PL224920B1 - Kolumna głośnikowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest kolumna głośnikowa zawierająca obudowę oraz głośniki: niskotonowy i szerokopasmowy, charakteryzująca się tym, że obudowa składa się z zestawu odseparowanych od siebie przegrodami komór górnych (1) oraz zestawu odseparowanych od siebie przegrodami komór dolnych (2), ponadto głośnik szerokopasmowy (7) z wylotem promieniowania akustycznego skierowanym równolegle do podłoża zamontowany jest w górnej komorze przedniej, natomiast głośnik niskotonowy (8) z wylotem promieniowania akustycznego skierowanym pionowo w dół zamontowany jest w dolnych komorach. Każda z komór górnych połączona jest z usytuowaną pod nią komorą dolną za pośrednictwem falowodu wykonanego w postaci pustej rury, z tym, że przedni falowód (4a) jest od dołu zamknięty tworząc z komorą przednią górną odrębną przestrzeń, a pozostałe falowody są obustronnie otwarte, tworząc wraz z kolejnymi komorami akustyczny filtr dolnoprzepustowy. Zestawy komór górnych (1) i dolnych (2) połączone są dodatkowo za pomocą dociskających i doszczelniających całą obudowę prętów (5) i (6), przy czym pręty (5) stanowią jednocześnie połączenie galwaniczne pomiędzy głośnikiem szerokopasmowym (7) a wyprowadzonymi w zestawie komór dolnych (2) zaciskami zasilającymi, natomiast pręty (6) stanowią wzmocnienie i usztywnienie całej konstrukcji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kolumna głośnikowa, zwłaszcza do przekazywania dźwięku w systemie nagłaśniania pomieszczeń zamkniętych.

W literaturze zarówno technicznej jak i patentowej znane są różne rozwiązania kolumn głośn ikowych, między innymi z obudowami otwartymi i zamkniętymi, względnie z obudowami z otworem lub membraną. Te podstawowe typy kolumn charakteryzują się określonymi cechami, do których należą szybkość odpowiedzi impulsowej czy dolna częstotliwość graniczna, zależne od wyboru rozwiązania przy tych samych typach zastosowanych głośników. Konstrukcja obudowy głośników jest uzależniona od zastosowanych typów głośników, a zwłaszcza ich pasma przetwarzania. Rozmiar obudowy dobiera się w zależności od dolnego zakresu pasma przetwarzania oraz wymogów związanych z pomieszczeniem odsłuchowym. Dla małych pomieszczeń przeznaczone są monitory rozumiane jako małe zestawy głośnikowe. Monitory te najczęściej osiągają niewielkie rozmiary (kilkudziesięciu centymetrów w ysokości) uniemożliwiające - przy postawieniu ich na podłodze - usytuowanie któregokolwiek głośnika na wysokości głowy siedzącego lub stojącego słuchacza. Z tego powodu w większości praktycznych zastosowań stosuje się podstawki (standy) pod monitory głośnikowe. Najczęściej podstawki pod monitory mają wysokość około jednego metra, co przy typowych monitorach głośnikowych powoduje, że głośnik wysokotonowy lub średniotonowy jest na wysokości głowy siedzącego słuchacza (tj. ok. 1.5 metra od podłoża). Jest to alternatywne rozwiązanie w stosunku do klasycznych kolumn podłogowych, które nie wymagają podstawek. Użytkownicy monitorów głośnikowych wraz z podstawkami zwracają szczególną uwagę na względy wizualne, estetyczne oraz zajmowaną mniejszą przestrzeń w porównaniu z kolumnami podłogowymi wolnostojącymi. Niestety, kosztem tego - głównie ze względu na małą objętość obudowy - monitory głośnikowe nie osiągają tak niskiego zakresu przenoszonych częstotliwości jak kolumny podłogowe.

Z licznych publikacji oraz opisów patentowych znane są różne modele monitorów głośnikowych jak też podstawek (standów). Monitory głośnikowe mają najczęściej postać prostopadłościennej obudowy zaopatrzonej w dwa lub trzy głośniki. Przykładowo w opisie patentowym US 2000/434,751 przedstawiono monitor zaopatrzony w dwa niezależne głośniki. Podobne rozwiązanie jest w opisie patentowym US 1991/5,067,583, gdzie również zestaw głośnikowy jest w formie kolumny o stosunk owo niewielkich rozmiarach. Znane są też inne formy obudowy monitorów głośnikowych jak np. zestawy głośników przeznaczone do zawieszania (US 2008/D574,810S, US 1998/399,509) czy stanowiące skład nagłośnienia kina domowego (US 2005/0207603). Znane są też z opisów wzorów przemysłowych inne kształty kolumn głośnikowych (np. US 2010/D617,309S).

Z dotychczasowego stanu techniki znane jest również wiele typów podstawek pod monitory głośnikowe. Są to na przykład podstawki w formie cienkiej pojedynczej podpory (nogi) znane przykładowo z opisów US 2004/D497,904, US 2007/0235603A1 oraz US 2008/D570,618, nie pozwalające na umieszczenie na nich ciężkiego monitora głośnikowego. Znane są też podstawki pozwalające na umieszczenie na nich ciężkich monitorów głośnikowych (US 2008/D581,698) z jedną dużą podporą lub mniej stabilny (US 1978/4,078,757). Możliwe są też inne profilowane do pewnych zastosowań podstawki pod monitory głośnikowe jak np. w formie składanego krzesła (US 1993/5,190,254) czy bardzo niskie (kilka centymetrów wysokości) profilowane raczej do zastosowań pod kolumny tzw. podłogowe (US 1998/394,265 czy US 2005/6,968,068 B1).

W praktyce, w warunkach domowych i studyjnych najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest jednak klasyczna podstawa pod monitory głośnikowe z jedną lub kilkoma grubymi podporami znane na przykład z opisu US 2008/D581,698. Rozwiązanie to stanowi nierozłączną całość. Jak wspomniano wcześniej, największą wadą stosowania małych kolumn głośnikowych (monitorów głośnikowych) jest ograniczony dolny zakres przetwarzania.

Celem twórców niniejszego wynalazku była eliminacja powyższej wady poprzez efektywne zwiększenie objętości, polegające na wykorzystaniu pustych w środku falowodów (pełniących też rolę podpór) oraz komór, a co za tym idzie zwiększenie zakresu pasma przetwarzania, bez konieczności niepożądanego, nadmiernego zwiększania gabarytów kolumny.

Cel ten udało się osiągnąć poprzez nowatorską konstrukcję kolumny głośnikowej zawierającej obudowę oraz głośniki: niskotonowy i szerokopasmowy, charakteryzującej się tym, że obudowa składa się z zestawu odseparowanych od siebie przegrodami co najmniej dwóch komór górnych, oraz zestawu odseparowanych od siebie przegrodami komór dolnych, o liczbie odpowiadającej liczbie k omór górnych. Przegrody nieparzyste zastosowane w zestawie komór górnych, począwszy od górnej

PL 224 920 B1 przegrody pierwszej oddzielającej komorę górną przednią od komory górnej drugiej, poprzez przegrodę górną trzecią, oddzielającą komorę górną trzecią od komory górnej czwartej, itd. aż do ostatniej górnej przegrody nieparzystej są zamknięte, dzięki czemu oddzielają komory hermetycznie, natomiast w przegrodach górnych parzystych, począwszy od przegrody górnej drugiej, wykonane są otwory przepuszczające fale akustyczne. W zestawie komór dolnych jest odwrotnie, czyli w przegrodach do lnych nieparzystych, począwszy od pierwszej dolnej przegrody wykonane są otwory przepuszczające fale akustyczne, natomiast przegrody dolne parzyste, począwszy od drugiej dolnej przegrody są zamknięte, dzięki czemu oddzielają komory hermetycznie. Głośnik szerokopasmowy zamontowany jest współosiowo w górnej komorze przedniej, a główna oś głośnika szerokopasmowego z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest równolegle do podłoża. Głośnik niskotonowy zamontow any jest w dolnych komorach: przedniej dolnej komorze oraz drugiej dolnej komorze, a główna oś głośnika niskotonowego z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest pionowo w dół. Każda z komór górnych połączona jest z usytuowaną pod nią komorą dolną za pośrednictwem falowodu wykonanego w postaci pustej rury, pełniącej jednocześnie rolę podpory dla komory górnej, z tym, że przedni falowód wychodzący z górnej komory przedniej jest od dołu zamknięty tworząc z nią odrębną przestrzeń, natomiast pozostałe falowody są obustronnie otwarte, tworząc wraz z kolejnymi komorami akustyczny filtr dolnoprzepustowy, którego rząd jest proporcjonalnie zależny od liczby komór i falowodów. Zestaw komór górnych i zestaw komór dolnych dolnych połączone są dodatkowo za pomocą dociskających i doszczelniających całą obudowę prętów przednich i prętów tylnych, przy czym dwa z nich stanowią jednocześnie połączenie galwaniczne pomiędzy głośnikiem szerokopasmowym a wyprowadzonymi w zestawie komór dolnych zaciskami zasilającymi, natomiast pozostałe stanowią wzmocnienie i usztywnienie całej konstrukcji.

Falowody mogą mieć różny przekrój poprzeczny, zwłaszcza w kształcie kwadratu, prostokąta, wielokąta, okręgu lub elipsy.

Zestaw komór dolnych umieszczony jest na nogach, dzięki czemu uzyskuje się przestrzeń (szczelinę) między podłożem a głośnikiem niskotonowym umożliwiającą swobodny wylot promieniowania akustycznego.

Korzystnie, komory wraz z falowodami wykonane są w taki sposób, że po złożeniu stanowią hermetyczną, szczelną całość, która nadaje się do stosunkowo łatwego demontażu.

Korzystnie, główna oś głośnika szerokopasmowego umieszczona jest na wysokości co najmniej

1,5 metra od podłoża.

Zwiększenie zakresu pasma przetwarzania głośnika niskotonowego osiągnięto poprzez wyk orzystanie dla niego przestrzeni komór dolnych i górnych oraz pionowych falowodów wykonanych w postaci rur (pełniących jednocześnie rolę podpór). Falowody jak też znacznie większe od nich objętościowo komory są puste w środku, a sposób ich połączenia zapewnia efektywne zwiększenie objętości kanału akustycznego dla głośnika niskotonowego, co zwiększa zakres pasma przetwarzania bez konieczności niepożądanego zwiększania gabarytów kolumny. Układ powtarzających się elementów komora, przewężenie (falowód), komora przewężenie (falowód) itd. stanowią dla głośnika niskotonowego dolnoprzepustowy filtr akustyczny. Rozmieszczenie komór oraz falowodów według wynalazku powoduje, że filtr akustyczny bez względu na rząd posiada zwartą całość i stosunkowo małe gabaryty. Osiągnięcie takich parametrów innym sposobem wymagałoby w praktyce stworzenia bardzo długiego ciągu elementów (przy umieszczeniu wszystkich elementów w jednej osi), co byłoby mało praktyczne i poręczne.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia również łatwą zmianę objętości kanału akustycznego poprzez obniżanie wysokości falowodu oraz poprzez zmianę proporcji między objętością przeznaczoną dla poszczególnych głośników.

Na fig. 1 rysunku obok schematu ideowego dolnoprzepustowego filtra akustycznego pokazano również jego elektryczny analog. W filtrze tym umieszczono indukcyjność elektryczną L_el i pojemność elektryczną C_el zgodnie z ich odpowiednikami akustycznymi L_ak i C_ak. Jak wynika z obu układów jest to filtr akustyczny/elektryczny dolnoprzepustowy. Zarówno rząd filtru jak też inne jego parametry są kształtowane rozmiarami, liczbą i wzajemnymi proporcjami komór oraz falowodów.

Szczelność kanałów akustycznych kolumny zapewniona jest przede wszystkim przez dociskające całą obudowę pręty, które stanowią jednocześnie wzmocnienie i usztywnienie całej konstrukcji.

Konstrukcja kolumny głośnikowej według wynalazku eliminuje też konieczność doprowadzania zewnętrznego zasilania do monitora głośnikowego szerokopasmowego zamontowanego w górnej komorze przedniej. Dzięki uzyskanemu przy pomocy prętów połączeniu galwanicznemu pomiędzy

PL 224 920 B1 głośnikiem szerokopasmowym a wyprowadzonymi w zestawie komór dolnych zaciskami zasilającymi zwiększa się funkcjonalność i użyteczność całego zestawu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie jego wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dolnoprzepustowy filtr akustyczny (ideę tego rozwiązania), w postaci komór P₀, P, i P₂ połączonych falowodami V! i V₂ oraz jego odpowiednik elektryczny, fig. 2 - obudowę zestawu głośnikowego w widoku perspektywicznym, fig. 3 - elementy składowe kolumny głośnikowej przed ich złożeniem w całość, w widoku z przodu, w których skład wchodzą: przednia komora górna z zamontowanym głośnikiem szerokopasmowym, pionowy falowód, pręty łączące galwanicznie głośnik górny z zaciskami zasilającymi oraz przednią komorę dolną usytuowaną na nogach, natomiast na fig. 4 przedstawiono kolumnę głośnikową w przekroju wzdłużnym, z zaznaczoną propagacją fali akustycznej.

W przykładowym wykonaniu wynalazku kolumna głośnikowa zawiera obudowę, która składa się z zestawu odgrodzonych od siebie przegrodami trzech komór górnych (1a), (1b) i (1c) o okrągłym przekroju poprzecznym z wychodzącymi z nich i skierowanymi do dołu ramionami (9) i (10), przy czym w dolnej części każda komora górna przybiera kształt zbliżony do trapezu stanowiącego gniazdo dla falowodu, odpowiednio (4a), (4b) i (4c), oraz zestawu odgrodzonych od siebie przegrodami trzech komór dolnych (2a), (2b) i (2c) o przekroju poprzecznym w dolnej części prostokątnym a w górnej zbliżonym do trapezu stanowiącego gniazdo dla podpór, odpowiednio (4a), (4b) i (4c), z ramionami (11) i (12) wychodzącymi z bocznych ścian komór dolnych i skierowanymi do góry, przy czym przegrody (3a) i (3b) są zamknięte a w przegrodach (3c) i (3d) wykonane są otwory przepuszczające fale akustyczne. Głośnik szerokopasmowy (7) zamontowany jest współosiowo w górnej komorze przedniej (1 a), a główna oś głośnika szerokopasmowego (7) z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest równolegle do podłoża. Głośnik niskotonowy (8) zamontowany jest w dolnych komorach (2a) i (2b), a główna oś głośnika niskotonowego (8) z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest pionowo w dół. Ponadto każda z komór górnych połączona jest z usytuowaną pod nią k omorą dolną za pośrednictwem falowodu, odpowiednio (4a), (4b) i (4c) wykonanego w postaci pustej rury o przekroju w kształcie okręgu, z tym, że falowód (4a) jest od dołu zamknięty tworząc z komorą (1 a) odrębną przestrzeń, a pozostałe falowody (4b) i (4c) są obustronnie otwarte umożliwiając swobodną propagację fali akustycznej, która przebiega począwszy od głośnika niskotonowego poprzez komorę (2a) do komory (2b), następnie falowodem (4b) do górnej komory (1b) gdzie przez otwory wykonane w przegrodzie (3d) przedostaje się do komory (1c) i dalej falowodem (4c) do komory (2c).

Zestaw komór górnych i zestaw komór dolnych połączone są dodatkowo za pomocą doc iskających i doszczelniających całą obudowę prętów przednich (5) i prętów tylnych (6), montow anych w ramionach (9), (10), (11) i (12), przy czym pręty przednie (5) stanowią jednocześnie połączenie galwaniczne pomiędzy głośnikiem szerokopasmowym (7) a wyprowadzonym i w zestawie komór dolnych zaciskami zasilającymi, natomiast pręty tylne (6) stanowią wzmocnienie i uszty wnienie całej konstrukcji.

Głośnik szerokopasmowy (7) pracuje w górnej komorze przedniej (1 a) połączonej z falowodem (4a) w formie pojedynczej podpory. Natomiast głośnik niskotonowy (8) wykorzystuje przestrzeń trzech komór dolnych (2a), (2b) i (2c), dwóch kolejnych komór górnych (1b) i (1 c) oraz łączących je falowodów (4b) i (4c) pełniących jednocześnie rolę podpór dla zestawu komór górnych. Przebieg propagacji fali akustycznej pokazano na fig. 4.

Claims (5)

1. Kolumna głośnikowa zawierająca obudowę oraz głośniki: niskotonowy i szerokopasmowy, znamienna tym, że obudowa składa się z zestawu odseparowanych od siebie przegrodami co najmniej dwóch komór górnych (1) oraz zestawu odseparowanych od siebie przegrodami komór dolnych (2) o liczbie odpowiadającej liczbie komór górnych, przy czym przegrody nieparzyste w zestawie k omór górnych (1) począwszy od przegrody górnej pierwszej (3a) są zamknięte, a w przegrodach parzystych, począwszy od przegrody górnej drugiej (3b) wykonane są otwory, natomiast w zestawie komór dolnych odwrotnie, czyli w przegrodach nieparzystych, począwszy od przegrody dolnej pierwszej (3c) wykonane są otwory a przegrody parzyste, począwszy od przegrody dolnej drugiej (3d) są zamknięte, ponadto główna oś głośnika szerokopasmowego (7) z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest równolegle do podłoża, a głośnik szerokopasmowy (7) zamontowany jest w górnej komorze

PL 224 920 B1 przedniej (1a), natomiast główna oś głośnika niskotonowego (8) z wylotem promieniowania akustycznego skierowana jest pionowo w dół, zaś głośnik niskotonowy (8) zamontowany jest w dolnych kom orach (2a) i (2b), ponadto każda z komór górnych połączona jest z usytuowaną pod nią komorą dolną za pośrednictwem falowodu (4) wykonanego w postaci pustej rury, z tym, że przedni falowód (4a) jest od dołu zamknięty tworząc z komorą (1 a) odrębną przestrzeń, a pozostałe falowody są obustronnie otwarte, tworząc wraz z kolejnymi komorami akustyczny filtr dolnoprzepustowy, którego rząd jest proporcjonalnie zależny od liczby komór i falowodów, ponadto zestaw komór górnych (1) i zestaw komór dolnych (2) połączone są dodatkowo za pomocą dociskających i doszczelniających całą obudowę prętów przednich (5) i prętów tylnych (6), przy czym pręty przednie (5) stanowią jednocześnie połączenie galwaniczne pomiędzy głośnikiem szerokopasmowym (7) a wyprowadzonymi w zestawie k omór dolnych (2) zaciskami zasilającymi, natomiast pręty tylne (6) stanowią wzmocnienie i usztywnienie całej konstrukcji.

2. Kolumna głośnikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że falowody (4), mają przekrój poprzeczny w kształcie kwadratu, prostokąta, wielokąta, okręgu lub elipsy.

3. Kolumna głośnikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zestaw komór dolnych umieszczony jest na nogach (13).

4. Kolumna głośnikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że komory wraz z falowodami po złożeniu stanowią hermetyczną, demontowalną całość.

5. Kolumna głośnikowa według zastrz. 1, znamienna tym, że główna oś głośnika szerokopasmowego (7) umieszczona jest na wysokości co najmniej 1 ,5 metra od podłoża.