2-х полосная АС на сдвоенных 25 ГДН-3 + 6 ГДВ-1

В этой статье описана конструкция малогабаритных акустических систем АС, предназначенных для использования в местах отдыха вдали от дома, которые обладают более высоким качеством воспроизведения музыкальных фонограмм, чем серийные переносные магнитофоны и магнитолы высоких классов.

В статье кратко обоснованы пути и причины выбора такого технического решения. Данные акустические колонки могут быть построены начинающими радиолюбителями, так как требуют небольшое количество материалов, соответственно, малый объем трудозатрат на изготовление и просты в настройке. Технология изготовления акустических систем своими руками подробно описана в расчете на начинающих радиолюбителей.

Конструирование малогабаритных акустических систем своими руками было вызвано необходимостью во время отпуска вдали от дома слушать музыкальные записи с более высоким качеством, чем это позволяют переносные магнитофоны и магнитолы высоких классов. Речь не идет о высококачественном звучании категории Hi-Fi, поэтому необходимо было найти компромиссный вариант между качеством звучания и объемом аппарата.

За основу была взята двухполосная акустическая система 6 АС-2 от радиолы I класса «Мелодия-101-стерео» с динамическими головками типов 10ГДН-1-4 (6 ГД-6), 6 ГДВ-1-16 (3 ГД-2) и с габаритными размерами 300x171x168 мм, но с другой конфигурацией и несколько меньшим объемом ящика акустической системы.

Ящики были изготовлены из ламинированной фанеры толщиной 12 мм. Боковые стенки и лицевая панель, с вырезанными отверстиями под динамические головки, соединены между собой с помощью деревянных реек сечением 15×15 мм, клея ПВА и коротких гвоздей.

Гвозди должны входить в фанеру на глубину не более 8 мм. Задняя часть боковых стенок вначале также была обшита рейками сечением 15х15 мм по всему периметру на расстоянии 12 мм от края для крепления задней стенки шурупами.

Первоначально ящик акустической системы был закрытого типа, в нем были установлены две электродинамические головки типов 25 ГДН-3-4 (15 ГД-14) и 6 ГДВ-1-16 (3 ГД-2) с простейшим фильтром, аналогично 6 АС-2, из одного разделительного конденсатора между головками емкостью 2 мкФ.

Эти динамики выбраны из следующих соображений:

• диапазон воспроизводимых частот НЧ динамика 65-5000 Гц;
• частота основного резонанса НЧ динамика 55 Гц;
• номинальное электрическое сопротивление НЧ – 4 Ом;
• диапазон воспроизводимых частот ВЧ динамика 5000-18000 Гц;
• номинальное электрическое сопротивление ВЧ – 8 Ом.

В результате этого получается полная стыковка диапазонов воспроизводимых частот от 65 до 18000 Гц без среднечастотного динамика. Практические испытания звучания этой акустической системы на слух дали результат, который оказался ниже ожидаемого в части воспроизведения низших звуковых частот. Очевидно, сказалось уменьшение объема ящика.

Проанализировав все возможные способы повышения качества звучания, при тех же габаритах акустической системы, было принято решение дополнить ящик щелевым фазоинвертором с тыльной стороны и установить сдвоенные головки типа 25 ГДН-3-4, у которых результирующий эквивалентный объем в два раза меньше, чем у одной такой же головки.

Объем имеющегося ящика, как бы, увеличивается почти в два раза для наружной головки, учитывая, что внутренняя головка занимает часть полезного объема. В результате уменьшение объема ящика по сравнению с акустической системой 6 АС-2 было компенсировано применением сдвоенных головок.

Конструкция акустической системе со сдвоенными динамиками и фазоинвертором показана на рис. 1:

1. Перегородка фазоинвертора.
2. Направляющая рейка.
3. Рейки крепления боковых стенок, лицевой панели и задней стенки.

Более качественно воспроизводят низшие частоты звукового диапазона сдвоенные головки по типу «диффузор к диффузору» (рис.2), но они заваливают средние частоты. При желании построить более высококачественную малогабаритную акустическую систему достаточно дополнить ее среднечастотной головкой, например, типа 3 ГДШ-8-4. При этом высоту акустического ящика (рис. 1) необходимо увеличить на размер диаметра СЧ головки (плюс 20 мм).

Рис. 2:

Сдвоенные динамики по типу «диффузор за диффузором», нормально воспроизводят средние частоты, так как диффузор наружной головки обращен к слушателю лицевой стороной, и улучшают воспроизведение низших частот и АЧХ по сравнению с одиночной головкой. Данная колонка является двухполосной, что нужно учитывать, поэтому в данном случае вариант сдваивания головок по типу «диффузор за диффузором» является более приемлемым.

Чертеж узла крепления сдвоенных головок показан на рис. 3:

Для крепления сдвоенных головок к лицевой панели вырезают из фанеры толщиной 5-6 мм кольцо 10 с внутренним диаметром 110 мм и наружным – 160 мм, на которое соосно накладывают головку и размечают крепежные отверстия карандашом. Отверстия просверливают сверлом диаметром 3,3 мм. Кольцо с отверстиями накладывают на место крепления сдвоенных головок к внутренней стороне лицевой панели 11 и размечают центры углублений для головок крепежных винтов 7. В отверстия кольца 10 из фанеры вкручивают винты 7 М4 с круглыми головками и длиной 25 мм.

Если фанера очень плотная, можно предварительно нарезать в ней резьбу метчиком М4. После этого на лицевой панели делают углубления для головок крепежных винтов диаметром 7 мм и глубиной 4 мм. Эту операцию необходимо выполнять очень осторожно, чтобы не просверлить панель насквозь. Предварительно для точного размещения крепежных винтов углубления делают сверлом диаметром 2 мм, зажатым в ручные тиски, а затем таким же способом углубления расширяют сверлом диаметром 7 мм.

После этого кольцо со стороны лицевой панели и место его установки на внутренней стороне этой панели обильно смазывают клеем ПВА или эпоксидной смолой, включая углубления для головок винтов. Кольцо устанавливают на место и прижимают или прибивают короткими гвоздями. Излишки клея с передней стороны лицевой панели сразу же удаляют влажным тампоном, а эпоксидной смолы – ацетоном. Кольцо в таком состоянии находится до полной полимеризации клея (для надежности лучше выдержать 24 ч. так как прочность этого крепления очень важна).

Для сдваивания динамических головок необходим разделительный цилиндр 4, который герметизирует объем воздуха между диффузорами и на который опирается внутренняя головка. В авторском варианте цилиндр склеен из двух слоев линолеума на войлочной основе толщиной 5 мм. Внутренний диаметр цилиндра 114 мм, высота 60 мм.

Высота цилиндра может быть другой, в зависимости от модификации головок, но должна быть такой, чтобы зазор между диффузором внутренней головки и магнитной системой наружной головки был не менее 10-15 мм. Для изготовления первого слоя цилиндра полоску линолеума 358×60 мм склеивают торцами клеем «Момент» войлочной основой внутрь и по наружной поверхности фиксируют скотчем.

Вторую полосу шириной 60 мм и длиной, определяемой по месту, наклеивают на первый слой цилиндра и фиксируют скотчем. Торцы второго слоя цилиндра должны стыковаться с противоположной стороны. В боковых стенках готового цилиндра напротив выводов внешней головки сверлят отверстия по диаметру монтажных проводников, которыми эта головка подключается к схеме акустической системе.

Для крепления (рис.3) обеих головок необходимо также иметь четыре втулки 6 длиной 25-30 мм с внешним диаметром 8-10 мм со сквозной резьбой М4, четыре шпильки 5 длиной 60 мм с резьбой М4 на обоих концах по 20 мм, 8 гаек М4, 12 картонных или текстолитовых шайб 2, 8. Вначале на винты 7 приклеенного кольца устанавливают внешнюю динамическую головку 9 и закрепляют втулками 6 через шайбы 8. В отверстия разделительного цилиндра 4 вставляют достаточной длины зачищенные и залуженные монтажные проводники. Цилиндр устанавливают на динамическую головку 9, а проводники припаивают к ее выводам.

Во втулки 6 ввинчивают шпильки 5 на которые навинчивают опорные гайки с шайбами, и устанавливают внутреннюю головку 3 до плотного совмещения с разделительным цилиндром 4. На концы шпилек 5 надевают картонные или текстолитовые шайбы 2 и навинчивают гайки 1. ВЧ головку 6 ГДВ-1 с заранее подпаянными проводниками крепят к лицевой панели обычным способом шурупами. Конденсаторы С1 и С2 приклеивают к днищу акустической системе клеем «Момент». На задней стенке крепят гнездо типа «Тюльпан» для подключения соединительного кабеля между акустической системой и усилителем мощности между собой согласно принципиальной схеме, показанной на рис. 4:

Конденсатор С1 80 мкФ состоит из нескольких стандартных, включенных параллельно. На схеме показано, что внутренняя головка зашунтирована конденсатором С1. В связи с тем, что длина звуковых волн среднечастотного диапазона соизмерима с расстоянием между диффузорами, звуковые сигналы, излучаемые внутренней головкой, приходят к диффузору внешней головки с существенными фазовыми сдвигами, искажающими АЧХ.

Например, звуковой сигнал с частотой 3000 Гц, длина волны которого равна 115 мм, пройдя расстояние между диффузорами 60 мм, поменяет фазу почти на противоположную и затормозит излучение этой частоты внешней головкой, т.е. создаст провал АЧХ на этой частоте. В этом варианте сдвоенных головок средние частоты должны воспроизводиться только внешней головкой, а низшие частоты, длины волн которых значительно больше расстояния между диффузорами, – воспроизводиться обеими головками и проходом фазойнвертора.

Сопротивление шунтирующего конденсатора на верхней частоте СЧ диапазона должно быть в несколько раз меньше сопротивления внутренней головки. Полное электрическое сопротивление динамика 25 ГДН-3-4 на частоте 1 кГц равно 4 Ом, а на частоте 5 кГц составляет примерно в 5 раз больше. В данном случае на частоте 5 кГц сопротивление равно 0,4 Ом. В аналогичных акустических системах, габариты которых не являются критичными, внутреннюю головку можно шунтировать последовательным LC-контуром, перекрывающем полосу частот примерно 400-6000 Гц.

В трехполосных акустических системах сдвоенные головки любого типа работают только на низших звуковых частотах, а средние и высокие частоты подавляются фильтром НЧ кроссовера, поэтому дополнительное шунтирование внутреннего динамика не требуется. Для прохода фазоинвертора на лицевой панели недостаточно места, поэтому было принято решение, поместить его с тыльной стороны. На работу динамических головок в области их основного механического резонанса место размещения прохода фазоинвертора особой роли не играет. Единственным недостатком этого варианта является то, что такую АС нельзя вплотную прислонять к стенкам помещений или мебели.

Для простоты изготовления и настройки фазоинвертор выполнен в виде узкой щели, образованной верхней стенкой ящика и плоской перегородкой 1 по всей его ширине (рис.1). Перегородка 1 выполнена из фанеры толщиной 6 мм и закреплена в пазах, образованных верхними рейками 3 крепления боковых стенок ящика и направляющими рейками 2. закрепленными на расстоянии 6 мм от верхних боковых реек. Верхнюю рейку 3 крепления задней стенки перемещают ниже на расстояние 21 мм от верхней стенки. Заднюю стенку обрезают сверху на 21 мм и крепят шурупами.

Изначально перегородка 1 имеет площадь примерно равную верхней стенке и возможность перемещаться в пазах для настройки фазоинвертора. Настройка фазоинвертора заключается в достижении минимума напряжения на сдвоенных головках на частоте основного резонанса 55 Гц путем изменением длины прохода перемещением перегородки. После настройки фазоинвертора отмечают линию стыка перегородки с задней стенкой карандашом. Перегородку вынимают, лишнюю часть перегородки обрезают, а торец ее обрабатывают наждачной шкуркой.

После этих операций снимают заднюю стенку, а пазы, поперечную рейку и края перегородки смазывают клеем ПВА. Перегородку вставляют в пазы на свое место, а выдавленные части клея равномерно распределяют узкой кистью вдоль стыков перегородки с рейками. После полной полимеризации клея проверяют прочность крепления перегородки на отсутствие ее вертикального перемещения в пазах для предотвращения дребезжания. При обнаружении щелей между перегородкой и направляющими рейками щели заливают клеем ПВА.

После этого крепят заднюю стенку – и акустическая система готова к эксплуатации. Перед установкой задней стенки на рейки крепления наносят слой пластилина толщиной около 1 мм для герметизации корпуса акустической системы. В заключение следует отметить, что приведенная модернизация акустической системы дала положительные результаты и успешно используется в течение нескольких лет.

По материалам журнала “Радио”