Порой интересно знать, как устроено то или иное устройство. В данной статье рассмотрим комплектацию колонки, а также разберём процесс их производства.

Колонка

Теплообменники

Теплообменник

Теплообменник для газовой колонки изготовленный из меди.

Любой магазин запчастей для газовых колонок знает, что теплообменник является самой востребованной запчастью. Данный узел предназначен для нагрева воды за счет передачи тепла от горелки. Теплообменник работает в напряженном режиме, он постоянно нагревается и остывает, а изнутри его портит самая обычная накипь. Неудивительно, что со временем он выходит из строя – появляются микротрещины и небольшие отверстия. Износившийся теплообменник требует замены, так как он перестает греть воду и постоянно угрожает залить полы и соседей.

Теплообменники для газовой колонки изготавливают из стали или меди. Стальные модели отличаются небольшим сроком службы и невысокой стоимостью. Медные теплообменники служат заметно дольше, хорошо поддаются ремонту, но цены на них достаточно высокие. Конструктивно все модели представляют собой небольшую радиаторную решетку с проходящими внутри трубками – по ним протекает подогреваемая вода. Под теплообменниками, в камере сгорания, располагается мощная горелка, обеспечивающая нагрев.

Таким образом, теплообменник является сердцем любой газовой колонки Нева (как и любой другой). И от его исправности зависит очень многое, в том числе и возможность достижения заданной температуры нагрева воды.

Газовая горелка

Газовая горелка

Газовая горелка одна из самых надежных деталей, встречающихся в газовой колонке.

Рассматривая запчасти для газовых колонок Нева, нельзя пройти мимо такого важного узла, как газовая горелка. Она отвечает за горение газа и нагрев протекающей через колонку воды. Горелки изготавливаются из прочной стали, обладающей свойством выдерживать циклические температурные нагрузки. Они являются часть газовых узлов и входят в состав камер сгорания. Контроль их работоспособности осуществляется с помощью смотровых окошек (в некоторых моделях они отсутствуют).

Газовые горелки выходят из строя достаточно редко. Например, все в тех же колонках Нева чаще всего ломаются теплообменники, подвергающиеся воздействию температурных нагрузок. Что касается горелок, то потеря их работоспособности чаще всего связана с засорением. Ремонт сводится к их тщательной прочистке. Возникновению засоров способствует образование окалины и сажи – все это засоряет отверстия, через которые горелка выпускает газ.

Система запала

Газовые колонки оснащаются одной из трех систем розжига:

  • Электрический розжиг;
  • Пьезоэлектрический розжиг;
  • Гидродинамический розжиг.

Если в колонке используется электрический розжиг, то в ее конструкции мы найдем запальный электрод, находящийся вблизи горелки – он дает искру, которая и поджигает газ. Также в системе присутствует электронный блок розжига, вырабатывающий высокое напряжение для образования искры. Здесь же мы можем видеть блок батареек, от которых питается электронный блок розжига. Постоянно горящий запальник отсутствует – это большой плюс.

Пьезоэлектрический розжиг состоит из кнопки запуска, термоэлемента, пьезоэлемента и газового запальника. Включив подачу газа и нажав на кнопку, мы зажигаем запальник. Кнопка включения удерживается нажатой в течение 10-15 секунд, пока запальник прогреет термоэлемент – далее кнопку можно отпустить. Открытие крана вызовет подачу газа в газовую горелку, которая запустится от горящего запальника. Плюсом данного розжига является полное отсутствие электроники, минусом – дополнительный расход газа на запал.

В некоторых старых моделях газовых колонок присутствуют запальники, но отсутствуют какие-либо системы розжига – сам запальник поджигается обыкновенной спичкой. Сегодня такие колонки не производятся.

Электрический генератор для гидродинамического розжига

Гидродинамический розжиг для работы использует электрический генератор, который подает электрический ток разной силы, в зависимости от напора воды.

Гидродинамический розжиг не требует батареек и не расходует газ. Он состоит из небольшого генератора, вращающегося под давлением воды, и электрической схемы, преобразующей энергию генератора для питания блока электрического розжига и системы контроля наличия газа. То есть, это небольшая бортовая электростанция. Минусом гидродинамического розжига является его сложность – чем больше деталей, тем меньше надежность.

Системы безопасности

Современные газовые колонки состоят из множества систем безопасности. К ним относятся:

  • Системы контроля тяги – состоит из датчика, находящегося вблизи дымохода. Если тяги нет, датчик запретит запуск колонки;
  • Системы контроля газа – здесь используются термоэлемент или ионизационный контроль пламени. Суть этих систем заключается в том, чтобы отключить подачу газа при потухании колонки. Для систем ионизационного контроля необходимо дополнительное питание, а термоэлемент производит механическое отключение колонки;
  • Защита от перегрева – если по каким-то причинам температура нагрева превысит критическое значение, сработает предохранительный клана.

Системами контроля газа оснащаются даже самые дешевые аппараты, а для более дорогих моделей характерно наличие многоступенчатых систем безопасности.

Душа нараспашку

Самый простой способ отделить фронтальное излучения динамика от тылового — смонтировать его на щите как можно большего размера. Из этой простой идеи и родились, собственно, первые акустические системы, представлявшие собой ящик с открытой задней стенкой, поскольку для компактности края щита просто взяли, да и загнули под прямым углом. Однако в плане воспроизведения басов успехи подобных конструкций впечатляли не слишком. Помимо несовершенства корпуса проблема была еще и в очень небольшом по современным понятиям ходе подвески диффузоров. Чтобы хоть как-то выйти из положения, использовались динамики как можно большего размера, способные развивать приемлемое звуковое давление при небольшой амплитуде колебаний.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают PureAudioProject Trio 15TB с 15-дюймовыми НЧ-драйверами на трехслойных бамбуковых панелях

Несмотря на кажущуюся примитивность подобных конструкций, у них имелись и кое-какие достоинства, причем настолько специфические и интересные, что адепты открытых АС не перевелись до сих пор.

Начать с того, что отсутствие каких-либо препятствий на пути звуковых волн – лучший путь к повышению чувствительности. Момент этот особенно ценен для аудиофильских ламповых усилителей, в особенности однотактных или лишенных обратной связи. Бумажные диффузоры большого диаметра даже на мощности порядка четырех-пяти ватт способны создать довольно-таки внушительный, и при этом на удивление открытый и свободный саунд.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают При высоте 1,2 м в мире открытой акустики Jamo R907 считаются практически компактами

Что же касается тылового излучения, то чтобы не вносить искажений в прямой звук, оно должно приходить к слушателю с заметной задержкой (свыше 12-15 мс) — в таком случае его влияние ощущается как легкая реверберация, лишь добавляющая в саунд воздуха и расширяющая музыкальное пространство. Тонкость в том, что для создания этой самой «заметной задержки» колонки, разумеется, должны быть расположены на изрядном расстоянии от стен. К тому же большая площадь передней панели и внушительные размеры НЧ-драйверов соответствующим образом сказываются на общих габаритах АС. Одним словом, обладателей небольших и даже средних жилых комнат просьба не беспокоиться.

Кстати, частный случай открытых систем — акустика, построенная на электростатических излучателях. Только за счет почти невесомой диафрагмы большой площади, ко всем вышеописанным преимуществам, у электростатов добавляется способность филигранно передавать даже самые резкие динамические контрасты, а благодаря отсутствию разделения сигнала в зонах СЧ и ВЧ, еще и завидная тембральная точность.

Открытое оформление

Плюсы: Высококлассные открытые колонки — отличный способ получить реальный кайф от прослушивания пуристских ламповых однотактников.

Минусы: Про жирные компрессионные басы лучше забыть сразу. Весь звуковой тракт должен быть подчинен идее открытой акустики, а сами колонки придется выбирать из крайне ограниченного числа предложений.

Дымоход

Дымоход газовой колонки

Так выглядит дымоход, выполненных из гофры. Кольцо имеет сугубо эстетическое значение.

Правильнее назвать эту запчасть для газовых колонок Нева отводом под дымоход. Он обеспечивает сбор продуктов сгорания, направляя их в дымоходную трубу через воздуховод – далее они отправляются на улицу посредством естественной тяги. В некоторых колонках здесь стоит вентилятор, используемый для принудительной подачи воздуха и удаления продуктов сгорания – так устроены колонки с закрытой камерой сгорания.

Запертый в ящике

С ростом мощности и улучшением параметров усилителей сверхвысокая чувствительность акустики перестала быть главным камнем преткновения, а вот проблемы неравномерности АЧХ, и в особенности правильного воспроизведения басов, стали еще более актуальными.

Гигантский шаг к прогрессу в данном направлении сделал в 1954 году американский инженер Эдгар Вильчур. Он запатентовал акустическую систему закрытого типа, и это был отнюдь не трюк в стиле нынешних патентных троллей.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают Патентная заявка Эдгара Вильчура на АС в закрытом оформлении

К тому моменту уже был изобретен фазоинвертор и, понятное дело, к ящику с дном динамик тоже примеряли неоднократно, только вот ничего хорошего из этого не получалось. Из-за упругости замкнутого объема воздуха приходилось или терять существенную часть энергии диффузора, или делать корпус непомерно большим, чтобы снизить градиент давления. Вильчур же решил обратить зло во благо. Он сильно понизил упругость подвеса, переложив таким образом контроль за движением диффузора на объем воздуха — пружину куда более линейную и стабильную, чем гофр или резиновое кольцо.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают В закрытом ящике движения диффузора контролируются воздухом — в отличие от бумаги или резины он не стареет и не изнашивается

Так удалось не только полностью избавиться от акустического короткого замыкания и поднять отдачу на низких частотах, но и ощутимо сгладить АЧХ на всем ее протяжении. Однако обнаружился и минорный момент. Выяснилось, что демпфирование замкнутым объемом воздуха приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и резкому ухудшению воспроизведения частот ниже данного порога. Для борьбы с такой неприятностью пришлось увеличивать массу диффузора, что логичным образом привело к снижению чувствительности. Плюс поглощение внутри «черного ящика» чуть ли не половины акустической энергии, не могло не внести вклада в снижение звукового давления. Одним словом, новому типу колонок потребовались усилители довольно серьезной мощности. К счастью, на тот момент они уже существовали.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютСабвуфер SVS SB13-Ultra с закрытым акустическим оформлением

Сегодня закрытое оформление применяется по большей части в сабвуферах, особенно в тех, что претендуют на серьезное музыкальное исполнительство. Дело в том, что для домашних кинотеатров энергичная отработка самых низких басов часто оказывается важнее динамической и фазовой точности на всем протяжении НЧ-диапазона. А вот объединив относительно компактный закрытый саб с приличными сателлитами, можно добиться куда более правильного звука — пускай и не наполненного сверхглубокими басами, зато крайне быстрого, собранного и четкого. Всё вышесказанное можно отнести и на счет полнодиапазонных колонок, «закрытые» модели которых изредка появляются на рынке.

Закрытый ящик

Плюсы: Образцовая скорость атаки и разрешение в низкочастотном диапазоне. Относительная компактность конструкции.

Минусы: Требуется достаточно мощный усилитель. Сверхглубоких басов на грани инфразвука добиться весьма затруднительно.

Модули в колонках с закрытой камерой сгорания

Схема работы колонки с закрытой камерой сгорания

На этой схеме вы увидите основные модули газовой колонки с закрытой камерой сгорания, а также принцип ее работы.

Закрытая камера сгорания забирает воздух не из помещения, а с улицы, посредством специального вентилятора. Этот вентилятор не только нагнетает воздух, но и способствует принудительному удалению продуктов сгорания. Управляет им специальная электронная схема, которая регулирует обороты и модулирует пламя. Что касается модуляции пламени, то она позволяет стабилизировать температуру воды на выходе газовой колонки.

Так как колонки с закрытыми камерами сгорания наделены электронными блоками управления и вентиляторами, то для их работы необходимо подключение к электрической сети. Для этого в их конструкции предусмотрен блок питания, чаще всего располагающийся на системной плате.

Нева 3208

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

Из чего состоит газовая колонка Нева 3208? Здесь по сути тот же комплект. Отличия касаются некоторых деталей и их материалов.

В этом аппарате ключевыми составляющими являются:

  • Теплообменник «Нева Люкс». Для его изготовления применена чистая медь.
  • Главная газовая горелка. Находится внизу аппарата под контуром ТО.
  • Два узла. Первый – с газом. Второй – с водой.
  • Комплект безопасности. Он состоит из:
  • термопары,
  • электромагнитного клапана,
  • индикаторов перегрева,
  • прочих полезных устройств.
  • Шланги, подводящие воду и топливо. Они – сильфонные. Отличаются хорошей гибкостью и прочностью. С внешней стороны их оплетает спираль из нержавейки. У них имеются фитинги с латунным резьбовым контактом. Ещё есть штуцер и прокладки.
  • Воздуховод, отводящий продукцию сгорания. Его материал – многослойная алюминиевая ламинированная фольга. У неё есть стальная пружина, которая удерживает геометрическую форму гофры.
  • Вспомогательные механизмы:
  • пьезорозжиг,
  • сенсорный дисплей,
  • таймер

Пьезорозжиг функционирует на двух батарейках, не содержащих ртути и кадмия.

На дисплее отображается заданная температура нагревания.

Благодаря таймеру можно задать режим нагревания до конкретных значений.

Дело — труба

Еще одним способом обуздания противофазного тылового излучения стал фазоинвертор, по-русски буквально «разворачиватель фазы». Чаще всего он представляет собой полую трубку, смонтированную на передней или задней поверхности корпуса. Принцип работы понятен из названия и незамысловат: раз избавляться от излучения обратной стороны диффузора трудно и нерационально, значит нужно синхронизировать его по фазе с фронтальными волнами и использовать на благо слушателей.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают Амплитуда и фаза движения воздуха в фазоинверторе меняются в зависимости от частоты колебаний диффузора

По сути труба с воздухом является самостоятельной колебательной системой, получающей импульс от движения воздуха внутри корпуса. Обладая совершенно определенной частотой резонанса, фазоинвертор работает тем эффективнее, чем ближе колебания диффузора к частоте его настройки. Звуковые волны более высоких частот сдвинуть с места воздух в трубе просто не успевают, а более низкие хотя и успевают, но чем они ниже, тем сильнее смещается фаза излучения фазоинвертора, и, соответственно, его эффективность. Когда поворот фазы достигает 180 градусов, тоннель начинает откровенно и весьма эффективно глушить звук басового драйвера. Именно этим объясняется очень крутое падение звукового давления АС ниже частоты настройки фазоинвертора — 24 дБ/окт.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютВ борьбе с турбулентными призвуками конструкторы фазоинверторов постоянно экспериментируют

У закрытого ящика, между прочим, на частотах ниже резонансной спад АЧХ куда более плавный — 12 дБ/окт. Однако в отличие от глухой коробки, коробка с трубой в боковой стенке не заставляет конструкторов идти на любые хитрости ради максимального снижения резонансной частоты самого динамика, что довольно хлопотно и дорого. Тоннель фазоинвертора настроить куда проще — достаточно подобрать ее внутренний объем. Это, правда, в теории. На практике, как всегда, начинаются непредвиденные сложности, например, на больших уровнях громкости воздух на выходе из отверстия может шуметь почти как ветер в печном дымоходе. К тому же инертность системы частенько становится причиной падения скорости атаки и ухудшения артикуляции на басах. Одним словом, простор для экспериментов и оптимизации перед конструкторами фазоинверторных систем открывается просто невероятный.

Фазоинвертор

Плюсы: Энергичная отдача на НЧ, возможность воспроизведения самых глубоких басов, относительная простота и дешевизна изготовления (при изрядной сложности расчета).

Минусы: В большинстве реализаций проигрывает закрытому ящику в скорости атаки и четкости артикуляции.

Тем, кто не устал

Совсем уж практическая сторона. Итак, выбор динамических головок позади, выбор конструктива (лабиринт-канал) тоже. По рекомендации Рогожина установил программу Hornresp австралийского разработчика. Выполнив пошаговые инструкции, получил первый результат. Скажу так, практически вслепую пришлось выполнить не менее сотни расчетов для обеспечения всех требований. К чему нужно стремиться – инструкции даны Рогожиным. Далее делюсь собственным опытом.

Первым делом – фото выполненных попыток найти желаемый звук:

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

Здесь представлено пять вариантов корпусов для одного типа динамика. Все варианты, кроме последнего (это шестой вариант, полученный переделкой пятого), выполнены в размере 1520 мм в высоту (высота фанерного листа). Ширина и глубина корпусов различная и зависит от расчетного сечения канала. Внутренняя архитектура – тоже различная. Первый вариант (правый корпус на первом фото) выполнен из фанеры 15 мм. Масса корпуса — около 70 кг (без отделки). Все последующие – фанера 12 мм и масса от 35 до 55 кг. Легкие вибрации незначительных участков поверхности на корпусах акустики толщиной 12 мм присутствуют при подаваемой мощности в 100 Вт. Если откровенно – развиваемое звуковое давление на такой мощности в ограниченном пространстве долго не выдержать. Хорошо, что соседей за стенкой нет.

Таким образом, при комфортном уровне громкости вибрации корпуса и призвуки не отмечены. Призвуков, кстати, не отмечено при любом уровне громкости.

    Особенности, выявленные в процессе набора опыта следующие:

  • Сначала было непонятно объяснение в п.9 инструкции Рогожина о параметрах Con (1) и Con (2). Лишь позже понял, что это длины двух участков резонансного канала. Вместе они составляют общую длину канала, влияющую на частоту настройки. И выражаются они в сантиметрах.
  • На больших динамиках обеспечить предложенный в инструкции вариант сворачивания канала приведет к росту высоты АС. Пришлось изобретать. Окончательный принципиальный вариант, принятый для работы такой:

    Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    Конечно, за время строительства шести вариантов была отработана технология изготовления, детали конструкции АС, способы сворачивания большого канала. Вживую внутренности АС имеют такой вид:

    Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    И так далее.

  • Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    Т.е. расчетные выбросы ГВЗ не превышают 20мс (копия экрана — слева), а при печати они же выпадают до значения в 670мс (правое изображение). Внимание, изготовленная по приведенному расчету АС обеспечила ровную работу, без призвуков и неравномерности. Нужно верить левому изображению.

  • Накопленный опыт позволяет предложить следующие рекомендации при выполнении расчетов:
    • Частота настройки канала АС лучше, если будет находиться рядом с резонансной частотой головки. Можно выше, но кому это нужно?
    • Обращайте внимание на обеспечение горизонтальности участка настройки АЧХ канала от резонанса и выше. Подтверждаю, незначительный подъем АЧХ в зоне резонанса (в приведенном рисунке соответствует частоте 38,36 Гц) хорошо ощущается «на слух» во время работы АС.
    • При установке зоны размещения 1пи – АС у стенки (параметр Ang), отдача для музыкальной АС не должна превышать 102-104 дБ (выше, набивает голову даже при низкой громкости и приходится выкручивать НЧ ниже нуля). Создается впечатление мятого баса, его становится реально много. Обратите внимание, оптимизированная отдача АС дана для чувствительного динамика (-99 дБ). Подозреваю, что при использовании динамика с меньшей чувствительностью отдачу АС нужно будет соответственно уменьшить.
    • Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

    • При расчетах можно обеспечить настройку канала на частоту ниже резонанса динамика. Можно обеспечить суммарную отдачу АС заметно выше самого динамика. В первом случае (частота настройки ниже резонанса) – получаем размытость баса, сниженную артикуляцию. Чем ниже настройка от резонанса, тем заметнее эффект. Во втором случае (испытал вариант с давлением АС около 107,5 дБ) – бас становится как бы забитым, мощным, неразборчивым. Слушать тяжело. Быстро устаешь от такого звука.
  • Было замечено, что объем камеры гашения третьей моды (КГТМ – мой термин), которая находится в зоне канала S1-S2, напрямую влияет на качество гашения этой моды. Уменьшаем объем КГТМ при сохранении длинны участка канала, размах моды растет (на рисунке выше ее всплеск соответствует частоте чуть выше 100 Гц) и напротив, с ростом объема КГТМ всплеск моды уменьшается. Изменение объема КГТМ выполнял изменением площади сечения S1.

Отладка кроссовера

Выше были описаны подходы и особенности создания акустического оформления АС. Следует отметить, что габариты и масса АС внушительные, мощность используемого динамика высокая. Когда акустические системы задумывались, было убеждение, что слушать их нужно при подводимой мощности в 0,5 Ватта. Это обстоятельство и было одним из ограничений при выборе динамика. Было сомнение, что мощный динамик обеспечит эффективную работу при малой подводимой мощности. Несмотря на имеющийся запас мощности, построенные прототипы АС выполняют эту функцию, обеспечивая великолепное звучание при минимальной подводимой мощности. Причем, не умаляя грандиозности звука.

В настоящее время, полученные АС подключены к усилителю фирмы Sony, у которого градуировка уровня громкости выполнена в децибелах. Поздно вечером, когда уже нет посторонних звуков, акустика великолепно и ярко звучит при громкости минус 66 дБ. Еще отмечу, что запас мощности динамиков гарантирует работу АС с минимальными линейными искажениями при любой громкости комфортного уровня.

Итак, отладка звука в кроссовере.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

Первоначально полученный комплект динамиков и заказанные у производителя (компания Beyma, Испания) кроссоверы FD-2XA для этих конкретных динамиков меня разочаровал. Первое включение на малой громкости привело в полное недоумение. Звук был просто ужасен. На малой громкости басы почти отсутствовали. При росте громкости – превращались во что-то совершенно несуразное, издавая невероятное бормотание. Музыки, как таковой, не было.

После 3-4-часового прогона на высокой громкости (70-90 Вт) динамики заработали (прогрелись). Однако неудовлетворенность звуком не исчезла. Ни душевности, ни грандиозности басов, ни желаемых эмоций. Только похвальная детальность звука.

Как я уже упоминал ранее, отработка звучания выполнялась по двум направлениям: поиск оптимальных параметров лабиринта и работа с кроссовером. Наработки по лабиринту даны выше. Кроссовер так же преподнёс свои уроки. Его схема найдена в интернете. Представлял он собой фильтры первого порядка с цепью согласования входного комплексного сопротивления НЧ громкоговорителя. Частота раздела полос, по данным сайта Beyma – 1800 Гц.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают

Конечно, я мог бы подробно изложить все поиски и повороты настройки полученных фильтров, но что-то подсказывает, такое изложение будет скучным и малоинформативным. Изложу в тезисах.

  • Оказалось, после отключения емкости 15 мкф, воспроизведение басов стало приятнее.
  • Тесты показали, что на некоторых музыкальных композициях акустика дает слышимые искажения. Удалось установить, что искажения вносит ВЧ часть динамика. Искажения исчезают при смещении частоты среза ВЧ фильтра до 2500 Гц и выше.
  • Для уменьшения яркости, можно даже сказать, «крикливости» динамиков в СЧ диапазоне вместо емкости 2,2 мкф лучше использовать емкость 0,68 мкф.

После таких изменений звук стал очень даже неплохим, но все же, устраивал не совсем. Попытка оставить НЧ динамик без индуктивности L1, не способствовала дальнейшему улучшению звучания АС. Все же, неравномерность АЧХ динамика нужно компенсировать. Индуктивность производителя сохранил на своем месте. Ее влияние хорошо ощущается.

И вот, после длительного прослушивания различных жанров, после попыток варьировать номиналы оставшихся элементов фильтров прямо во время прослушивания, «на ходу» так сказать, отключил RC-цепочку согласования (8,2 Ом и 8,25 мкф – указаны на схеме). Произошел потрясающий эффект. Ощущение вздоха динамика, обретшего свободу, до этого удерживаемого некой удавкой. Удерживаемый ранее звук вырвался, полетел, стал легким и благородным. Нельзя передать словами обретенную легкость и виртуозность обновленного звучания. Появился именно тот звук, от которого возникает внутренний отклик, по телу идет озноб, а льющаяся музыка заполняет все клетки мозга.

Следует еще отметить тот факт, что катушки индуктивности кроссовера Beyma несерьезны. Они намотаны медным проводом 1мм. Для НЧ динамика параметры индуктивности 1Ом и 1,44 мГн. На больших мощностях потеря энергетики баса гарантирована. Учитывая параметры индуктивности НЧ фильтра, полученные измерением, я заказал индуктивности для НЧ и емкости для ВЧ звеньев более высокого класса.

Обойдемся без катушки

Попытки избавиться от генетических проблем фазоинвертора, а заодно и сэкономить на объеме корпуса без ущерба для глубины баса, натолкнули разработчиков на идею заменить полую трубу на мембрану, приводимую в движение колебаниями все того же рабочего объема воздуха. Проще говоря, в закрытом ящике установили еще один низкочастотный драйвер, только без магнита и звуковой катушки.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютПассивный излучатель может увеличить эффективную поверхность диффузора вдвое, или даже в трое, если в одной колонке они установлены парой

Конструкция получила название «пассивный излучатель» (Passive radiator), которое сплошь и рядом не слишком грамотно переводят с английского как «пассивный радиатор». В отличие от трубы сабвуфера, пассивный диффузор занимает куда меньше пространства в корпусе, не так критичен к расположению, и к тому же он, как и воздух внутри закрытого ящика, демпфирует ведущий драйвер, сглаживая его АЧХ.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютПассивный излучатель сабвуфера REL S/5. Основной драйвер направлен в пол

Еще один плюс — с увеличением площади излучающей поверхности для достижения нужного звукового давления требуется меньшая амплитуда колебаний, а значит, снижаются последствия нелинейной работы подвеса. Колеблются оба диффузора синфазно, а резонансная частота свободной мембраны настраивается точной регулировкой массы — к ней попросту подклеивают грузик.

Пассивный излучатель

Плюсы: Компактность корпуса при впечатляющей глубине басов. Отсутствие фазоинверторных призвуков.

Минусы: Увеличение массы излучающих элементов приводит к росту переходных искажений и замедлению импульсного отклика.

Выход из лабиринта

Акустика, вооруженная фазоинверторами и пассивными излучателями, воспроизводит глубокие басы благодаря резонаторам, работающим при посредничестве воздуха внутри АС. Однако кто сказал, что объем колонки не может играть роль низкочастотного излучателя сам по себе? Конечно может, и соответствующая конструкция называется акустический лабиринт. По сути, она представляет собой волновод, протяженностью в половину или четверть длины волны, на которой планируется добиться резонанса системы. Иными словами конструкция настраивается по нижней границе частотного диапазона АС. Конечно использовать волновод полной длины волны было бы еще эффективнее, но тогда для частоты, скажем, 30 Гц, его пришлось бы делать 11-метровым.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают Акустический лабиринт — любимая конструкция акустиков-самодельщиков. Но при желании корпуса самой хитрой формы можно заказать и в готовом виде

Чтобы в колонке разумных размеров уместить даже вдвое более компактную конструкцию, в корпусе устанавливают перегородки, формирующие максимально компактный изогнутый волновод, поперечным сечением примерно равным площади диффузора.

От фазоинвертора лабиринт отличается в первую очередь менее «резонансным» (то есть не акцентированным на определенной частоте) звучанием. Относительно низкая скорость и ламинарность движения воздуха в широком волноводе препятствует возникновению турбулентности, порождающей, как мы помним, нежелательные призвуки. Кроме того, в данном случае драйвер свободен от компрессии, повышающей резонансную частоту, ведь его тыловое излучение не встречает практически никаких препятствий.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютСхема для расчета корпуса на dbdynamixaudio.com

Бытует мнение, что акустические лабиринты создают меньше проблем со стоячими волнами в комнате. Однако при малейших просчетах в разработке или изготовлении, стоячие волны могут возникнуть в самом волноводе, который, в отличие от фазоинвертора, имеет куда более сложную структуру резонансов.

Вообще надо сказать, что грамотный расчет и точная настройка акустического лабиринта — процессы весьма непростые и трудоемкие. Именно по этой причине данный тип корпуса встречается нечасто, и только в АС очень серьезного ценового уровня.

Акустический лабиринт

Плюсы: Не только хорошая отдача, но и высокая тональная точность басов.

Минусы: Нешуточные размеры, очень высокая сложность (читай — стоимость) создания правильно работающей конструкции.

Эй, на пароме!

Рупор — самый древний и, пожалуй, самый провокационный тип акустического оформления. Выглядит круто, если не сказать эпатажно, звучит ярко, а временами… В старых фильмах герои иногда кричат друг другу что-то в рупор, и характерная окраска такого звука давно стала мемом и в музыкальном, и в киношном мире.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают Avantgarde Acoustics Trio с низкочастотным рупорным массивом Basshorn XD высотой 2,25 м

Конечно от жестяной воронки с ручкой теперешняя акустика ушла очень далеко, но принцип работы все тот же — рупор повышает сопротивление воздушной среды для лучшего согласования с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика. Таким образом, повышается его КПД, а заодно и формируется четкая направленность излучения. В отличие от всех описанных ранее конструкций, рупор чаще всего используется в высокочастотных звеньях АС. Причина проста — его сечение увеличивается по экспоненте, и чем ниже воспроизводимая частота, тем большим должен быть размер выходного отверстия — уже на 60 Гц потребуется раструб диаметром 1,8 м. Понятно, что такие монструозные конструкции больше подходят для стадионных концертов, где их действительно периодически можно встретить.

Главный козырь адептов рупорного воспроизведения заключается в том, что акустическое усиление позволяет при заданной звуковой отдаче уменьшить ход мембраны, а значит, поднять чувствительность и улучшить музыкальное разрешение. Да-да, снова кивок обладателям ламповых однотактников. К тому же при грамотном расчете раструбы могут играть роль акустических фильтров, круто отсекая звук за пределами своей полосы и позволяя ограничиться самыми простыми, а потому вносящими минимальные искажения электрическими кросоверами, а иногда и вообще обойтись без них.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютСистемы Realhorns — особая акустика для особых случаев

Скептики же не устают напоминать о характерной рупорной окраске, особенно заметной на вокале, и придающей ему характерную гнусавость. Побороть данную неприятность действительно нелегко, хотя судя по тому, как играют лучшие образцы High-End-рупоров, вполне реально.

Рупор

Плюсы: Высокий акустический КПД, а значит, отличная чувствительность и неплохое музыкальное разрешение системы.

Минусы: Характерная трудноустранимая окраска звука, недетские размеры средне- и тем более низкочастотных конструкций.

Круги на воде

Именно такой аналогией проще всего описать характер излучения контрапертурных акустических систем, впервые разработанных в Советском Союзе в 80-х годах прошлого века. Принцип работы нетривиален: пара одинаковых динамиков смонтирована так, что их диффузоры расположены друг напротив друга в горизонтальной плоскости и двигаются симметрично, то сжимая, то разжимая воздушную прослойку. В результате создаются кольцевые воздушные волны, равномерно расходящиеся во все стороны. Причем характеристики этих волн в процессе их распространения искажаются минимально, а их энергия затухает медленно — пропорционально расстоянию, а не его квадрату, как в случае обычных АС.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютDuevel Sirius сочетает элементы рупорной и контрапертурной конструкций

Помимо дальнобойности и круговой направленности, контрапертурные системы интересны на удивление широкой вертикальной дисперсией (порядка 30 градусов против стандартных 4-8 гр.), а также отсутствием доплеровского эффекта. Для динамиков он проявляется в биениях сигнала, вызванных постоянным изменением расстояния от источника звука до слушателя из-за колебаний диффузора. Правда, реальная слышимость данных искажений до сих пор вызывает много споров.

Взаимное проникновение концентрических звуковых полей правой и левой колонок создают весьма обширную и равномерную зону объемного восприятия, то есть по сути вопрос точного позиционирования АС относительно слушателя становится не актуален.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливаютИтальяно-российская контрапертурная акустика Bolzano Villetri

Обратная сторона медали — большая опасность ранних отражений этих волн от стен и мебели, о вредоносности которых я подробно рассказывал в статье «Азы акустики для чайников: как правильно расставить колонки в комнате».

Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.

Контрапертура

Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.

Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.

И другие…

Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта — трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы…

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают Nautilus от Bowers & Wilkins — одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления — нагрузочные трубы

Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.

Типы акустического оформления

Множество типов акустического оформленияРис. 1. Множество типов акустического оформления

Как известно, динамики (акустические излучатели) из-за конструктивных особенностей не могут обеспечить качественноевоспроизведение звука во всех диапазонах и, прежде всего, на низких частотах.

На заре развития данной области в качестве акустической конструкции выступал непосредственно сам корпус изделия. Вящике-корпусе, помимо динамика, размещались также и прочие конструктивные элементы: печатные платы, проводка, задниестенки блоков различных устройств, выходящих на внешнюю сторону.

Все это в совокупности приводило к появлению резонансов, что проявлялось в примесях к общему звуку в виде разногорода дребезжания. Как следствие, резко снижалось качество воспроизведения звука вообще и на нижних частотах вчастности.

Именно поэтому в дополнение к самой современной и навороченной усилительной системе или мощному CD-проигрывателю,оснащенного цифровыми преобразователями, необходима высококачественная акустическая система, оформленная должнымобразом.

Изыскания в области достижения качественного звука породили целую группу типов оформления акустических систем. Однииз вариаций отличались простотой конструкции, как, например, простейший акустический экран или замкнутый ящик.Но при этом указанные типы оформления демонстрировали очень низкий КПД.

Более продвинутый вариант оформления — фазоинвертор,когда в корпусе акустической системы проделывалось специальное отверстие, позволяющее внешнему воздуху вступать вовзаимодействие с более упругим во внутреннем пространстве ящика. Но настройка фазоинвертора более сложная, так какучитываются три параметра: общий объем корпуса, длина и сечение тоннеля. Часто в корпус встраивается тоннельрегулируемой длиной, для изменения частоты настройки.

Более эффективным типом оформления акустических систем стал полосовой громкоговоритель илигромкоговоритель с симметричной нагрузкой. В такой конфигурации объединяются фильтры и верхних и нижних частот.Полосовые динамики в свою очередь подразделяются на одинарный громкоговоритель 4-го порядка и полосовыегромкоговорители 6-го порядка с двумя тоннелями.

Вариация 4-го порядка оснащается двумя замкнутыми пространствами, в одно из которых вмонтирован динамик, а во второе— туннель, как в фазоинверторе. Такую систему еще называют симметричной, так как динамик размещается вперегородке между пространствами, в одну из них работает передняя — основная сторона диффузора, а в другую,оснащенную туннелем — обратная.

Но максимальной эффективностью обладает двухтуннельный полосовой громкоговоритель 6-го порядка.Минимальные искажения звука достигаются двойным бандпассом, когда камеры настроены с разницей в октаву. Каждаясторона диффузора нагружена своим туннелем. Однако такая система демонстрирует резкий спад АЧХ при выходе за рабочийдиапазон звука.

Кто и как производит акустические системы


  • Arslab: доступный Hi-End. Основатели бренда Артем Фаермарк и Юрий Фомин поведали, на какие компромиссы они идут, чтобы сохранить цену на Hi-End-системы доступной. Рассказ о том, на каких деталях аудиосистемы нельзя экономить и как вывести на рынок новый продукт.

  • О создании Hi-End-колонок — интервью с Юрием Фоминым из Arslab. В этом интервью Юрий Станиславович объяснил свой подход к разработке акустических систем. Главный конструктор Arslab рассказал, как появилась идея создания бренда, почему большое разнообразие корпусов в линейке — не всегда плюс и почему он считает, что аудиосистема не должна «приукрашать» музыку.

  • Как в Monitor Audio разрабатывают новую акустику. Главный разработчик британского бренда акустики Monitor Audio описал, как в компании с нуля создают новую линейку колонок. Вы узнаете, как дизайнеры Monitor Audio изучают потребности клиентов и как тестируют прототипы аудиосистемы. Также статья рассказывает, как разработчики создавали колонку, звучание которой почти не меняется даже в акустически «неудачных» точках квартиры.

  • Penaudio: Истинный финский звук. Это история финского производителя аудиосистем Penaudio. Создатель бренда Сами Пенттила поделился, почему колонки Penaudio воспроизводят ультразвуковые частоты и на звучание каких музыкальных инструментов он ориентируется при разработке аудиосистем. Также читайте о том, какие материалы используются в акустике бренда.

  • Заметки с фабрики, где делают акустику Arslab и Penaudio. Фотоэкскурсия по фабрике, на которой изготавливают корпуса и собирают готовые акустические системы этих двух брендов. Вы также узнаете, почему повышение затрат на производство Hi-End-акустики не всегда приводит к увеличению качества звучания систем.


Материалы корпуса

Рис. 2. Акустическая система из бетона Beta Andromeda.

Помимо типов акустического оформления на качество звуковоспроизведения существенное влияние оказывают и материалы. Взависимости от материала, используемого для изготовления корпуса АС, передние и задние стенки ящика излучали звукиразной длины. Это обусловило повышенное внимание обратить на то, из какого материла изготавливались корпусаакустических систем.

В идеале звук, исходящих из динамика, помещенного в корпус акустической системы, должен подвергаться минимальнымискажениям, достигая уха человека. Учитывая, что наиболее распространенным материалом, используемым человеком напротяжении многих тысячелетий, является дерево, то его использование в создании корпусовакустических системы вполне естественно. Тем более, что природа наделила Землю широчайшим многообразиеместественного возобновляемого сырья.

Но структура древесных волокон у разных видов древесины различается, что заставляет учитывать этот природный эффект.Условия, в которых эксплуатируются АС, могут быть с разной влажностью воздуха. Это приводит к расширению волокон и,следовательно, к изменению качественных свойств всей акустической системы.

Именно поэтому должное применение нашла клееная древесина, а также корпуса, изготовленные сприменением современных технологий.

Именно технологии вкупе с природной древесиной породили самые разнообразные и высококачественные производныеобработки дерева:

  • многослойная проклеенная фанера (ОСП);
  • древесно-стружечные плиты (ДСП) с облицовкой шпоном или пластиком с декоративным узором однойили двух сторон полотен;
  • мелкодисперсная фракция или древесноволокнистая плита (МДФ).

Помимо дерева и производных обработки древесины, свое применение нашли и иные материалы, используемые для созданиякорпусов акустических систем. Это, прежде всего, камень вообще и наиболее популярный материал— сланец. Но простой в обработке и хорошо поглощающий вибрацию материал обладает внушительнымвестом.

Органическое стекло позволило всем любителям АС в прямомсмысле заглянуть внутрь некогда непрозрачного закрытого корпуса акустики.

Металл также не остался в стороне при изготовлении корпусов АС. Наибольшей популярностью пользуютсясплавы алюминия, отличающиеся легкостью и жесткостью. Из этого материала, как правило,изготавливаются верхние и нижние панели акустических конструкций.

И уж совсем отдельной категорией стоят разные экзотические материалы, из которых так же предпринимаются попыткисоздать оптимальный акустический корпус. Это и картон, ипросто прессованная бумага.

Поиски достижения минимизации искажения звуковых волн в корпусах современных акустических система продолжаются.Более детально познакомиться с перечнем материалов применяемых при изготовлении самых разных конструкций можно внашей статье «Материалыкорпусов акустических систем».

Резонанс корпусов АС

Рис. 3. Разрушительная сила резонанса

Как было показано выше на финальные качество то или иной акустической системы определяющее влияние оказывают типоформления АС, а также материал изготовления корпусов, в которых впоследствии монтируются динамики и прочиекомпоненты.

Однако эти, безусловно, два важных фактора не являются единственными, от которых зависит качество воспроизведениязвука.

Даже если корпуса двух АС имеют одинаковую конструкцию, они могут быть выполнены из разных материалов. Звук такжебудет отличаться и в случае изготовления идентичных корпусов и одинаковых материалов. У ящиков могут быть стенкиразной толщины. Виной всему такое физическое явление как резонанс. Именно он вносит свою лепту в«разноголосие» АС, вызываемом корпусами акустических систем.

Какого бы материала и формы не была стенка АС, она начинает вибрировать под воздействием внутренних и внешнихвоздействий. С одной стороны, на корпус воздействует внешняя среда, а с внутренней — воздух повышеннойупругости, подвергающийся еще и частотному возбуждению, порождаемому головкой диффузора. При совпадении рядапараметров и достижения критической частоты возникнет эффект резонансного отклика к данной нагрузке.

В обобщенных случаях резонансные колебания стенок корпуса АС могут наступать в трех основныхситуациях:

  • при изменении уровня давления внутри корпуса АС;
  • при противодействующей силе от громкоговорителя;
  • при изменении положения других конструктивных составляющих АС (например, панелей).
  • Для более полного понимания возникновения резонанса изучалась серия стальных пластин с разными вариациямираспорок. Разработаны формулы, дающие достаточно точную картину основных гармоник пластин прямоугольной формы.Структура пластин при этом однородная, края жестко зафиксированные или свободно опертые.

Помимо вышеуказанных причин порождения вибраций стенок корпусов акустических систем, существует еще ряд элементов,которые могут стать причиной появления акустического резонанса.

Это демпфирование (искусственное подавление колебаний), внутреннее поглощение и дополнительные ребра жесткости.

Демпфированием обладаютпрактически все материалы, используемые при изготовлении корпусов АС. Погашение вибраций даже после исчезновениячастоты, породившей резонанс, критически зависит от материала изготовления панели. Демпфирование приводит сминимизации вибрации панелей.

Эффект внутреннего поглощения достигается с помощью специального звукопоглощающего материал,которое заполняет внутреннее пространство корпуса АС. Как было сказано выше, таким материалом может выступатьразличной структуры вата. Этим же материалом можно покрыть и внутренние стенки корпуса.

Наиболее эффективным и при этом достаточно простым способом борьбы с резонансом являются ребра жесткости,конструктивно входящие в корпус АС. Рассчитаны формулы, позволяющие указать местоположение и размеры ребержесткости. В общем случае, основные резонансные частоты пропорциональны квадратному корню жесткости панели,деленному на массу панели на единицу площади.

Для более детального ознакомления с понятием резонанса акустических систем, а также с расчетными формулами,позволяющим добиться минимизации эффекта, читаем статью «Теория резонансакорпусов».

Выбор динамиков

Рис. 4. Большой выбор компонентов и динамиков для акустических систем

Восприятие звука у человека происходит на естественном природном уровне, поэтому любую фальшь в звуке или засорениеего лишними призвуками человеческое ухо фиксирует достаточно четко. С развитием технологий и появлением разного родаизлучателей — динамиков, к их конструкции стали предъявляться все возрастающие требования. Цель проста —достичь максимально естественного и качественного воспроизведения звуков с минимальными искажениями.

По мере развития индустрии усложнялись не только корпуса акустических систем, все более сложными становились самигромкоговорители. Кроме того, стали появляться многополосные системы, имеющие на «борту» две и большедиффузоров. Каждый динамик предназначался для воспроизведения определенной части из всего звукового диапазона.

Двухполосные, трехполосные и более сложные системы позволяли воспроизвести качественный звук как в области низких,так и в области средних и высоких частот. Такой подход вполне оправдан, так как звуки, воспроизводимые разнымиисточниками, попадают в разные секторы звукового диапазона, будь это пение, звук барабана или звучание гитары.

Именно многополосные акустические системы, имеющие в составе ряд самых разных динамиков, способны извлечь из всегоширокого звукового спектра необходимый звук и обработав его с минимальными искажениями воспроизвести. Необходимостьдостижения качественного воспроизведения диктует и конструктивные особенности многополосных акустических систем. Приэтом обязательно учитывается не только непосредственно сама конструкция ящиков АС, ее размеры и количество, но иматериал изготовления.

Разделение НЧ, СЧ и ВЧ излучателей в отдельных корпусах позволяет вычленить звук необходимой частоты и обработатьего должным образом. Кроме того, удается минимизировать и акустический резонанс (об эффекте которого было сказановыше). При раздельных корпусах или изолированных блоках АС удается существенно снизить вероятность раскачки СЧ иВЧ-излучателей в районе резонансных частот. Ознакомиться с вариациями сложных акустических систем, позволяющихдобиться очень качественного воспроизведения, можно в статье «Одно- и многополочныеколонки».

В общем случае конструкция низкочастотного громкоговорителя содержит диффузор, подвеску диффузора,магнитную систему, колебательную катушку и подвес. Неприхотливость, а также разнообразие конструктивных решений прииспользовании НЧ-динамиков позволяют применять их в совершенно разных обстоятельствах. НЧ динамики отличноотображают басы, поэтому, например, в кинотеатрах, такие конструкции весьма востребованы.

Подробно познакомиться с конструкциями и принципом функционирования низкочастотных динамиков можно в нашей статье«Что такое НЧдинамик?».

СЧ-динамики работают вдиапазоне, куда попадает человеческий голос, поэтому качество таких акустических систем всегда была под особымвниманием.

Учитывая, что основная доля звуковой информации, принимаемая человеческим мозгом, приходится именно на средниечастоты, то повышенные требования к СЧ-динамикам вполне логичны.

По своим конструктивным особенностям СЧ-динамики сопоставимы с низкочастотными. Однако для расширения направленностив верхних секторах звукового диапазона габариты среднечастотников компактнее.

Что касается ВЧ-динамиков или как еще их называют твитерами, то их «специализация»диапазон высоких частот. Современные акустические системы среднего и высокого уровня, как правило, комплектуютсятвитерами. Задача ВЧ-динамиков обеспечить максимально ровную и гладкую АЧХ в «своем»секторе всего рабочего диапазона АС. А это уже зависит от разработчиков всей акустической системы и ее настройки.Если твитеры будут маломощные и тихие, то звук в верхних частотах «потеряется» и звучание станеттусклым.

Отдельно стоит сказать и о широкополосных акустических системах. Таковыми считались все динамики всамом начале развития АС. Однако по мере развития и повышения требования к звуковоспроизведению один широкополосныйдинамик стали заменять на систему из двух громкоговорителей, куда подавался звуковой сигнал, предварительноразделенный кроссовером на две полосы.

Современные широкополосные системы — это АС, состоящая из двух динамиков: один — болеекрупный динамик с тонким и легким бумажным диффузором, отвечает за низкие и средние частоты. Его задача —воспроизведение большей части звукового спектра от низких барабанных басов до вокала. Второй динамик —высокочастотный, меньшего размера с легким диффузором, позволяющим отразить гораздо более высокие тона.

Сложные и необычные формы АС

Рис. 6. Сложные и необычные формы АС

Глубоко и практически досконально изучив возможности стандартных типов акустического оформления и перепробовавмножество различных материалов, из которых изготавливаются те или иные звуковые системы, настоящие любителикачественного звука идут дальше. Центром внимания становятся не только необычные формы АС, но и особо сложные ихмодификации.

На какие только ухищрения не идут изобретатели необычных и сложных акустических систем. Законы физики не обманешь,поэтому стремление к идеальному звуку приводит создателей к весьма неожиданным формам АС.

Электростатическое взаимодействие

Принцип электростатического взаимодействия лег в основу экспериментов и разработок одноименных нестандартныхизлучателей — электростатических громкоговорителей. Конструкция такого динамика и вправду весьманеобычная.

Сверхлегкая мембрана с проводящим напылением натягивается между двумя решетками-статорами. Мембрана сверхтонкая(толщина в 10 раз тоньше человеческого волоса). Колебания мембраны возбуждаются усиленным звуковым сигналом,поступающим на решетки-статоры. Как результат — воспроизведение очень детального и прозрачного звука с оченьмалым коэффициентом нелинейных искажений (всего до 0,05%).

Среди электростатических громкоговорителей различают модификации с криволинейной панелью, сферические, с пластинамис криволинейной поверхностью. Есть изделия с треугольным излучателем и сегментированным статором. А есть конструкциис электростатической панелью с газовым наполнением. Подробнее об указанных вариациях, о достоинствах и недостаткахэлектростатических громкоговорителей можно познакомиться в статье «Электростатический громкоговоритель с широкой диаграммой направленности».

Современные акустические системы

На сегодняшний день ассортимент предлагаемых современных акустических систем чрезвычайно богат. Десятки форматов АСспособны удовлетворить запросы даже самого искушенного любителя качественного звука.

АС представлены портативными и бытовыми конфигурациями, студийными и концертными, Hi-Fiи беспроводными,трансляционными. Каждый их представленных вариантов предназначается для своей сферы и соответственно обладает темиили иными характеристиками.

Так бытовая акустика — это недорогие невысокой мощности широкополосные колонки состереозвуком. Достаточные для прослушивания музыки в домашних условиях.

Студийные и концертные АС — это уже намного более профессиональные конструкции. Такие АСиспользуются специалистами при работе в аудио-студиях. Возможности таких систем гораздо шире, качество звука намноголучше.

Воспроизведение звука в производственных и прочих специальных помещениях для обеспечения должного оповещения —это прерогатива трансляционных акустических систем.

Отдельной и очень популярной категорией являются портативные и беспроводные АС. Используя известныйканал bluetooth колонки могут быть не только компактного размера, но и беспроводные. Стильный дизайн (как правило,тип оформления АС — закрытый ящик) и мощный аккумулятор на борту позволяют органично вписать такие колонки влюбой стиль, сделав их изюминкой интерьера.

Например, безпроводная акустическая система JBL Charge 4 имеет небольшой размер, хорошее звучание и популярна нетолько у молодежи. Имеет акустическое оформление с пассивным излучателем, что видно из следующего видео.

Также такие микросистемы очень популярны у спортсменов и прочих любителей мобильной жизни. Гарнитура с приличнымкачеством воспроизводимого звука всегда под рукой, что чрезвычайно удобно в условиях современного динамичногомира.

Контрапертурные аудиосистемы

Еще одной достаточно необычной акустической системой является контрапертурныеАС. Это своего рода всенаправленная акустика, равномерно заполняющая пространство звуковыми волнами.Достигается такой эффект двумя динамиками, расположенными друг напротив друга строго в вертикальной плоскости.

Абсолютно синхронно сталкивающиеся звуковые волны аккумулируют результирующую волну, распространяющуюся во всехнаправлениях. Во всех точках помещения не будет никаких звуковых ям, одна сплошная комфортная зонапрослушивания.

Вибрационные колонки

Для функционирования такой конструкции АС достаточно иметь под рукой любую твердую поверхность: окно, обычный столили и вовсе коробка из-под сока или молока. Передавая на твердую поверхность вибрации, такое устройство превращаетее один сплошной диффузор.

Безусловно, качество звука такой акустической системы буде невелико, но и такие изделия нашли свое применение наразличных выставках, в музеях и ресторанах. Прикрепленное к большой и ровной витрине или стенду устройство превратитих в невидимый громкоговоритель.

Громкоговоритель с круговым излучением

Всеохватывающий громкоговоритель«Omnisono»является одной из вариаций точечного излучателя. Таким динамиком считается такой, размеры которого несоизмеримо малыпо сравнению с длиной возбуждаемой им звуковой волны. Если в рабочем диапазоне взять сектор низких частот, то дляних точечными излучателями будут все динамики. Однако их направленность обостряется по мере повышения частотысигнала, когда длина излучаемой звуковой волны и размеры АС становятся соизмеримыми.

Акустический Рубик

Ну и в завершении приведем пример настоящего фаната акустических наук, которых изготовил сабвуфер не просто каккачественную акустическую систему. В результате кропотливого труда был создан 15″ сабвуфер в форме настоящего… кубика Рубика, гиганта-кубика.

Акустическая система получилась не только эффектной по внешнему виду. Это настоящая герметичная система Sub сбольшим динамиком и вмонтированным в корпус усилителем. Вибрацию минимизирует существенный вес всей конструкции приточном расчете внутреннего объема и разводки коммуникаций. Детальный фоторепортаж с пояснением смотрите в статье«Сабвуфер в стиле кубика Рубика».

Блок питания

Как любому электронному устройству, компьютерной колонке для работы требуется электрическая энергия. Встроенный блок питания преобразует переменный ток в постоянный, который необходим для работы девайса. От мощности самих колонок зависит мощность блока питания.

Существуют компактные колонки с питанием от USB. Разъем, который подключается к соответствующему порту, подает на устройство постоянный ток, поэтому выпрямитель здесь отсутствует.Стерео колонки маленького формата с питанием от USBТакие колонки можно использовать не только в связке с компом или ноутбуком, но и смартфоном или планшетом. Для питания используется разборная зарядка от гаджета со встроенным USB портом.

Корпус

На первый взгляд может показаться, что корпус – это маловажная часть колонок, и то, как он выглядит и из чего сделан, имеет мало разницы. На самом же деле, правильная форма и материал исполнения корпуса колонок играет одну из важнейших ролей в деле производства высококачественного звука.

Колонки напольные DALI Ikon 6 MK2 white high glossКолонки напольные DALI Ikon 6 MK2 white high gloss

Все, как и было упомянуто вначале, упирается в резонанс и его эффект. От особенностей конструкции корпуса сильно зависит сила этих эффектов – наложений частот, посторонних звуков, особенно дребезжания.

В целом, корпус выполняет следующие задачи:

  • устраняет акустическое короткое замыкание, улучшая качество воспроизведение низкочастотного звука;
  • разделяет отдельные динамики в пространстве, мешая им негативно воздействовать друг на друга;
  • создание условий для акустической усадки динамических излучателей;
  • эстетическая роль – придание колонке определенной формы и стиля.

Для полноценного выполнения этих задач перед инженерами стоит задача правильно подобрать форму и материал, из которого будет изготовлена коробка для размещения излучателя, а также правильно расположить в пространстве все детали устройства.

Форма корпуса может быть самой разной, и от правильного ее подбора сильно зависит эффективность создания звуковых волн. Варианты могут быть следующими:

  • Прямоугольник – стандартные колонки обычно именно такие, могут быть в форме параллелепипеда или куба. Несмотря на свою традиционность, такие колонки издают далеко не идеальный звук, поскольку прямоугольная форма располагает к созданию резонанса и сопутствующих ему эффектов.
  • Форма с непрямыми углами – трапеция, пирамида.
  • Круглые формы – эллипс или шар. Для широкополосных колонок скругленные стенки подходят лучше всего.

Таким образом, для обычных колонок, которые отвечают за основной диапазон звуковых частот, наиболее пригодны круглые формы. Эта особенность часто используется инженерами для компенсации качества дешевых колонок. В них передняя стенка делается прямой, а задняя и боковые объединяются в одну изогнутую поверхность, что позволяет эффективно отражать и направлять звуковые волны в сторону слушателя.

Самодельный корпус колонкиСамодельный корпус колонки

Сабвуферы же чаще кубические – это связано с особенностями воспроизведения низких частот. Также в них гораздо чаще, чем в обычные колонки, встраивается фазоинвертор – полая труба, насквозь проходящая сквозь одну из стенок и фокусирующая звуковые волны.

Материалы так же могут быть разными. В основном это, конечно, пластмасса или древесина разных типов. Могут встречаться следующие варианты исполнения корпуса колонок:

  • ДВП, ДСП, фанера средней плотности. Колонки из продуктов деревоперерабатывающей промышленности получаются, по мнению многих аудиолюбителей, наиболее качественными и издают мягкие, чистые звуки. Однако используется такой вариант не слишком часто – особенно он был распространен в старых советских акустических системах. Колонки из дерева получаются массивными, поэтому они чаще всего напольные.
  • Дорогие специальные полимеры. Несмотря на худшие показатели звукоизоляции, пластик, разработанный специально для производства колонок, неплохо подходит для формирования корпусов этих устройств. Однако устройства из высококачественного пластика имеют весьма высокую стоимость.
  • Дешевый пластик – обыкновенный полистирол. Такие колонки зачастую совсем не поглощают звук, что приводит к множеству посторонних шумов. На большой громкости гулы и гудения слышны особенно отчетливо.

Изнутри стенки корпуса обычно отделываются дополнительным звукоизоляционным материалом – чаще всего самым простым поролоном. Это позволяет несколько улучшить характеристики даже самого дешевого материала.

Динамики

Динамические излучатели – это главная часть схемы устройства колонок. Именно они занимаются производством звуковых волн. Динамика их заключается в работе подвижной катушки. Как же работает эта часть колонки?

Схема динамика довольно проста, в нее входят самые основные электротехнические части.

Конструкция излучателяКонструкция излучателя

Работает весь этот комплекс деталей также весьма просто. На корпусе колонки надежно закрепляется постоянный магнит – в отличие от электромагнита, это позволяет непрерывно создавать магнитное поле в любых условиях. В дешевых моделях используются старые материалы – магниты из обычного феррита. Более современные, технологичные и дорогие колонки оснащаются качественными неодимовыми магнитами, создающими статичное поле. Несравнимо более высокое качество таких устройств и до сих пор не слишком широкая их распространенность позволяет производителям указывать использование неодима как отличительную особенность своей продукции.

Постоянное магнитное поле окружает катушку из медного провода, находящегося под действием переменного тока, исходящего от электрической сети, аккумулятора или USB-порта в зависимости от типа колонок. Стоит отметить, что устройства работают с высокоуровневыми токами – напряжение измеряется в вольтах, десятках и, в некоторых случаях, даже тысячами вольт, а сила тока – в амперах и десятках ампер. Это создает необходимость для обеспечения линейности сигнала.

Поток электронов модулируется акустическим сигналом и, в соответствие с законами физики, создает вокруг себя электромагнитное поле. Его взаимодействие со статичным полем от постоянного магнита придает катушке динамику. Движение катушки, в свою очередь, приводит к вибрированию диффузорной мембраны, вибрации вызывают колебания воздуха, которые и воспринимаются человеческим ухом как звук.

Материал исполнения мембраны может быть разным: используются как искусственные полимеры, так и натуральные соединения, например целлюлоза. В дорогих моделях колонок может применяться тонкая титановая пластина. От этого параметра, конечно, сильно зависит качество издаваемого динамическим излучателем звука.

Разнообразие динамиков

Динамики различаются по воспроизводимому ими диапазону звуковых частот. Существуют следующие виды излучателей:

  • низкочастотные (сабвуферы) – излучают звук в диапазоне 20-120 Гц;
  • среднечастотные – занимаются воспроизведением основной массы звука, вплоть до 5 кГц;
  • высокочастотные (твиттеры) – излучают самые высокие звуки, от 2 до 20 кГц в зависимости от технических особенностей.

2-х компонентная акустическая система2-х компонентная акустическая система

Все эти динамики различаются не только особенностями исполнения элементов конструкции, но и размерами. Так, сабвуфер обычно самый большой – от величины его диаметра зависит качество исполнения низких частот. Твиттер, наоборот, маленький, чтобы волны получались как можно более короткими.

Усилитель сигнала

Этот узел присутствует только у активных акустических экземплярах – пассивные подключаются к внешнему усилителю. Подавляющее большинство современных компьютерных вариантов, в том числе формата 7.1 с сабвуфером и шестью сателлитами, тоже активные.

Задача усилителя – сделать слабый сигнал, который подается со звуковой платы, достаточно мощным для используемых в акустической системе динамиков. Кроме того, для усилителя сигнала характерна еще одна роль – он фильтрует входящий сигнал, удаляя лишние шумы, и выравнивает его по частотному диапазону.

Как правило, на фронтальной панели усилителя сигнала присутствуют элементы управления – как минимум, кнопка включения питания, регуляторы громкости и низких частот.

Схема простейшего усилителя для акустической системы:Схема простейшего усилителя для акустической системы

Как устроены колонки


  • Азы акустики: типы акустического оформления колонок. Акустическое оформление динамика определяет корпус колонки, в который помещают громкоговоритель. Корпус может быть устроен по-разному: от простого закрытого ящика до сложной конструкции с вырезанным в дереве лабиринтом. Это статья о различиях в звучании разных видов корпусов и необычных способах акустического оформления: контрапертурных системах с горизонтальным расположением динамиков и рупорных конструкциях.

Устройство колонки: из чего состоит, как изготавливают
Фото Audiomania / Инженерная комната в офисе на Барабанном

  • Как устроены сабвуферы. В этом материале мы поговорим о том, как разные виды акустического оформления влияют на звучание сабвуфера. Также поделимся практическими советами о том, куда установить сабвуфер, как его настроить и как убедиться, что ваша музыка не будет мешать соседям по дому.

  • Как создают DIY-системы: расчет корпуса и фильтров. Руководство для любителей мастерить акустику своими руками: как проектируют колонки с фазоинвертором, как рассчитывают объем корпуса по диаметру динамика и как создают разделительные фильтры.

  • Отсекая лишнее: о видах фильтров в акустических системах. Вы узнаете о разных схемах фильтров и о том, какие из них используются для высоких, средних и низких частот. В материале приведены электрические схемы коррекции частотных характеристик акустической системы: подавитель пиков, компенсатор «провалов» и Г-образный аттенюатор.

  • Как устроен конструктор акустических систем. Транскрипт подкаста «Звук», в котором Юрий Станиславович Фомин — инженер с многолетним опытом создания акустических систем и главный технический специалист бренда Arslab — рассказывает о конструкторе акустической системы Audiocore Kit. Интервью о том, как зародилась идея создать DIY-комплект и какие в этом преимущества для покупателей. Здесь же вы найдете ссылки на руководство по сборке Audiocore Kit и обзоры конструктора.


Честная Черная пятница Аудиомании
Музыка для продуктивной работы
​ Наш гид покупателя: полочные колонки vs напольные
Гид для новичка: что важно знать про амбушюры наушников


С 22 по 25 ноября в «Аудиомании» проходит Черная пятница.

В акции участвует несколько сотен товаров со скидками до 70%. На распродаже представлена самая разная аудиоаппаратура: от наушников и портативных гаджетов до Hi-Fi-аудиосистем.


0 комментариев

Добавить комментарий

Avatar placeholder

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Закрыть
// Remove bad images