Домашно озвучаване
Част III - Трилентово озвучително тяло
Продължение


    След двата успешни експеримента, описани в статиите "Двулентово озвучително тяло" и "Трилентово озвучително тяло", опитът набран в практическото реализиране на озвучителни тела премина в друг стадий - а именно, построяване на озвучително тяло чрез спазване на изискванията в акустиката. Все пак, озвучителното тяло трябва да бъде бюджетно за да може всеки да си го позволи, а като цяло, този проект ще позволи на маниаците чрез по-скъпи и по-качествени материали да реализират още по-добър, но скъп проект на озвучителни тела.

    Такива изисквания са например: правилно съчетаване на обема на тялото с препоръчителния обем на говорителите, избора на съответната резонансна честота, както и избор на такъв говорител, чиито основни T/S параметри като резонансна честота Fs, качествени показатели Qts, Qms, Qes, звуково налягане SPL и мощност Peff удовлетворяват изискванията на поставените цели.

    Естествено, първата задача беше да намеря говорители, които се продават на нашия пазар и за които има технически параметри, освен тривиалните - мощност и импеданс. Това се оказа трудна задача, защото очевидно търговците в България продават каквото им падне, само да има "алъш-вериш". Но след като положих доста труд, успях да изнамеря доста модели говорители с обявени параметри, включително в чужди сайтове. В следващата таблица може да намерите параметрите на някои от тях, други може да потърсите сами.

    С всеки един от посочените в таблицата високоговорители направих съответната симулация със свободната програма WinIsd за да потърся онези от тях, които биха дали най-доброто от себе си за да построя подходящи озвучителни тела. В тази таблица няма да намерите говорителите на Visaton, но повечето оттях са заложени в програмата. С повечето от тях, които се продават на пазара, симулациите показват една прекрасна амплитудночестотна характерситика, достатъчно линейна до най-ниските честоти. Но аз не съм маниак и не мога да жертвам 300-500 лева само за един говорител. Точно поради тази причина започнах да търся алтернативни говорители, които да бъдат на ниски цени и да удовлетворяват поставените изисквания. Може би най-приемлив от тази марка е моделът W200S/8 om, ако все пак някой иска да плати над 100 лева за един брой.

    Въпреки дадените параметри, се наложи да ги проверя, като използвах формулата, обвързваща Qts, Qms и Qes:

    1/Qts = 1/Qms + 1/Qes

    Но за да избегна ненужните изчисления, използвах готови калкулатори от интернет, какъвто има на сайта: http://www.bcae1.com/spboxad2.htm. Така установих, че от българските говорители единствено моделът ВКН1134 има малка разлика, тоест вместо Qts = 0.56, стойността е Qts = 0.51. След като направих симулация с двете стойности на Qts, се оказа, че разликата е пренебрежимо малка. Ето условията по заданието, с които съм се съобразявал при избора на съответните параметри:

    1. От особена важност са геометричните размери на озвучителното тяло и съответстващи обем. Геометричните размери са необходими за да определим дизайна и как тези тела, с тези размери ще паснат на интериора например в нашия хол. Да не са твърде малки, за да губят от качественото възпроизвеждане на най-ниските честоти (баса), да не са съвсем големи, за да пречат на вътрешното обзавеждане и да се "набиват" в очите като прекомерно голяма мебел, която в даден момент става излишна.

    2. Да получим възможно най-ниска честота на възпроизвеждане с подходящия обем кутия. Това зависи изцяло от типа на говорителя. Тъй като аз съм направил много симулации преди да направя своя избор, оставям на вас да минете по същия път за да изберете своя говорител, съответстващ на вашето разбиране за "бас каса" и възпроизвеждане на ниски честоти.

    3. Казаното по-горе е в пряка връзка с избора на амплитудно-честотна характеристика. Истинската характеристика, така както пише в "дебелите" книги, трябва да бъде максимално линейна. Но в предходните две статии, аз показах как заиграването с някои параметри на говорителите, може да доведе до повдигане на АЧХ към най-ниските честоти, които слухът би възприел като подчертаване на ниските честоти. При озвучително тяло с отворен обем (басрефлектор) и неправилно избран говорител, този избор е опасен, тъй като липсата на достатъчна еластичност/съпротивление на въздушния обем, може да доведе до постигане на голям ход на буталото и скъсване на шпулата от мембраната. Затова при подобен избор трябва да се използват говорители с по-голям SPL и ефективна мощност. Тук искам да отбележа - не се заблуждавайте по мощностите, които търговците публикуват - в повечето случаи тези цифри са музикална мощност, която е до два пъти над ефективната. Търсете като параметър ефективната синусоидална електрическа мощност.

    4. Изборът на говорителите е в зависимост, включително, от техните честотни характеристики и честотите на среза на избрания трилентов филтър от втори ред със стръмност на среза 12 dB/oct.

    5. При горния избор трябва да се съобразим с нивото на излъчване SPL, което трябва да е почти еднакво.

    6. За получаване на по-равномерна характеристика, елиминиране на кратните честотни отражения в кутията се налага обличането на вътрешната част със звукоизолационна материя, например дунапрен, вата, полиуретанова пирамида или друг звукоизолиращ материал.

    7. И като последно изискване, което си бях наложил, беше изискването да използвам български високоговрители. Все пак, през годините те се бяха наложили като едни от най-добрите в Европа. Разбира се, не съм зачеркнал и други говорители, които се продават на пазара. Ако трябва да бъда честен, започнах симулациите си с тях, което е видно от порядъка им, посочен в горната таблица.

    Разбира се, последното изискване дойде в процеса на работата по озвучителните тела. Но, както споменах по-горе, направих десетки симулации с различни говорители и тела със затворен и отворен обем, докато стигнах до крайния вариант. Тук искам да отбележа, че избора на нискочестотен говорител има двояко значение. Ако искате да направите двулентово озвучително тяло в същата кутия, която съм изчислил, то честотната му лента трябва да прехвърля честотата на среза на двулентовия филтър и високочестотния говорител трябва да бъде с най-ниска честота на възпроизвеждане съответно под нея. Такъв добър избор са говорителите LW800, LW1000, STX10.2.150, STX12-2 и българските ВКН1134 и ВКН10360. Посочвам тези говорители, защото се намират на пазара. Но ето симулация с първите два от тях на озвучително тяло 70 литра с отворен обем:

LW800 / LW1000

    Графиката със зелен цвят е за говорител LW800, а в жълт - LW1000. Тези графики са нормирани. Ако обаче погледнем същите графики спрямо звуковото налягане SPL, определно ще изберем говорителя LW1000. Нивото е с 6 dB по-високо, а това означава, че с по-малка мощност ще постигнем по-силно излъчване на най-ниските честоти.

LW800 / LW1000 - SPL

    Ето и още едно сравнение - между полския STX10.2.150 и българския ВКН10360:

STX10.2/150 / ВКН10360

    Очевидно е, че няма практическа разлика, която да е толкова забележима, че да избера полския високоговорител, който е и значително по-скъп от българския. Така че, аз на ваше място бих избрал българския високоговорител, дори само заради факта, че е българско производство, което по този начин ще го стимулирам.

    Но все пак, искам да отбележа, че този проект беше задвижен от идеята да се изберат говорители и съответстващия им обем озвучително тяло, чиито параметри взаимно да се допълват и отговарят по параметри чрез поредица от симулации, които предварително съм направил за да попадна на точния говорител с подходящото по параметри тяло. Последната симулация показва един от добрите избори.

    Аз няма да се спирам на десетината други симулации. Искам да подчертая, че именно чрез тях стигнах до убеждението да използвам само български говорители, а не смесица от най-различни марки за ниски, средни и високи честоти.

    Накрая се спрях на следната комбинация от високоговорители, които удовлетворяват предварително поставените условия, а симулациите показват, че тяло със затворен обем 70 литра постига добри характеристики:

    1. Нискочестотен говорител ВКН12412, 8 ома, 25-4000 Hz, SPL = 91 db, заменя се с STX12.2.150

    2. Средночестотен говорител ВКС0933, 8 ома, 500-5000 Hz, SPL = 86 dB, заменя се с ВКС1831/1832, DBS-G5001

    3. Високочестотен говорител ОДТ19-508, 8 ома, 3000-20000 Hz, SPL = 86 dB, заменя се с AVD-502/503, ARV-078-08

    Всеки един от посочените говорители би могъл да се замени с подобен, но при условие, че е с подобни T/S параметри. Например, двата български нискочестотни говорителя ВКН12311 и ВКН12312 изглеждат еднакви, но чрез симулацията се вижда разлика в характеристиката:

ВКН12312 / ВКН12311 / STX12.2.150

    Характеристиката в жълт цвят е за ВКН12312, а в зелен - ВКН12311. Веднага се забелязва, че ВКН12312 има по-добри нискочестотни свойства, като на ниво -3 dB разликата спрямо ВКН12311 е почти 8 Hz в полза на първия. Тоест със сигурност може да очакваме, че с говорител ВКН12312 ще получим по-добро възпроизвеждане на ниските честоти. Но другата трудност е, че не се намира лесно на пазара, поради което се налага да се правят компромиси, като се замести с друг български говорител, който се намира по-лесно. Най-близък заместител чуждо производство за този затворен обем се явява, обаче, полския говорител STX12.2.150 (GDN 12-2-150), графиката със син цвят. Като се има в предвид, че тези говорители са с честотни характеристики 30-4000 Hz, всеки може да се досети, че с тях в комбинация с високочестотния високоговорител ОДТ19-508 може да се изгради двулентово озвучително тяло, което е по-лесно за изпълнение. Именно това беше и моето "междинно стъпало" в подготовката и изработването на трилентово озвучително тяло. Искам да отбележа, че мощността на озвучителното тяло основно се определя от мощността на нискочестотния говорител и в комбинацията му с подходящи средно- и високо- честотни говорители. Така че моето изискване, беше да постигна синусоидална мощност на озвучителното тяло около 50-60 W, която както е известно, като музикална надхвърля 80-100 W.

    Аз, обаче, успях да си намеря българските високоговорители ВКН12312 и продължих проекта с тях, без да се наложи да използвам полския говорител TONSIL STX12.2.150.

    Тук искам да отбележа, без да коментирам повече, че избрания трилентов филтър е от втори ред модел SPB1202, със стръмност 12 dB/oct и честоти на среза 800 Hz и 5 kHz. Тоест, същият както в предишния проект. Той удовлетворява първоначалните изисквания. Ако някой иска да се презапаси в честотно отношение, би могъл да намали честотата на среза на ВЧ филтъра с 10% като увеличи стойността на кондензатора от 3.3 uF на 3.6 uF или смени модела на говорителя с друг подходящ по мощност, импеданс и честотен обхват. Разбира се, че може да се използват и други трилентови филтри, намиращи се на пазара, които отговарят на честотите на среза и избрания импеданс Z = 8 om, включително много скъпи, а изборът зависи от вас. Но моята цел, все пак, е бюджетно озвучително тяло, а това означава приемливи компромиси.

    След като успях да реша избора на подходящи говорители и филтър, преминах към следващата стъпка - изработване на дървената кутия с обем 70 литра. Първо изчислих обема спрямо вътрешните размери, за да е сигурно, че с каквато и дебелина на материала да се направи, то обемът ще се запази. Намерих фирма за производство на мебели и поръчах кутията, а за материал, те избраха МДФ (MDF) 12 mm. На маниаците препоръчвам 16 мм, за да са сигурни, че стените няма да вибрират при големи мощности. За да реша изискването за звукоизолация, трябваше вътрешната повърхност на кутиите да бъде покрита с вата, но направих компромис, за да постигна целта си за построяване на бюджетно озвучително тяло и закупих 2 кв.м. дунапрен 2000х1000х5 мм., с който след монтажа на говорителите облепих вътрешните й повърхности.

    Подредих високоговорителите на предния панел, оразмерих и отбелязах геометричното им разположение и с вертикален трион (зеге) изрязах отвори, в които те трябва да се поместят. А поради по-голямото им тегло закрепването не извърших със самонарязващи винтове, а с болтове. Не оставайте с впечатление, че съм направил кутията и после съм напасвал говорителите - не. Предварително, след като ми бяха известни резултатите от симулациите, подбрах геометричните размери на кутията спрямо геометричните размери на най-големия говорител ВКН12312 (Ф = 312 мм) или STX12 (Ф = 317 мм).

    Вътрешните размери са: Ш = 336 мм, Д=276 мм, В = 756 мм., чийто обем е точно 70.1 литра. Реалният ефективен обем е около 69 литра, тоест изключен е обема, зает от вградената част на говорителите и филтъра.
Но ето как изглеждат озвучителните тела в процеса на изработката:

    А на следващата снимка е пълният комплект в "работно" състояние. Не забравяйте, че вътрешните повърхности трябва да се облепят със звукопоглъщаща материя, от които най-евтината е дунапрен. Аз силно препоръчвам използването на вата, която е с най-добри и доказани свойства. В моите озвучителни теля стените са облепени с дунапрен, а обема е запълнен с вата. Звукът е страхотен!

    В изложението не съм дал симулациите и сравнението на озвучително тяло със затворен и отворен обем. Но за тези, които искат да експериментират със значително по-плътен и тежък бас, което нискочестотените високоговорители позволяват, препоръчвам за обем от 70 литра, Fb = 32 Hz, при което прохода е с Ф = 68 мм. и L = 99 мм. и се намира на пазара. При тези параметри, повдигането е с 6 dB на честота 55 Hz. За да не нарушавам дизайна на предната плоча, аз ще поставя басрефлектора на задната повърхност срещу средночестотния високоговорител. Напомням, че басрефлекторния отвор, освен, че трябва да има определени размери, трябва да бъде на минимално отстояние както от басовия говорител, както и края на прохода спрямо стената към която е насочен. Също така високочестотните говорители са с външен монтаж, тоест не са поместени в отвори, което ми позволи да експериментирам и с други марки и модели. На снимката по-горе озвучителните тела са без басрефлектор. Изпълнението остана за по-късен етап, а мястото е на задния капак (така както е показана на последната снимка от конструкцията по-горе) което ми позволи да мога да поставя капак върху отвора и по този начин да си осигуря възможността да имам това озвучително тяло както със затворен, така и с отворен обем.

    С няколко думи, с тези говорители и избрания за тях обем на озвучителното тяло, получих честотна характеристика 32 Hz-20 kHz, определена от най-ниската и най-високата честота на ниско- и високочестотния говорители.

    След завършване на проекта, се оказа, че високочестотния говорител ОДТ19-508 работи добре до около 20 вата мощност, а при по-високи мощности силното звуково налягане от нискочестотния говорител издухва въздух през него. Това наложи замяната му с напълно капсулован високочестотен говорител, какъвто е българският ВВ108-01, също с импеданс Z =8 Om. Той работи и при по-облекчен режим, тъй като е с номинална мощност 60W.




    Още литература:

    1. http://www.bcae1.com/spboxad2.htm
    2. http://fonics.shoper.pl/pl/p/Fonics-LW-800-8ohm/148
    3. http://fonics.shoper.pl/pl/p/Fonics-LW-1000-8ohm/118
    4. http://megavoice.bg/?pid=57&brand=44
    5. http://vissokogovoriteli.bg/index-bg.htm


    Оригинална статия [doc-zip][1,4mb]

Валери Терзиев
14 март 2014 година