15 ГД-11, он же 20 ГДС-1, огромное количество аналогов

Среднечастотный электродинамический громкоговоритель изготовливался на Рижском радиозаводе им. А.С. Попова. сего впускалось 3 варианта исполнения на 4 Ом, 8 Ом и 16 Ом.

Назначение: для применения в закрытых и фазоинверсных акустических системах первой и второй групп сложности в качестве среднечастотного звена для работы в помещениях.

Описание конструкции 15ГД-11:

Головка громкоговорителя электродинамического типа, круглая, с неэкранированной магнитной цепью. Корзина изготовлена из алюминиевого сплава литьем под давлением.

Доработка 15 ГД-11А (20 ГДС-4-8) и 10 ГД-35 (10 ГДВ-2-16)

Способ доработки этой АС, позволяющий всего за один день заметно улучшить ее звучание. Следует отметить, что результаты доработки 35 АС проверялись только на слух, посредством оценки качества звучания экспертами.

Известно, что при линейной АЧХ номинальная и шумовая мощности громкоговорителя в значительной степени определяются мощностью и чувствительностью СЧ головки. К тому же воспроизводимые этой головкой средние частоты, как наиболее информационно значимые, существенно влияют на качество звучания любой АС.

В громкоговорителе 35 АС в качестве СЧ головки используется 15 ГД-11А (новое название 20 ГДС-4-8). К недостаткам можно прибавить сильные призвуки диффузора или так называемые структурные призвуки. Эти искажения порождаются паразитными колебаниями излучающих поверхностей громкоговорителя. Причем они очень незначительны при воспроизведении синусоидального сигнала и существенно возрастают при воспроизведении реального музыкального сигнала, придавая звуку неприятный “картонный” характер. Такие искажения особенно заметны при воспроизведении стереофонических программ. Причем они имеют место во всех традиционных головках громкоговорителей, не исключая 4 ГД-53 (новое наименование 5 ГДШ-5-4). Однако в мощной 15 ГД-11А эти искажения особенно нетерпимы из-за высокого звукового давления, при котором резко увеличиваются и паразитные колебания, большая доля которых приходится на пылезащитный колпачок головки 15 ГД-11А и ее диффузор.

К сожалению, заменить головку 15 ГД-11А практически нечем, и остается один путь улучшения звучания 35АС – доработка СЧ головки, что и было сделано автором. Эксперименты с головкой 15 ГД-11А показали, что ее структурные призвуки можно существенно уменьшить, создав на ее основе комбинированный, конусно-купольный тип головки с сопряженными оболочками, иначе говоря установив поверх пылезащитного колпачка дополнительный излучающий купол. Доработанная таким образом головка интересна тем, что обе оболочки (колпачок и купол) сильно демпфированы находящимся между ними объемом воздуха, а это позволяет получить купол приемлемой жесткости без применения сверхтвердых материалов. После установки купола уменьшаются деформации колпачка и исключается излучение им колебаний непосредственно в воздух. Жесткий край купола стабилизирует также и центр диффузора, препятствуя возникновению заметных деформаций на самом значимом для влияния на качество звучания головки участке диффузора. Деформации на периферийных его участках при этом не уменьшаются, но хорошо маскируются излучением купола, имеющего высокий КПД. В целом вся подвижная система головки работает в режиме, более близком к поршневому. Технология переделки головки 15 ГД-11А довольно проста, и при точном соблюдении приводимых ниже рекомендаций ее может выполнить даже начинающий радиолюбитель.

В качестве купола использована половина целлулоидного шарика для игры в настольный теннис. Предварительно шарик следует распилить или разрезать скальпелем точно по линии сварного шва. который хорошо виден на просвет. Края полученных таким образом половинок шарика нужно выровнять на мелком наждаке. Изнутри утолщение сварного шва удалять не надо, достаточно лишь слегка соскрести наплывы ножом так, чтобы купол без усилий и люфта легко надевался на пылезащитный колпачок.

Полученные заготовки закрепляют на оправках (удобно использовать элементы питания 373) резиновым клеем выпуклостью вверх. Для удаления неровностей внешнюю поверхность шариков следует зачистить мелкой шкуркой и в дальнейшем постараться не касаться руками. Затем нужно развести 0,5 см3 эпоксидной смолы с двойным количеством отвердителя и полученным составом покрыть шарики очень тонким, ровным слоем. Все излишки смолы нужно удалить чистой не оставляющей волокон тряпочкой.

Через пятнадцать минут следует осмотреть поверхность шариков и при необходимости еще раз протереть (но не насухо) их тряпочкой. Если слой клея достаточно ровный, можно приступать к дальнейшей отделке поверхности шариков графитовым порошком, который можно получить, натерев грифель простого карандаша средней твердости на мелкой шкурке. Порошок обильно наносят на поверхность шариков, затем слой порошка разравнивают пальцем и полируют ваткой, все время добавляя порошок. Движения должны быть легкими, скользящими, чтобы не сдвинулась тонкая пленка нанесенной на шарик смолы. Такое покрытие обеспечивает необходимую жесткость купола при его небольшом весе, поэтому здесь важно соблюсти меру. Если протереть заготовки купола слишком сильно, так что через графит будет просвечиваться шарик, то могут появиться нежелательные “целлулоидные” призвуки, если же слой покрытия слишком толстый, то купол получится тяжелым и звук будет глухим.

Когда заготовки приобретут сильный металлический блеск, работу можно считать законченной. Остается полностью просохшие купола приклеить по краям поверх пылезащитных колпачков головок жестким, лучше всего нитроцеллюлозным клеем (“Суперцемент”, “АГО” и др.). Шов должен быть герметичным.

Корзины были дополнительно обтянуты поролоновыми кольцами, изготовленными из заготовок 10х27х355 мм, концы которых склеены клеем “Момент”, встык. Боксы СЧ головок полностью заполнены ватой. Полезно прослушать звучание переделанных головок в СЧ диапазоне, срезав низшие и высшие частоты эквалайзером. Если приблизить ухо к самой головке, то можно легко услышать малейшие помехи, таким же способом можно на слух подобрать оптимальное демпфирование.

Несмотря на простоту, переделка заметно изменила свойства головки, улучшив сразу целый комплекс ее параметров. Прежде всего, новая головка практически не меняет тембровую окраску воспроизводимого сигнала, т.е. приближает звучание к звучанию исходной программы. Такая головка уверенно воспроизводит самый жесткий реальный сигнал с амплитудой свыше 12 В. тогда как не переделанная головка в таких случаях просто отказывает: появляются хрипы и шорохи, что делает сигнал неразборчивым.

Как и ожидалось, полоса частот расширилась до 6500 Гц. т.е. исчез главный недостаток головки 15 ГД-11А.

Благодаря форме и малым размерам основного излучателя заметно лучшей стала характеристика направленности головки. Полностью исчезли резкие провалы АЧХ по звуковому давлению при смещении с акустической оси, причем в пределах угла примерно ±30° спад вообще не уловим на слух. Широкая характеристика направленности излучателя не только сильно расширила зону прослушивания. но и позволила улучшить звучание и в центре зоны, т. е. создала эффект равномерного звукового поля.

Интересно, что несмотря на увеличение подвижной массы и сильное демпфирование. отдача головки не снизилась. а возросла приблизительно на 3 дБ. Это явление, на первый взгляд кажущееся парадоксальным, легко объясняется высоким КПД жесткого излучателя и уменьшением акустических потерь “в целлюлозе”.

Уместно отметить существенный недостаток 35 АС-1 и различных ее модификаций, о котором их владельцы обычно не подозревают. До переделки в АС ощущался хронический дефицит “высоких” частот (в данном случае тона выше 500 – 1000 Гц), не исправимый никакой коррекцией АЧХ (это справедливо как для 35 АС-1, так и для 35 АС-212 (S-90), 35 AC-013 и т.д.), что часто объясняли возрастной деградацией слуха слушателей. После переделки “все прошло”.

Наконец улучшился параметр, не определяемый численно, но весьма заметный: слитность звучания на “высоких” частотах. Этот фактор, в частности, также уменьшает привязку звука к громкоговорителю. Источник звучания как бы размывается, не ухудшая локализации кажущихся источников звучания.

Разумеется, чтобы получить все перечисленные преимущества АС. предварительно следует “вылечить” и головку 10 ГД-35 (10 ГДВ-2-16), а сделать это еще проще. Достаточно зашунтировать ее режекторным фильтром, настроенным на частоту 3000 Гц. Он представляет собой высокодобротный последовательный LC-контур. Емкость конденсаторов контура – 6,6 мкФ (МБГО и МБМ с допустимым отклонением от номинального значения ±10%), индуктивность катушки – 0,43 мГн, ее обмотка содержит 150 витков провода ПЭВ-1 диаметром жилы 0,8 мм, намотанных на каркасе диаметром 22 и длиной 22 мм с диаметром щечек 44 мм. По этим данным можно собрать контур без LC-метра, поскольку важен не точный номинал, а “захват” резонансной частоты, имеющей определенный разброс. В идеальном случае лучше настроить контур на конкретную головку, хотя острой необходимости в этом нет. Контур смонтирован на фанерке размерами 75х30 мм, которая через слой резины приклеена клеем “Момент” на стенку АС. Один вывод, например от конденсаторов, подпаивают к проводу, соединяющему аттенюатор с головкой, другой – к общему проводу.

В результате описанной доработки удалось избавиться не только от призвуков и дребезга на любой громкости, исчезло и характерное “сипение”, обычно считающееся неотъемлемым свойством головки 10 ГД-35. Теперь головка работает ничуть не хуже, а лучше головки 6 ГД-13 (6 ГДВ-4-8), особенно на пиках громкости, прежде всего, в силу большей мощности и широкополосности, т. е. меньшего влияния системы подвеса.

Результаты экспертизы полностью подтвердили верность теоретических предпосылок, положенных в основу модернизации.

При экспертизе с участием профессиональных музыкантов-классиков использовались, согласно стандартным методикам, отрывки музыкальных произведений различных жанров, исполняемые на разных инструментах. В качестве источника сигнала использовались фонограммы, записанные на высококачественных DMM-пластинках, воспроизводимых головкой звукоснимателя “Корвет-128” и высоколинейным усилителем на полевых транзисторах с номинальной мощностью 90 Вт.

Все эксперты (испытания проводились каждым отдельно) прежде всего отметили высокую естественность звучания – в принципе, самодостаточный критерий качества звучания.

Чистота и ясность звучания, без заметных призвуков, сохраняются в широком диапазоне мощностей, вплоть до максимальных. При обычном же прослушивании АС имеет солидный запас до 20 – 30 дБ на пиковые значения сигнала, которые звучат очень легко и ярко. Отсюда следует важный вывод. Не секрет, что 35 АС считаются системами с недостаточным динамическим диапазоном (к сожалению, замена СЧ головки еще более его ограничивает). При этом даже номинальный диапазон не может быть удовлетворительно реализован из-за лавинообразного роста искажений. Последнее обстоятельство создает впечатление ограничения амплитуды. Предложенная модернизация, может рассматриваться как расширяющая динамический диапазон, причем до уровня, удовлетворяющего любым условиям домашнего прослушивания.

Номинальная мощность переделанной АС составляет не менее 53 Вт, что соответствует звуковому давлению 103 дБ. В режиме максимальной мощности этот показатель равен 105 – 106 дБ, что не является пределом. Переделанная СЧ головка при подаче на нее максимальной мощности звучит лучше, чем исходная при номинальной, т.е. мощностные характеристики АС при условии высокого качества прежде всего ограничиваются мощностью резисторов фильтра и, в меньшей степени, крутизной фильтров. Другими словами, путем несложного усовершенствования можно получить АС с максимальной мощностью до 130 Вт и звуковым давлением 107 дБ, что соответствует международному уровню на престижные системы. При этом мощность и искажения АС будут определяться только НЧ головкой, искажения СЧ и ВЧ тракта по-прежнему не превысят номинальных.

Подвижная система 15ГД-11:

1. звуковая катушка, намотанная проводом марки ПЭТВ-1 диаметром 0,16 мм, намотка двухслойная, общее число витков 68, в первом слое 35 витков, во втором 33. Омическое сопротивление 3,4 Ом (±0,3 Ом). Каркас катушки изготовлен из фольги марки А6-М-0,05х24 и бумаги ЭН-70. Внутренний диаметр 25,4 мм, внешний – 26,35 мм.
2. диффузор конической формы из бумажной массы с пропиткой.
3. колпачок сферической формы из бумажной массы с пропиткой.
4. подвес тороидальной формы из прорезиненной ткани.
5. центрирующая шайба из ткани с пропиткой.

Модернизация АС 35АС-012 (S-90). (Часть 3)

Альтернатива динамику 15ГД-11А. Известно, самым слабым звеном в акустической системе 35АС-012 является головка динамическая 15ГД-11А (20ГДС-1-8). Результаты многолетней практики по доработке этой головки с целью улучшения ее качества звучания, к сожалению, удовлетворяют не всех любителей хорошего звука. Многие ссылаются к мнению, что динамики 15ГД-11А нуждаются в замене на схожие по габаритам и установочным размерам головки[25], например, 4ГДШ-1 (4ГД-8Е), 5ГДШ-5-4 (4ГД-53), 6ГДШ-5-4, 30ГДС-1-8 — рис. 19. Однако просто заменить ГГ на другой нельзя, из-за того, что в акустической системе все головки, НЧ, СЧ, ВЧ, между собой согласованы исходя от их индивидуальных параметров.

а

б

в

г

Рис. 19. Диффузорные динамические громкоговорители, габаритные и установочные размеры: а – 4ГДШ-1; б – 5ГДШ-5-4; 6ГДШ-5-4/8; 30ГДС-1-8

Считают, что амплитудно-частотная характеристика ГГ является одним из главных показателей оценки качества звучания. Головки 4ГДШ-1, 5ГДШ-5-4, 6ГДШ-5-4/8 заметно выигрывают по этому параметру перед 15ГД-11А. Второй фактор, влияющий на качество звучания, является акустическая добротность головки. У 15ГД-11А этот показатель в несколько раз выше, чем у 4ГДШ-1, 5ГДШ-5-4, 6ГДШ-5-4, а чем выше добротность подвижной системы, тем выше искажения в области частоты основного резонанса, негативно влияющие на качество звучания. Основные характеристики диффузорных динамических громкоговорителей приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные характеристики диффузорных динамических громкоговорителей

Главный недостаток 4ГДШ-1, 5ГДШ-5-4, 6ГДШ-5-4 – относительно низкая мощность. Но коэффициент полезного действия (КПД) этих головок намного выше, чем у 15ГД-11А. КПД динамического диффузорного громкоговорителя представляет собой отношение излучаемой акустической мощности к подводимой электрической. КПД громкоговорителя напрямую зависит от стандартного звукового давления или характеристической чувствительности, однозначно связанных между собой и акустической мощность. Другими словами, чтобы создать звуковое давление одинакового уровня на головки 4ГДШ-1, 5ГДШ-5-4, 6ГДШ-5-4/8 следует подать мощность намного меньшую, чем на 15ГД-11А. Изменение энергетического параметра, подводимой мощности, в два раза соответствует изменению уровня на 3 дБ, в четыре раза – на 6 дБ. Низкочастотная головка 75ГДН-1-4 имеет максимальную шумовую мощность 75 Вт, уровень характеристической чувствительности 85 дБ/м (за вычетом 1 дБ на потери в фильтре) и номинальное сопротивление 4 Ом. Среднечастотная головка 6ГДШ-5-8 имеет максимальную шумовую мощность 6 Вт, уровень характеристической чувствительности 92 дБ/м и номинальное сопротивление 8 Ом. Разница в чувствительности по отношению к НЧ головке составляет 7 дБ – в 2,24 раза по звуковому давлению и в 5 раз (2,342 = 5) по мощности. Таким образом, максимальная шумовая мощность среднечастотной головки, приведенная к чувствительности низкочастотной головки, составляет 6 Вт х 5 = 30 Вт. При работе в полосе частот от 500 Гц до 5000 Гц на СЧ головку приходится всего 41,5% мощности, т. е. – 31 Вт, что почти соответствует требованиям. Если еще учесть разницу в номинальных сопротивлениях ГГ, 8 Ом и 4 Ом, то при подключении этих головок к общему источнику, звуковое давление необходимо уменьшить на √(8/4) = 1,41 раза, т. е. на 3 дБ, и принять его равным 89 – 85 = 4 дБ. Для выравнивания чувствительности среднечастотной головки по отношению к низкочастотной схему дополняют делителем (R»1 и R2» на схеме рис. 20) [15]. Следует, также, откорректировать компенсатор (R2,C11) изменения модуля электрического сопротивления при включении через разделительный фильтр головки громкоговорителя 6ГДШ-5-8. Для этого Конденсатор С11 устанавливают на 8 мкФ. По этой же схеме подключают и головку 30ГДС-1-8, как наиболее подходящую замену динамику 15ГД-11А, поставив при этом конденсатор С11 номиналом в 2 мкФ.

Рис. 20. Схема электрическая принципиальная модернизированной АС 35АС-012 (S-90) с применением головки динамической 6ГДШ-5-8

При установке динамика 5ГДШ-5-4 (6ГДШ-5-4) номинальным сопротивлением 4 Ома схему дополняют всего лишь одним элементом – резистором R»1 номиналом 4,3 Ом мощностью 7…10Вт — рис. 21. Это обеспечит, как необходимое выравнивание по звуковому давлению излучателей, так и по сопротивлению. Напомню, что полосовой фильтр акустической системы 35АС-012 (S – 90) рассчитан для подключения СЧ головки номинальным сопротивлением 8 Ом.

Рис. 21. Схема электрическая принципиальная модернизированной АС 35АС-012 (S-90) с применением головками динамической 5ГДШ-5-4

Реализовать подключение головки 4ГДШ-1 еще проще (исключив из схемы элементы L’1 и C’2). Формирование спада АЧХ 12 дБ на октаву происходит как результат взаимодействия передаточной характеристики фильтра первого порядка с крутизной ската 6 дБ на октаву (L4) и естественного спада в АЧХ головки 4ГДШ-1, рис. 22, вблизи полосы раздела [1]. Поэтому в полосовом фильтре нет необходимости применять фильтр НЧ 3-го порядка. Фильтра 1-го порядка на L4 вполне достаточно для обеспечения необходимого затухания. ВЧ головку 10Гд-35, в этом случае, включают в противофазе к СЧ – рис. 23.

Рис. 22. АЧХ звукового давления головки динамической 4ГДШ-1

Рис. 23. Схема электрическая принципиальная модернизированной АС 35АС-012 (S-90) с применением головки динамической 4ГДШ-1 (4ГД-8Е)

Минимально допустимая мощность PR, рассеваемая резистором R»1 рассчитывается по формуле: PR = Pд(R/Rд), где, Pд – паспортная мощность динамика; R – сопротивление резистора R»1; Rд – номинальное сопротивление динамика. Реальную мощность резистора подбирают в 1,5…2 раза больше расчетной. При монтаже резисторов не следует затруднять отвод от них тепла [26].

Источники (продолжение, начало в первой и второй части)

25. Зызюк А. О ремонте акустических систем и громкоговорителей – РадиоАматор №6, 2003.

26. https://baseacoustica.ru/izgotovlenie/31-izgotovlenie-kolonok/161-metodika-sozdanija-akusticheskih-sistem-chast-4.html

Автор: Владимир Марченко, г. Умань, Украина