Projektowanie zwrotnic 3.pdf

(238 KB) Pobierz

KURS

Projektowanie zwrotnic

głośnikowych, część 3

Zniekształcenia

Do analizy zniekształceń, korzy-

stając z wyżej wymienionych wiado-

mości, posłużę się głośnikiem 8WO-

OFER/P ﬁrmy Beyma. Przetwornik

ten jest głośnikiem niskotonowym

należącym do serii studyjnej. Cha-

rakteryzuje się niskim poziomem

zniekształceń. W tab. 3 podano jego

wybrane parametry.

Membrana głośnika jest wykona-

na z polipropylenu. Beyma należy

do nielicznych producentów głośni-

ków, którzy w notach katalogowych

zamieszczają charakterystyki znie-

kształceń.

Na rys. 11 pokazano charak-

terystykę amplitudową głośni-

ka 8WOOFER/P z zaznaczonymi

zniekształceniami. Krzywe opisa-

ne jako „H2” i „H3” to amplituda

odpowiednio drugiej i trzeciej har-

monicznej. Jak widać, dla często-

tliwości 200 Hz skuteczność gło-

śnika wynosi 90 dB, podczas gdy

amplitudy harmonicznych są na

poziomie mniejszym niż 40 dB.

Stosunek poziomu składowej pod-

stawowej do poziomu jej harmo-

nicznych jest duży, wynosi około

90 dB–40 dB=50 dB.

Na rys. 12 znajduje się charak-

terystyka impedancji tego głośnika.

W kolejnej części kursu o projektowaniu zwrotnic zostanie

omówiony wpływ budowy głośnika na jego charakterystykę

amplitudową i charakterystykę impedancji. Poznane metody

analizowania pacy głośników będą przydatne podczas projektowania

zwrotnic dla zestawów głośnikowych.

Można na niej zauważyć nierów-

ność przy częstotliwości 900 Hz.

Najpierw spróbujemy wyznaczyć

częstotliwość, dla której membrana

tego głośnika zaczyna tracić sztyw-

ność. Nierówność na charakterysty-

ce impedancji jest bardzo mała, nie

towarzyszy jej odpowiadająca nie-

równość na charakterystyce amplitu-

dowej. Wzrost skuteczności głośnika

Rys. 11. Charakterystyka amplitudowa głośnika 8WOOFER/P z zaznaczonymi

zniekształceniami

Tab. 3. Wybrane parametry głośnika

8WOOFER/P ﬁrmy Beyma

Parametr

Wartość

Impedancja

8 V

R e

5,37 V

Moc RMS

50 W

Skuteczność

92 dB/1 W@1m

B l

7,1

M ms

0,02 kg

C ms

940,2 m m/N

R ms

1,97 kg/s

V as

75 l

Sprawność

0,6 %

X max

4,5 mm

L e @1 kHz

0,6 mH

Częstotliwość rezonansowa

fs

35 Hz

Q ts

0,38

Q ms

2,33

Q es

0,47

Rys. 12. Charakterystyka impedancji głośnika 8WOOFER/P

Elektronika Praktyczna 4/2007

109

886694379.066.png

886694379.077.png

886694379.088.png

886694379.098.png

886694379.001.png

886694379.012.png

886694379.019.png

886694379.020.png

886694379.021.png

886694379.022.png

886694379.023.png

886694379.024.png

886694379.025.png

886694379.026.png

886694379.027.png

886694379.028.png

886694379.029.png

886694379.030.png

886694379.031.png

886694379.032.png

886694379.033.png

886694379.034.png

886694379.035.png

886694379.036.png

886694379.037.png

886694379.038.png

886694379.039.png

886694379.040.png

886694379.041.png

886694379.042.png

886694379.043.png

886694379.044.png

886694379.045.png

886694379.046.png

886694379.047.png

886694379.048.png

886694379.049.png

886694379.050.png

KURS

Tab. 4. Wybrane parametry głośnika

T2010 ﬁrmy Beyma

Parametr

Wartość

Impedancja

8 V

R e

6 V

Częstotliwość

rezonansowa fs

1050 Hz

Q ms

5,19

Q es

2,39

Q ts

1,64

B l

3,2

Moc RMS

12 W

Skuteczność

92 dB/1W @ 1m

następuje dla częstotliwości około

1 kHz, spada przy częstotliwości

2 kHz. Powyżej tej częstotliwości

charakterystyka jest coraz bardziej

nierówna. Spadek skuteczności gło-

śnika powyżej częstotliwości 3 kHz

następuje ze stromością 6 dB/oktawę.

Z tych informacji można wycią-

gnąć kilka wniosków:

1 Membrana zaczyna tracić sztyw-

ność przy częstotliwości około

1 kHz.

2 Membrana jest polipropylenowa,

na charakterystyce amplitudowej

nie występują duże różnice am-

plitudy, można założyć, że znie-

kształcenia wzrosną tylko nie-

znacznie.

3 Nachylenie spadku skuteczności

powyżej częstotliwości 3 kHz

odpowiada stromości wynikającej

z modelu impedancji głośnika,

w związku z tym zniekształcenia

nie powinny szybko rosnąć.

4 Dla częstotliwości 7 kHz,

7,5 kHz oraz 8 kHz występują

ostre rezonanse, częstotliwości te

nie znajdują się już w obszarze

pracy tłokowej głośnika, więc

zniekształcenia dla tych często-

tliwości będą większe.

5 W okolicach częstotliwości rezo-

nansowej głośnik pracuje z du-

żymi wychyleniami, w związku

z tym nastąpi zwiększenie znie-

kształceń. Zniekształcenia będą

na niskim poziomie, gdy cha-

rakterystyka amplitudowa będzie

płaska. Potwierdza to poziom

harmonicznych.

Na charakterystyce z rys. 11

można zauważyć, iż dla częstotli-

wości 900 Hz poziom drugiej i trze-

ciej harmonicznej wzrasta – po-

ziom zniekształceń wzrasta. Wzrost

ten jest nie duży – około 5 dB.

Zauważmy także, że poziom dru-

giej harmonicznej od częstotliwości

2 kHz zaczyna spadać, trzeciej od

Rys. 13. Charakterystyka amplitudowa głośnika T2010 uwzględniająca 2. i 3.

harmoniczną

Rys. 14. Charakterystyka impedancji głośnika T2010

1,5 kHz. Nie jest to spowodowane

nagłą linearyzacją głośnika. Poziom

składowej podstawowej zaczyna

spadać dla częstotliwości 4 kHz.

Druga harmoniczna dla 2 kHz ma

częstotliwość 4 kHz, trzecia dla

1,5 kHz ma częstotliwość 4,5 kHz.

Duże tłumienie membrany poli-

propylenowej powoduje tłumienie

zniekształceń i sygnałów powyżej

4 kHz.

Podane wyżej analizy zniekształ-

ceń dotyczą nie tylko głośników

niskotonowych, możemy je także

zastosować do głośników wyso-

kotonowych. Poniżej przedstawię

analizę dwóch głośników wysoko-

tonowych ﬁrmy Beyma – T2010

oraz T2030. Są to głośniki bardzo

podobne, głównie różnią się ma-

teriałem, z którego zbudowana jest

kopułka.

Głośnik T2010 należy do serii

przetworników studyjnych. Posiada

miękką kopułkę z supronylu, stru-

mień magnetyczny w szczelinie jest

stabilizowany miedzianym pierście-

niem. W tab. 4 podano parametry

głośnika T2010.

Na rys. 13 pokazano charakte-

rystykę amplitudową wraz z pozio-

mem drugiej i trzeciej harmonicznej.

Analizując przebieg charakterystyki

amplitudowej można zauważyć re-

zonans w okolicach 3,5…4 kHz

i podobny kształtem rezonans przy

częstotliwości około 11 kHz. Trzecią

harmoniczną sygnału 3,66 kHz jest

częstotliwość 3*3,66=11 kHz. Mo-

żemy, wiec z dużym prawdopodo-

bieństwem założyć, iż dla częstotli-

wości 3,5 kHz poziom trzeciej har-

monicznej będzie znacząco większy

niż dla pozostałych częstotliwości.

110

Elektronika Praktyczna 4/2007

886694379.051.png

886694379.052.png

886694379.053.png

886694379.054.png

886694379.055.png

886694379.056.png

886694379.057.png

886694379.058.png

886694379.059.png

886694379.060.png

886694379.061.png

886694379.062.png

886694379.063.png

886694379.064.png

886694379.065.png

886694379.067.png

886694379.068.png

886694379.069.png

886694379.070.png

886694379.071.png

886694379.072.png

886694379.073.png

886694379.074.png

886694379.075.png

886694379.076.png

886694379.078.png

886694379.079.png

886694379.080.png

886694379.081.png

886694379.082.png

886694379.083.png

886694379.084.png

886694379.085.png

886694379.086.png

886694379.087.png

KURS

Tab. 5. Wybrane parametry głośnika

T2030 ﬁrmy Beyma

Parametr

Wartość

Impedancja

8 V

Re

5 V

Moc RMS

15 W

Skuteczność

95 dB/1W @ 1m

B l

3

Częstotliwośc

rezonansowa

1050 Hz

Q ms

3,96

Q es

1,57

Q ts

1,12

my jednak, iż ta harmoniczna ma

częstotliwość 2*18=36 kHz, czyli

znacznie powyżej możliwości ludz-

kiego słuchu.

Na rys. 16 znajduje się charak-

terystyka impedancji tego głośnika.

Można na niej zauważyć bardzo

nieznaczną nierówność przy często-

tliwości 5,5 kHz, na charakterystyce

amplitudowej można zauważyć spa-

dek dla tej częstotliwości. Spowo-

dowane jest to prawdopodobnie re-

zonansem. Długość fali odpowiada-

jąca 5,5 kHz to 62,4 mm, rezonans

półfalowy występuje na długości

62,4/2=31,2 mm. W nocie katalogo-

wej można znaleźć informację, iż

kopułka ma średnicę 32 mm, więc

rezonans ten jest prawdopodobnie

związany z tym wymiarem. Możemy

wyciągnąć też zawsze prawidłowy

wniosek, iż przy częstotliwości re-

zonansowej (1050 Hz) poziom znie-

kształceń będzie większy.

Analizując poziom harmonicz-

nych powyższymi metodami, nie

udało się zauważyć zwiększenia

poziomu drugiej harmonicznej, roz-

poczynającego się od częstotliwości

8 kHz. Harmoniczna ta ma często-

tliwość 16 kHz, czyli zbliża się do

granicy pracy tłokowej membrany.

Przedstawione powyżej metody

pozwalają na analizę zniekształ-

ceń głośników i taki wybór czę-

stotliwości ich pracy, aby w jak

największym stopniu korzystać

z pasma pracy tłokowej. Przydatne

będą przy wyborze częstotliwości

podziału podczas projektowania

zwrotnicy.

Roman Łyczko

lyczko_roman@poczta.ox.pl

Rys. 15. Charakterystyka amplitudowa głośnika T2030 uwzględniająca 2. i 3.

harmoniczną

Z charakterystyki możemy odczytać,

iż założenie to jest prawdziwe.

Na rys. 14 znajduje się charak-

terystyka impedancji tego głośni-

ka. Również na tej charakterysty-

ce możemy zauważyć nierówność

w okolicy częstotliwości 3,5…4 kHz.

Świadczy to o słabo tłumionym re-

zonansie. Prawdopodobnie już dla

częstotliwości 3,5 kHz kopułka tra-

ci sztywność. Jednak jak można

zauważyć głośnik ten został w taki

sposób zaprojektowany, iż nawet

powyżej granicy pasma pracy tło-

kowej jest on w stanie skutecznie

przetwarzać sygnały. Charakterystyka

poziomu drugiej harmonicznej po-

wyżej częstotliwości 3,5 kHz prze-

biega bardzo nieregularnie.

Głośnik wysokotonowy charakte-

ryzuje się bardzo małymi wychyle-

niami. W związku, z tym w pobliżu

jego częstotliwości rezonansowej

(1050 Hz), gdy pracuje z dużymi

amplitudami, zniekształcenia będą

dość duże. Potwierdza to charakte-

rystyka poziomu harmonicznych.

Drugim głośnikiem wysokoto-

nowym, który przeanalizuję jest

T2030. Charakteryzuje go twarda

aluminiowa kopułka. W tab. 5 po-

dano parametry tego głośnika.

Na rys. 15 pokazano charakte-

rystykę amplitudową tego głośnika.

Przebieg poziomu składowej podsta-

wowej jest stały do częstotliwości

około 18 kHz. Świadczy to o sła-

bych rezonansach kopułki. Silny

spadek następuje dla częstotliwości

18 kHz. Jest to prawdopodobnie

częstotliwość graniczna pracy tłoko-

wej – kopułka traci sztywność, co

potwierdza podniesienie się pozio-

mu drugiej harmonicznej. Pamiętaj-

Autor jest studentem wydziału

Elektroniki i Telekomunikacji Poli-

techniki Śląskiej w Gliwicach oraz

prezesem Koła Naukowego Elektro-

ników.

Rys. 16. Charakterystyka impedancji głośnika T2030

Elektronika Praktyczna 4/2007

111

886694379.089.png

886694379.090.png

886694379.091.png

886694379.092.png

886694379.093.png

886694379.094.png

886694379.095.png

886694379.096.png

886694379.097.png

886694379.099.png

886694379.100.png

886694379.101.png

886694379.102.png

886694379.103.png

886694379.104.png

886694379.105.png

886694379.106.png

886694379.107.png

886694379.108.png

886694379.002.png

886694379.003.png

886694379.004.png

886694379.005.png

886694379.006.png

886694379.007.png

886694379.008.png

886694379.009.png

886694379.010.png

886694379.011.png

886694379.013.png

886694379.014.png

886694379.015.png

886694379.016.png

886694379.017.png

886694379.018.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin