Az elektrodinamikus hangszóró és hangsugárzó villamos helyettesítő képe és modellezése

8. rész: Variációk hangszórókra

Több hangszóró egy légtérben

Amikor több azonos hangszórót építünk egy légtérbe, akkor többnyire csak egy hangszóróra készítjük el a modellezést, majd n db hangszóró esetén n-szerezzük a számolt doboztérfogatot. Eközben az érzékenység is minden hangszóróduplázásra 3dB-el nő (pontosabban 10*log10(n)-el), villamos impedancia a villamos soros/párhuzamos hálózat szerint alakul.

Előfordul azonban, hogy mégis be akarjuk venni a modellbe a több hangszórót, ilyenkor tudni kell, hogyan kell felvenni a helyettesítő kapcsolást.

Két hangszóró egymás mellett

kép

Két vagy több hangszóró egy légtérbe építésekor abból kell kiindulni, hogy a légtér pneumatikus rugóján egy nyomásra vannak kapcsolva, a villamos helyettesítéskor ez közös áramot jelent. Vegyük csak észre, hogy egy sima bassz-reflex doboz esetében is egy hurokban van a hangszóró lengőrendszere és a reflexcső helyettesítő kondi!

kép

Tehát a több pneumatikus elem egy légtérben esetben sorosan kell felfűzni azokat. Pl. ha 2 db reflexcsövet teszünk a dobozba, azokat is sorba kell kötni ha nem vonjuk össze őket:

kép

Két hangszóró esetén sincs ez másként:

kép

Ezzel a rajzzal már tudunk modellezni is, a legérdekesebb dolog amúgy az, hogy amennyiben nem egyforma típusú hangszórókat használunk, akkor is lemodellezi mi fog történni, de jól használható gyártási szórás miatt nem teljesen egyező hangszórók esetén is. Vigyázzunk, hogy most van mechanikai/pneumatikus trafó, a pneumatikus elemeket ezek figyelembevételével kell számolni! (képlet)

Ha esetleg úgy döntenénk, hogy a két azonos hangszórót egyként kívánjuk venni, akkor tudni kell mely paraméterek milyen módon változnak. Ehhez nézzük a BassBox hangszóróduplázós T-S paraméter ablakát:

kép

Mechanikai paramétereket tekintve látható, hogy minden megduplázódott, egyedül a Cms feleződött, de itt ugye a kisebb a nagyobb (keményebb). Az Sd felület is megkétszereződött. Az elektromos oldalt a képen szándékosan nem jellemeztem, a fenti esetben párhuzamos kapcsolásban van a két hangszóró, ennek megfelelően alakultak a közösnek vett paraméterek: Re feleződött, Bl változatlan. Soros kapcsolásban Re és Bl is duplázódna, de az elektromos jóságban nem változtat semmit:

Tudjuk, hogy az egy hangszóró elektromos jósága:

kép

Párhuzamosan kapcsolt két hangszóró esetén:

kép

Sorosan kapcsolt két hangszóró esetén:

kép

Látható, hogy minden esetben ugyan az az egyenlet vége, mivel az újonnan bekerült konstansok némi rendezés után mindig kiejtik egymást.

Két hangszóró izobár esete

kép

Ebben a felállásban a két hangszórót szembefordítjuk egymással, szoros csatolásba hozzuk a mozgórészeiket. Olyan, mintha azok egy merev rúddal össze lennének kapcsolva. A mechanikai oldali paraméterek ez esetben is duplázódnak, vagyis kétszeres az Mms és az Rms és fele (keményebb) a Cms. Azonban most nem változik az Sd felület, amitől másképp transzformálódik a mechanikai oldal a pneumatikushoz és Vas is változik ennek fényében, jelen esetben most feleződik. Gyakorlati haszna, hogy így Vb térfogat nem dupla (mint az előbb) hanem fele lesz, ezzel együtt az érzékenység sem nő, hanem csökken 3dB-lel. Akkor jó ez a felállás, ha fontos a kis méret és feláldozható az érzékenység. (Gondoljuk csak meg, ugyan az a két hangszóró egymás mellett kontra izobár között már 6dB a különbség, igaz 4-szeres ládaméret különbség mellett!) Példahangszórók izobár paraméterei a következők:

kép

Szimulációban ezt a két hangszórót helyettesítő hálózat pneumatikus oldalról párhuzamos kapcsolásával helyettesíthetjük:

kép

Több tekercs egy hangszóróban (osztott tekercses cséve)

Gyakori konstrukció, hogy a hangszóró tekercsét több részre osztják. Ezt a tekercs rétegeinek határán lehet csak megtenni, így egy kétrétegű tekercselés kettéosztható és külön kivezethető, 4 rétegű tekercsek esetében pedig 2 vagy 4 részre is felosztható a tekercs. Ennek modellezése úgy történik, hogy megosztjuk az elektromechanikai átalakító helyettesítő trafó primer tekercsét:

kép

Helyettesítéskor a trafó T1 és T2 áttételbe Bl/2 értéket kell írni, mivel most a Bl szorzatban az l-t kétfelé osztottuk. A tekercseket ilyenkor vagy külön végfokra kapcsoljuk, vagy egymással soros/párhuzamos kapcsolásban mindkettőt egy végfokra. Abban az esetben, ha csak az egyik tekercsét kötjük be a hangszórónak (a másikat nyitva hagyjuk) a hangszóró elektromos jósága a kétszeresére romlik, miközben a hatásfoka 3dB(/1W/1m)-t esik.

Korábbi hangszórónk T-S paraméterei osztott tekercses kivitelben így nézne ki:

kép

Érdekessége a dolognak, ha egy tekercsen való hajtás esetén a másik tekercset rövidre zárjuk, akkor megjelenik annak a tekercsnek is a csillapító hatása, csak éppen a mechanikai oldalon. Visszakapjuk az eredeti teljes jóságot, de úgy, hogy a másik tekercs elektromos csillapítása összevonódik Rms-el és beépül Qms-be:

kép

A jósági tényezők és a hatásfok tehát a következő változáson mennek át:

  • új elektromos jóság:kép
  • új mechanikai jóság:kép
  • új teljes jóság:kép
  • új hatásfok:kép

Példahangszórónk esetében az érintett paraméterek a következőképpen alakulnának:

egy tekercsről hajtás,
másik tekercs:
két tekercsről hajtás, kapcsolásuk:
nyitottrövidzártsorospárhuzamos
Znévl[Ω]4482
Re[Ω]2,9652,9655,931,483
Bl[Tm]3,0233,0236,0453,023
Rms[kg/s]1,4484,5291,4481,448
Qms1,830,5851,831,83
Qes0,860,860,430,43
Qts0,5850,3480,3480,348
ηo[%]0,160,160,320,32
SPL@1W[dB]84,284,287,287,2

Érdemes megfigyelni, hogy az egy tekercses hajtás másik tekercs rövidzár esetnél a Qms érték megegyezik az egy tekercses hajtás másik tekercs nyitva Qts értékével. Vagyis a fél Qes Qms-el összevonódott és ugyan arra az eredményre jutott mint a fél tekercses változat Qts értéke. Az is látható, hogy amikor rövidre zártuk a másik tekercset, akkor megugrik Rms érték, mivel hozzáépül a másik féltekercs csillapító hatása.

Mint az a fenti példából is látható, egy tekercsen hajtani a duplatekercses hangszórót nem nyerő, és bár a másik tekercs rövidzárja mellett visszakapjuk az eredeti Qts értéket, de még így is jobb helyette a tekercsek soros kapcsolása. Ugyanis, ekkor nem vesztünk el 3dB/W/m érzékenységet, bár nem is nyerünk semmit, ugyanis az így kétszeres impedancia miatt csak fele, azaz 3dB-el kevesebb teljesítmény megy be a hangszóróba ugyanolyan kivezérlés esetén. Viszont, pont a dupla impedancia miatt ugyanazon erősítő könnyebben, kevesebb melegedéssel, és jobb dampinggal tudja hajtani hangszórónkat.

Kép betöltése…
Bezár