Ohišja nizkotonskih zvočnikov, več kot le škatla
Desetletja je potekala razprava za razpravo o tem, katera od različnih ohišij nizkotonskih zvočnikov so »najboljša« in zakaj. Oglejmo si, zakaj sploh potrebujemo ohišje nizkotonskega zvočnika in kako se trije priljubljeni slogi – zaprti, ventilirani in pasovni – razlikujejo po svoji zasnovi in zmogljivosti.
Upravljanje povratnega valovanja
Če bi katerikoli zvočnik priključili na ojačevalnik, ga držali v roki in vanj predvajali glasbo, bi ugotovili, da ne slišite basa. To je zato, ker zvok, ki prihaja iz sprednjega dela zvočnika, izniči zvok, ki prihaja iz zadnje strani. Potrebujemo način, da preprečimo, da bi zvok, ki prihaja iz zadnje strani stožca zvočnika, motil zvok, ki prihaja od spredaj. Če bi sredi velikega ravnega kosa lesa izrezali luknjo in vanjo namestili zvočnik, bi slišali veliko več nizkih tonov. Pravzaprav, dokler polovična valovna dolžina nizkih frekvenc ne postane daljša od dimenzij kosa lesa, boste dobili res dober, trden bas. Če zvočnik postavimo v nepredušno ohišje, noben zvok, ki prihaja od zadaj, ne moti zvoka, ki prihaja od spredaj.
Upravljanje moči
Sposobnost zvočnika, da uporabi moč, ki jo proizvede ojačevalnik, je omejena z dvema meriloma – kako daleč se lahko premakne stožec zvočnika in koliko toplote prenese zvočna tuljava zvočnika. Omejitve glede ravnanja s toplotno močjo temeljijo predvsem na zasnovi zvočnika – velikost zvočne tuljave, način upravljanja pretoka zraka okoli zvočne tuljave in bližina stacionarnih komponent sklopa motorja z zvočno tuljavo so ključni dejavniki, ki prispevajo k temu. . Omejitve, omejene na premikanje, so prav tako del zasnove zvočnika – ključni dejavniki so, kako dolgo je navitje zvočne tuljave, kako visoka je zgornja plošča in kolikšen hod vzmetenja je na voljo.
Izlet
Ko gre za reprodukcijo nizkih tonov, se mora zvočnik premakniti štirikrat dlje vsakič, ko se vhodna frekvenca prepolovi. Na primer, zvočnik, ki se premika za 0,125 palca pri 100 Hz, se mora premakniti za 0,5 palca, da reproducira enako izhodno raven pri 50 Hz in 2 palca pri 20 Hz. Vidite lahko, da so pri najnižjih frekvencah omejitve stožca precejšnje – zelo malo zvočnikov se lahko premakne za 2 palca brez znatnega popačenja.
Ko postavimo zvočnik v ohišje, kombinacija ohišja in zvočnika ustvari visokofrekvenčni filter. Učinkovito zmanjšamo nizkofrekvenčni izhod zvočnika. Zakaj bi želeli to narediti? Prednost ohišja je, da lahko nadzorujemo gibanje stožca zvočnika. Pogled na preprosto akustično vzmetenje (znano tudi kot zaprto) ohišje bo najpreprostejši prikaz te razlage.
Skladnost
Vsak zvočnik – od največjega globokotonskega zvočnika do najmanjšega visokotonskega zvočnika – ima stožčasto elastičnost. Temu pravimo skladnost. Skladnost merimo tako, da jo primerjamo z volumnom zraka z enakovredno vzmetnostjo. To lastnost govorca imenujemo Vas. Na splošno ima zvočnik z zelo majhno specifikacijo Vas tesno vzmetenje, zvočnik z veliko Vas pa ima mehkejše vzmetenje. To je veliko več kot to, toda za razpravo o funkcijah in prednostih ohišij je to vse, kar moramo za zdaj obravnavati.
Ko postavimo zvočnik v ohišje, otrdimo vzmetenje. Ko potisnete stožec zvočnika navznoter, pritisnete na vzmetenje zvočnika (ki želi sredinsko stožec) in poskušate stisniti zrak v ohišju. Ko se stožec poskuša premakniti navzven iz mirovanja, zrak v njem spravite v stanje vakuuma – želi stožec potegniti nazaj v položaj mirovanja. Žrtvujemo nizkofrekvenčni izhod, vendar pridobimo znatno moč in nadzor nad gibanjem stožca zvočnika. Pri slednjem kombinacija zraka v ohišju in vzmetenja zvočnika pomaga preprečiti premikanje stožca zvočnika, ko ga električni signal začne premikati.
Pomislite na to kot na amortizer na vozilu. Vidite lahko, da je ohišje ključnega pomena.
Ohišja globokotonskih zvočnikov z akustičnim vzmetenjem
Najenostavnejše ohišje se imenuje akustično vzmetenje ali zatesnjeno ohišje. V teh ohišjih zvočnik spravimo v nepredušno zaprto škatlo. Ko postavimo zvočnik v ohišje, sistem odmeva na določeni frekvenci, ki jo imenujemo Fc. Pod to frekvenco se izhod zmanjša s stopnjo -12 dB na oktavo. Če ima sistem resonančno frekvenco 50 Hz, bo izhod 12 dB tišji pri 25 Hz.
Ohišja z akustičnim vzmetenjem so med najmanjšimi ohišji, o katerih bomo razpravljali. So tudi najlažji za izdelavo in najbolj prizanesljivi glede računskih napak. Če združite zvijanje ohišja in sistema zvočnikov s povečanjem učinkovitosti, ki ga dobite zaradi relativno majhne prostornine zraka v notranjosti vozila (pogosto imenovano funkcija prenosa ali ojačanje kabine), lahko dobite zelo raven odziv v avtomobilu z dobrim infrazvočnim izhodom. Bas iz ohišja z akustičnim vzmetenjem je zaradi odličnega prehodnega odziva zelo čvrst in nadzorovan.
Obstaja slaba stran. Če iščete glasne nizke tone, potem potrebujete gonilnik, ki ima veliko zmogljivosti za izlete, in potrebujete razumno količino moči za premikanje stožca zvočnika naprej in nazaj, da dosežete želeno raven izhoda. Obstaja še ena pomanjkljivost, o kateri se ne govori toliko, in to je popačenje. Ko se zvočnik poveča, se količina popačenja, ki ga ustvari, poveča. Podobno se popačenje poveča blizu resonančne frekvence zvočnika. Torej, kaj lahko storite?
Ohišja nizkotonskih zvočnikov Bass Reflex
Ohišje bas refleksa (znano tudi kot portirano ali ventilirano) uporablja zračnik za povečanje nizkofrekvenčnega izhoda z uporabo energije povratnega valovanja zvočnikov. Odprtina, pogosto okrogla cev ali včasih pravokotna reža, ima površino in dolžino. Posebna površina in dolžina zračnika ter njun odnos do celotne prostornine ohišja povzročijo, da stolpec zraka v zračniku resonira na določeni frekvenci, ko ga vzbudi zvočnik. Ohišja bas refleksa običajno uglasimo precej nizko, da poudarimo spodnjo oktavo ali približno tako slišnega frekvenčnega območja. Lahko jih nastavite višje, da povečate učinkovitost za aplikacije z visokim SPL. Vedno pa obstaja žrtvovanje – ko ohišje nastavimo višje, žrtvujemo nizkofrekvenčno zmogljivost.
Bassrefleksna ohišja so običajno večja od zaprtih ohišij. Ni trdnega pravila, ki bi ga povezovali z razmerjem velikosti, vendar je 25–50 % veliko običajno. Kompromis za to dodatno glasnost je dvojen – večja učinkovitost pri uglaševanju frekvence in večja moč pri nekaterih frekvencah.
Ko nizkotonec, ki se uporablja v ohišju nizkotonskega zvočnika z bas refleksom, proizvaja frekvence okoli resonančne frekvence kombinacije zračnik/ohišje, se gonilnik zmanjša na skoraj nič in vse »delo« opravi zračnik. Povedano bolj jedrnato, okoli frekvence uglaševanja večino glasbe proizvede zračnik. Prednost tega je, da se težave z ravnanjem z močjo, ki jih povzročajo omejitve premika stožca, močno povečajo. Ker se stožec komajda premika, je mogoče doseči zelo visoke ravni zvočnega tlaka. Okoli frekvence uglaševanja je moč omejena s toplotnimi zmogljivostmi globokotonca.
Kot smo že omenili, je eden od dejavnikov, ki prispeva k popačenju zvočnika, odmik stožca. Pri ohišju z bas refleksom se voznik premika bistveno manj kot pri zasnovi ohišja z akustičnim vzmetenjem. Dokler ima prezračevalna odprtina dovolj površine in gladek prehod na obeh odprtinah, je lahko popačenje, ki ga povzroči pravilno zasnovano ohišje bas refleksa, osupljivo majhno.
Nič ni zastonj, kajne? Dejavnik pri odločitvi za uporabo zasnove bas refleksa je, kako hitro se izhod zmanjša pod frekvenco uglaševanja. Če se ohišje z akustično vzmetenje odkotali pri -12 dB na oktavo, se ohišje z bas refleksom odkotali pri 24 dB na oktavo. Pod frekvenco uglaševanja deluje zračnik vedno bolj kot luknja v ohišju in ponuja vedno manjši protitlak, ko se frekvenca zmanjšuje. Oblikovanje in upravljanje vožnje voznika je temeljni del zasnove ohišja z bas refleksom.
Ohišja pasovnih nizkotonskih zvočnikov
Za zaključek tega članka se bomo hitro dotaknili pasovnih ohišij. Obstaja več različnih modelov pasovnih ohišij. Nekateri uporabljajo zaprto ohišje, nekateri pa prezračevano. Ne glede na to, ali je zadnja komora zaprta ali prezračevana, se izhod globokotonca predvaja v prezračevanem ohišju. To ohišje deluje kot nizkopasovni filter. Zakaj bi želeli oblikovati pasovno ohišje?
V prvi vrsti vso moč ohišja proizvedejo zračniki ali zračniki. To kreativnemu oblikovalcu omogoča, da zgradi ohišje v prtljažniku vozila in ima odprtino za prezračevanje skozi zadnjo polico. There have been some amazing bandpass enclosures build in the front storage area of mid- or rear-engine vehicles. The vent allows the bass to enter the interior of the vehicle. Bandpass enclosures can also offer impressive gains in efficiency over acoustic suspension and bass reflex enclosures, but they do so at the sacrifice of bandwidth and enclosure volume.
A bandpass enclosure has two resonant frequencies – one for each of the enclosures. The resultant management of cone excursion can allow a great deal of bass to be produced from limited excursion drivers. While the speaker cone itself does not move a great deal, the amount of work done by the motor assembly is still significant. You are still putting power into the speaker, and work is being done. Because the front chamber of the enclosure acts as a filter, it can also be very difficult to hear when the speaker is distorting.
Regarding the complexity of design, and forgiveness of construction error, bandpass enclosures are the most complicated to execute perfectly. Unlike an acoustic suspension or bass-reflex design, bandpass enclosure designs must be tailored exactly to the speaker they are being used with. Never trust the concept of a “generic” bandpass enclosure.
Lastly, because a bandpass enclosure includes an acoustic low-pass filter, it has to be used with good-quality, appropriately sized midbass drivers. If not, the bass can sound lost or disconnected relative to the rest of the music.
For More Details On Subwoofer Enclosures, Visit Your Local Specialist
As you can see, there are many ways to install a subwoofer – or any speaker, for that matter. Navigating the available space in the vehicle, as well as different speaker sizes and designs, can be tricky. The design and construction of an enclosure can be complex, especially when complex shapes are involved. Visit your local car audio specialist retailer to explore different enclosure options for your vehicle.