VERNA 50А

Вниманию читателей предлагается описание еще одной акустической системы нашего постоянного автора А. Демьянова. Она изготовлена на базе отечественных головок громкоговорителей: 25 ГДН-3-4, 5 ГДШ-5-4 и 6 ГДВ-4-8 и имеет неплохие технические характеристики. Так, благодаря установленным в НЧ отсеке громкоговорителей АС панелям «мягкого» акустического сопротивления (ПМАС) удалось существенно улучшить воспроизведение низших звуковых частот, а доработка СЧ головки по методике В. Шорова позволила получить легкое и чистое звучание.

Несмотря на широкий выбор АС на российском рынке, это не снизило интереса к самостоятельному их изготовлению. Основные причины такого явления, по мнению автора, — неудовлетворенность любителей звукозаписи реальным качеством звучания АС зарубежного производства, особенно средней ценовой категории; бедный выбор отечественных промышленных систем, да и достаточно высокая их стоимость.

Главное же заключается в желании радиолюбителей-конструкторов построить АС, рассчитанную на работу в конкретном помещении и в составе имеющегося в распоряжении слушателя звукоусилительного тракта. Самостоятельному творчеству способствует и огромный рынок комплектующих элементов: головок громкоговорителей, отделочных материалов, всевозможных аксессуаров и т.п. Немаловажную роль, конечно, играет и тот факт, что созданная своими силами АС обойдется ее создателю в два-три раза дешевле промышленной.

При разработке предлагаемой конструкции самодельной АС ставилась задача — создать ее на базе постоянно имеющихся в продаже и хорошо известных широкому кругу потребителей отечественных головок громкоговорителей. В результате была разработана АС «VERNA 50А» (рис. 1), предназначенная для установки на подставки высотой 50 см. С ее помощью можно озвучить помещение площадью до 25 м² и воспроизводить самые разнообразные музыкальные произведения.

Технические характеристики:

Номинальный диапазон воспроизводимых частот: 50 – 20000 Гц

Неравномерность АЧХ в диапазоне 50-200000 Гц: 2 дБ

уровень характеристической чувствительности: 85,5 дБ/Вт/м

Номинальное электрическое сопротивление: 8 Ом

Номинальная мощность: 50 Вт

Максимальная шумовая мощность: 75 Вт

Габаритные размеры (ВхШхГ): 600х215х315 мм

Масса одной АС: 25 кг

Каждый громкоговоритель АС представляет собой трехполосный фазоинвертор с двумя НЧ головками 25 ГДН-3-4, расположенными в нижнем отсеке объемом 17 литров, СЧ головкой 5 ГДШ-5-4, размещенной в специальном боксе, и ВЧ головкой 6 ГДВ-4-8, установленной в верхней части корпуса.

Передняя панель громкоговорителя (рис. 2) изготовлена из массива березы и имеет толщину 40 мм. Ее форма и расположение на ней головок выбраны с учетом их реальных электроакустических характеристик и диаграмм направленности в диапазоне частот 300-20000 Гц.

Остальные панели корпуса громкоговорителя (рис. 3) — двухслойные: с внутренней стороны — ДСП толщиной 16 мм, с наружной — мебельная фанера толщиной 15 мм. При склеивании клеем ПВА-Э эти материалы выдерживались под грузом (около 120 кг) в течение трех суток. Это помогло получить панели с декрементом затухания порядка 0,9 и хорошими демпфирующими свойствами. В боковых панелях часть слоя ДСП вырезана (рис. 4), что необходимо для беспрепятственной установки пластин, образующих проходы фазоинвертора.

Как видно из рис. 3, в местах соединений панели имеют выбранную «четверть», что обеспечивает максимальное вибродемпфирование и необходимую жесткость корпуса громкоговорителя. Его масса без головок и платы фильтров равна 20 кг.

Следует заметить, что использование мощной передней панели и двухслойной конструкции остальных из материалов с разным декрементом затухания не случайно. Дело в том, что при малых размерах НЧ головок, большой их массе (2 кг) и резонансной частоте 50 Гц получить хорошее звучание низких звуковых частот возможно лишь при тщательном демпфировании акустического оформления. Именно это и было реализовано с учетом указанных выше особенностей конструкции корпуса громкоговорителей АС. Его стенки не вибрируют даже во время воспроизведения музыкального сигнала с большим содержанием низкочастотных составляющих мощностью до 70 Вт.

Головки громкоговорителей закреплены в выборках передней панели корпуса. Низкочастотные головки установлены на демпфирующие уплотнительные кольца из натурального войлока толщиной 8 мм, а среднечастотная и высокочастотная — на кольца из фетра толщиной 6 и 3 мм соответственно.

Дополнительную жесткость громкоговорителя корпуса АС, а значит, и большее его демпфирование обеспечивают панели «мягкого» акустического сопротивления 1—4 (см. рис. 3 и рис. 5). Все они изготовлены из фанеры и вклеены в корпус.

Число и площадь отверстий в панелях определялись опытным путем. Панели демпфируют основные резонансные частоты НЧ головок и уменьшают амплитуду смещения их диффузоров, в результате чего снижаются нелинейные искажения и улучшается линейность АЧХ в области 45-600 Гц.

Для достижения монолитности конструкции громкоговорителей АС в торцы их передних панелей вставлено по 30 (с каждой стороны) дубовых шкантов диаметром 8 и длиной 50 мм (на рис. 3 не показаны). Такие же шканты установлены в торцы верхних, нижних и задних панелей соответственно 13, 13 и 30 штук. Все они закреплены клеем. Шкантами диаметром 6 и длиной 40 мм усилены и торцы всех перфорированных панелей.

Среднечастотная головка 5 ГДШ-5-4 установлена в стандартный пластмассовый бокс промышленного изготовления с внутренним объемом 2,8 литра (рис. 6). Бокс прикреплен к внутренней поверхности передней панели четырьмя шурупами, зафиксированными эпоксидным клеем. Внутри СЧ бокс оклеен натуральным мягким войлоком толщиной 12 мм. Около 1 литра объема бокса заполнено хлопчатобумажным ватином массой 120 г, а вся остальная его часть — хлопчатобумажной ватой из расчета 100 г/л. Такое звуковое демпфирование практически полностью исключило влияние внутренних резонансов на диффузор СЧ головки и обеспечило неравномерность АЧХ АС в диапазоне 500-5000 Гц не более ±2 дБ.

Проходы (щели) фазоинверторов образованы боковыми панелями корпуса (рис. 6) и металлическими пластинами из алюминиевого сплава Д16Т (рис. 7). Пластины крепят шурупами к деревянному бруску (рис 8), который приклеивают к передней панели корпуса громкоговорителя. Переменное сечение прохода препятствует возникновению стоячих волн и, как следствие, предотвращает появление бубнения при работе фазоинвертора. Площади отверстий и глубина прохода настроены на частоту 47 Гц. Расположение щелей фазоинвертора вдоль краев передней панели способствует снижению отражений звуковых волн от её поверхности.

Изнутри корпус громкоговорителя оклеен мягким натуральным войлоком толщиной 17 мм, поверх которого приклеены валики из хлопчатобумажного ватина диаметром 50 и длиной 150 мм. Внутренняя поверхность передней панели предварительно залита смесью клея ПВА-Э с опилками бука, толщина высохшего слоя — 5 мм.

По нижнему и верхнему краям задней панели вклеены буковые трехгранные бруски-уголки со стороной 30 мм. Такой же брусок установлен между нижней и передней панелями. Бруски снимают продольные напряжения, возникающие при деформациях корпуса и при установке громкоговорителей АС на недостаточно массивные и жесткие подставки.

Внешняя поверхность передней панели каждого громкоговорителя тонирована «под красное» дерево, а остальные отделаны шпоном красного дерева. Передняя панель имеет съемную рамку, затянутую акустически прозрачной тканью.

Принципиальная схема разделительных фильтров приведена на рис. 9 НЧ и СЧ головки включены через фильтры L1R1C1 (6 дБ/окт) и R2C2C6L2 (6 дБ/окт) соответственно, а ВЧ головка — через фильтр (18 дБ/окт) R3C7C8L3C9С11. Детали фильтра размещены на плате из фанеры толщиной 10 мм размерами 100х55 мм. Монтаж выполнен без применения соединительных проводов, их функции выполняют выводы деталей При сборке использованы резисторы: ПЭВ-8 (R1) и С5-16МВ-5В (R2, R3). Все конденсаторы К73-16 на рабочее напряжение 63 (С1, С2) и 160 В (остальные).

Катушка L1 намотана на магнитопроводе размерами 8x15x85 мм из феррита 2000НМ. Ее обмотка состоит из 240 витков провода ПЭЛ-1 1,12. Намотка виток к витку в три слоя.

Обмотки катушек L2, L3 размещены на цилиндрических каркасах промышленного производства диаметром 18 и высотой 20 мм. Первая из них содержит 212, а вторая — 120 витков провода ПЭЛ-1 0,56. Обмотки готовых катушек пропитаны клеем БФ-4 и стянуты хлорвиниловой лентой.

Плата с разделительным фильтром установлена в нижней части задней панели корпуса громкоговорителя. В непосредственной близости от нее размещена панель с зажимами для подключения громкоговорителя к усилителю мощности.

Для соединения фильтров с СЧ и НЧ головками и входными гнездами использовано по два многожильных (17 жил) посеребренных провоза с площадью сечения 1.8 мм² (рис. 9) в фторопластовой изоляции.

У головок, предназначенных для установки в громкоговорители, были тщательно проверены основные технические характеристики: номинальное электрическое сопротивление постоянному току, частота основного резонанса, уровень характеристической чувствительности и модуль полного электрического сопротивления в воспроизводимом диапазоне частот.

Отобранные для работы в громкоговорителях АС НЧ головки имели сопротивление постоянному току 3,53 Ом (две) и 3,58 Ом (две), частоты основного резонанса 47 Гц (две) и 50 Гц (две), уровень характеристической чувствительности 85,4 дБ/Вт/м.

В качестве СЧ головок были взяты экземпляры с сопротивлением звуковых катушек 3,68 и 3,66 Ом, с основными резонансными частотами 173 и 171 Гц и уровнем характеристической чувствительности 92 дБ/Вт/м.

СЧ головки были доработаны по методике, предложенной В Шоровым, предполагающей пропитку их диффузоров мастикой на основе герлена и установку на окна диффузородержателей ПАС, состоящих из двух-трех слоев синтетического материала, изготовленного в соответствии с ТУ 17 РСФСР 35-3941 — 81.

Отобранные для АС ВЧ головки имели сопротивление постоянному току 6,24 и 6,3 Ом, основные резонансные частоты 2510 и 2530 Гц, характеристическую чувствительность 92 дБ/Вт/м.

ВЧ головки также подверглись небольшой доработке. Для этого они были разобраны, звуковые катушки отцентрированы заново, а количество звукопоглотителя внутри их куполов увеличено в три раза.

Для измерений и настройки использовалась следующая измерительная апаратура: звуковой генератор ГЗ-34, вольтметр универсальный В7-26, осциллограф С1-91, измеритель высокочастотный Е7-9, мультиметр Ф4800, а также эталонные катушки индуктивности и конденсаторы.

При самостоятельном изготовлении конструкции следует придерживаться следующей последовательности сборки.

Вначале тщательно отобрать материалы. Склеиваемые поверхности обработать крупнозернистой наждачной бумагой. Клей ПВА-9 используется для склеивания двухслойных панелей корпуса. В остальных случаях в качестве клея применяется смесь из ПВА-Э и мелких опилок ДСП (бука, дуба) в соотношении 10:3.

Затем из подготовленных панелей следует собрать каркас – без передней и задней панелей и зафиксировать его «прямые» углы с помощью металлических уголков и струбцин – до полного высыхания клеевой смеси (двое-трое суток).

Далее в соответствии с рис. 3 вклеить в каркас бруски треугольного сечения. Через сутки в торцы верхних и нижних панелей с шагом 20-25 мм на клею установить деревянные шканты диаметром 8 и длиной 50 мм.

Теперь согласно реальным внешним и внутренним размерам нужно изготовить передние и задние панели (см. рис. 2 и 3). На внутренней поверхности передней панели, вдоль отверстий выхода фазоинверторов, установить пластины (рис 7), прикрепленные шурупами к брускам (рис. 8).

После этого шурупами с внутренней стороны передней панели корпуса громкоговорителя закрепляют СЧ бокс. Затем с помощью клея устанавливают на свое место в каркасе переднюю панель и выдерживают ее в течение четырех суток под грузом 50-100 кг. После чего в торцы передней панели вставляют деревянные шканты.

Внутрь корпуса, согласно рис. 3, вклеивают панели ПМАС (рис. 5) и выдерживают их двое-трое суток. При этом панель 1 (см. рис. 5) устанавливают в конце сборки корпуса, т.е. после установки задней панели.

На боковых панелях, вдоль изогнутой части пластин фазоинверторов, вплотную к ним эпоксидным клеем приклеивают панели из фанеры толщиной 12 мм так, чтобы образовались проходы.

НЧ отсеки громкоговорителей АС оклеены мягким натуральным войлоком толщиной 17 мм. Во все их углы вклеены изготовленные из хлопчатобумажного ватина валики диаметром 40 и длиной 100 мм . Во избежание передемпфирования валики из ватина не устанавливают рядом со входом фазоинверторов ближе 60-70 мм.

И последнее. Для сохранения величины характеристической чувствительности рекомендуется для подсоединения АС к усилителю применить многожильный провод большого сечения.

При субъективном прослушивании АС в качестве источников сигнала использовались проигрыватели компакт дисков «PIONEER PDS502» и «DFNON 1015» и электропроигрыватель для воспроизведения записи с виниловых грампластинок «PIONEER PL640».

Помимо оценки звучания АС «VERNA 50А», проводилось его сравнение с звучанием АС средней и выше средней стоимостных групп: «Status S50» фирмы AR (США) и «АЕ 520» фирмы Acoustic Energy (Англия).

Слушателям были предложены грампластинки с записями классической музыки русских и зарубежных композиторов («Всенощное бдение» С. Рахманинова, «Шехерезада» Римского-Корсакова, «Двадцать четыре каприса» Н. Паганини) и компакт-диски с записями эстрадной ( «Cadavrexguis» — Amanda Lear, «Na Na Hey Hey» – Донна Саммер, сборник «Весь этот джаз»), а также национальной японской, индийской и китайской музыки (“Таi Chi Too”, «Shaman», «Seven Times Seven» — Oliver Shariti).

Прослушивание проводилось в несколько этапов в течение четырех дней. Присутствовали любители звукозаписи с большим стажем, разработчики АС, студенты Московской консерватории.

Все слушатели отметили чистое неискаженное звучание АС «VERNA 50А» на минимальной (1-4 Вт) и средней (20-30 Вт) мощности. Никто из экспертов не испытывал утомления, даже при длительном прослушивании, в то время как звучание АС «Status S50» и «АЕ 520» начинало их утомлять уже через 20-30 мин.

ЛИТЕРАТУРА:

1. И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. Высококачественные акустические системы и излучатели. – М.: Радио и связь. 1985.
2. В. Шоров, П. Попов. Повышение качества звучания громкоговорителей. — Радио, 1983, № 6, с. 50-53

Автор проекта: Анатолий Демьянов, г. Москва