощный (не менее 5 ватт) резистор сопротивлением 1000 ом
• Точный (+- 1%) резистор сопротивлением 10 ом
• Провода, зажимы и прочая дребедень для соединения всего этого в единую схему.

Конечно, в этом списке возможны изменения. Например, большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты и частотомер не является в таком случае необходимостью. Вместо генератора можно также использовать звуковую плату компьютера и соответствующее программное обеспечение, способное генерировать синусоидальные сигналы от 0 до 200Гц требуемой мощности.

Измерение параметров Тиля-Смолла

Схема для измерений

Калибровка:

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0.01 вольта. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в омах. Например для калибровочного сопротивления 4 ома напряжение должно быть 0.004 вольта. Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.

Нахождение Re

Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Нахождение Fs и Rmax

Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра. Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.

Нахождение Qms, Qes и Qts

Эти параметры находятся по следующим формулам:

Нахождение Qms, Qes и Qts

Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров Ro, Rx и измерение неизвестных нам ранее частот F1 и F2. Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две — одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно.

Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:

1. Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
2. Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
3. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 — исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры — к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров — Vas, Sd, Cms и L.

Нахождение Sd

Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:

Нахождение Sd

Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади — квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

Нахождение индуктивности катушки динамика L

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000Гц. Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 900, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Нахождение индуктивности катушки динамика L

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

Найдя реактивное сопротивление XL на частоте F можно рассчитаь и саму индуктивность по формуле:

Нахождение индуктивности катушки динамика L

Измерения Vas

Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод «добавочной массы» и метод «добавочного объема». Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.

Нахождение Vas методом добавочной массы

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F’s. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов.

Затем необходимо рассчитать Cms на основе полученных результатов по формуле:

Нахождение Vas методом добавочной массы

где М — масса добавленных грузиков в килограммах.

Исходя из полученных результатов Vas(м3) рассчитывается по формуле:

Нахождение Vas методом добавочной массы

Нахождение Vas методом добавочного объема

Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. Объем ящика обозначен как Vb.

Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Qmc,Qec и Qtc. Методика измерения полностью аналогична описанной выше. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Нахождение Vas методом добавочного объема

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

Нахождение Vas методом добавочного объема

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. А вот как оно рассчитывается — это уже совсем другая история…

Файлы:

Измерение параметров Тиля-Смолла Программа для измерения параметров Тиля-Смолла сабвуфера

284.27 KB

Генератор звуковых частот Генератор звуковых частот. Удобный вариант генератора для измерения параметров Тиля-Смолла низкочастонтных динамиков.

21 KB