• Parametry głośników

    Na pewno każdy przyszły konstruktor zastanawia się co musi wiedzieć o głośniku, by wykorzystać drzemiące w nim możliwości w sposób efektywny i dający zadowalające efekty. Z punktu widzenia konstruktora parametry podawane najczęściej na samym głośniku (moc głośnika, impedancja znamionowa), efektywność i jego wielkość wcale nie są najistotniejszymi parametrami. A zatem jakie parametry są tymi najważniejszymi ? Odpowiedź jest prosta: parametry Thiele’a-Smalla (parametry T-S). Dzięki pracy naukowej dwóch Australijczyków (od których nazwisk mianowano nazwę parametrów - A.N. Thiele i R.H. Small) z początku lat siedemdziesiątych wiemy o głośnikach tak dużo. Opracowali oni zestawienie parametrów opisujących zachowanie się głośnika w zakresie niskich częstotliwości, jak i jego relacje z obudową oraz szereg wzorów służących nam – konstruktorom obudów do głośników. Ponieważ jednak zamierzam przekazać minimum teorii o parametrach potrzebnych do poprawnego zaprojektowania obudowy do głośnika pominę wzory pozwalające wyliczyć dane wielkości (w sieci bez problemu można je znaleźć). Trzy podstawowe parametry T-S są absolutnym minimum potrzebnym do poprawnego zaprojektowania obudowy głośnika. Cóż to za parametry ?

    Qts – dobroć całkowita głośnika (zwana też dobrocią wypadkową lub dobrocią układu rezonansowego.

    Wg Thiele’a i Smalla rozróżniamy 3 dobroci (wielkości nie mianowane): Qes – dobroć elektryczna opisująca tłumienie drgań spowodowane efektem sprzężenia elektromagnetycznego, Qms – dobroć mechaniczna określające tarcie mechaniczne występujące w głośniku, oraz Qts – dobroć całkowitą głośnika, którą wyznacza się na podstawie Qes i Qms wg następującego wzoru (tu jednak zrobię wyjątek i podam wzór): Qts = Qms * Qes/(Qms + Qes). Dobroć Qts określa charakterystykę częstotliwościową i drgania układu przy częstotliwości rezonansowej. Dobroć jest odwrotnie proporcjonalna do tłumienia, zatem im większa dobroć tym mniejsze tłumienie układu rezonansowego.


    VAS - objętość ekwiwalentna (zwana też ekwiwalentem podatności lub równoważną podatnością objętości powietrza)

    VAS to wielkość wyrażona w litrach. Co sobą przedstawia ? Mówiąc najprościej jest to taka objętość powietrza która ma taką samą podatność jak zawieszenie głośnika, innymi słowy sztywność poduszki powietrznej o objętości określonej przez wartość VAS jest taka sama jak sztywność zawieszeń membrany głośnika niezabudowanego. Podatność (odwrotność sztywności) jest tym mniejsza im większa jest objętość poduszki powietrznej. Wielkość VAS zależy od podatności zawieszeń membrany głośnika niezabudowanego oraz od powierzchni czynnej (efektywnej) membrany głośnika. Warto podkreślić, że VAS nie jest objętością dedykowaną dla głośnika ! W szczególnym przypadku może się zdarzyć, że VAS jest jednocześnie optymalną objętością obudowy dla danego głośnika, lecz jest to rzadkość. Parametr ten pozwala nam na określenie sposobu zachowania się częstotliwości rezonansowej głośnika zabudowanego w zależności od objętości obudowy.


    Fs - częstotliwość rezonansowa głośnika (układu drgającego)

    Zacznijmy od tego co to jest rezonans: jest to zjawisko gwałtownego wzrostu amplitudy drgań układu na skutek pokrycia się częstotliwości wymuszeń z częstotliwością drgań własnych układu (lub ich krotności). Częstotliwość rezonansowa (wyrażona w Hz) to taka częstotliwość drgań przy której układ drgający głośnika wpada w rezonans. Od czego zależy Fs ? Od podatności zawieszeń membrany głośnika niezabudowanego oraz od masy układu drgającego w skład którego wchodzi: masa membrany, masa cewki, masa części zawieszeń membrany oraz masa „przyklejonego” do membrany powietrza drgającego wraz z nią (Fs jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka tych wielkości, więc aby zmniejszyć dwukrotnie częstotliwość rezonansową musimy zwiększyć masę drgającą lub podatność zawieszenia membrany aż 4 razy !). Częstotliwość rezonansowa bardzo silnie wpływa na dolną częstotliwość graniczną głośnika.

    Znajomość tych trzech parametrów pozwalają nam śmiało wkroczyć w etap projektowania obudowy dla konkretnego głośnika, którego parametry T-S znamy. A co robić gdy mamy głośnik i nigdzie nie możemy znaleźć jego parametrów ? Zapraszam do zapoznania się z cz. I doskonałego tutoriala do programu Speaker Workshop napisanego przez współautora niniejszego serwisu: Yoshi’ego.

    Oczywistym jest, że powyższe parametry nie są „lekiem na całe zło”. Istnieje szereg parametrów pozwalających nam dokładniej określić zachowanie się głośnika w danej obudowie by zminimalizować różnice między teoretycznymi wyliczeniami, a praktyką oraz by trafniej budować wyobrażenie o przyszłych efektach naszej pracy. By nie zanudzać omówię je krótko z minimalną ilością komentarzy:

    Parametry elektro-mechaniczne głośnika:

    Mms - wielkość wyrażona w kg. Masa układu drgającego głośnika,
    Cms - wielkość wyrażona w m/N. Podatność mechaniczna zawieszeń membrany (górnego i dolnego). Pamiętajmy, że podatności dodają się tak jak pojemności czyli podatność wypadkowa jest zawsze mniejsza niż podatność jednego z zawieszeń (górnego lub dolnego),
    Rms - wielkość wyrażona w kg/s. Rezystancja mechaniczna (zwana także współczynnikiem strat mechanicznych) jest wielkością określającą straty (spowodowane tarciem wewnętrznym) w zawieszeniach membrany głośnika,
    Re - wielkość wyrażona w Ohmach. Rezystancja szeregowa – jest to wielkość definiująca rezystancję cewki głośnika. W takiej definicji drzemie jednak pułapka – faktycznie rezystancja obwodu głośnika jest nieco większa niż rezystancja samej cewki głośnika, a zatem podawany przez producenta parametr Re trzeba korygować (także Qes które zależy od Re, a co za tym idzie Qts gdyż wypadkowa dobroć zależy od dobroci elektrycznej). Spowodowane jest to faktem istnienia w obwodzie głośnika cewek filtrów, okablowania, wewnętrznego i zewnętrznego, oraz wzmacniacza posiadającego rezystancję wyjściową,
    B*L - wielkość wyrażona w T*m. Współczynnik siły będący iloczynem indukcji w szczelinie i długości uzwojenia pozostającej w szczelinie,
    Le - wielkość wyrażona w mH. Indukcyjność cewki głośnika,
    Sd - wielkość wyrażona w m^2. Czynna powierzchnia membrany.

    Parametry służące analizie zachowania głośnika przy sygnałach o dużej mocy:

    Xmax - maksymalne liniowe wychylenie membrany w jedną stronę obliczane na podstawie wysokości cewki i wysokości szczeliny podawane w mm,
    Vd - wychylenie objętościowe (wyrażone w litrach) jest iloczynem Sd i Xmax,
    Xlim - wychlenie graniczne membrany w jedną stronę (oznaczane także czasem jako Xmech lub Xdam) – jest to maksymalne wychylenie membrany głośnika z punktu widzenia mechanicznego,
    Pe - moc znamionowa głośnika wyrażona w W.

    Warto także wspomnieć o parametrach nie mających znaczenia przy projektowaniu samej obudowy, jednak często podawanych przez producentów i mających znaczenie dla całości projektu kolumny:

    Z - impedancja znamionowa głośnika wyrażona w Ohmach,
    SPL - efektywność głośnika wyrażona w dB/W/m

    Quester (2004)