Портал радиоэлектроники

АКУСТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ СВОИМИ РУКАМИ
  • Автор:
  • Категория: Акустика
  • Создано: 20 августа 2015

АКУСТИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ СВОИМИ РУКАМИ

Под акустическим оформлением понимается не украшение АС резьбой в античном стиле, хотя это и придаст АС неповторимость, а решение проблем акустического короткого замыкания.
      Дело в том, что при движении диффузора с одной стороны образуется избыточное давление воздуха, а с другой воздух разряжен. Для возникновения звука необходимо, чтобы колебания воздуха распространялись в пространство и достигли слушателя, а в данном случае воздух колебается вокруг корзины динамической головки и создаваемое им звуковое давление весьма не велико, особенно в области низких частот:

      Более подробно о принципе работы динамической головки ЗДЕСЬ.
      Способы разрыва акустического замыкания и называют акустическим оформлением и каждый из них призван затруднить проникновения воздуха с одной стороны дифузора на другую.
      Основных вариантов разрыва акустического короткого замыкания несколько. Самый простой - использование листового материала в середине которого вырезано отверстие под динамическую головку. Называется это акустическим экраном:

      Немного более сложный способ - открытый ящик, т.е. ящик без задней стенки:

      Оба приведенных выше способа имеют слишком маленькую эффективность, поэтому практически не используются лишь в тех случаях, когда "на безрыбье и рак - рыба".
      Гораздо эффективней использование закрытого ящика, причем в таких АС особое внимание уделяется герметичности ящика - любая щель в ящике будет давать призвуки, поскольку в ящике возникает и достаточно большое давление (когда дифузор идет внутрть ящика), и достаточно большая разряженность (когда дифузор перемещается наружу):

      Следующим вариантом акустического оформления служит ящик с фазоинвертором:

      В данном случае это прямоугольное отверстие расположенное в строго вычисленном месте передней панели акустической системы. Однако этот вариант может быть выполнен и с использованием трубы:

      К плюсам данных вариантов относится повышенная отдача на частоте, на которую расчитывается фазоинвертор, основное назначение которого инвертировать, т.е. изменить фазу на противоположную. В результате в пространство звук излучается не только передней частью дифузора, но и задней, фаза которого изменена фазоинвертором.
      Более сложный вариант акустического оформления - акустический лабиринт. Суть этого варианта заключается в том, что хода внутри АС распологаются таким образом, чтобы на определенной частоте возникает резонанс и как следствие - большое увеличение отдачи на этой частоте. К расчету и точности изготовления подобных систем следует относится ОЧЕНЬ серьезно, поскольку велика вероятность возникновения "стоячих" волн в лабиринте. В этом случае качество звучания будет даже хуже, чем у варианта с акустическим экраном:

      Еще большую отдачу на резонансной частоте позволяет получить рупорный вариант:

      Отличие рупорной АС от АС с лабиринтом заключается в том, что направляющая звуковых волн у них изменяется по разным законам - рупорная либо расширяется конусно по всей длине, либо по экспоненте. Лабиринт же может иметь одинаковое окно по всей длине, может расширяться или наоброт сужаться, но всегда линейно. Кроме этого у АС с лабиринтом в работе принимают участие и фронтальная и тыловая часть диффузора, а у рупорных может излучать как одна, так и обе стороны.
      Следующим вариантом исполнения акустического оформления служит бандпасс или полосовой резонатор:

      Этот вариант отличается от всех предыдущих прежде всего тем, что он излучает только на частоте резонанса и требует строжайшего соблюдения расчетных размеров.
      Последние три варинта в основном расчитаны на использования низкочастотной динамической головки, а предудущие вполне пригодны и для широкополосной АС. Поэтому, если акустическая система имеет кроме НЧ динамиков другие, например СЧ и ВЧ, то врезать их в корпус с НЧ динамиком не рекомендуется.
      В любом случае для расчета размеров АС потребуются характеристики динамической головки, в частности параметры Тиля-Смолла. Если этих данных нет, но прежде чем взятся за расчет размеров корпуса АС их необходимо получить. Описание методик получения этих параметров довольно много - достаточно воспользоваться любой поисковой машиной.
      Разумеется, что это далеко не все виды акустического оформления - это самые популярные.
      Размеры корпуса расчитываются с использованием специальных программ для расчета корпусов АС. Найти их в интернете, а так же инструкций как ими пользоваться тоже не проблематично.
      При пректировании АС следует учесть некоторые технологические особенности - если лицевая панель, на которой установлен динамик, будет утапливаться внуть корпуса, то потребуется изготовить дополнительные ребра, в которые собственно и будет упираться лицевая панель:

      Если с ребрами не хочется возится, то можно сделать лицевую панель таким образом, чтобы она упиралась в боковины корпуса, что так же усиливает связь лицевой панели и боковин:

      Все это даст лицевой панели дополнительную, более жесткую связку с корпусом.
      Так же на стоит забывать о способах крепления динамической головки к лицевой панели и подводных камнях, с которыми можно столкнуться. Крепление динамика снаружи наиболее предпочтительно, покольку механически не прослабляет конструктив, однако этот способ подразумевает снятие фаски по диаметру динамической головки и притопление динамика внутрь корпуса, чтобы ВСЕ излучатели, и НЧ, и СЧ, и ВЧ находились на одно линии. снятие фаски уменьшает механическую прочность лицевой панели и для ее восстановление потребуется дополнительное кольцо, закрепляемое изнутри. Актуальность этого кольца тем выше, чем большая мощность предпологается получить от изготавливаемой АС и при мощностях выше 150 Вт оно уже необходимо на 100%:

      На кольце, при необходимости, потребуется снять боковые фаски, чтобы оно не мешало лицевой панели установки в сам корпус.
      При установки динамической головки необходимо обеспечить отсутствие каких либо щелей. Если фаска снимается станком, то поверхность получается сравнительно ровной, ее остается лишь зашкурить. Однако в домашних условиях получить ровную поверхность довольно затруднительно. Тут не совсем понятно дейстивие производителей - настоятельно рекомендуется установка динамика снаружи, а вот уплотнительная резина практически на всех динамических головках расположена для установки изнутри:

      Для решения проблем гермитизации можно воспользоваться уплотнителем для дверей - самоклеящиеся полоски пористой резины, продающейся во всех хозяйственных магазинах. Уплотнитель наклеивается по периметру фаски и при монтаже динамика полностью заполняет все щели:

      Если динамическая головка устанавливается изнутри, то на отверстии потребуется снять конусообразную фаску, чтобы исключить появление стоячих волн. Однако такая фаска существо прослабляет жесткость в точке крепления динамика к панели ( материал получается слишком тонким ) и такой способ крепления не приемлем для мощностей выше 50 Вт без дополнительного усиления конструктива:

      Материал для изготовления корпусов АС желательно использовать натуральный, оптимально - фанера, но уж больно дорогой этот материал. Поэтому лучше использовать фанеру для постройки АС средней и высокой ценовой категории, использующие динамические головки ОЧЕНЬ хорошего качества и мощностью выше 100 Вт.
      Для средней ценовой категории и небольших мощностей (до 50Вт) можно использовать ДВП или МДФ (тоже, что и ДВП, только толщина и плотность больше), но его необходимо обработать и доработать, или же ДСП.
      Для мощностей до 10 Вт вполне годится и пластмасса, но тоже с использованием технологических хитростей.
      Первая проблема, при изготовлении АС из пластмассы, возникает при ликвидации дребезга самой пластмассы, особенно проявляющегося в центрах боковин. Избавится от этой неприятной подзвучки можно используя более толстую пластмассу, а можно и приклеить дополнительные ребра жесткости. Если пластмасса растворяется дихлоританом, то для крепления ребер можно использовать дихлоритан, с растворенной в нем пластмассовой крошкой. Если пластмасса не растворяется дихлоретаном, то лучше использовать эпоксидный клей, желательно Дзержинского производства. Перед склеиваением места контекта тщательно обработать крупоной наждачной бумагой и не боятся того, что клей образует валики в точке соприкосновения склеиваемых деталей:

      Для большей эффективности подавления призвуков корпуса можно "прокрасить" в 2-3 слоя получившиеся "ванночки" антигравием - покрытием используемым для покрытия днища автомобилей для защиты от мелкого гравия.

      После высыхания антигравий приобретает свойства резины и довольно не плохо поглощает звук.
      При использовании в качестве материала для изготовления АС ДВП требуется определится с необходимой толщиной. Если мощность АС не будет превышать 5 Вт, то ДВП можно использовать в один слой. Перед нарезкой ДВП его, с одной стороны покрывают эпоксидным клеем и прогревают феном. Под действием температуры клей становится более жидким и пропитывает ДВП практически до половины толщины. Полсе затвердения клея получается довольно крепий материал, по сути гетинакс, но с одной стороны сохраняющий звукопоглощающие свойства ДВП. Резать ДПВ можно электролобзиком, склеить заготовки можно эпоксидным клеем, армированным материалом. Для этого заготовки складываются в нужную конструкцию, и прихватывают любым СУПЕРКЛЕЕМ. Затем нарезаются полоски крепкой ткани, в нашем случае это красный шелк. Ширина полосок должна быть примерно 3...4 см. Полоски укладываются в местах соединения заготовок, сверху покрываются эпоксидкой, а затем "приутюживаются" паяльником на 40...60 Вт. Высокая температура позволяет клею полностью пропитатьткать, а так же существенно ускоряет полимеризацию клея. Правда во время работы выделяется некоторое количество дыма, поэтому работу необходимо производить либо на улице, либо под вытяжкой:

      Если АС мощностью выше 10 Вт, но меньше 20, то ДВП лучше склеить вдвое - сначала склеиваются листы между собой, а потом уже собирается готовый корпус:

      Для мощностей до 30...35 Вт уже потребуется сложить ДВП втрое или же использовать ДСП толщиной 18 мм (к сожалению ДСП толщиной 22 мм можно найти только у старых бабушек в виде старых, до 80-х годов выпуска, шифоньеров). Для придания жесткости боковинам можно использовать распорки типа "КРЕСТ":

      Для мощностей до 50 Вт актуальность использования ДВП уже спорна - гораздо проще работать с ДСП, МДФ или фанерой, чем складывать ДВП с 4-5 слоев. Для этого подойдет материал толщиной 18 мм, однако придется использовать дополнительные брусья, обеспечивающие бОльшую связку деталей АС между собой:

      АС можно собрать при помощи саморезов, но поскольку мощности не больше, то можно и склеить эпоксидным клеем, либо ПВА, только покупать его лучше не в магазине канцтоваров, а в хозяйственном или строительном. Данный ПВА будет именоваться МОМЕНТ-СТОЛЯР, клей водно-дисперсионный. Покупать на рынке рекомендуется только летом - после замерзания клей серьезно теряет свои качества. Однако, для успокоения совести, хотя бы по паре саморезов в каждый брусок лучше закрутить.
      При изготовлении АС иногда допускают грубейшую ошибку - СЧ-ВЧ звено ни чем акустически не защищают от воздействия тыльной стороны дифузора НЧ динамика, что приводит к снижению эффективности самой АС, а зачастую и выходу из строя СЧ звена - слишком сильные воздушные удары тыльной стороны НЧ диффузора приводят к выталкиванию катушки СЧ динамика из магнитного зазора и заклиниванию катушка заклинивает.
      Гораздо чаще забывают вычесть из общего объема АС объем защитного кожуха СЧ-ВЧ динамиков, в результате внутренний объем АС получается меньше необходимого и финальные характеристики сильно смазываются - резонансная частота фазоинтерторов заметно повышается, что выдет к нежелательным призвукам.
      При сборке АС мощностью до 100 Вт так же можно использовать либо ДСП, либо фанеру толщиной 18 мм, хотя конечно же лучше поискать материал толщиной 22 мм. Для исключения возникновения резонансов боковин корпуса АС так же используются допонитетельные брусья, через которые крепляются части АС. Будет не лишним установка "креста" и дополнительной шайбы для крепления НЧ динамической головки, а так же обработка АС изнутри звукопоглощающими материалами, например оклейка паралоном или пенопластом толщиной 5-10 мм, только не стоит забывать, что оклейка "съест" часть внутреннего объема и на нее нужно обязательно дать поправку при расчете размеров корпуса.

      Наилучшие результаты дает монтажная пена, поскольку толщину наносимого слоя можно регулировать скоростью выпускания пены из балончика. Если пену выпускать ОЧЕНЬ медленно, то она получается очень плотной и увеличение объема не очень большое. Если пену выпускать ОЧЕНЬ быстро, то она получается гораздо рыхлее, и при застывании сильно увеличивается в объеме. Если на боковины корпуса наносить пену от лицевой панели, увеличивая выход пены при приблежении к задней стенке, а у лицевой панели обеспечивая минимальную скорость выхода пены, внутренний объем АС приобретет форму лежащей на боку пирамиды. Подобные хитрости позволяют полностью решить проблемы стоячих волн, поскольку внутри АС отсутствуют параллельные плоскости, а неровности застывшей пены лишь усиливают эффект пирамиды. При использовании подобной технологии следует более тщательно подойти с расчетам размеров заготовок - внутренний объем уменьшается ОЧЕНЬ сильно и это требует серьезного увеличения корпуса АС.

      Ребра для крепления боковин, кроме стяжки саморезами, рекомендуется, как и в предыдущем варианте проклеить, но вариантов клеевых масс несколько больше:
      - эпоксидный клей, смешанный с мелкими опилками, или, что лучше, древесной пылью;
      - МОМЕНТ-СТОЛЯР, но перед стяжкой нанесенному клею нужно дать немного подсохнуть, до получения консистенции сливочного масла комнатной температуры. Это позволит более полно заполнить клеем все неровностимежду деталями АС;
      - полиуритановый клей, например МОМЕНТ-КРИСТАЛ, которому тоже нужно дать немного подсохнуть. После сборки места проклейки необходимо хорошенько прогреть феном, что приведет к образованию в клеевой массе мелких пузырьков, а сама масса более плотно заполнит неровности между соприкасающимися деталями корпуса;
      - автомобильный герметик отечественного производства, именно отечественного, поскольку после застывания он гораздо жестче, чем импортные герметики;
      - монтажная, полиуритановая пена. Перед нанесением на склеиваемые детали пену "выпускают" на не нужный кусок фанеры или ДПС, а затем тщательно перемешивают металлическим шпатылем до ее "усадки", т.е. до получения массы по густоте схожей с густой сметаной. После наненсения и стяжки пена все равно немного расширится и полностью заполнит все неровности в точке соприкосновения деталей АС.

      После склеивания деталям нужно дать хорошенько высохнуть в течении 20...26 часов.
      Для увеличения громкости при одной и той же выходной мощности можно использовать "двойные" динамические головки - используется параллельное, либо последовательное соединений двух одинаковых динамиков для НЧ звена. В этом случае суммарная площадь дифузоров увеличивается, следотавтельно АС может взаимодействовать с гораздо бОльшим количеством воздуха, т.е. создавать бОльшее звуковое давление и от этого субъективная громкость получается значительно выше:

      Тут уже следует отметить, что использование большого коичества динамиков, в том числе и для деления звукового диапазона начинает вносить некоторые неприятности - довольно трудно добится фазировки сигнала в тех местах, где АЧХ соседних по диапазону динамиков пересекается. Поэтому гнаться за большим количеством полос для самодельной АС не следует - эту кашу таким маслом можно очень сильно испортить.
      АС мощностью от 100 до 300 Вт изготавливать лучше из фанеры, причем поискать придется фанеру толщиной 22 мм. АС так же собирается при помощи брусьев жесткости, которые проклеиваются. Брусьям лучше придать форму равносторонних треугольников, где катеты будут крепится к боковинам, а гипотенуза будет направлена внутрь корпуса.
      Если найти фанеру такой толщины не удается, то можно использовать фанеру толщиной 8 мм склеенную втрое - финальная толщина материала получается 24...25 мм. Клеевые массы перечислены выше.
      В качестве технологического совета можно лишь порекомендовать сначала нарезать необходимые заготовки и лишь потом их склеивать, причем сразу же стягивать саморезами.
      При установке внутрь АС "креста", что будет не лишним, углы стагивающих брусьев лучше закруглить - перемещаются уже довольно большие объемы воздуха и вокруг прямых углов стяжек возможно возникновение турбулетности. Так же рекомендуется "скруглить" все внутренние углы, воспользовавшись пластилином или наненся несколько слоев густого антигравия.
      Еще одной разновидностью акустического оформления является раздельное исполнение корпусов для каждого динамика. В таких АС не использутся пассивные фильтры, а сигнал делится на диапазоны сразу после регулятора громкости усилителя. Затем разделенный сигнал подается на три отдельные усилители мощности, которые собственно и работают каждый на свой динамик:

      Было бы не справедливо не упомянуть о часто используемых в АС "наполнителях" - небольших катках звукопоглощающего материала, лежащего внутри АС. Подобные катки позволяют несколько увеличить расчетный внутренний объем корпуса, однако для того, чтобы правильно изготовить подобный "наполнитель" необходимо знать его акустические свойства. Получить характеристики "наполнителя" в домашник условиях довольно проблематично, поэтому остается либо отказаться от использования "наполнителя", либо опытным путем выяснить необходимый объем и используемый материал (обычно это распушенная вата, ватин, сентипон).
      При мощностях от 100 Вт так же становится актуальным обеспечение устойчивости корпуса АС, поскольку уже производится довольно большая работа для перемещения дифузора и воздух активно "сопротивляется". Так же желательно разорвать механическую связь дна АС и пола, на которм устновлена АС. Для этих целей обычно используют либо штативы, которые в домашних условия изготовить проблематично, либо используют стальные шипы, вкручиваемые в дно АС:

      При мощностях выше 200 Вт желательно усиление лицевой панели АС и желательно использование разноструктурных материалов, например если лицевая панель изготавливается из фанеры, то с внутренней стороны приклеивается лист ДСП, толщина которого в 1,5-2 раза меньше толщины панели. Подобная комбинация материалов обеспечивает поглощение колебаний в большем звуковом диапазоне как раз за счет разнородности материалов.
      Для большей усточивости АС ее массу можно увеличить промазав дно полиуритановой монтажной пеной и уложить в нее пару-тройку кирпичей, покрыв их сверху той же пеной. После застывания пены неровности лучше обрезать канцелярским резаком. "Украденный" внутренний объем необходимо учитывать при расчете размеров будующей АС.
      Для мощностей свыше 200 Вт лучше использовать комбинационные материалы - все детали АС склеиваются из 18 мм ДСП и 18 мм фанеры. Фанера используется как наружный слой, а ДСП - внутренний. Подобная хитрость позволяет немного съэкономить - ДСП гораздо дешевле фанеры. Внутри АС желательно проклеить звукопоглощающим материалом, например сшитым втрое ватином, простроченным вдвое счетверенным сентпоном (сентипон бывает двойным и счетверенным), 5...10 мм пенопластом. Разная структура плотно склеенных разноструктурных материалов избавляет от проблемы резонанса самого корпуса.
      Углы лучше дополнительно стянуть металлическими уголками - это придат жесткости конструкции и защитит углы АС от повреждений - АС получаются уже достаточно тяжелыми и при транспортировке возможны различные удары от которых чаще всего страдают именно углы.

      Для мощностей ближе к 1000 Вт толщина материала должна быть уже довольно большой, например два слоя фанеры 18 мм плюс слой 18 мм ДПС итого уже 54 мм, причем ДПС вклеивается между слоями фанеры, однако подобыне АС уже переходят в категорию "для озвучивания", следовательно качесвом можно пожертвовать в пользу мобильности. На основании этого можно использовать двойную 18 мм фанеру, внутрь установив "крест".
      Не трудно заметить, что с увеличением мощности толщина стенок АС увеличивается. Связанно это прежде всего с тем, что необходимо изолировать перемещаемый внутри АС воздух от слушателя. Однако не следует забывать, что корпус АС тоже может резонировать. Именно для исключения этой неприятности лучше использовать внутренню оклейку корпусов и сведению к минимуму получаемых от резонанса призвуков. Проверить резонансную частоту корпуса не трудно самостоятельно. Для этого необходимо наклонить АС на 20...25 градусов и бросить на нее сверху резиновую киянку из котрой предварительно вытащить ручку. Наклон АС необходим для того, чтобы удар был единичным и киянка отскочила далеко в сторону.
      Закрепленный на АС микрофон (отверстие мембраны к корпусу) и подключенный к любому линейному усилителю на экране осцилографа нарисует и момент удара, и послезвучие, которое дает сам корпус. Тест конечно довольно грубый, поскольку в реальности "ударная волна" идет изнутри, а во время опыта снаружи, тем не менее на основе результатов этого теста можно судить о том на какой частоте резонирует сам корпус и как бысро происходит затухание:

      Идеальная АС не резанирует и момент удара затухает сразу, практически мгновенно, но стенки идеальной АС состоят из бетона толщиной 1 см на каждый Вт мощности и такая АС годится больше для насмешек, чем для эксплуатации:

      Отделка АС может самой разной, здесь каких то жестких требований нет. Если корпус из фанеры и рисунок довольно симпотичен, то корпус можно зашливовать, а затем несколько раз покрыть безцветным лаком:

      Можно купить шпон ценных пород деревьев и оклеить АС шпоном под цвет мебели в комнате:

      В салонах автозвука продается так называемая акустическая ткань, представляющая из себя синтетический войлок. Материал хорошо клеится и тянется, что позволит отделать АС на довольно высоком уровне:

      Зашкурив корпус его можно покарсить автомобильной краской, только давайте поправку на то, что автоэмали сушаться при высокой температуре. Поэтому придется воспользоваться специальным отвердителем "ИЗУР", пропорции смешивания написанны на упаковке отвердителя, хотя лучше его добавить на 10-15% больше предлагаемой пропорции:

      Если корпус тщательно зашкурить и зашлифовать, то его можно оклеить самоклеющеся пленкой, продаваемой в магазинах "ОБОИ", но материал этот довольно нежный и пользоваться им стоит, если есть увереность, что АС простоят на своем месте десяток лет:

      Если планируется частая транспортировка АС, то будет весьма полезно предусмотреть соответсвующие ручки. Это особенно актуально для маленькох АС, которых хочется взять сразу две и для больших, которые попросту имеют большой вес.

      Как самостоятельно собрать активную АС с повышенным КПД на низких частотах описано ЗДЕСЬ.

Комментарии

  • Саша

    Саша 09 марта 2016

    При изготовлении АС и сабвуферов говорят, как правило о трёх материалах: Фнера, МДФ и ДСП. У меня вопрос: дерево, например береза, проигрывает в чем-то тем трём, вышеперечисленным материалам? Могу я изготовить сабвуфер из дерева?

Есть вопрос или хотите оставить комментарий?

Зарегистрируйтесь или войдите в аккаунт
Последние статьи
Комментарии

На сайте собранно ОЧЕНЬ много материала посвященного звукотехнике - предварительные усилители, усилители мощности и источники питания. Это принципиальные схемы, описания, чертежи печатных плат (правда далеко не на все схемы), а так же обзоры печатных изданий. Здесь вы можете найти более десятка предварительный усилителей с регуляторами тембра и эквалайзерами, около ста схем усилителей мощности от 2 до 2000 Вт, около 40 схем ламповых усилителей, чуть больше десятка схем импульсных источников питания, как автомобильных (до 600Вт), так и сетевых (до 2000Вт), разжована схемотехника компьтерных блоков питания, дюжина описаний акустических систем, а так же довольно много материала раскрывающего секреты качественного воспроизведения звука, начиная от используемой элементной баазы, схемотехники и заканчивая теорией распространения звуковых колебаний.

Подробнее о сайте

Яндекс.Метрика