close

Enter

Log in using OpenID

07 Zvučničke kutije i filteri (PDF 5969KB)

embedDownload
22.9.2013.
DINAMIČKI
ZVUČNICI
U KUTIJI
1 Uvod u elektroakustiku
2 Fiziološka i psihološka akustika
3 Buka i karte buke
4 Akustika prostorija
5 Mikrofoni
6 Elektrodinamički zvučnici
7 Zvučnici u kutiji i filtri
8 Pojačala snage
9 Digitalna elektroakustika
10 Analogno i digitalno snimanje zvuka
11 Projektiranje sustava ozvučenja
12 Mjerenja u elektroakustici
22.9.2013.
22.9.2013.
Ozren Bilan
2011
Ozren Bilan
1
2
1
22.9.2013.
Elementi akustičkog modela zvučnika
Temeljni cilj pri ugradnji
zvučnika je sprječavanje
akustičkog kratkog spoja
odvajanjem protufaznih
zvučnih valova s prednje i
stražnje strane
membrane.
Pri tome nastaju mnogi
problemi. Ti različiti
aspekti ugradnje zvučnika
u kutiju prikazani su
modelom na slici.
22.9.2013.
Ozren Bilan
3
OSNOVNI TIPOVI ZVUČNIČKIH KUTIJA
Osnovni tipovi ugradnje zvučnika su:
 Ravna ploča
 Zatvorena kutija
 Bas-refleks kutija
 Prijenosna linija ili akustički labirint
 Lijevci (više se koriste za tlačne pobuđivače)
Temeljni cilj pri ugradnji zvučnika je onemogudavanje akustičkog
kratkog spoja odvajanjem protufaznih zvučnih valova s prednje i
stražnje strane membrane. Pri tome se zvučni valovi emitirani sa
stražnje strane mogu iskoristiti za poboljšanje reprodukcije i
povedanje glasnode na niskim frekvencijama.
Osnovni problem kod ugradnje zvučnika je izbor načina ugradnje
pojedinog zvučnika.
Pri tome treba uzeti u obzir činjenicu da povedanjem složenosti
načina ugradnje raste osjetljivost sustava na pogreške pri konstrukciji.
22.9.2013.
Ozren Bilan
4
2
22.9.2013.
RAVNA PLOČA
Ploča učinkovito odvaja protufazne valove do frekvencije na kojoj je dužina puta između prednje i
stražnje strane zvučnika jednaka λ/2. Na toj frekvenciji nastaje interferentni minimum. Rezultat je
slabljenje u frekvencijskom odzivu. Na nižim frekvencijama put je kradi od λ/2, pa nastaje
destruktivna interferencija uz izlazno slabljenje 6 dB/oktavi.
Ako je ploče tako velika da odvaja valove s prednje i stražnje strane zvučnika na svim frekvencijama,
govorimo o beskonačnoj ploči. Tada je odziv zvučnika linearan sve do rezonantne frekvencije, a
ispod nje slabi 12 dB/oktavi.
Nije dobro postaviti zvučnik u središte okrugle ploče jer su tada svi putovi od prednje prema
stražnjoj strani jednaki. Najizraženije poništavanje zvučnih valova je na frekvenciji s valnom
dužinom λ/2 pa se zvučnik montira nesimetrično.
Prikazani su frekvencijski odzivi u sva tri slučaja.
Standardi definiraju dimenzije ploča pri mjerenjima zvučnika.
22.9.2013.
Ozren Bilan
5
Zvučnik u ploči
Bududi da je zvučnik ugrađen u ploču, on je s obje
strane optereden samo niskom impedancijom zraka
u koji emitira, tako da je ponašanje membrane
mogude kontrolirati samo krutošdu (elastičnosti)
ovjesa, koja mora biti velika, što znači da tražimo
zvučnik s tvrdim ovjesom.
Da bismo djelomično kompenzirali pad u odzivu na
niskim frekvencijama, koristimo zvučnike s visokim
faktorom dobrote QTS.
22.9.2013.
Ozren Bilan
6
3
22.9.2013.
ZATVORENA KUTIJA
Za potpuno dijeljenje zračenja s prednje i stražnje strane
zvučnika, zvučnik se ugrađuje u zatvorenu kutiju. Tako je
stražnja strana membrane opteredena dodatnom
reaktancijom zatvorenog volumena zraka u kutiji, i to na
svim frekvencijama.
Taj volumen ima određenu krutost, drugim riječima,
ponaša se kao opruga pod djelovanjem membrane zvučnika
koja se giba. Spomenuta se krutost dodaje krutosti ovjesa
membrane zvučnika, povedavajudi time rezonantnu
frekvenciju zvučnika.
Što je kutija, prema tome i volumen zraka u njoj manji, to je
veda njegova krutost, a time je i rezonantna frekvencija
zvučnika ugrađenog u kutiju viša.
22.9.2013.
Ozren Bilan
7
Postoje dva pristupa konstrukciji ugradnje zvučnika u zatvorenu kutiju:
 beskonačna ploča i
 akustički ovjes.
U prvom je slučaju krutost ovjesa zvučnika mnogo veda od krutosti volumena
zraka u kutiji i samim time je dominantna pa sama kutija gotovo i nema utjecaja
na zvučnik. Zvučnik se u ovom slučaju ponaša kao da je ugrađen u beskonačnu
ploču, jer je cjelokupno zračenje sa stražnje strane zatvoreno u kutiji pa nema
mogudnosti poništavanja sa zračenjem s prednje strane. To, naravno, nije
sasvim egzaktno, ali je približno.
U slučaju akustičkog ovjesa zvučnika krutost ovjesa zvučnika mnogo je manja od
krutosti volumena zraka u kutiji. To znači da zvučnik ima vrlo mekan, elastičan
ovjes i stoga je nužno ugraditi ga u kutiju u kojoj postoji određen volumen
zraka. Krutost tog volumena zraka je dominantna i ona određuje ponašanje
zvučnika. Zvučnik ugrađen u kutiju može podnijeti mnogo vede snage nego
neugrađeni zvučnik, jer ovjes zbog svoje male krutosti ne može upravljati
kretanjem membrane neugrađenog zvučnika. Tada mogu nastati oštedenja
zvučnika.
Osnovne relacije potrebne pri izračunu zatvorene kutije su:
f0/fr = (VAS/VB+1)1/2
gdje je:
fr rezonantna frekvencija zvučnika u slobodnom prostoru,
f0 rezonantna frekvencija zvučnika ugrađenog u kutiju,
VAS ekvivalentni volumen zvučnika,
VB volumen kutije,
QTSz ukupni faktor dobrote zvučnika ugrađenog u zatvorenu kutiju te
QTS faktor dobrote neugrađenog zvučnika.
22.9.2013.
Ozren Bilan
8
4
22.9.2013.
Osnovne relacije
Ponašanje zvučnika u zatvorenoj kutiji možemo ocijeniti iz
slike i relacije. Što je volumen kutije manji, to je rezonantna
frekvencija zvučnika u kutiji f0 viša, kao i ukupni faktor
dobrote QTSz. Međutim, visok faktor dobrote upuduje na loš
tranzijentni odziv.
Uz manji volumen kutije, krutost volumena zraka u kutiji je
veda, što znači da zvučnik moramo pobuditi vedom snagom
za istu akustičku snagu.
Dakle, veda je opteretivosti ali je manja iskoristivosti. Ispuna
kutije smanjit de brzinu zvuka u kutiji, pa de zvučnik vidjeti
vedi volumen kutije.
Gusto ispunjenoj kutiji volumen se prividno može dosta
povedati ali slabi tranzijentno ponašanje sustava. U praksi se
koristi rahla ispuna, pa se uzima povedanje volumena 20%.
22.9.2013.
Ozren Bilan
9
BAS-REFLEKSNA KUTIJA
Kod bas-refleksne kutije zračenje sa stražnje strane membrane iskorištava se za
pobuđivanje Helmholtzovog rezonatora koji se sastoji od kutije, koja djeluje kao akustički
kapacitet i otvora ili tunela koji djeluje kao akustički induktivitet. Zrak u otvoru ponaša se
kao stap pobuđen na titranje gibanjem membrane zvučnika.
Ponašanje kutije s otvorom analogno je ponašanju titrajnog kruga. Na rezonantnoj
frekvenciji rezonator ima maksimalnu impedanciju, pa je prilagođenje na mehaničku
impedanciju zvučnika najbolje mogude. To znači da i uz vrlo malu pobudu rezonatora
dobivamo velik odziv i time praktički svu emitiranu snagu dobivamo iz otvora, a vrlo malu
iz membrane. Fazni pomak između emitiranja membrane i otvora iznosi 90°. Na
frekvencijama višim od rezonantne frekvencije kutije fazni pomak između emitiranja
membrane i otvora manji je od 90°, dakle, emitiranja se potpomažu, s tim da zbog
povedanja frekvencije masa zraka u otvoru više ne može slijediti pobudu membrane, pa
otvor počinje gubiti na značenju, što znači da se kutija ponaša kao zatvorena.
Na frekvencijama nižim od rezonantne frekvencije kutije, fazni pomak je vedi od 90° i raste
do 180°, što znači da se emitiranja membrane i otvora djelomično poništavaju. Ukupni
akustički izlaz pada s 24 dB/oktavi. U ovom frekvencijskom području impedancija
rezonatora kojom je opteredena stražnja strana membrane pada, pa zvučnik postaje na
obje strane optereden niskom impedancijom, odnosno nije prigušen, što predstavlja vrlo
stvarnu opasnost od uništenja. Ponašanje membrane zvučnika u ovom je slučaju
kontrolirano samo krutošdu ovjesa membrane (kao i kod ploče) – filtrom se onemogudava
pobuda u kritičnom području
22.9.2013.
Ozren Bilan
10
5
22.9.2013.
Osnovne relacije
relacije izračuna bas-refleks kutije:
QTSB/QTB=VAS/VB
gdje je QTSB željeni ukupni faktor dobrote zvučnika u basrefleksnoj kutiji,
QTS faktor dobrote neugrađenog zvučnika,
VAS ekvivalentni volumen zvučnika, a
VB volumen kutije.
fB=(c/2Π)(SoVBlo’)1/2
Relacija pokazuje izračun rezonantne frekvencije kutije
fB.
So je površina otvora, a
lo' efektivna duljina tunela,
koja se računa prema relaciji:
lo’=lo+1,7ro
lo stvarna duljina tunela, a
ro polumjer otvora koji se računa :
Ro=(so/ Π)1/2
22.9.2013.
Umetanjem ispune
u kutiju
moguće je kontrolirati faktor
dobrote
samog
rezonatora
(analogno otporu u titrajnom
krugu).
Prigušni materijal stavlja se na
stijenke kutije, a rjeĎe na otvor, jer
to umanjuje njegovo djelovanje.
Ozren Bilan
11
Ozren Bilan
12
Bas refleks otvor
Površinom otvora, duljinom
tunela i volumenom kutije
određuje se rezonantna
frekvencija rezonatora (kutije).
22.9.2013.
6
22.9.2013.
PRIJENOSNA LINIJA ili LABIRINT
Opisani i patentirani 1960. godine. Projektiraju se u cilju snižavanja odziva na niskim frekvencijama
sa zadanim zvučnikom u odnosu na druge konfiguracije. Cilj je i postizanje nižih iznosa izobličenja,
ujednačene kakvode reprodukcije bez obzira na glasnodu, a mogude je postidi i više razine zvučnog
tlaka.
Da bi razumjeli osnovni princip transmisijske linije (za početak bez mnogo matematike), prvo
moramo najelementarnije shvatiti bit projektiranja zvučničkog sustava. Svaki element zvučničkog
sustava (zvučnik, kutija i bas refleks otvor) imaju svoju rezonancijsku frekvenciju. Projektant ove tri
rezonancije postavlja u poseban odnos. Pri optimalnom odnosu, ove rezonancije međusobno
djeluju na taj način da rezultiraju zajedničkom rezonancijom zvučničkog sustava. Međutim, svaka
rezonancija uvijek rezultira valovanjem ili kolebanjem odziva - frekvencijski odziv je neravnomjeran i
ograničen po pitanju maksimalnog tlaka i donje granične frekvencije.
Transmisijska linija jedno je od mogudih rješenja ovog problema na drugi način. Krajnji cilj je
snižavanje Q faktora rezonancije sustava. Svako snižavanje Q faktora vodi na širenje frekvencijskog
pojasa oko rezonancijske frekvencije. Zvučnik se proteže dublje u najniže frekvencije, a na drugoj
strani ravnomjernije prelazi na srednje frekvencije. Zrak u cijevi, koja se konstantno sužava, iza
zvučnika predstavlja mehaničku impedanciju koja guši pomake membrane. Na taj način upravlja se
pomakom membrane i prirodnom rezonancijom sustava. Ispuna cijevi guši unutarnje refleksije i
rezonancije. Cijev iza zvučnike ne može se napraviti u dužini 3-5 metara pa se nekoliko puta prelama
ili savija. Odatle i drugo ime sustava - labirint.
22.9.2013.
Ozren Bilan
13
Druga prednost Labirinta je što se povratni zvučni val ne
reflektira od stražnje stjenke zvučničke kutije pa transmisijska
linija ujedno ima neke od prednosti planarnih zvučnika izraženu čistodu.
Prema Small-u prikladnost zvučnika za Transmission Line može
se odrediti iz tzv. EBP Efficiency Bandwidth Product tj. omjera
fs/Qt. Ako je kvocijent fs/Qt promatranog zvučnika manji od
50 - zvučnik bi trebao biti prikladan za Transmission Line
konfiguraciju. Međutim, ovoga se ne treba uvijek kruto
pridržavati.
TL sustav može se jednostavno aproksimirati. Osnovni
problem je kako sužavati cijev sustava? Razni autori daju razne
omjere sužavanja cijevi. Neki zastupaju mišljenje kako je
potreban što manji odnos površina na početku i kraju cijevi.
Cijev na kraju ne mora biti otvorena, nego može biti i potpuno
zatvorena.
22.9.2013.
Ozren Bilan
14
7
22.9.2013.
U izvedbi kutije poznatoj pod nazivom
akustički labirint zračenje sa stražnje
strane membrane iskorištava se za
pobudu rezonantne cijevi. Cijev je duga
točno λ/4 na rezonantnoj frekvenciji
zvučnika i zbog toga djeluje kao
antirezonantni ureĎaj, jer se niska
impedancija zraka na slobodnom kraju
cijevi transformira u visoku impedanciju na
kraju cijevi koji opterećuje zvučnik
(analogno prijenosnim linijama u teoriji EM
valova).
Tako je zvučnik na rezonantnoj frekvenciji znatno prigušen. Kao i kod bas-refleksnih kutija, i ovdje imamo dva
vezana rezonantna sustava, s tim da su u ovom slučaju njihove rezonantne frekvencije jednake, pa se u
karakteristici impedancije pojavljuju dva rezonantna vrha na frekvencijama jednako udaljenim od rezonantne
frekvencije zvučnika, gledano logaritamski na frekvenciji koja je za oktavu viša od rezonantne frekvencije zvučnika,
dakle, onoj za koju je cijev duga λ/2, dobivamo određeno pojačanje jer je zvuk emitiran sa stražnje strane
membrane nakon prolaska kroz cijev duljine λ/2 u fazi sa zvukom emitiranim s prednje strane membrane. Na ovoj
frekvenciji cijev ima rezonantno djelovanje.
Bududi da se djelovanje akustičkog labirinta želi postidi u pojasu frekvencija, a ne samo na rezonantnoj frekvenciji
zvučnika, rezonantnoj cijevi treba dodati otpornu osobinu, što se postiže umetanjem ispune u cijev.
Ta ispuna mora biti potpuna, a time se smanjuje brzina zvuka u cijevi i prividno poveda njezina duljina, o čemu
treba voditi računa pri konstrukciji kutije. Postojanje ispune u cijevi sprečava emitiranje viših frekvencija pa labirint
djeluje samo na niskim frekvencijama. Presjek cijevi mora biti velik; obično se uzima površina jednaka površini
membrane zvučnika. Cijev se zbog svoje velike duljine obično savine nekoliko puta. Na gornjoj slici labirint je
primijenjen na 4 frekvencijska područja.
22.9.2013.
Ozren Bilan
15
Preporučeni omjeri
Tablica preporučenih omjera, kao i omjera
površine otvora - prema površini na kraju
cijevi:
Autor
omjer
otvor na kraju
cijevi
Atkinson
1.4
0.6
Bailey
1.35
0.6
Dickanson
1.25-2.5
1
Projektom smanjujte površinu presjeka
transmisijske linije od 1.25 - 2 puta na portu.
Pri tome otvor porta može biti isti ili manji od
završne površine cijevi od 0.75 do 0.6 puta.
Radford
1.66
0.75
Rogers
1.5
0.68
Nakon izrade, ispunite liniju apsorpcijskim
materijalom. Ako je naglašen bas - dodajte
ispunu. Ako je bas slab - smanjite ispunu.
Ispuna efektivno povećava duzinu linije jer se
brzina zvuka snižava od 0.7 do 0.9 puta.
(Problem je ovo znati unaprijed pri
odreĎivanju duzine prijenosne linije...)
Sanders
1.25
1
Seaford
1.1-1.5
1
Weems
1.5-2
1
Postupak
projektiranja sastoji
se
u
slijedećem:
dužina prijenosne linije treba biti otprilike
1/4 valne dužine na rezonancijskoj frekvenciji
Fs, a to ujedno odreĎuje frekvenciju pri kojoj
će odziv biti -3 dB.
22.9.2013.
Ozren Bilan
16
8
22.9.2013.
Pojasna refleksna konfiguracija
(Band Pass)
Sve konstrukcije zvučnika omogudavaju određivanje samo donje
odrezne frekvencije zvučnika. Band Pass refleksna kutija je jedini
projekt zvučnika kojim se može upravljati gornjom i donjom
odreznom frekvencijom zvučnika i odatle dobiva ime - Band Pass
dakle, pojasni propust ili pojasna kutija. Određivanje gornje i donje
odrezne frekvencije zvučnika omogudeno je dvostrukom komorom
koje u potpunosti zatvaraju zvučnik, tako da on nije vidljiv iz vani.
Koristi li se više od jednog zvučnika, mogude je imati i trostruku ili
višestruku konstrukciju band pass kutije. Kad vidimo zvučnu kutiju,
a ne vidimo nigdje zvučnik (osim možda kroz bas refleks otvor)
možemo biti sigurni da je riječ o Band Pass konstrukciji.
Prva komora, zapremine V1, određuje donju odreznu frekvenciju.
To može biti kompresijska kutija ili bas refleks kutija. Ako je riječ o
kompresijskoj kutiji, odziv band pass sustava je simetričan 4. reda.
Ako je riječ o refleksnoj kutiji, odziv band pass sustava bit de
nesimetričan 6. reda. Druga kutija sa zapremninom V2, određuje
gornju odreznu frekvenciju i uvijek jer tipa bas refleks.
Ako mjerenjem analiziramo odziv svakog BP sustava, sigurno demo
modi zamijetiti jedan vrh koji nastaje uslijed efekta orgulja u bas
refleks otvoru i koji se redovito treba poništiti notch filtrom.
Lokacija ovog vrha je otprilike jednu oktavu iznad gornje odrezne
frekvencije Band Pass konfiguracije
22.9.2013.
Ozren Bilan
17
Princip rada
U bandpass kutijama zvučnik s prednje strane emitira u kutiju s otvorom (rezonator),
a sa stražnje strane u zatvorenu kutiju ili također u kutiju s otvorom. U oba slučaja
mogude je upravljati ne samo donjom, nego i gornjom graničnom frekvencijom
sustava, drugim riječima, sustav se ponaša kao pojasni propust, po čemu je ovaj tip
kutija i dobio ime.
U prvom slučaju, kad zvučnik sa stražnje strane emitira u zatvorenu kutiju, odziv je 4.
reda (u području gušenja pad od 24 dB/okt), a u drugom slučaju, kad zvučnik sa
stražnje strane emitira u kutiju s otvorom, odziv je 6. reda (u području gušenja pad od
36 dB/oktavi).
Ovisno o tome što želimo, možemo činiti kompromise između dobitka kutije i širine
frekvencijskog pojasa. Uz širi frekvencijski pojas dobitak je manji, i obrnuto. Problem
kod ovih kutija je što je osjetljivost na pogreške u konstrukciji relativno velika, što
znači da dimenzije, odnosno volumeni komora i tunela moraju biti pažljivo odabrani i
izvedeni.
Dodatni problem kod bandpass kutije 6. reda je taj što na vrlo niskim frekvencijama
akustička impedancija oba rezonatora postaje vrlo niska, što znači da zvučnik postaje
neoptereden (kao i kod bas-refleksnih kutija).
Nadalje, ako simulacija u koju smo ubacili parametre zvučnika pokaže da de odabrani
zvučnik dobro raditi u izabranoj bandpass kutiji, to ne znači nužno da de u stvarnosti
tako i biti.
22.9.2013.
Ozren Bilan
18
9
22.9.2013.
Izobarična ili kompaundna
konfiguracija
Izobaričnu ili kompaundnu konfiguraciju tvore
dva zvučnika koja su montirana na način pri
kojem dijele zajedničku zračnu komoru između
njih, tako da spomenuta komora nije otvorena
prema vani ni prema unutar zvučničke kutije.
Zračni tlak između primijenjenih zvučnika unutar
komore se pri radu sustava nikad ne mijenja – on
je izobaričan, jer membrane zvučnika uvijek
imaju usklađen pomak.
Izobarična konfiguracija zvučnika se može
realizirati s dvije različite postave zvučnika (u tri
varijante) koje su prikazane na slijededoj slici.
22.9.2013.
Ozren Bilan
19
Proračun izobarične konfiguracije
Od programa za profesionalnu primjenu zanimljiv je program Speakershop, kojim demo
primjenom JBL zvučnika GT152D, konstruirati Band Pass subbas s tri komore, a primijenjene
zvučnike demo postaviti u isobaričnoj konfiguraciji.
Slika lijevo Detalji konstrukcije kutije
Slika desno Karakteristike kompaundne pojasne konfiguracije subbasa
Normalizirani amplitudni odziv i amplitudni odziv pri 2.83V, fazni odziv i grupno kašnjenje
profesionalnog subbasa, u kompaundnoj pojasnoj konfiguraciji, s tri komore 6. reda, s dvostrukim
bas refleks kanalima.
22.9.2013.
Ozren Bilan
20
10
22.9.2013.
Dipolne zvučničke konfiguracije
Usmjereni odziv idealnog dipolnog zvučničkog sustava realizira
se niskofrekvencijskim zvučnicima ugrađenim u ploče. Ovdje
treba uočiti kako za realizaciju iste razine zvučnog tlaka u osi,
dipolni zvučnik treba emitirati u prostoriju samo 1/3 snage u
odnosu na monopol.
To znači da de prostorija manje utjecati na percipirani zvuk za
4.8 dB, odnosno to znači da de slušatelj u prostoriji čuti 4.8 dB
glasnije za istu snagu, a istovremeno to znači da de i susjedi
čuti 4.8 dB tiše.
Međutim, dipolni zvučnici se ne konstruiraju tako često jer ih je
potrebno ugraditi u velike ploče, koje su nepovoljne s
estetskog stajališta, vrlo ih je teško postaviti u prostoriji, imaju
vrlo slabi bas, zbog akustičkog kratkog spoja, a konačno i
područje za reprodukciju tzv. sweet ili hot spot im je vrlo sužen.
Akustički kratki spoj između prednje i stražnje strane dipolnog
zvučnika zahtjeva od zvučnika u dipolnoj konfiguraciji da gura
mnogo vedu količinu zraka, nego što bi to radio zvučnik u kutiji.
22.9.2013.
Ozren Bilan
21
Ako se dipolni zvučnik umjesto elektrostatskog principa ili
magnetodinamičkog planara realizira klasičnim dinamičkim zvučnikom s
velikim pomakom membrane, mogude je realizirati dipolni zvučnik
mnogo manjih dimenzija, nego što su to panelni zvučnici. Ovakav tip
zvučnika ima mnogo ujednačeniji odziv snage, nego klasični zvučnik u
kutiji, a emitiranje zvuka izvan osi određuje stupanj do kojeg de smještaj
zvučnika u prostoriji i akustika prostorije slabiti karakter reproducirane
glazbe, a posebno basova.
Princip postave zvučničkog niza u kutiji nazivamo zvučni stup ili
tonska kolona. Zvučni tlak u pojedinim točkama prostora ovisi o
frekvenciji i razmaku izmeĎu zvučnika dzs.
Tako je stupu s četiri zvučnika uz dzs=λ/4 zvučni tlak u odreĎenom
smjeru je nula jer se poništavaju tlakovi 1. i 3. te 2. i 4. zvučnika.
Duljina stupa lzs se često uzima 4λ za najnižu frekvenciju.
22.9.2013.
Ozren Bilan
22
11
22.9.2013.
Zvučni stup
Povedava horizontalnu
usmjerenost zvučnika i
omogudava bolje
pokrivanje auditorija
22.9.2013.
Ozren Bilan
23
Proračun kompresijske i bas refleks kutije
Postupak proračuna
Jednostavne relacije za projektiranje
zatvorene zvučničke kutije
22.9.2013.
Ozren Bilan
24
12
22.9.2013.
BAS REFLEKS zvučnička kutija
Primjer proračuna
22.9.2013.
Ozren Bilan
25
Relacije za proračun bas refleksa
Postupak proračuna
22.9.2013.
Ozren Bilan
Primjer proračuna
26
13
22.9.2013.
22.9.2013.
Ozren Bilan
27
Program sa CD
ZADATAK: Promjeni volumen
bas refleks
zvučničke kutije sa 99 dm3 na 65 dm3 i zapiši
promjenu frekvencijskog odziva i
bas refleks otvora. Koji se odziv dobiva?
22.9.2013.
Ozren Bilan
28
14
22.9.2013.
Visokotonski zvučnici
Visokotonski zvučnik
s membranom od dijamanta
Tipični visokotonski zvučnik
s membranom od Titana
22.9.2013.
Ozren Bilan
22.9.2013.
Ozren Bilan
Izgled
visokotonskog kalotnog zvučnika najviše
kakvode promjera 25 mm
29
30
15
22.9.2013.
Tipične karakteristike
Odziv pokazuje harmonike izobličenja podignute
20 dB. Iz rezultata mjerenja može se vidjeti da je
riječ o tehnološki starijem tipu zvučniku, koji ima
nekompenzirani modul impedancije i neprigušene
rezonancije membrane, koje su uzrok nešto viših
razina izobličenja 2. harmonika iznad 7 kHz. U
tom području sigurno možemo očekivati
nepravilnosti odziva. Impregnirana svilena kalota,
promjera 25mm smještena je u malom,
prstenasto oblikovanom, lijevku dubine 8 mm koji
je vjerojatno jedan od uzroka porasta zvučnog
tlaka iznad 10 kHz.
Ozren Bilan
Sinusoidal
180.0
Deg
80.0
108.0
70.0
36.0
60.0
-36.0
50.0
-108.0
40.0
10
-180.0
CH B
Ozren Bilan
Sinusoidal
180.0
Deg
20.0
108.0
15.0
36.0
10.0
-36.0
0.0
10
dBSPL
Ozren Bilan
25.0
Ohm
5.0
2002.04.12 16:25:17
90.0
dBSPL
100
Unsmoothed
Stepped
Gated
1k
Delay [ms] 1.250
Hz
10k
Dist Rise [dB] 20.00
MLS - Frequency Response
20k
2002.04.09 19:30:19
105.0
CLIO
dBSPL
180.0
Deg
100.0
108.0
95.0
36.0
90.0
-36.0
85.0
-108.0
-108.0
22.9.2013.
Ozren
Bilan
-180.0
CH A
100
Ohm Unsmoothed
Stepped
1k
Delay [ms] 0.000
Hz
10k
20k
31
80.0
20
-180.0
100
1k
File: odziv
CH
ldesni
B dBSPL
hf.mls Unsmoothed 51.2kHz 32K Rectangular Start 2.30ms
Hz
Stop 3.63ms
10k
20k
FreqLO 752.94Hz
Zvučnik s trakom
Zvučnici s trakom –
ribbon
imaju
najbolji
impulsni odziv.
Prikazani zvučnik ima
frekvencijsku širinu od
2kHz do 120 kHz i
izuzetan impulsni odziv.
22.9.2013.
Ozren Bilan
32
16
22.9.2013.
FREKVENCIJSKE SKRETNICE
22.9.2013.
Ozren Bilan
33
22.9.2013.
Ozren Bilan
34
17
22.9.2013.
22.9.2013.
Ozren Bilan
35
Ozren Bilan
36
Govor i glazba su
impulsne prirode, a
najbolji impulsni
odziv moguće je
ostvariti Besselovim
filtrima ali njih nije
moguće primijeniti
bez posebno
konstruiranih
zvučnika. Oni koji ih
primjenjuju najčešće
konstruiraju
posebne zvučničke
komponente koje
omogućavaju
primjenu Besselovih
filtara.
Graf prikazuje odzive na step
Besselovog, Butterworthovog
i Chebyshevljevog filtra
22.9.2013.
18
22.9.2013.
najbolji impulsni odziv moguće je
ostvariti Besselovi filtrom, a
primjenjuje ih
najmanji broj proizvoĎača
22.9.2013.
Ozren Bilan
37
Četiri uobičajena frekvencijska odziva. Filtri frekvencijskog područja koriste se da bi propustili neke frekvencije
(propusno područje), a blokirali ostale (nepropusno područje). Najčešda su četiri odziva: niski propust, visoki
propust, pojasni propust i pojasna brana.
22.9.2013.
Ozren Bilan
38
19
22.9.2013.
Tipične skretnice
Prikazane su sheme tipičnih dvopojasnih
skretnica od 1. do 6. reda i frekvencijski odzivi od
1. do 3 reda za odreznu frekvenciju 1kHz.
Vrijednosti elemenata određuju se tablično
prema tipu skretnice.
Izračunat demo nekoliko prijenosnih funkcija.
22.9.2013.
Ozren Bilan
39
Ozren Bilan
40
B1
6dB/oktavi
22.9.2013.
20
22.9.2013.
B2
12dB/oktavi
B3
12dB/oktavi
22.9.2013.
Ozren Bilan
41
Ozren Bilan
42
LR 2
12dB/oktavi
LR 4
12dB/oktavi
22.9.2013.
21
22.9.2013.
Frekvencijska skretnica LR4
Vrijednosti
elemenata Filtra
atenuacija
visokotonski
C1
8.12
R1
2.01
C2
16.23
C3
24.36
C4
5.41
L1
0.15
R2
3.96
L2
0.69
L3
0.46
L4
0.23
kompenzacija
bas EQ
kompenza
cija
visokoton
ski EQ
C
37.97
C
4.11
R
4.14
R
3.97
22.9.2013.
Ozren Bilan
43
Linkwitz - Riley
Linkwitz–Riley (LR) filter (Linkwitz, 1976, 1978; Lipshitz and
Vanderkooy, 1986) predstavlja značajno poboljšanje nad
starijim tipovima filtra koji pokazuju pomak usmjerenosti i
nelinearnosti amplitude glavne latice.
Kaskada dva identična Butterworth filtra tvori LR filtar parnog
reda.
Visokopropusna i niskopropusna sekcija LR filtra pokazuju
identičnu faznu karakteristiku osim 180 stupnjeva fazne
razlike za neke redove filtra.
LR filter posjeduje linearno propusno područje i monotono
povedava gušenje u nepropusnom pojasu. Kombinirani
magnitudni odziv visokopropusne i niskopropusne sekcije je
linearan.
Gušenje niskopropusne i visokopropusne sekcije filtra je 6.0
dB u točki odrezivanja, što odgovara 3.0 dB Butterworth filtra
koji se koriste kao gradbeni blokovi LR filtra parnog reda.
LR je filter minimalne faze koji pokazuje vrh kašnjenja u
okolišu odrezne frekvencije.
U vrijeme uvođenja filtra, Linkwitz je izrazio zabrinutost zbog
lokalne promjene kašnjenja LR filtra jer neki izabrani signali
(npr. kvadratni valni oblik) pokazuje vrlo jake promjene zbog
vremenskog pomaka harmonika. Linkwitz je naknadno
subjektivnim slušnim ispitivanjima dokazao kako produženo
vremensko kašnjenje ne uzrokuje čujne promjene LR filtra
četvrtog reda.
22.9.2013.
Odziv frekvencijskog filtra Linkwitz–Riley :
komplementarni magnitudni odzivi i fazni odziv
(LP = niski propust, HP = visoki propust.
Ozren Bilan
44
22
22.9.2013.
Usporedba
Butterworth i
Linkwitz-Riley
22.9.2013.
Ozren Bilan
45
Rezultati mjerenja stvarnog sustava
ellab
MLS - Frequency Response
21. 12. 04 18.26.55
120.0
CLIO
dBSPL
Deg
C1
3.01
C2
6.03
C3
9.05
C4
2.01
L1
0.23
L2
1.03
L3
0.64
L4
0.34
R1
R2
5.54
3.55
kompenzacija bas
EQ
C
R
7.89
9.75
180.0
CLIO
Deg
-20.0
108.0
80.0
36.0
-40.0
36.0
60.0
-36.0
-60.0
-36.0
40.0
-108.0
-80.0
-108.0
20.0
-180.0
-100.0
100
dBSPL
1k
1/6 Octav e
51.2kHz 16K
Rectangular
10k
Start 1.70ms
Stop 2.87ms
Hz
-180.0
10
20k
100
Sinusoidal
19.0
120.0
dBSPL
14.0
100.0
9.0
4.0
-1.0
-6.0
CLIO
100
1k
1/2 Octav e Delay [ms] 0.000
MLS - Frequency Response
21. 12. 04 18.28.04
180.0
CLIO
180.0
Deg
108.0
108.0
80.0
36.0
36.0
60.0
-36.0
-36.0
40.0
-108.0
-108.0
10k Hz
20
Dist Rise [dB] 30.00
Modul impedacije bas sekcije (crno) i VF sekcije (crveno)
Ozren Bilan
20k
Deg
-180.0
20.0
10
10k Hz
Dist Rise [dB] 30.00
Frekvencijski odziv (napon) bas sekcije (crveno)
i VF sekcije (crno)
21. 12. 04 18.01.25
ellab
Ohm
1k
CH A dBV 1/2 Octav e Delay [ms] 0.000
FreqLO 853.33Hz
Akustički frekvencijski odziv (zvučni tlak) skretnice
s basom (crveno) i s VF (crno)
ellab
CH A Ohm
22.9.2013.
21. 12. 04 17.58.56
108.0
CH B
atenuacija
visokotonski
Sinusoidal
0.0
dBV
100.0
20
Vrijednosti
elemenata
ellab
180.0
-180.0
20k
100
CH B
dBSPL
1/6 Octav e
1k
51.2kHz
16K
Rectangular
Start 1.70ms
10k
Stop 2.87ms
Hz
20k
FreqLO 853.33Hz
Frekvencijski odziv sistema u fazi
46
23
22.9.2013.
Karakteristike elemenata skretnice
Induktiviteti, otpornici i kondenzatori
koji se koriste u skretnicama moraju biti
vrlo visokih karakteristika s minimalnim
parazitnim elementima.
Metalizirani polipropilen s
pozlaćenom folijom,
minimalna rezonancija
22.9.2013.
Ozren Bilan
47
Linearizacija modula impedancije
Ako krivulja modula impedancije bas zvučnika svojim dijelom, u kojem znatno odstupa od
nazivne impedancije, ulazi u prijelazno frekvencijsko područje pasivnog filtra, nužno je modul
impedancije zvučnika linearizirati, kako ne bi došlo do grešaka u radu. Najčešda greška koja
nastaje je linearizacija modula impedancije zvučnika izmjerenog u zraku ili na ispitnoj ploči.
Međutim, nakon montiranja zvučnika u kutiju, modul impedancije de se znatno promijeniti i
potrebno je linearizirati dobivenu krivulju.
Linearizacija u okolišu fs, izvodi se za modul impedancije u željenoj radnoj zapremini, a ne s
obzirom na parametre zvučnika mjerene u zraku. Mnogi zvučnici za potrebe linearizacije modula
impedancije u području osnovne rezonancije zahtijevaju enormno velike kondenzatore i
induktivitete, pa se ta linearizacija ne izvodi.
Ozren Bi lan
Sinusoidal
Ozren Bilan
2002.04.10 19:13:04
180.0
8.00
Ohm
Deg
Ohm
17.0
108.0
7.00
36.0
6.00
-36.0
5.00
-108.0
4.00
-180.0
3.00
1k
22.0
CLIO
1. bez kompenzacije
2. 32 μF+ 3.9 oma
12.0
7.0
2.0
-3.0
10
File: komp 32 + 3.9.sini
22.9.2013.
100
CH A
Ohm
Unsmoothed
1k
Stepped
Delay [ms] 0.000
Dist Rise [dB] 30.00
Hz
10k
20k
Sinusoidal
2002.04.10 18:47:27
CLIO
180.0
Deg
1.
2.
3.
4.
bez kompenzacije.
3.2 μF + 3.9 oma
4.2 μF + 3.9 oma
5,2 μF + 3.9 oma
108.0
36.0
-36.0
-108.0
File:
Ozren Bilan
-180.0
10k
Hz
CH A
Ohm
Unsmoothed
Stepped
Delay [ms] 0.000
20k
Dist Rise [dB] 30.00
48
24
22.9.2013.
Koliko treba prigušiti visokotonski
zvučnik?
Pretpostavimo slijedede vrijednosti: bas zvučnik 8 Ω ima osjetljivost 87 dB/1W/1m
Visokotonski zvučnik 4 Ω ima osjetljivost 91.5 dB/1W/1m.
Koliko treba atenuirati visokotonski zvučnik da bi dobili linearan frekvencijski odziv zvučnog tlaka?
Na linearnost odziva djelovat de:
odrezna frekvencija filtera i dimenzije kutije - što djeluje na efekt difrakcije,
akustički odziv zvučnika - što de djelovati na glasnodu u okolišu odrezne točke,
akustička faza zvučnika u točci odrezne frekvencije - što de djelovati na glasnodu,
sumirani odziv zvučnika pri uzimanju u obzir akustičke faze svakog zvučnika,
mjesto gdje de zvučnici biti smješteni u prostoriji - što djeluje na efekt sumiranja niskofrekvencijskih modova i
glasnodu u niskom dijelu spektra,
akustička obrada prostorije (ukupna apsorpcija) djeluje na frekvencijsku uravnoteženost spektra
Svi navedeni utjecaji de djelovati u vedem ili manjem iznosu na potrebnu atenuaciju, a ako ih u prvoj aproksimaciji
zanemarimo, možemo izračunati slijedede teoretske vrijednosti:
Pri pobudi bas zvučnika s 2.83 V na 8 Ω, zvučnik de biti u radnom području pobuđen s 1W snage. BAS de onda
realizirati glasnodu 87 dB. Istovremeno de visokotonski zvučnik biti pobuđen s 2.83V, što je na 4 Ω jednako: 2.832 / 4
= 2 W snage. Ukupna glasnoda u radnom području zvučnika bit de onda, 10 log2 = 3 dB, viša tj. 94.5 dB.
Oduzmemo li realizirane glasnode: 94.5 - 87 = 7.50 dB dobit demo potrebnu atenuaciju visokotonskog zvučnika.
Dobra aproksimacija za početno podešavanje zvučničkog sustava bio bi atenuator, konstruiran od otpornika u seriju s
visokotonskim zvučnikom vrijednosti 2.32 Ω i otpornika u paraleli s visokotonskim zvučnikom, vrijednosti 2.91 Ω. Ta
kombinacija dala bi atenuaciju od oko 7.51 dB na visokotonskom zvučniku, a filter bi bio zaključen s 4 Ω. Mogude je i
postaviti predotpor ispred filtra ali to je nepovoljnija situacija.
22.9.2013.
Ozren Bilan
49
Razina zvučne snage ili tlaka ?
1985. napravljena su dva zvučnika s s vrlo sličnim indeksima usmjerenosti ali
optimizirani s različitim ciljem. Yamaha NS-10M projektirana je za konstantnu
zvučnu snagu s relativno nelinearnim odzivom razine zvučnog tlaka. Na slici desno,
JBL 4301 projektiran je s konstantnim odzivom razine zvučnog tlaka.
Jedan je projektiran za točan zvuk na vedim udaljenostima, kao kudni zvučnik, a drugi
kao studio monitor na maloj udaljenosti pri monitoriranju. Jedan od njih postao je
međunarodni standard za studijsko monitoriranje na maloj udaljenosti (standard
near-field monitor).
Onaj projektiran za slušanje na velikoj udaljenosti : Yamaha NS-10M!
22.9.2013.
Ozren Bilan
LINEARNA RAZINA ZVUČNOG TLAKA
NELINEARNA RAZINA ZVUČNE SNAGE
50
Indeks usmjerenosti [dB]
NELINEARNA RAZINA ZVUČNOG TLAKA
Indeks usmjerenosti [dB]
Razina zvučnog tlaka [dB]
Razina zvučnog tlaka [dB]
LINEARNA RAZINA ZVUČNE SNAGE
25
22.9.2013.
Karakteristike usmjerenosti
Tipični zvučnik u kutiji, bez obzira na konfiguraciju, uvijek je neusmjeren na niskim frekvencijama,
a prema visokim frekvencijama postaje sve više i više usmjeren. Ukupna akustička snaga koja se
emitira u prostoriju slabi oko 10dB tj. deseterostruko pri prijelazu s niskih na visoke frekvencije.
Nepravilni frekvencijski odziv snage uzrok je vrlo snažnih pobuda niskofrekvencijskih modova
prostorije, što ima za posljedicu tipični zvuk zvučničkog sustava.
Slika prikazuje nekoliko situacija iz prakse u kojima nastaju problemi. Dok je na slici a) situacija
pravilna, slika b) prikazuje zvučnik koji ima izražene latice u vertikalnom smjeru. slika c) prikazuje
zvučni lijevak s konstantnom karakteristikom usmjerenosti kojem u osi nastaje jako slabljenje
tlaka. Iz navedenog proizlazi da je potrebno poznavati točne karakteristike usmjerenosti, a ne
ovisiti samo o stupnju usmjerenosti sustava.
22.9.2013.
Ozren Bilan
51
Stupanj usmjerenosti izvora
22.9.2013.
Ozren Bilan
52
26
22.9.2013.
Zračenje klipa u ploči
Membranski izvor (kružni klip) u beskonačnom zvučnom
zidu je dobra početna aproksimacija za analizu zračenja
stvarnog zvučnika.
Tlak u dalekom polju kojeg emitira kružni klip u
beskonačnoj ploči bit de funkcija promjera klipa a,
frekvenciji prikazanoj pomodu valnog broja k i smjeru, gdje
je 0o smjer emitiranja:
kružni klip u ploči
usmjerenost
22.9.2013.
Ozren Bilan
53
Niske frekvencije (ka<1)
Na niskim frekvencijama izraz ka imat de
malu vrijednosti i zvučnik de emitirati
podjednako u svim smjerovima.
Zvučnik u zvučnoj kutiji emitirat de niske
frekvencije podjednako prema naprijed i
pozadi kutije.
Zvučni valovi širit de se jednoliko u svim
smjerovima.
Ova karakteristika je razlog zbog kojeg
lokacija sub basa nije kritična – možemo ga
bilo gdje postaviti i uvijek de ispuniti
prostoriju zvukom.
22.9.2013.
2D
3D
krivulja usmjerenosti
Ozren Bilan
54
27
22.9.2013.
Visoke frekvencije (ka>>1)
Porastom frekvencije izraz ka postaje
mnogo veći od 1 i zvučno polje postaje sve
usmjerenije pa se pojavljuju bočne latice.
Glavna latica ograničena je na otprilike 200
sa strana centralne osi, dok amplituda tlaka
naglo pada pomakom iz centralne osi.
Bočne latice su mnogo manje amplitude.
Pri tome zvučni valovi bočnih latica
pokazuju suprotnu fazu od zvučnog vala
glavne latice. Koristimo li isti zvučnik za
niske i visoke frekvencije to ćemo osjetiti
naglim slabljenjem visokih frekvencija
pomaknemo li se u stranu od centralne osi
zvučnika.
Dobro projektirani zvučnici rješavaju ovaj
problem na način da visoke frekvencije
preko skretnice dovedu do drugog zvučnika
sustava.
22.9.2013.
2D
3D
krivulja usmjerenosti
Ozren Bilan
55
Krivulja usmjerenosti
Na visokim frekvencijama izraz ka je mnogo vedi
od 1 i zvučno polje je vrlo usmjereno.
visokotonski zvučnik
Na srednjim frekvencijama emitiranje zvučnog
polja je između niskih i visokih frekvencija, tj
usmjerenje je manje.
Na niskim frekvencijama izraz ka imat de malu
vrijednosti i zvučnik de emitirati podjednako u
svim smjerovima. Zvučnik je neusmjeren.
22.9.2013.
Ozren Bilan
srednjetonski zvučnik
bas zvučnik
56
28
22.9.2013.
Izmjereni podaci stvarnih zvučnika
Želimo li da u zvučničkom sustavu svi zvučnici budu neusmjereni, što znači da emitiraju zvučnu
energiju u cijeli prostor, potrebno je koristiti više zvučnika različitih dimenzija za svako
frekvencijsko područje. Za zvučnički sustav sa četiri komponente, tablica pokazuje usporedbu
veličine svakog zvučnika sa njegovim radnim frekvencijskim područje i ka.
Zvučnik
Promjer (cm)
Frekvencije (Hz)
Odrezivanje
ka
bas
30
20-2,000
5.5
srednjetonski
12
2,000-5,000
5.5
visokotonski
6
5,000-10,000
5.5
supervisokotonski
3
10,000-20,000
5.5
22.9.2013.
Ozren Bilan
Zvučnici ne emitiraju zvučnu energiju
jednoliko
zbog oblika kutije, difrakcije,
učinka usmjerenosti svakog zvučnika
sustava, nepravilnog sumiranja zvučnika na
skretnici. Jednoliki frekvencijski odziv izvan
osi kao posljedicu imat će jednolike
refleksije u prostoriji što neposredno
doprinosi stabilnim virtuelnim izvorima koji
nisu frekvencijski ovisni.
57
ELEKTROSTATSKI ZVUČNICI
Deutsche Klangfilm AG iz Berlina, dvadesetih godina prošlog stoljeda, za ozvučenje svojih kino sala,
zatražila je od inženjera Vogta prikladne zvučnike.
1922. Vogt je konstruirao prve elektrostatske zvučnike. Dimenzije zvučnika iznosile su nekoliko m2 i
imali su dovoljnu glasnodu za ozvučenje kino auditorija. Prenosili su frekvencijski spektar zvučnog
filma s izuzetnom transparentnošdu i impulsnim odzivom. Konstrukcija im je bila ista kakvu
poznajemo i danas.
U to vrijeme nisu postojali dobri izolacijski materijali tako da je najvedi problem bilo električno
izbijanje među elektrodama.
Tek nakon 1950. godine javljaju se prvi komercijalno uspješni kudni elektrostatski zvučnici. Za
sustave ozvučenja nemaju značaja osim u manjim prostorijama.
Zanimljivost je da su se prvi elektrostatski zvučnici, bez nekih bitnih promjena konstrukcije, zadržali
na tržištu i preko 30 godina, što nedvojbeno ukazuje na njihovu tehnološku jednostavnost i
savršenost. Nakon 1980. dolazi do novih unaprjeđenja u konstrukciji elektrostatskih zvučnika i
nakon toga, čini se da je elektrostatski sistem pretvaranja zvuka došao do svog vrhunca.
22.9.2013.
Ozren Bilan
58
29
22.9.2013.
Elektrostatska
sila
U najranije doba razvoja elektrostatskog
zvučnika, prve konfiguracije tvorile su
formu najjednostavnijeg zračnog
kondenzatora kojemu je jedna ploča bila
metalna, a druga potpuno paralelna s
prvom, savitljiva električki vodljiva
elektroda. Sila koja djeluje na ploču
kondenzatora je:
F= eo AV2 / 2 d2
Sila je proporcionalna kvadratu napona
Napon mora biti vrlo visok (3 – 5 kV)
gdje su
eo
8.854 x 10-12 F/m (dielektrična konstanta
zraka)
F
sila u N
A
površina svake ploče u m2
V
napon među pločama u V
d
udaljenost među pločama u m
22.9.2013.
Ozren Bilan
59
Protutaktni sustav rada
Kako je sila, F, proporcionalna kvadratu
napona, već u najranije doba razvoja
elektrostatskih zvučnika uočeno je da bi se
protutaktnim načinom rada postigla daleko
manja izobličenja.
Osnovni princip elektrostatskog zvučnika u
protutaktnom načinu rada sastoji se od vrlo
tanke membrane koja je napravljena tako da
bude vrlo malo, ali ipak vodljiva i koja je
ovješena u sredini, izmeĎu dvije vanjske
elektrode.
Masa elektrode je najčešće manja od mase
zračnog sloja na obje strane membrane.
Vanjski izvor vrlo visokog istosmjernog napona
(ekvivalentan magnetu dinamičkog zvučnika)
daje konstantni električni naboj membrani.
Pobudni signal dovodi se na dvije vanjske
učvršćene elektrode, tako da su one uvijek
jednakog, a suprotnog naboja. Konstantan
naboj titrajne elektrode - membrane i suprotni
naboji na učvršćenim elektrodama - statorima
se, ovisno o polaritetu, privlače ili odbijaju.
Riječ je o čistom protutaktnom principu rada.
22.9.2013.
Ozren Bilan
60
30
22.9.2013.
Walkerova
jednadžba
Pri konstrukciji protutaktnog elektrostatskog
zvučnika temeljna analitička pretpostavka je
Walkerova jednadžba iz 1965. koja glasi:
p = Isig Vpol / 2 π c r d
gdje je:
p
r
Isig
Vpol
c
r
d
zvučni tlak [N/m2]
udaljenosti [m]
struja pobude [A]
napon polarizacije [V]
brzina zvuka [m/s]
udaljenost na kojoj vršimo mjerenje
udaljenost membrane od statora u [m]
22.9.2013.
Ozren Bilan
Odabir
tipa
i
premaza
membrane su od vitalne
važnosti za kvalitetu zvuka.
Visoka otpornost membrana
omogudava
dobrom
elektrostatskom
zvučniku
najlinearniji rad u režimu
konstantnog
naboja
što
rezultira niskim izobličenjima i
kvalitetnim zvukom.
Srednjetonsko-visokotonska
sekcija uobičajeno se izrađuje
od Mylara debljine do 3 μm, a
isti materijal mogude je
koristiti i za bas sekciju. Taj
materijal daje čvrst bas.
22.9.2013.
61
Membrane
Ozren Bilan
62
31
22.9.2013.
Kapacitet zvučnika
Kapacitet elektrostatskog zvučnika jedan je od najvažnijih parametara u odnosu na pravilan rad audio
transformatora kojim se pobuđuje zvučnik signalom izlaznog pojačala. Kapacitet zvučnika je
C = 8854 x A / d
C
A
D
kapacitet zvučnika u [pF]
površina membrane u [m2]
udaljenost među statorima u [mm]
Na dobivenu vrijednost obično se doda 15 - 25%, zbog parazitnih rasipnih kapacitivnosti. Najčešde se izvodi kao
kaskada sa slijededim sastavnim dijelovima: transformator 220/12V u kudištu s mrežnim utikačem,
transformator za montažu na tiskanu pločicu (220/12 V), kondenzatori 0.1 F / 630V dioda 1N5408 (1000V),
visokonaponski otpornici cca. 1-10 MΩ ili više vrijednosti. Transformatori u kudištu s ispravljačem izuzetno su
jeftini i omogudavaju realizaciju visokonaponskog ispravljača koji galvanski dvostruko odvaja mrežni napon od
elektrostatskog zvučnika. Primjenom transformatora u kudištu s utikačem sprječavamo dovođenje mrežnog
napona u elektrostatski zvučnik, a istovremeno spojni vodovi potrebni za rad napajanja vode vrlo niski i
bezopasni napon od 12V.
22.9.2013.
Ozren Bilan
63
Sustav sa sub basom
Primjena posebnog subbasa i ograničenje rada full range elektrostatika
u najdubljoj oktavi, može povećati glasnoću sustava više od 10 dB.
Preporučljiva je samogradnju srednjetonskog ili visokofrekvencijskog
elektrostatskog zvučnika. Svi problemi su višestruko manji, a kvaliteta
zvuka elektrostatika ostaje. Primjeri ovakvih sustava su Martin Logan s
dinamičkim kompresijskim zvučnikom ili QUAD 63 sa dipolnim
subbasom.
22.9.2013.
Ozren Bilan
64
32
22.9.2013.
Najnoviji elektrostatski
zvučnici pomakli su u
potpunosti sve
tehnološke granice i
neki ih drže za najbolje
pretvarače koji su ikad
napravljeni.
Reproduciraju od 16Hz
vrlo visokom
glasnodom, a
izobličenja svih tipova
su manja od 0,03%.
Noviji tipovi koriste se
sa digitalnim signalnim
procesorima koji
omogudavaju siguran
rad, a stariji zvučnici,
poput ESL 63, imali su
ugrađen soft-clipper:
22.9.2013.
Ozren Bilan
65
33
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
6
File Size
5 941 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content