Ćwiczenie 4

Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-4
Temat ćwiczenia: Projektowanie kolumn głośnikowych
1. Wprowadzenie
Program „AkAbak” jest jednym z wielu narzędzi do projektowania systemów
akustycznych. W ćwiczeniu zapoznaje się studentów z jego działaniem (podstawowymi
zagadnieniami dotyczącymi jego obsługi). Pokazano to na przykładzie projektowania
prostej kolumny głośnikowej.
Projektowanie kolumny głośnikowej powinno rozpoczynać się od wyboru (z
katalogu) odpowiednich głośników. Należy liczyć się z tym, że wybrane w pierwszym
etapie głośniki trudno jest dopasować do pracy w jednej o założonych parametrach
kolumnie. Wówczas należy ponownie dokonać wyboru głośników i powtórzyć proces
projektowania kolumny [1].
Dobór głośników rozpoczyna się od wyszukania odpowiednich głośników
niskotonowych. Często są to jeden głośnik wspomagany obudową bass-reflex oraz
drugi poszerzający niskie częstotliwości od góry [1].
Po wybraniu głośników niskotonowych dobiera się głośniki średnio- i
wysokotonowe. Następnie projektuje się kształt i wymiary kolumny głośnikowej oraz
filtry i zwrotnice [1].
W celu uruchomienia programu należy stworzyć skrypt będący podstawą całej
dalszej analizy. Skrypt taki składa się z kilku części. Pierwsza część zawiera definicje
wszystkich użytych w projekcie elementów. Druga - definicje ich połączeń.
Program przewiduje następujący zastępczy schemat blokowy kolumny - prostego
głośnika. Składa się on z „drivera” i podłączonych do niego radiatora i obudowy –
rys.1 [1].
s
1
U1
u
DRIVER
t
2
v
3
0
RADIATOR
ENCLOSURE
Rys.1 Schemat zastępczy głośnika w obudowie
Pierwszą czynnością, odnośnie tworzenia skryptu programu, jest zdefiniowanie
„drivera”. Każdy głośnik definiowany jest przez oddzielny „driver”. Dokonuje się tego
w menu: „def – driver”. Odpowiednie pola wypełniamy parametrami zaczerpniętymi z
danych katalogowych głośników. W lewym górnym okienku należy wpisać nazwę
drivera np. Drv1. Kształt i wymiary membrany głośnika wybieramy w lewym dolnym
rogu poz. Diaphragm dimension – uaktywniamy działanie menu prawym klawiszem
myszy. Po prawidłowym ich wypełnieniu i zapisaniu do pamięci (polecenie zapisz)
wstawiamy go do skryptu (przez skopiowanie z pamięci –„Ctrl C”). Przy wypełnianiu
należy zwrócić uwagę na poprawność wpisywania jednostek.
Następnie, pod spodem, należy napisać słowo kluczowe „System”.
Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie połączeń do odpowiednich punktów
„drvera”. Dokonuje się tego w opcji „net - driver”. Po wybraniu drivera można
przywołać jego parametry przez kliknięcie lewym klawiszem myszy na nazwę drivera
PE_4_AkAbak.doc
1/3
Data utworzenia 2013-06-20 12:55:00
Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-4
(tu Drv1). Wówczas jego nazwa pojaw się w okienku wyżej. Jego czterem końcówkom
nadajemy dowolne numery do których zostaną w dalszej części dołączone inne
elementy. Numer 1 i 0 są zarezerwowane: pierwszy dla elektrycznego sygnału
wejściowego natomiast 0 dla masy. Po dokonaniu tych czynności skopiować opis do
skryptu (pod wyrazem System z nazwą - np. ‘S1’).
Kolejnym krokiem jest podłączenie do zacisków drivera poszczególnych urządzeń
w tym celu z (menu) Net wybieramy rodzaj urządzenia np. radiator lub enclosure itp.
(można dołączać różne elementy np. filtry zwrotnice itd.). Nadajemy wybranemu
urządzeniu nazwę identyfikacyjną (okienko Element identyfication) i w okienku Node
przypisujemy właściwy numer węzła zdefiniowany dla drivera (poza nr 1 i 0).
Należy tak postąpić np. z elementem promieniującym - radiator i obudową „Enclosure”. W obu przypadkach należy wypełnić okna dialogowe.
Dołączane elementy muszą być skopiowane do skryptu.
Prawidłowo napisany
zaprojektowanego głośnika.
skrypt
umożliwia
dokonanie
analizy
parametrów
W ćwiczeniu należy zaprojektować prostą kolumnę z jednym głośnikiem.
Następnie, dokonuje się analizy wpływu poszczególnych parametrów głośnika i
obudowy na charakterystykę jego promieniowania.
Przykładowo, poniżej zamieszczony jest przykład skryptów dla głośnika bez
obudowy i z obudową – można się nimi posłużyć dokonując odpowiednich modyfikacji.
Głośnik bez obudowy
Def_Driver 'DR1'
dD=20cm dD1=5cm tD1=8cm |Cone
t1=4mm fp=3000Hz
fs=40Hz Mms=50g Qms=2
Qes=0.5 Re=7ohm Le=0.7mH ExpoLe=0.618
System ’S1’
Driver Def='DR1'
Node=1=0=2=0
Radiator Def='DR1'
Node=2
Głośnik w obudowie
Def_Driver 'DR1'
dD=20cm dD1=5cm tD1=8cm |Cone
t1=4mm fp=3000Hz
fs=40Hz Mms=50g Qms=2
Qes=0.5 Re=7ohm Le=0.7mH ExpoLe=0.618
System ’S1’
Driver Def='DR1'
Node=1=0=2=0
Radiator Def='DR1'
Node=2
x=0 y=0 z=0 HAngle=0 VAngle=0
Enclosure 'E1' Node=3
Vb=50L Lb=20cm
PE_4_AkAbak.doc
2/3
Data utworzenia 2013-06-20 12:55:00
Laboratorium
Podstawy Elektroakustyki
PE-4
2. Zestaw aparatury
- komputer z oprogramowaniem AkAbak
3. Zadania
3.1. Utworzyć skrypt opisujący głośnik (bez obudowy), przyjąć dane z jednej z dołączonych
kart katalogowych głośników. W tym przypadku definiuje się wyłącznie głośnik – opcja
„def. - speaker” a następnie po słowie kluczowym należy wstawić z opcji „net” jego
połączenie do generatora – czyli przypisać odpowiedniemu węzłowi drivera nr 1. Gdyby
driver poprzedzała zwrotnica lub filtr to węzeł nr1 musiał by być przypisany na wejściu
zwrotnicy (filtru).
3.2. Wykreślić krzywą „SPL” oraz modułu impedancji elektrycznej „Z” i zbadać wpływ
poszczególnych parametrów głośnika na SPL i Z (wpływ wymiarów membrany, jej wagi
częstotliwości fs, oraz parametrów elektrycznych Le i Re – cewki głośnika).
3.3. Utworzyć skrypt dla w/w.
głośnika umieszczonego w obudowie zamkniętej
prostopadłościennej. Przyjąć V kolumny np. 50 litrów o wymiarach 25cmx40cmx50cm
lub w wersji kwadratu (czoła kolumny) wymiar - wgłębny 20cm.
3.4 Zbadać wpływ wymiarów kolumny na charakterystykę „SPL” i modułu impedancji „Z”.
Wyniki zaprezentować w postaci odpowiednich wykresów prawidłowo wyskalowanych i
zestawionych na wspólnym wykresie
3.5 Zbadać wpływ wymiarów głośnika i obudowy na charakterystykę kierunkową i poziom
SPL. Wyniki zaprezentować jak w p. 3.4
Zestawianie wykresów dokonuje się po wybraniu w nagłówku wykresu opisu i przeniesieniu
go (lewy klawisz myszy) na drugi.
4. Opracowanie wyników.
4.1. Zamieścić uzyskane wykresy wraz z odpowiednimi komentarzami.
5. Literatura:
[1] Paweł Orzechowski, Tomasz Woźniak, „Projekt budowa i pomiary nowoczesnej kolumny
głośnikowej o wysokiej jakości”, praca dyplomowa, PG., Wydz. ETI, Kat. Akustyki
2001,
[2] M. Słaby, P. Kozłowski „Przetworniki elektroakustyczne . Budowa i zastosowanie”, WKŁ
Warszawa 1977.
PE_4_AkAbak.doc
3/3
Data utworzenia 2013-06-20 12:55:00