PL209945B1 - Układ kolumny głośnikowej dwuipółdrożnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ kolumny głośnikowej dwuipółdrożnej.

Znane i powszechnie stosowane rozwiązania konstrukcyjne w budowie zwrotnic kolumn głośnikowych, to systemy dwu- i trójdrożne. Kolumna dwudrożna jest zestawem składającym się z obudowy (przegrody akustycznej), zwrotnicy prądowej (zestawu filtrów elektrycznych) i dwóch głośników: wysokotonowego i nisko-średniotonowego. Głośnik wysokotonowy i nisko-średniotonowy połączony jest z filtrem elektrycznym górnoprzepustowym i dolnoprzepustowym odpowiednio. Kolumna trójdrożna jest rozwinięciem rozwiązania dwudrożnego, polegającym na uzupełnieniu systemu torem średniotonowym. Tor ten składa się z dwu zasadniczych elementów: głośnika średniotonowego i filtru elektrycznego środkowoprzepustowego. Wszystkie filtry elektryczne są tak zaprojektowane, aby ich charakterystyki amplitudowe wzajemnie się uzupełniały, gwarantując wierne przetwarzanie całego pasma akustycznego. Jednocześnie dba się o to, żeby impedancja całego zestawu była stała w funkcji częstotliwości. Filtry te wykonuje się w konfiguracji równoległej lub szeregowej.

Alternatywą dla rozwiązań trójdrożnych jest konstrukcja dwuipółdrożna. Koncepcja tego rozwiązania bierze się stąd, iż zastosowanie ogniwa środkowoprzepustowego w negatywny sposób wpływa głównie na charakterystykę impedancyjną z powodu dużej ilości elementów reaktancyjnych wchodzących w skład jej schematu elektrycznego. Z tego powodu, a także ze względu na skomplikowany charakter impedancji samego głośnika, często występuje niekontrolowany spadek impedancji całego zestawu, co prowadzi do zwiększenia zniekształceń nieliniowych, a w skrajnym przypadku do zniszczenia wzmacniacza mocy. Jednocześnie bardzo trudne jest, w przypadku rozwiązania trójdrożnego, zagwarantowanie płaskiej charakterystyki amplitudowej w całym zakresie przetwarzanego pasma częstotliwości. Stosując rozwiązanie dwuipółdrożne wykonuje się pełnopasmową kolumnę dwudrożna, podłączając równolegle do toru nisko-średniotonowego dodatkowy głośnik niskotonowy, poprzedzony filtrem dolnoprzepustowym. Ten dodatkowy głośnik, zwykle tak dobrany, aby był w stanie przetwarzać niższe częstotliwości niż nisko-średniotonowy ma za zadanie zwiększyć efektywność odtwarzania najniższego zakresu częstotliwości, a z drugiej strony unika się w ten sposób konieczności stosowania filtru środkowoprzepustowego. Wadą tego rozwiązania jest uwypuklenie tego zakresu częstotliwości, w którym głośniki niskośredniotonowy i niskotonowy pracują jednocześnie, ponieważ charakterystyki amplitudowe obu tych torów zawsze w pewnym zakresie częstotliwości pokrywają się, W tym zakresie częstothwości następuje także spadek impedancji kolumny głośnikowej.

Z opisu patentowego US 4282402 znany jest system głośników, w którym zwrotnica, (sieć filtrów) łączy wzmacniacz z głośnikami w celu odtwarzania z wysoką jakością sygnałów z całego słyszalnego spektrum częstotliwości. System ten zawiera głośnik niskotonowy do odtwarzania sygnałów z pasma niskich czę stotliwoś ci, gł o ś nik wysokotonowy do odtwarzania sygnał ów z pasma wysokich częstotliwości i głośnik średniotonowy do odtwarzania sygnałów z pasma częstotliwości pomiędzy wysokimi a niskimi. Zwrotnica zawiera końcówki wejściowe do połączenia do wyjścia akustycznego wzmacniacza mocy.

Z opisu patentowego US 2005/0094830 znany jest system gł oś ników zawierają cy w swojej konstrukcji, oprócz głośników wysokotonowego i nisko-średniotonowego, zestaw filtrów pasywnych i akustyczny wzmacniacz mocy. Wzmacniacz ten ma tak zaprojektowaną pętlę sprzężenia zwrotnego, iż kompensowany jest negatywny wpływ zmian impedancji torów filtr-głośnik na przebieg częstotliwościowej charakterystyki amplitudowej.

W opisach patentowych CA 1148091 i CA 1148090 przedstawiono poprawioną i udoskonaloną zwrotnicę głośnikową co uzyskano poprzez dodanie pasywnych elementów i nową konfigurację łączenia obwodów drogą sprzężeń indukcyjnych. Ulepszenia te znajdują zastosowanie dla torów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych.

Z opisu patentowego PCT/US2004/000457 znany jest zespół zwrotnicy do zastosowań w systemach audio zawierających wzmacniacz i dwa lub więcej przetworników. Zwrotnica posiada zespół pierwszego filtra (dolnoprzepustowy), który zamocowany jest w pierwszej obudowie i zespół drugiego filtra (górnoprzepustowy), który zamocowany jest w drugiej obudowie. Oba zespoły można mechanicznie połączyć, co pozwala na uzyskanie pojedynczego elementu zwrotnicy oraz są rozłączalne w celu zamocowania w róż nych lokalizacjach. Zespoł y są łączone przez mechaniczne łączniki z zatrzaskami łączników i zintegrowane z elementami odpowiednich obudów. W rozwiązaniu tym oba filtry posiadają odpowiednio porty wejściowe i wyjściowe i przynajmniej jeden z tych portów jest portem przelotowym, łączonym elektrycznie z drugim.

PL 209 945 B1

Układ kolumny według wynalazku zawiera obudowę wyposażoną w zaciski elektryczne. W obudowie zamontowane są trzy głośniki: wysokotonowy, nisko-średniotonowy, niskotonowy. Głośniki wysokotonowy i nisko-średniotonowy połączone są z filtrem górnoprzepustowym i dolnoprzepustowym odpowiednio. Istota układu według wynalazku polega na tym, że kondensator podłączony jest równolegle, poprzez zaciski elektryczne, do głośnika niskotonowego, a tak utworzony dwójnik połączony jest szeregowo, poprzez zworę i zaciski elektryczne, z filtrem dolnoprzepustowym, który jest szeregowo połączony z filtrem górnoprzepustowym. Filtr dolnoprzepustowy połączony jest z głośnikiem niskośredniotonowym, a filtr górnoprzepustowy połączony jest z głośnikiem wysokotonowym. Przy takiej konfiguracji połączeń tor nisko-średniotonowy zyskuje cechy średniotonowego, a odtwarzanie najniższych częstotliwości gwarantuje trzeci z głośników z równolegle podłączonym kondensatorem. Kondensator i zwora znajdują się na zewnątrz obudowy kolumny.

Układ według wynalazku gwarantuje możliwość prostej zmiany częstotliwości granicznej między torem nisko-średniotonowym a niskotonowym dla przypadku stosowania szeregowej zwrotnicy prądowej. Częstotliwość graniczna zależy wyłącznie od pojemności kondensatora podłączonego równolegle do głośnika niskotonowego. Kolumna dwuipołdrożna według wynalazku wykazuje cechy kolumny trójdrożnej.

Zaletą rozwiązania jest to, iż nie jest stosowany filtr środkowoprzepustowy, a moduł impedancji całego zestawu nigdy nie spada poniżej modułu impedancji pojedynczego głośnika.

Po usunięciu kondensatora i zwory, układ można podłączyć do dwóch wzmacniaczy. Oba wzmacniacze sterowane są tym samym sygnałem. Wzmacniacz pierwszy powinien przenosić cały zakres częstotliwości akustycznych. Drugi wzmacniacz powinien zawierać filtr dolnoprzepustowy o nisko zestrojonej częstotliwości odcięcia. Pierwszy wzmacniacz w tym układzie połączeń zasila sekcję złożoną z głośników wysokotonowego i nisko-średniotonowego wraz z filtrami. Drugi wzmacniacz obciążony jest głośnikiem niskotonowym. W takiej konfiguracji zestaw głośnikowy jest dwudrożny, a gł o ś nik niskotonowy pe ł ni rolę subwoofer'a.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie konstrukcje kolumny według wynalazku, fig 2 przedstawia częstotliwościowe charakterystyki amplitudowe poszczególnych ogniw dla kolumny dwuipółdrożnej ze zwrotnicą z równolegle połączonymi filtrami górnoprzepustowym i dolnoprzepustowym, w której do toru niskośredniotonowego podłączony jest równolegle głośnik niskotonowy poprzedzony filtrem dolnoprzepustowym, fig. 3 przedstawia częstotliwościowe charakterystyki amplitudowe poszczególnych ogniw dla kolumny według wynalazku.

Układ według wynalazku składa się z obudowy 1, w której zamontowane są trzy głośniki: wysokotonowy, nisko-średniotonowy i niskotonowy i dwa filtry: dolnoprzepustowy i górnoprzepustowy. Głośnik wysokotonowy 6 połączony jest z filtrem górnoprzepustowym 8 i stanowi tor wysokotonowy. Głośnik nisko-średniotonowy 5 połączony jest z filtrem dolnoprzepustowym 7 i stanowi tor niskośredniotonowytonowy. Filtry górnoprzepustowy 8 i filtr dolnoprzepustowy 7 połączone są szeregowo Skrajne ich wyprowadzenia podłączone są do zacisków elektrycznych 9 i 10. Wyprowadzenia głośnika niskotonowego 4 podłączone są do zacisków elektrycznych 11 i 12. Zaciski elektryczne 9, 10, 11, 12 zamontowane są do obudowy 1. Kondensator 2 usytuowany jest na zewnątrz obudowy 1 i podłączony do zacisków 11 i 12. Zaciski 11 i 10 są ze sobą zwarte zworą 3. Zaciski 9 i 12 służą do połączenia kolumny głośnikowej ze wzmacniaczem mocy. Taka konfiguracja połączeń powoduje, że filtr dolnoprzepustowy 7 wykazuje właściwości pasmowoprzepustowe. Dolna częstotliwość graniczna tego filtru zależy wyłącznie od pojemności kondensatora 2. Podobnie głośnik niskotonowy 4 w połączeniu z kondensatorem 2 ma wła ściwoś ci dolnoprzepustowe, odtwarzają c zakres do czę stotliwo ś ci granicznej o wartości również zależnej tylko od pojemności kondensatora 2. Dolna częstotliwość graniczna toru nisko-średniotonowego i częstotliwość graniczna toru niskotonowego są sobie równe. Zmiana pojemności kondensatora 2 powoduje automatycznie ustalenie się nowej częstotliwości podziału między torem nisko-średniotonowym i niskotonowym. Jednocześnie nie zachodzi zjawisko uwypuklenia wspólnego dla głośników nisko-średniotonowego i niskotonowego pasma częstotliwości, co miało miejsce w przypadku dwuipółdrożnej kolumny głośnikowej, w której tor niskotonowy połączony był równolegle z torem nisko-średniotonowym. Zakładając, że stosowane są głośniki o jednakowych modułach impedancji, impedancja kolumny nie spada poniżej impedancji pojedynczego głośnika.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ kolumny głośnikowej dwuipółdrożnej zawierający obudowę, zaciski elektryczne, głośnik wysokotonowy, głośnik nisko-średniotonowy, głośnik niskotonowy, połączone z filtrem górnoprzepustowym i dolnoprzepustowym, znamienny tym, że kondensator (2) podłączony jest równolegle do głośnika niskotonowego (4), a tak utworzony dwójnik połączony jest szeregowo, poprzez zworę (3) z filtrem dolnoprzepustowym (7), który jest szeregowo połączony z filtrem górnoprzepustowym (8).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kondensator (2) i zwora (3) usytuowane są na zewnątrz obudowy (1) kolumny głośnikowej.