на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Акустическая система - вариант модернизаци

Аудиотехника
7 лет назад

Модернизация АС 35АС-012 (S-90). (Часть 4)

29

В разработке пассивных разделительных фильтров важную роль играет их конструкция, а также выбор типа конкретных элементов – катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов. В частности, большое влияние на характеристики АС с фильтрами оказывает взаимное размещение катушек индуктивности. При неудачном расположении, вследствие взаимной связи, возможны наводки сигнала между близко расположенными катушками.

Связи катушек. Катушки индуктивности являются одним из важнейших компонентов пассивных разделительных фильтров.  В настоящее время многие зарубежные фирмы применяют катушки индуктивности на сердечниках из магнитных материалов, обеспечивающий большой динамический диапазон, низкий уровень нелинейных искажений и малых габаритов. Однако конструирование катушек с магнитными сердечниками связано с применением специальных материалов, поэтому многие разработчики применяют катушки с воздушным сердечником, основные недостатки которых – большие габариты при условии малых потерь (особенно в фильтре низкочастотного канала), а также большой расход меди; достоинства – пренебрежимо малые нелинейные искажения [1]. Конфигурация цилиндрической катушки с воздушным сердечником изображена на рис. 1.

Конструкция цилиндрической катушки индуктивности с воздушным сердечником

Рис. 1. Конструкция цилиндрической катушки индуктивности с воздушным сердечником:  D – средний диаметр катушки;  d – внутренний диаметр катушки; b – высота намотки; h – ширина намотки; O - геометрический центр.

 

Вокруг катушки, через которую протекает переменный электрический ток, образуется переменное магнитное поле. Если рядом с такой катушкой установить еще одну катушку, то часть силовых линий магнитного поля  первой катушки попадут на витки второй катушки, пересекая их. Чем ближе катушки друг к другу, тем больше пересечений силовых линий с витками катушки. В результате на второй катушке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), то есть на выводах второй катушки появиться переменное напряжение. Связь близко расположенных катушек можно проследить с помощью доступных подручных устройств – генератора звуковой частоты и мультимера, используя схему на рис. 2. Одну из катушек  (L1)  присоединяют к генератору, другую (L2) к мультимеру, включенного в режиме вольтметра.  В качестве генератора используют персональный компьютер с соответствующей программой  и усилитель НЧ.  Катушку L1 к усилителю следует подключать через резистор R1. Суммарное сопротивление резистора и катушки индуктивности должно соответствовать выходному сопротивлению усилителя. Генератор подает на катушку  L1 сигнал нужной частоты и амплитуды  (измеряют вольтметром в точках А, Б на схеме). Наводящуюся на катушке L2 ЭДС показывает мультимер. Величина показаний меняется в зависимости от удаленности катушек и их взаимного расположения. Если вместо мультимера подключить динамик, то ЭДС индукции катушки L2 можно еще и услышать. 

Схема измерения ЭДС индукции катушки

Рис. 2. Схема измерения ЭДС индукции катушки

 

Результаты тестирования при различных взаимных положениях катушек индуктивности L1 1,8 мГн подключенной к генератору, и катушки L2 0,43 мГн, подключенной к мультимеру, отображены в таблице 1. 

Таблица 1. Зависимость величины ЭДС индукции от взаимного расположения катушек 

Параметры сигнала, подаваемого на катушку L1

Взаимное расположение цилиндрических катушек индуктивности с воздушным сердечником

1

2

3

4

Расстояние между катушками, см

0

1

5

10

0

1

5

10

0

1

5

10

0

1

5

10

U, В

Частота, Гц

ЭДС индукции катушки L2, мВ

10

100

550

250

50

12

85

47

10

4

25

11

3

0

4

0

0

0

500

1166

630

110

25

155

100

22

7

60

33

5

2

19

4

2

0

1000

1250

705

140

28

180

103

23

8

85

49

12

2

12

4

0

0

5000

1269

784

215

29

188

103

23

7

68

49

6

0

8

4

0

0

10000

1075

503

110

18

141

81

18

3

68

34

0

0

6

0

0

0

Как видно из таблицы, самым верным взаимным расположением катушек является позиция 4 – ортогонально цилиндрическими (боковыми) поверхностями. Немного худший результат показало размещение катушек в позиции 3 – взаимноперпендикулярное. В позиции 2 надлежит размещать катушки не ближе 100 мм, а в позиции 1 – более 100 мм. Следует заметить, что в позиции 3 измерения проводились при положении геометрического центра O  катушки I  на оси симметрии катушки II. При смещении центра с оси ЭДС значительно возрастает и достигает своего максимума, когда проекция центра катушки I находится на линии среднего диаметра D (рис. 1) катушки II. В остальных случаях увеличение ЭДС в результате смешений катушек не прослеживается, а наоборот – уменьшается.  Величина индуцированной ЭДС зависит от числа силовых линий, пересекаемых витки катушки.   

Исходя из полученных данных, проект платы будущего фильтра для акустической системы начинают с выбора взаимного расположения катушек индуктивности.  Если в фильтре две катушки, все просто, располагают в положении 4. Но если больше, 5, 6 катушек, необходимо подходить комплексно. Правильно подбирать не только взаимное положение катушек, но расстояния между ними. 

Платы. Реализация схемы фильтра модернизированной акустической системы 35АС-012 "S-90", приведенной на рис. 14 во второй части статьи, оказалась весьма затруднительной на родной фанерной плате из-за  недостатка места для новых компонентов. Поэтому изготавливают новую плату большего размера на фольгированом стеклотекстолите. Это позволит поместить  катушки индуктивности с минимальным взаимным влиянием, упорядочить монтаж  других компонентов, избавиться от большого количества соединительных проводов и перемычек, что, в свою очередь,  облегчит работы по подключению, обслуживанию и ремонту фильтра в будущем.

Наиболее подходящее в корпусе АС место для основания фильтра – внутренняя нижняя плоскость. На ней помещается плата размерами 205х195 мм.  Именно таких размеров вырезают заготовку для основной печатной платы – рис. 3,а. Конструкция имеет еще одну, дополнительную, плату, размерами 155х90 мм – рис. 3,б. На основной плате располагаются печатные проводники СЧ и ВЧ звеньев фильтра, на дополнительной – НЧ звена. Подготовку рисунка печатного монтажа выполняют на компьютере, оснащенном специальной программой Sprint-Layout. Каких-нибудь особых требований к плате не предъявляется: проводники должны быть максимально короткими и широкими; не допускают изгибов токопроводящих дорожек под прямым углом; элементы схемы с условным обозначением "общий провод" соединяют в одном месте. После ориентирования катушек, определяются с другими компонентами – конденсаторами, резисторами. Для удобства подключения фильтра предусматривают места и под ножевые клеммы. При проектировании в программе используют опцию двухсторонней печатной платы, т. е. на одном рисунке размещают проекты основной и дополнительной плат. Оба рисунки отдельно распечатывают на лазерном принтере на мелованной бумаге или глянцевой для принтерной фотопечати. Для основной платы рисунок должен быть в зеркальном изображении. 

На металлизированные стороны заготовок, предварительно отшлифованные наждачной бумагой нулевой зернистости, прикладывают рисунки и переводят с помощью утюга. После бумагу отмачивают. Платы готовы к травлению. Для травления площади в 100 см2  наиболее пригодный для бытовых условий раствор: 100 мл трехпроцентного раствора перекиси водорода, 50 - 75 г лимонной кислоты, 15 г поваренной соли. После травления удаляют принтерный тонер, сверлят отверстия, тщательно облуживают проводники.  Если есть возможность изготовить платы более прогрессивным способом, воспользуйтесь им.
Правильно изготовленные платы должны накладываться друг на друга, свободными от проводников поверхностями, как показано на рисунке 3,в. 

Основная печатная плата фильтра АС

а

 

Дополнительная печатная плата фильтра АС

б

 

Взаимное размещение плат

в

 

Размещение элементов на основной плате

г

 

Размещение элементов на дополнительной плате

д

 

Рис. 3. Печатные платы фильтра АС: а – основная; б – дополнительная; в – взаимное расположение; г – размещение элементов на основной плате; д – размещение элементов на дополнительной плате. Условные обозначения: Jmp1 – к контакту 9 делителя; Jmp2 – к отрицательному проводу СЧ головки; Jmp3 – к контакту 1 делителя; Jmp4 – к отрицательному проводу ВЧ головки; Jmp5 – к положительным проводам СЧ и ВЧ головок, отрицательной клемме К4; Jmp6 – к отрицательному проводу НЧ головки; Jmp7 – к положительной клемме К1; Jmp7 – к положительному проводу НЧ головки, отрицательной клемме К2; R'' - резистор включенный в точке А. 

 

Монтаж. Катушки индуктивности (рис. 4) следует осмотреть и, по возможности, провести измерения индуктивности. При обнаружении плохой плотности намотки или большого несоответствия фактической величины индуктивности с заявленной, катушки перематывают. Конструкция каркасов катушек индуктивности СЧ, ВЧ звеньев имеет отверстие для крепления в центре одного из оснований. Винт или шуруп из магнитного материала, по сути, являющийся сердечником, увеличивает ее индуктивность на 2…3 мГн, а из немагнитного (латуни) – наоборот, снижает. Поэтому применение таких крепежных элементов дает положительный эффект, если  реальная величина индуктивности катушки на 2…3 мГн меньше (больше) указанной в схеме. А вообще не рекомендуется крепить такие катушки на металлические винты. Намоточные данные катушек индуктивности фильтра "S-90" от завода изготовителя приведены в таблице 2 [27]. 

Катушки индуктивности фильтра АС.

Рис. 4. Катушки индуктивности фильтра АС.

 

Схема дополнена катушками номиналами 0,22 мГн и 0,43 мГн. Их рассчитывают исходя из размеров каркаса и толщины обмоточного провода. Для расчета катушек существует много программ. Из практики известно, не каждая программа дает верный результат. Следует наматывать на 5-10 витков больше расчетных. После чего заданный номинал катушки устанавливают отматыванием витков, подвергая ее измерениям. Измерять индуктивность с помощью приставок к мультимерам не желательно. В них не учитывается сопротивление катушки, как результат – большая погрешность в измерениях. Относительно точно рассчитать катушку можно с помощью компьютерной программы CoilCalc 1.02b.

Таблица 2. Намоточные данные катушек фильтров 35АС-012. 

Катушка

Индуктивность, мГн

Число витков

Провод

Внутренний диаметр намотки, мм

Длина каждого слоя, мм

L1

2,1

235

ПЭВ-1 1,12

40

28

L2

0,23

145

ПЭВ-1 0,63

15

18.5

L3

1,67

350

ПЭВ-1 0,63

15

18.5

L4

0,55

215

ПЭВ-1 0,63

15

18.5

Конденсаторы и резисторы поддают измерениям их номиналов, поскольку они имеют некий допустимый разброс параметров. По результатам замеров их сортируют на близкие по характеристикам пары.  Каждую пару разбивают на две группы предельно подобранные по номиналам для одного и второго фильтра. Результирующие схемы двух фильтров должны быть максимально похожи друг на друга.

С выводов конденсаторов МГБО-2 отпаивают подводящие лепестки – рис. 5,а. Затем закрепляют их на основной плате. Сверху прикладывают дополнительную плату, продевая выводами через отверстия – рис. 5,б. Обе платы скрепляют резьбовыми шпильками или муфтами – рис. 5,в. Резьбовое соединение должно жестко соединять обе платы и обеспечивать зазор между ними 55,5 мм – расстояние от стеклянного изолятора конденсатора до его нижнего габарита.

Монтаж конденсаторов МБГО-2 - отпаивание подводящего лепестка

а

 

Монтаж конденсаторов МБГО-2 – размещение на плате

б

 

Монтаж конденсаторов МБГО-2 – резьбовая шпилька

в

 

Рис. 5. Монтаж конденсаторов МБГО-2: а - отпаивание подводящего лепестка; б – размещение на плате; в – резьбовая шпилька.

 

Все конденсаторы для СЧ и ВЧ звеньев фильтра устанавливают лавсановые серии К73-16 рабочим напряжением 160 и 250 В. Стандартами предусмотрены определенные ряды значений номиналов радиоэлементов (конденсаторов, резисторов), не всегда совпадающие с указанными в схеме.  Конденсаторы К73-16 с рабочим напряжением 250В выпускаются наибольшей емкостью 10 мкФ, а рабочем напряжением 160В – 6,8 мкФ. Наиболее близкий к 4 мкФ – 3,9, к 6,6 мкФ – 6,8, и т. д. Поэтому, для набора необходимой емкости конденсаторы собирают в параллель. Например: 30 мкФ – три  по 10 мкФ; 6,6 мкФ – три по 2,2 мкФ; 4 мкФ – 2,2 мкФ и 1,8 мкФ. При параллельном соединении конденсаторов снижается такой важный параметр как эквивалентное последовательное сопротивление.

Резисторы серии ПЭВ заменяют на С5-16В или, еще лучше, на ОСС5-16В, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного, пульсирующего и импульсного тока напряжением до 300В, или несколькими параллельно или последовательно включенными пленочными (металлоокисными). Количество резисторов подбирают исходя из необходимой мощности рассеивания. Например, мощность рассеивания резистора R1 на 75 Ом определяют по формуле: Рр=U2/R, где Рр – мощность рассеивания резистора, U – подводимое напряжение, R – сопротивление резистора, 112/75 = 1,61 Вт. Рекомендуется устанавливать резисторы мощность в 1,5…2 раза выше расчетной. Поскольку звуковой сигнал носит импульсный характер, резистора мощностью на 2 Вт вполне достаточно. К примеру, в акустической системе 35АС-212 "S-90" установлен резистор R1 типа ОМЛТ номиналом 100 Ом и мощностью 2 Вт. Пленочные резисторы имеют гораздо меньшую паразитную индуктивность, сравнительно с ПЭВ и С5-16В, и более пригодны для применения в звуковых цепях. А если применять несколько параллельно включенных резисторов, паразитная индуктивность снижается в столько раз, сколько установлено резисторов. 

Элементы кроссовера работают в условиях воздействий вибраций и повышенного звукового давления. Во избежание возникновения призвуков, или еще хуже, отслаивания токопроводящих элементов платы, обламывания выводов массивных деталей, рекомендуется укреплять их на плате с помощью герметики, клея (силиконовый, акриловый), стяжек и т. п.  После сборки плату (рис. 6) осматривают, проверяют, винтовые соединения и дорожки покрывают цапон-лаком. Фильтр  устанавливают на предусмотренное место в корпусе АС. Монтажные провода закрепляют стяжками.

Фильтр акустической системы 35АС-012 "S-90"

Рис. 6. Фильтр акустической системы 35АС-012 "S-90"

 

Литература  

27. Ласис Д. 35АС-013. Радио № 3 1985, №7, 1986.
28. Николаенко М. Настольная книга радиолюбителя конструктора. – М: ДМК Пресс, 2004.

Автор: Владимир Марченко, г. Умань, Украина


Рекомендуем к данному материалу ...

Мнения читателей
  • Автор/11.12.2018 - 10:58

    Схема Ваших АС такая: http://ldsound.ru/35-as-028-1-start/ ?Если нет, дайте ссылку на свою схему.

  • Олег Л/19.11.2018 - 02:49

    Добрый день, Владимир. Складывая воедино ваш материал по доработке и свой небольшой опыт\знания, восстанавливаю \ переделываю "35АС-Старт" - набор для самосборки был, это теже кливеры-корветы 35АС-028(208) в ЗЯ, благо набор ГГ тот же самый как и в С90, разве что ВЧ другой ( не 10ГД-35\10ГДВ-2 а 6ГДВ-4, но схожий. Возник вопрос с которым бы хотел обратиться к вам, если вас не затруднит, а с вашим богатым практическим опытом - думаю\надеюсь подскажете с легкостью. В С90 частоты раздела 500 и 5000, однако в кливерах вроде заявлено 800 и 4000. Но в конструкторе АС для самосборки - фильтры, хотя и соответствуют заводской схеме именно конструктора, изрядно урезаны \ изменены \ упрощены по сравнению с заводским вариантом фильтра кливер-корветов. Не могли бы Вы из опыта посоветовать по какой схеме грамотнее переделать ( или что оставить ) фильтры для начала НЕ меняя СЧ ГГ ? Или лучше сразу ориентироваться на какую либо схему с заменой СЧ так как резино-тканевый подвес на родном СЧ дубовый от времени совсем стал. ( Есть 4ГД-38 и 6ГДШ-5-4 для этих целей - наверно предпочел бы 6ГДШ ) Что имеется по факту - ВЧ часть - резистор 6,8 + фильтр 2х из С=3мкФ и L=0,22мГн ( в корветах фильтр 3х - прям как рекомендован заводом в паспорте для 6гдв-4л-8 - рез 6,8 С=3мкФ L=0,15 и С=4мкФ. СЧ часть - из полноценной заводской схемы кливер-корвет фильтра совсем исчезли С2 и L4, L1 стала в 2 раза индуктивнее а С6 уменьшился в 2 раза - то есть полосовой фильтр стал не 3х+3х а 2х+2х. На сколько это нормально и правильно ли ? НЧ часть - из полноценной схемы фильтра НЧ 3х совсем исчезла вторая катушка и конденсатор перед ней стал в 2 раза меньшей емкости, то есть фильтр стал 2х и катушка в нем осталась 1мГн, цобель остался без изменений. Это тоже нормально \ правильно ? Извините за много написанного ( но вы с опытом быстро поймете что к чему - я уверен ) и заранее благодарен за помощь.

  • Автор/17.09.2018 - 19:44

    Убрать С12 и L5

  • Олег/08.09.2018 - 15:07

    Уважемый Автор. Если я буду менять 10ГД-35 на 3ГД2. Расскажите пожалуйста какие изменения нужно сделать в схеме. В той где СЧ 5ГДШ5-4.Спасибо.

  • Андрей/09.04.2018 - 17:52

    С9 и R2 пересчитал, получилось 24 мкФ и 6,5 Ом. Детали пока на стадии закупки. Разница в звуковом давлении не ощущается, на НЧ она тоже немного повышена за счёт доп.магнита, а ВЧ на мой вкус и так многовато. О выравнивании АЧХ в области 4…8 кГц пока не думал, но буду рад узнать, что можно сделать? Вообще в планах снять полное АЧХ, что бы определиться с дальнейшими действиями. За точность RLC-теста со звуковой карты конечно ручаться не могу и проверить не чем, но большая часть кондеров, особенно купленных в последнее время, бьются с заявленными номиналами с разбросом в 2%.

  • Автор/08.04.2018 - 16:46

    RLC-тестеры со звуковой карты не всегда верно выдают результаты измерений. С ними нужно обходиться очень осторожно. Интересно было бы узнать как Вы согласовывали новую головку по звуковому давлению, ведь чувствительность ее на 3 дБ (в два раза!) выше? Каких номиналов получились элементы цепочки Цобеля (C9 - R2)? Принимали ли меры по выравниванию АЧХ в области 4…8 кГц? http://www.samodelka.ru/goods/803.htm

  • Андрей/08.04.2018 - 09:58

    Спасибо Владимир за Вашу работу. Модернизировал свои С-90 по рекомендациям из Ваших статей. Всё грамотно у Вас написано и понятно рядовому человеку. Хочу рассказать и о своём опыте. В некоторых вопросах я пошёл своим путём, например я не захотел тратить время на устранение всех недостатков 15ГД-11А и заменил их на Visaton BG 13P/8, не высокая цена и приличное звучание. Приспособил их в штатные стаканы без особых переделок. Сами стаканы задемпферировал виброизоляцией, но не на основе мягкой мастики, а на основе состава который перед наклеиванием нужно разогревать. Передачу провода к СЧ динамику через стенку стакана организовал через кольцевые клеммы и шпильку, а не через свободное отверстие как в штатном варианте, развязав тем самым два объема. 10ГД-35 с лавсановым куполом заменил на 10ГД-35-3000 с шёлковым куполом. RLC-метром замерил номиналы комплектующих фильтров. Разброс номиналов оказался высок (L1 были по 2,2 мГ; L2 по 0.2 и 0,19 мГ; L3 по 1,56 и 1,52; одна из L4 была 0,43 мГ; С1 были по 1,85 и 1,7 мкФ), потому решил довести номиналы до паспортных. Конденсаторы заменил, катушки перематывал. Катушки мотал более толстым проводом (L1 диаметром 1,5 мм; L3 сделал из L1; L2 и L4 диаметром 1,0 мм). RLC-метр тоже сделал сам, работает он от звуковой карты компьютера, в интернете можно легко найти как его сделать и скачать простенькую программу rlc-meter2_16. Все переделки делались поэтапно, с промежуточным прослушиванием. Наибольший эффект улучшения звучания лично я отметил после установки режекторного фильтра на ВЧ и после применения новых катушек. Всем удачи в Вашей модернизации.

  • Автор/24.04.2017 - 15:18

    Влияние физических свойств проводника (сопротивление, емкость, индуктивность, скин-эффект) на звук сказывается при длине 60 м и выше. Это уже доказано. Внутри АС длина проводников ничтожно мала что бы испортить звук. Динамик больше вносит искажений, чем что-либо. В ламповом усилителе в выходном трансформаторе сотни метров провода и, тем не менее, бытует мнение, что ламповый звук один из лучших. Думаю, не следует уделять много внимания типу проводников, разницы Вы не услышите все равно. Я применил литцендрат для подключения ВЧ головки сугубо из субъективных соображений.

  • Владимир/24.04.2017 - 11:58

    Владимир, у меня знакомый сделал акустические провода из ЛЭПШД 1000*0,05, оконечники позолоченные, сказал, что много тембра, заменил на другой лицендрат, стало в норме, понятно, что много факторов влияет на звук, хочу заказать провод ЛЭПШД 500*0,05 для разводки внутри колонки, как Вы советовали, теперь думаю, может все таки другой провод, подскажите?

  • Nomad37/18.04.2017 - 15:19

    Доброго времени суток Автору! Одна из немногих статей о доработке, которые мне понравились (я имею в виду все статьи Автора), и первая к которой я пишу коментарий... Проблемы со звучанием у S-90 eсть! Это факт... Но зачастую они вызваны криворукостью горемодификаторов и убогим техническим состоянием корпусов и динамических головок т.к. их несчадно эксплуатировали. Для начала модернизаций данной АС надо всё привести в заводское состояние(корпус,катушки и подвесы динамиков,фильтра). Потом подключить к правильному УМЗЧ и источнику... И послушать... И понять что до 500 у.е. вы ничего лучше из новодела не услышите. А после небольших доработок и более 1000 у.е. Правда я дорабатывал СЧ звено с помощью 2ГД-40. Гемора больше, но оно того стоит. Звук ШИКАРЕН!

Electronic Components Distributor - HQonline Electronics