Сабвуфер на 75ГДН-1-4

Теория и замеры параметров динамика

Для расчета колонки необходимо знать, хотя бы основные параметры динамиков. Эти параметры валом лежат в интернете, но беда в том, что все как один, дают неправдоподобные параметры для 75ГДН-1-4 (для других не знаю). На одном из сайтов я нашел отсканированный паспорт на этот динамик,  вот этим параметрам я верю больше. На это наверное есть причины, одна из них -  что такие головки выпускались целой кучей заводов и достаточно длительное время и Советской промышленностью, так что со временем возможно параметры изменялись. Но дело в том, что изменились они как выяснилось в 2 раза! А с параметрами из справочников, при расчете в программе, объем ящика получался 5 литров, это меня и насторожило. Кстати, практически  во всех статьях, мной прочитанных были рекомендации измерять СВОИ параметры динамика.  Решение снимать параметры своего динамика было принято после недельной возни с программами расчета саба (несмотря на жуткую лень делать это), в которых выяснилось, что эти параметры сильно влияют на размеры ящика и на АЧХ соответственно. Для того, чтобы понять, какие параметры нужны и с чем их едят, а также каким макаром их заполучить не имея под рукой толковых измерительных приборов и пойдет речь в этой главе. Писать буду кратко, кто хочет - может почитать более детально в прилагаемой литературе, из которой был собран материал.

Может показаться странным, но динамик в основном характеризуют три параметра, предложенный Тиллем и Смоллом:

Fs – частота резонанса в открытом пространстве;

Qts – полная добротность динамика;

Vas – эквивалентный объем.

Fs - это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления. Она так и измеряется - динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик - массы подвижной системы и жесткости подвески.

Qts  - отношение передаточной функции динамика на частоте Fs к передаточной функции на частотах, где амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) динамика горизонтальна, т.е. на частотах выше Fs. Другими словами, Qts –характеризует эффективность динамика на резонансной частоте.

Vas – объем воздуха, который обладает гибкостью (величина обратная упругости) такой же, как и подвижная система динамика. При размещении динамика в закрытом ящике (ЗЯ) гибкость воздуха внутри ящика добавляется к гибкости подвижной системы динамика и его резонансная частота изменяется. Существует следующая закономерность, при помещении динамика в ящик объемом Vas его резонансная частота Fs и добротность Qts возрастают в 1,4 раза.

Измерить эти параметры при первый взгляде на конструкцию довольно геморойно, но проделав это один раз - все сомнения пропадают - всё оказывается достаточно просто.

Для начала надо подготовиться:

- скачать прогу генератора сигналов для звуковой карты Marchand Function Generator

- можете еще слить Oscilloscope 2.51 - осциллограф к звуковой плате. Подключив выход на вход - можно посмотреть чего генератор вытворяет

- скачать мой файл расчёта в Excel

- найти резистор на 1 кОм

- взять стерео, как минимум, усилитель мощности, ибо надо усилить сначала сам сигнал, а потом измеряемый сигнал

- взять вольтметр цифровой желательно, чтобы не пересчитывать и не перещёлкивать диапазоны. Я взял цифровой и стрелочный, и сравнил результаты для проверки.

Далее нужно собрать  следующую схему:

Далее:

- Берем ручку и бумагу

- Запускаем программу генератора, громкость на компе ставим на середину (иначе синусоида обрезанная какая-то получается), остальное усилком выправиться.

- Подключаем вольтметр к точкам А и С (т.е к выходу усилка) , и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц, регулируя громкость на усилителе.

- Подключаем вольтметр к точкам В и С (т.е к динамику).

- Ставим на ~5Гц генератор и УБИРАЕМ ДИНАМИК подальше от всех предметов и стенок (можно подвесить, если получиться). Практика показала, что в дали от предметов и на полу лежащий динамик дает таки различные показания, но незначительные, однако на чистоту эксперимента повлияет.

- Меняя частоту генератора смотрим показания вольтметра - нас интересуют максимальное и минимальное напряжение. Примерно возле резонансной частоты напряжение резко возрастает, а после резко падает. При максимальном напряжении смотрим частоту - это и есть Fs.

Таким макаром мы уже имеем Fs. Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться). Запишем это значение, Um. Лучше повторить процедуру с уменьшением частоты. По эти записям получим примерно такой график:

Где, Fs - резонансная частота, а Us соответствующее ей напряжение. Um - минимальное напряжение, U12 рассчитывается в Excel-е, после занесения данных в ячейки. Опять крутим опять частоту и ищем когда показания вольтметра совпадут со значением U12, запоминаем частоту. Таких значений должно быть два, как видно из графика. Это будут F1 и F2. Вносим их в Excel. Всё - смотрим значение Qts. Я сделал две методики расчета, для проверки правильности того, что я насчитал :) в итоге показания сошлись, а небольшая разница объясняется погрешностью вычислений. Vas можно не считать, а  взять из справочных данных, он похож на правду, да и этот параметр не сильно влияет на расчет ящика. К тому же, для его расчета вам придется соорудить фанерный ящик, достаточно жесткий и герметичный, а затем повторить измерения. Если всё же есть желание рассчитать Vas - почитайте в исходном тексте как это делать. Я ставил себе цель, создать что-то типа конспекта тех материалов, которые я прочитал, дабы отбросить ненужное, а для глубинного изучения вопроса - в конце материала привожу все линки. Итак мы сняли параметры динамика. Для 75ГДН-1-4 вот что получилось:

Наиболее важный параметр это Qts. Как вам отличие? В ДВА РАЗА! Надо сказать, что я скачал примерно с десяток справочников по динамикам, другие параметры в них колебались, а вот этот был на удивление стабилен. Вот и верь после этого людям...

Едем дальше. Теперь надо выбрать тип ящика, куда всё это добро засунуть можно. И тут нам как раз пригодятся точные параметры динамика.

Самых распространенных видов акустического оформления всего три:

ЗЯ я сразу отмёл - зачем мне колонка с низким КПД? Динамик и так не самый мощный - номинал 50Вт, максимальная 75Вт. К тому же внутри колонки нехилое давление создается, что требует особой герметичности. И параметр Fs/Qts не подходит для моего динамика. Правда, ЗЯ это и самый маленький ящик из всех - что может оказаться иногда важным.

ФИ я не захотел делать по трем причинам: 1) надо супер ровную дырку делать и потом чем-то её закрывать, иначе мой ребенок сразу приговорит динамик, 2) надо ставить фильтр для обрезания частот свыше 200 Гц, иначе 75ГДН дальше звучит плохо. 3) нормальный спад на низах получался при диких размерах ящика 120-150 л (еще один шкаф в квартире), меня бы жена выперла вместе с этим сабвуфером... НО! Fs/Qts=74, т.е. динамик наиболее подходит для ФИ, а низы классные дает при этом, только вот РАЗМЕР... Тут надо учесть, что для одиночных бандпассов подходят практически те же динамики, что и для фазоинверторов.

Бандпасс мне подошел и понравился больше всего. Фильтр делать не надо - сам корпус фильтрует. Динамик внутри спрятан - не проткнешь. И расчеты в программах показали наилучшие результаты при уместном размере...

***