FI76664B - Hoegtalare. - Google Patents

Description

1 76664

Kaiutin Tämän keksinnön kohteena on kaiutin, joka käsittää kaiutinelementin ja kotelon, jonka yhteen seinään kaiutin-5 elementti on asennettu.

Yleisimmin käytetty ratkaisu on dynaaminen kaiutin. Sillä on lukuisia sovellutuksia. Dynaamisilla kaiutinele-menteillä valmistettujen hifi-kaiuttimien yhteisinä piirteinä voidaan sanoa olevan kahden tai useamman elementin 10 käyttö, jotta kaiuttimella saadaan katetuksi riittävän laaja taajuusalue. Aktiivisimman tuotekehittelyn kohteena on viime vuosina ollut tasainen taajuusvaste, hyvä hyötysuhde, pieni harmoninen ja intermodulaatiosärö, laajat säteilyominaisuudet ja vaihevirheettömyys. Näihin tavoit-15 teisiin on päästy kaiutinkomponenttien laadun parantamisella; tarkemmilla valmistustoleransseilla, uusimmilla materiaaleilla (Bextreni- ja Polypropvleeni-kartiot, Alnico-Samarium-kobolttimagneetit) ja luomalla parempia laskentamalleja varsinkin bassokaiuttimen koteloinnin tarkkaan 20 mitoitukseen. Lisäksi on siirrytty perinteisistä 2- ja 3-tieratkaisuista jopa 5-tie periaatteisiin.

Näistä yrityksistä huolimatta kaiuttimen laatua ei ole pystytty parantamaan tarpeeksi. Toisaalta hyvässä akustiikassa tai peräti kaiuttomassa huoneessa suoritettu-25 jen absoluuttisten kuuntelutestien pohjalta on tehty johtopäätös, että nykyaikainen oikein tehty Hifi-kaiutin on riittävän hyvä komponentti äänentoistoketjuun silloin, kun huoneen huonontava vaikutus ei ole pilaamassa lopputulosta. Tämä on johtanut suuritöiseen huoneakustiikan parantami-30 seen, josta on laadittu useita julkaisuja ja artikkeleita. Näissä esitetään toinen toistaan parempia menetelmiä ja vaimennusmateriaaleja, joilla huoneen jälkikaiunta-aikaa ja äänikentän homogeenisuutta voidaan säädellä.

Koska on lähes mahdotonta ajatella, että jokainen 35 Hifi-kaiuttimen ostaja ryhtyy muokkaamaan olohuonettaan pelkästään hyvien akustisten ominaisuuksien saavuttamiseksi, 2 76664 on keksinnön tarkoituksena luoda uusi kaiutin, jonka toistoon huoneen ominaisuudet pääsevät mahdollisimman vähän vaikuttamaan.

Tavallisessa jäykkäseinäisessä kaiutinratkaisussa on 5 tehospektrin ja taajuusvasteen suhde epäedullinen, koska kaiuttimen suuntaavuuteen vaikuttaa lähes yksinomaan säteilijän halkaisija. Jos tällainen kaiutin suunnitellaan siten, että sillä on tasainen taajuusvaste on sen tehospektri voimakkaasti bassoja korostava. Tämä kaiutin toistaa koh-10 talaisen hyvin pehmeäksi akustoidussa huoneessa, mutta tavallisessa olohuoneessa toisto on tumma ja epätarkka bassokorostuksen vuoksi.

Jos kaiutin on suunniteltu siten, että sillä on tasainen tehospektri, on sen vapaakenttävaste välttämättä 15 korkeita taajuuksia korostava, johtuen mäntäsäteilijän suuntaavuusominaisuuksista. Tällainen kaiutin soi kohtalaisen miellyttävästi kovassa huoneessa, mutta pehmeäksi akustoidussa huoneessa se on rasittavan räikeä puutteelli-sine bassoineen ja korostettuine keski- ja diskanttialui-20 neen.

Keksinnön mukaiselle kaiuttimelle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kaiutinkotelon ainakin yksi seinä on tehty sellaisesta materiaalista, joka läpäisee kaiutin-elementin taustasäteilyn vaimentuneena kuuntelutilaan si-25 ten, että kyseinen säteily on ainakin olennaisesti vastak-kaisvaiheista (vaihe-ero 180°) kaiutinelementin etusäteilyn kanssa laajalla taajuusalueella.

Tilanteesta riippuen kyseinen seinä voi olla kotelon takaseinä, molemmat sivuseinät, tai jopa kaikki seinät.

30 Eräänä sopivana seinämateriaalina on styrox-muovi, jonka tiheys on n. 25-40 kg/m^, mutta voidaan myös käyttää muita ns. häviöllisiä materiaaleja, esim. pahvia tai kestomuovia. Äänenläpäisyominaisuudet (värähtelyominaisuudet) riippuvat useasta seikasta, kuten seinän paksuudesta, tiheydestä, 35 pinta-alasta ja sisäisestä rakenteesta. Oikeaan mitoitukseen päästään kokeilemalla.

3 76664

Keksinnön avulla kyetään oleellisesti parantamaan kaiuttimen matalien taajuuksien suuntaavuutta alueella 40 - 800 Hz ja sen avulla voidaan hallita tehospektriä.

Tästä seuraa kaksi toiston kannalta tärkeää seikkaa.

5 Ensinnäkin, koska menetelmä lisää huomattavasti ma talien taajuuksien suuntaavuutta, se samalla vähentää dramaattisesti kaiuttimen säteilemää tehoa näillä taajuuksilla. Näin on mahdollista päästä ihanteelliseen suhteeseen äänenpaineen ja tehon välillä. Toisaalta aivan viime ai-1o kojen tutkimukset ovat osoittaneet, että huoneheijastuksis-ta haitallisimpia ovat ns. aikaiset heijastukset. Aikaisiksi heijastuksiksi lasketaan n. 0,1 - 2 ms viiveillä tulevat heijastukset. Nämä heijastukset syntyvät kaiuttimen välittämässä läheisyydessä olevista pinnoista: takaseinäs- 15 tä, lattiasta ja sivuseinistä. Tutkimusten mukaan aikaiset heijastukset aiheuttavat seuraavia toistovirheitä: äänen värittyminen, transienttien ja dynaamiikan vaimentuminen, epävakaa stereokuva, heikentynyt erottelukyky.

Keksinnön mukaisella periaatteella toteutetussa kaiut-20 timessa aikaiset heijastukset on saatu poistettua lähes kokonaan. Kaiutin säteilee taakse ja sivuille jopa 20 dB vaimeammin kuin pääakselin suuntaan.

Saavuvetut akustiset edut voidaan tiiviisti esittää seuraavasti: 25 - tasainen vapaakenttävaste tasainen tehospektri - kuulas ja kirkas toisto (kuten yleensä elektro-staattisissa) tarkka stereokuva 30 - loistava transienttitoisto - tarkka ja tiukka basso (ei seisovia aaltoja) - ympäröivän akustiikan vaikutus toistoon huomattavasti pienempi kuin yleensä kaiuttimilla.

Lisäksi saavutetaan rakenteellisia etuja: 35 - voidaan käyttää halvempia materiaaleja koteloinnis sa, jolloin tuotekin on halvempi 4 76664 - päästään keveämpiin kaiuttimiin voidaan käyttää valutekniikkaa, jolloin muotoilu on täysin vapaata (puute, joka todella rasittaa nykyistä kaiutinvalmistusta).

5 Hyvän suuntaavuuden seurauksena hyötysuhde jää ver raten matalaksi, mikä toisaalta on ominaista perinteisil-lekin Hifi-luokan kaiuttimille. Saavutettuihin etuihin nähden tämä haitta on kuitenkin hyvin vähämerkityksinen.

Seuraavassa selitetään keksintöä viitaten oheiseen 10 piirustukseen.

Kuviot 1 ja 2 esittävät tilanteita, kun kaiuttimella on laaja ja vastaavasti kapea suuntakeila.

Kuvio 3 esittää dipolisäteilijää, kuvio 4 sen synnyttämää säteilvkuviota.

15 Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen kaiuttimen erästä toteutusmuotoa, kuvio 6 sen säteilykuviota.

Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen kaiuttimen toista toteutusmuotoa, kuvio 8 sen säteilykuviota.

Kuvio 1 esittää normaalia tilannetta, missä kaiutti-20 mella on laaja suuntakeila. Tällöin pääsee seinistä 10 ja lattiasta syntymään paljon aikaisia heijastuksia 11, joiden intensiteetti on suuri. Lisäksi ne tulevat lähes suoraan äänen suunnasta (L, R), jolloin niiden ääntä huonontava vaikutus vielä korostuu. Kuviossa 2 on kaiutin, jonka 25 suuntakeila on kapea. Tällöin aikaisia heijastuksia 12 on vähän ja niiden intensiteetti on pieni.

Teoreettisessa tarkastelussa voidaan dynaamista kaiutinta pitää mäntäsäteilijänä, jonka suuntaavuusominaisuudet riippuvat lähes yksinomaan säteilijän halkaisijan suhteesta 30 toistettavaan taajuuteen. Näin ollen on selvää, että hyvä bassoalueen suuntaavuus se. kapea suuntakeila vaatii suuren säteilijän pinnan. Tämä ei luonnollisestikaan ole kaikissa konstruktioissa mahdollista.

Toinen mahdollisuus hyvän suuntaavuuden saavuttami-35 seksi on dipolisäteilijän hyväksikäyttö. Dipolisäteilijän muodostaa esim. äärelliseen levyyn sijoitettu kaiutinele- 5 76664 mentti. Kuviossa 3 on esitetty dipolisäteilijä ja kuviossa 4 sen synnyttämä säteilykuvio 15. Dipolisäteilijän haittapuolena on erittäin huono matalien äänien toisto-kyky, sillä kaiuttimen 13 etäisyyden levyn 14 reunasta 5 alittaessa 1/4 alkaa sitä vastaavan taajuuden alapuolella toisto vaimentua n. 12 db/okt. Riittävän alarajataa-juuden saavuttaminen dipolisäteilijällä vaatii kohtuuttoman suuren etulevyn tai vastaavasti on säteilijään syötettävää tehoa kasvatettava huomattavasti matalilla taajuuk-10 silla akustisen oikosulun vaikutuksen eliminoimiseksi.

Kuvioissa 5 ja 7 on kaaviollisesti esitetty keksinnön mukaisen kaiuttimen kahta toteutusta ylhäältä nähtynä leikkauksina. Viitenumero 1 osoittaa kaiutinelementtiä, 2 osoittaa kaiutinkoteloa yleensä, 3 osoittaa kotelon etusei-15 nää, johon kaiutinelementti on asennettu. Viitenumerot 4, 5 ja 6 osoittavat sellaisia ääntä läpäiseviä seiniä, jotka läpäisevät (värähdellen) kaiutinelementin 1 tausta-säteilyn 9 vaimentuneena kuuntelutilaan siten, että tausta-säteily on vastakkaisvaiheista, vaihe-ero 180°, kaiutinele-20 mentin 1 etusäteilyn kanssa taajuusalueella n. 40 - n. 800

Hz. 7 (kuviossa 7) esittää seinien 5 ja 6 keskiosaan kiinnitettyä bassoäänien lisävaimennusosaa, jona voi olla puu-kappale ja joka ei ole kosketuksessa jäykkiin seiniin 2 ja 3. 8 osoittaa tavanomaista eristystä, esim. mineraalivil- 25 laa.

Kuviossa 5 on kaiuttimen takaseinä korvattu ääntä läpäisevällä seinällä 4. Kuviossa 6 on syntyvä suuntakuvio 16 sekä pistekatkoviivalla 17 esitettynä vastaava tilanne, jos takaseinä olisi perinteisen jäykkä. Kuviossa 8 on puo-30 lestaan molemmat sivuseinät korvattu ääntä läpäisevillä seinillä 5 ja 6 ja kuviossa 8 on vastaava suuntakuvio 18 sekä tavanomaisen kaiuttimen suuntakuvio, pistekatkoviiva 19.

Keksinnön mukainen laite toimii seuraavasti: kaiut- 35 timeen 1 johdetaan toistettava äänimateriaali. Kaiuttimen 1 takasäteily 9 pääsee osittain vaimentuneena ääntä läpäi- 6 76664 sevän seinän 4 (tai seinien 5 ja 6) kautta kuuntelutilaan. Tällöin syntyy dipolivaikutus, missä vastakkaisvaiheinen taustavärähtely osittain kumoaa etusäteilun. Tällöin on seurauksena kuvion 6 (tai kuvion 8) mukainen säteilykuvio, 5 missä säteilyn intensiteetti kaiuttimen sivusuuntaan voimakkaasti vaimenee. Tästä on seurauksena huoneen sivuseinistä aiheutuvien aikaisten heijastusten tehokas vaimentuminen .

Valitsemalla ääntä läpäisevä seinä sellaiseksi, 10 että se vaimentaa matalia taajuuksia enemmän kuin korkeita, saadaan muutoin haitallinen matalampien bassotaajuuksien liiallinen vaimentuminen estettyä. Ääntäläpäisevän seinän mitoituksella ja ainesvalinnalla voidaan suuntaavuuteen vaikuttaa halutulla tavalla ja näin päästään ns. hallit-15 tuun suuntaavuuteen eli suuntaavuuden taajuudesta riippumattomuutteen .

Seuraavassa eräs kuvion 7 mukaisen periaateratkaisun toteutus käytännössä, jota luonnollisestikaan ei ole tarkoitettu keksintöä rajoittavaksi.

20 Toimintaperiaate: 2 tie SWP (Soft Wall Principle, tarkoittaa keksinnön periaatetta)

Tehon kesto: 50 W jatkuva 60 W musiikki 25 Kaiutinelementit: 215 mm basso (osa 1) 25 mm diskantti (ei näy kuviossa 7)

Toistoalue: 40 - 20 000 Hz i3 dB

35 Hz - 10 dB

30 Herkkyys: 90 dB/1 W/1 m

Impedanssi: 8 ohm

Nettotilavuus: 38 1

Mitat (L X K x S) 280 x 770 x 285 mm

Liitäntä: Pikaliitin 35 Etuseinä 3 ja takaseinä ovat jäykkää lastulevyä, pak suus esim. 18 ram; sivuseinät 5 ja 6 ovat styrox-levyä, ti- 3 7 76664 hevs n. 40 kg/m ja paksuus n. 25 nm; vaimennusosat 7 ovat mäntypuuta, pituus n. 220-230 mm, korkeus n. 35-40 mm ja paksuus n. 25 mm. Puuosat 7 ovat korvattavissa esim. sopivasti mitoitetuilla alumiiniprofiileilla. Seinät 5 ja 5 6 on edullisesti verhoiltu kankaalla, kaiuttimen 1 alapuo lella on tunnettuun tapaan sovitettu etu- ja takaseinän välinen kiinteä tuki, jota ei ole esitetty kuviossa 7.

Claims (10)

1. Kaiutin, joka käsittää kaiutinelementin (1) ja kotelon (2), jonka yhteen seinään (3) kaiutinelementti on 5 asennettu, tunnettu siitä, että kaiutinkotelon ainakin yksi seinä on tehty sellaisesta materiaalista, joka läpäisee kaiutinelementin taustasäteilyn vaimentuneena kuuntelutilaan siten, että kyseinen säteily on ainakin olennaisesti vastakkaisvaiheista (vaihe-ero 180°) kaiutin-10 elementin (1) etusäteilyn kanssa laajalla taajuusalueella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että kaiutinkotelon (2) takaseinä (4) on tehty mainitulla tavalla ääntäläpäiseväksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, t u n -15 n e t t u siitä, että kaiutinkotelon (2) molemmat sivu- seinät (5, 6) on tehty mainitulla tavalla ääntäläpäisevik-si.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että kaiutinkotelon (2) kaikki seinät on 20 tehty mainitulla tavalla ääntäläpäiseviksi.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen Kaiutin, tunnettu siitä, että mainitulla tavalla ääntäläpäisevä seinä (4; 5, 6) on tehty styrox-levystä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen kaiutin, t u n -25 n e t t u siitä, että styrox-levyn paksuus on n. 25 mm ja sen tiheys n. 25-40 kg/rn^, edullisesti n. 40 kg/m^.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että mainitulla tavalla ääntä-läpäisevä seinä (4; 5, 6) on tehty pahvista.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että mainitulla tavalla ääntäläpäi-sevä seinä (4; 5, 6) on tehty kestomuovista, esim. akryylistä.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 35 kaiutin, tunnettu siitä, että mainitulla tavalla ääntäläpäisevän seinän (4; 5, 6) sisäpinnan keskiosaan on 9 76664 bassoäänien vaimentamiseksi kiinnitetty vaimennusosa (7) , edullisesti puukappale, joka ei kosketa muita seiniä.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että taajuusalueena on n. 40 Hz - n. 5 800 Hz. ίο 76 6 6 4