Главная стр.

V

Проекты.

Проект мощного активного низкочастотного модуля высококачественной звуковоспроизводящей системы.

Введение.

Конструкции динамических головок прямого излучения (ДГ),  разработанные в прошлом веке, не претерпели серьезных изменений.

Основным элементом, заставляющим их звучать, является магнитная цепь (МЦ) на основе постоянного магнита, которая во многом и определяет качество звука.

Важность технических характеристик этой части динамика трудно переоценить. Популярное изложение сути работы МЦ можно посмотреть здесь.

Магнитная цепь с постоянным магнитом обладает рядом серьезных недостатков:

• нестабильность во времени магнитных свойств (возможность размагничивания);

• невозможность получить высокие значения магнитной индукции в зазоре (обычно в проф. головках с мощными МЦ она составляет не более 1,2 Тл);

• ограниченное и постоянное значение магнитной энергии магнита, что приводит к модуляции значения магнитной индукции в зазоре в процессе звуковоспроизведения (размагничиванию) и к нелинейности передаточной характеристики; 

• нестабильность и потеря магнитных свойств при повышении температуры;

• высокая стоимость мощных МЦ за счет использования редкоземельных металлов.

Известные методы борьбы позволяют лишь частично уменьшить эти недостатки   в традиционных МЦ. Коренным образом улучшить параметры МЦ позволит применение адаптивного ее намагничивания с целью максимизации и  стабилизации значения магнитной индукции в зазоре.

Суть проекта.

Предлагаемая ниже схема построения магнитной цепи динамика и акустической системы вцелом свободна от указанных недостатков и позволяет существенно улучшить качество звуковоспроизведения.

К ее преимуществам можно отнести следующее:

• высокая стабильность значения магнитной индукции в зазоре (до десятых долей процентов);

• возможность получения значения магнитной индукции в зазоре до 2 - 2,5 Тл (существенно увеличить BxL - параметр динамика, уменьшить электрическую Qes и полную Qts добротности ...);

• отсутствие дорогих редкоземельных металлов;

• эффективный отвод тепла от магнитной цепи и звуковой катушки;

• возможность размещения силовых элементов усилителя мощности непосредственно на поверхности МЦ без дополнительных радиаторов;

• возможность точной юстировки подвижной системы динамика относительно элементов МЦ (в традиционных МЦ на постоянных магнитах это принципиально невозможно из-за наличия мощного магнитного поля);

• ...

Ниже приведена структурно-функциональная  схема проекта (Рис.1).

 Рис. 1

МЦ проекта отличается от традиционной приведенной на схеме (для упрощения на рисунке изображена общепринятая МЦ). Однако, отказ от постоянных магнитов в пользу намагничивания позволяет применить каркас с двумя звуковыми катушками, осуществляющими дифференциальное перемещение относительно соответствующих магнитных зазоров, и  использовать две центрирующие шайбы расположенные с двух сторон МЦ. Данный принцип построения движителя позволяет резко снизить нелинейность передаточной характеристики и получить значительные линейные перемещения подвижной системы, что особенно важно для динамиков сабвуферов.

Схема МЦ приведена на рис. 2.

Рис.2

 При протекании тока намагничивания через витки намагничивающей катушки индуцируется магнитный поток, пересекающий звуковые катушки и замыкающийся через тело керна. Звуковые катушки сфазированы таким образом, что при протекании через них возбуждающего тока от усилителя мощности одна катушка выталкивается, а другая втягивается  в магнитную цепь. Благодаря этому существенно ослабляется влияние на качество звука несимметрии магнитного поля в зазоре.

Медное кольцо уменьшает  модуляцию магнитного поля в МЦ.

Использование двух центрирующих шайб, расположенных по обоим торцам каркаса  звуковых катушек, позволяет сильно уменьшить паразитные внеосевые колебания каркаса и, следовательно, диффузора, что положительно скажется на надежности динамика и его долговечности.

Для уменьшения нелинейности передаточной характеристики ДГ используется полупроводниковый датчик перемещения, преобразующий перемещение звуковой катушки в электрическое напряжение пропорциональное перемещению, которое используется в цепи общей отрицательной обратной связи. Благодаря этому перемещение диффузора динамика становится абсолютно контролируемым, и ДГ превращается в прецизионный электромеханический преобразователь высокой точности нагруженный на упругость окружающего воздуха. Интегрируя и дифференцируя напряжение с выхода датчика перемещения можно получить скорость движения диффузора (первая производная), ускорение (вторая производная) и среднее значение, благодаря чему можно построить классический, оптимальный пропорционально-интегральныо-дифференциальный регулятор управления движением диффузора.

Введение петли отрицательной обратной связи по перемещению позволяет:

• стабилизировать положение звуковой катушки относительно полюсов МЦ при помощи токов подмагничивания, протекающих в катушках, без участия механических свойств подвеса и центрирующих шайб;

• существенно снизить влияние на качество звука механических свойств подвеса и центрирующих шайб;

• повысить КПД и чувствительность ДГ;

• существенно снизить уровень нелинейных искажений ДГ.

...

Схема стабилизации значения магнитной индукции в зазоре состоит из:

•  датчика Холла, расположенного непосредственно в зазоре МЦ преобразующего  текущее значение индукции в соответствующее электрическое напряжение;

• вычетателя, вычисляющего разность между заданным напряжением, поступающим от задатчика опорного уровня индукции, и выходным напряжением датчика Холла;

• усилителя сигнала ошибки, усиливающего напряжение ошибки посредством ШИМ - преобразования, которое прикладывается к намагничивающей катушке.

В результате работы данной схемы обеспечивается стабильное значение магнитной индукции в зазоре с точностью до 0,1 % вне зависимости от  различных внешних влияющих факторов.

Система охлаждения предназначена для отведения тепла от элементов системы.  КПД динамика составляет 1-2 %, а следовательно практически вся мощность электрического сигнала подводимого к ДГ будет выделена на звуковой катушке, От катушки нагреется МЦ, далее объём воздуха внутри АС. Кроме того, нагреваются силовые элементы (транзисторы) усилителя мощности. таким образом, необходима эффективная система охлаждения.

Применение воды в качестве охлаждающей жидкости позволит ограничить температуру в системе охлаждения на уровне не более 100 град.С.

Охлаждение радиатора объемом воздухом колеблющимся у выходного отверстия ФИ туннеля позволяет отказаться от применения принудительного воздушного охлаждения (вентилятора).

Кроме функции охлаждения, система охлаждения выполняет еще одну функцию о которой речь пойдет ниже.

 Продолжение следует.

Оставьте свое мнение или предложение в гостевой книге, и о них узнает весь мир. :) 

Приглашаем к сотрудничеству инвесторов, спонсоров и партнеров для осуществления предлагаемых проектов.

Участники проекта : 

страницы находятся на стадии оформления