Радиолюбителям предлагается описание конструкции изодинамического излучателя для воспроизведения музыкальных сигналов в области средних и высоких частот.
Вместе с этими излучателями автор установил в самодельную АС группу динамических головок с лёгкими диффузорами, используя их в полосе НЧ. Для самых высоких частот автор предпочёл использовать также самодельные ленточные излучатели, конструкция которых представлена им ранее в "Радио", 2012 г., № 12.
Наверное, многим радиолюбителям знакомы отечественные изодинамические головки 10ГИ-1, предназначенные для качественного воспроизведения ВЧ-составляющих звукового сигнала.
В конструкции изодинамических излучателей плоская катушка-мембрана передаёт электромеханические колебания в воздушную среду "без посредника" в виде узора, воспроизводя более точно фронты звуковых сигналов, в которых заключена важная часть музыкальной информации (тембра).
Считается, что любой нетрадиционный излучатель звука сделать сложно, но в журнале "Радио" уже приводились примеры "домашнего" изготовления электростатических [1, 2] и ленточных [3] излучателей звука. Изодинамические головки также можно собрать самостоятельно [4].
Изготовление описанных ниже изодинамических головок преследовало цель не только повторить хорошую ранее выпускавшуюся конструкцию, но и по возможности сместить нижнюю границу рабочей полосы частот, чтобы захватить и полосу средних частот. Для снижения границы потребовалось расширить зазор между магнитами, чтобы увеличить свободный ход мембраны. Применение вместо ферритовых более сильных неодимовых магнитов скомпенсировало последствия уменьшения магнитного потока.
Для повторения описанной ниже конструкции потребуются 12 стержневых магнитов размерами 50x10x5 мм (в каждом излучателе). Мембраны с плоскими катушками можно заказать в СПБ ООО "Диффузор" (ремкомплект 10ГИ-1-16 с сопротивлением катушки 16 Ом!) или изготовить самостоятельно по технологиям, описанным в соответствующих ветках специализированных интернет-ресурсов (форумов).
На рис. 1 представлена рассматриваемая конструкция в развёрнутом виде.
Рис. 1. Конструкция в развёрнутом виде
На рис. 2 показан вид на конструкцию сверху. Здесь на два перфорированных стальных листа толщиной 2 мм наклеены три ряда стержневых магнитов с указанной полярностью.
Рис. 2. Вид на конструкцию сверху
По двум краям каждого листа (рис. 3) закреплены стальные прутки квадратного сечения 10x10 мм. В них и в перфорированных листах просверлены отверстия, через которые проходят четыре шпильки, скрепляющие при окончательной сборке обе половинки магнитной системы.
Рис. 3. Параметры конструкции
На фото рис. 4 видна подготовка (обрезка) мембраны с плоской катушкой. Внешнюю часть основы в том месте, где заканчивается печатный рисунок катушки, удаляют.
Рис. 4. Подготовка (обрезка) мембраны с плоской катушкой
Затем с помощью закреплённых на валах шестерён (например, от старых принтеров) проводится гофрирование мембраны (рис. 5). Полученная форма позволяет без проблем закрепить мембрану между магнитными системами, не ограничивая при этом её свободный ход.
Рис. 5. Гофрирование мембраны
Перед приклеиванием мембраны на одной из половинок магнитной системы необходимо расположить, как показано на фото рис. 6, три демпфирующие прокладки из тонкого файбера (материал-утеплитель для одежды).
Рис. 6. Демпфирующие прокладки из тонкого файбера
Боковые прокладки должны немного касаться краёв мембраны, но не перекрывать всей поверхности излучения. Средняя демпфирующая полоска должна приходиться на широкую центральную проводящую дорожку.
После приклеивания плёнки и припаивания токоподводящих проводников к медным лепесткам-выводам (фото на рис. 7) образуется фронтальная половина необходимой конструкции.
Рис. 7. Фронтальная половина
Затем сверху аккуратно укладывают ещё один слой тонкого файбера, закрывающего всю тыльную часть поверхности (фото на рис. 8). Таким образом формируются "центровка" и фактические воздушные зазоры между магнитной системой и мембраной с катушкой.
Рис. 8. Ещё один слой тонкого файбера
Применение демпфирующих прокладок устраняет резонансы мембраны и позволяет получить чистый звук на частотах выше 450 Гц.
Далее в рамку продевают шпильки, и на них надевают вторую часть магнитной системы. Чтобы не повредить нежную мембрану случайным хаотичным слипанием частей, верхнюю половину конструкции сначала фиксируют только одной шпилькой при максимальном
разведении половин конструкции друг от друга (рис. 9).
Рис. 9. Монтаж конструкции
Шпильку наживляют гайкой на пару оборотов, затем обе половины магнитной системы поворачивают до совмещения остальных крепёжных отверстий, контролируя прохождение зон "слипания" магнитов. Наживлённая шпилька не позволит уйти половинам в неконтролируемое "слипание" при повороте. При правильно "сфазированных" магнитах собранные половины конструкции должны проявлять взаимно отталкивающую силу.
Фиксацию производят на оставшиеся шпильки, затем конструкцию равномерно стягивают (фото на рис. 10). В фиксируемом при сборке положении магнитной системы противоположно расположенные магниты создают силовые линии магнитного поля, направленные вдоль плоскости катушки и мембраны.
Рис. 10. Сборка конструкции
Готовая конструкция, показанная на фото рис. 11, изготовлена в двух экземплярах и в настоящий момент используется в составе трёхполосной АС (фото на рис. 12) в качестве СЧ-излучателей с полосой рабочих частот 800 Гц...10 кГц. Головки подключены через фильтры первого порядка, которые обеспечивают минимальные переходные и фазовые искажения.
Рис. 11. Готовая конструкция
Рис. 12. Готовая конструкция
В качестве ВЧ-излучателей используются самодельные ленточные динамические головки, принцип работы которых описан в [2], но более простой конструкции.
Необходимость использования дополнительных ВЧ-излучателей обусловлена спадом звукового давления изодинамического излучателя на частотах выше 10 кГц. Причина недостаточного звукового давления в этой области, возможно, обусловлена малой площадью апертуры отверстий перед передней частью излучателя, так как у оригинальной головки 10ГИ-1 фронтальная часть перед мембраной выполнена в виде открытых прямоугольных портов.
Низкочастотный групповой излучатель в каждом из каналов стереофонической АС выполнен из семи динамических головок, установленных в открытом корпусе. Динамические головки 5ГДШ-4 и 4ГД-28 (с сопротивлением звуковых катушек 4 Ом) электрически включены последовательно, как показано на схеме кроссовера на рис. 13. Такое включение позволяет получить нижнюю границу воспроизводимых частот от 52 Гц.
Рис. 13. Схема кроссовера
Использование нескольких динамических головок с лёгкой подвижной системой в виде групповых излучателей даёт возможность получить быструю реакцию и для низкочастотных сигналов. Таким образом, по мнению автора, удалось сочетать классические динамические головки с изодинамиче-скими и ленточными излучателями. Малый ход диффузоров, вследствие сильно возросшей общей площади и малой подводимой для отдельной головки мощности, предполагает и небольшие нелинейные искажения на низких частотах.
При эксплуатации подобной АС мощность, достигаемая распространёнными УМЗЧ (50...60 Вт на нагрузке сопротивлением 4 Ом), фактически не будет превышать 10...15 Вт.
Примечание.Гофрирование всей поверхности мембраны, видимо, не обязательно. Смещения мембраны при воспроизведении звуковых сигналов в полосе СЧ не столь велики по сравнению с формируемыми в конструкции зазорами между магнитами. Поэтому можно предположить, что гофрирование по двум краям мембраны (за пределами стержневых магнитов) обеспечит достаточную гибкость и податливость подвижной системы. Демпфирующий слой файбера в этом случае можно разместить (наклеить) только в гофрированной части мембраны.
Литература
1. Лачинян С. Изготовление электростатических громкоговорителей в любительских условиях. - Радио, 2006, № 1-3.
2. Бондаренко В. Головные электростатические телефоны. - Радио, 2015, № 9, с. 10-15.
3. Мошев С. Самодельные ленточные динамические головки. - Радио, 2012, № 12, с. 14-16.
4. Бондаренко В. Ремонт головных телефонов ТДС-7. - Радио, 2013, № 4, с. 13-15.
Автор: С. Мошев, г. Воронеж