10 МАС-1М – добавление фазоинвертора

Акустическая система – одна из первых малогабаритных систем. Она пришла на смену большим акустическим колонкам от стереорадиолы «Симфония». В свое время 10МАС-1 и 10МАС-1М сыграли определенную роль в развитии отечественной бытовой акустики. Система двухполосная, содержит низкочастотный динамик и высокочастотный динамик (обозначения по старому ГОСТу). В качестве звукопоглощающего материала применен так называемый «ватный валик». Дизайн колонок соответствует времени, в которое были разработаны данные системы (начало 70-х годов прошлого века) – это своего рода стиль «ретро»: полированный ящик, лицевая панель закрыта радиотканью серого цвета.

Система 10МАС-1М, в силу ряда обстоятельств, имеет некоторые недостатки: невысокое качество звучания в области высоких частот, средние частоты оставляют желать лучшего, да и низких частот недостаточно. По этой причине многие радиолюбители самостоятельно модернизировали эту АС, о чем в журнале «Радио» неоднократно появлялись соответствующие статьи. Часто владельцы таких колонок задаются вопросом, как улучшить их характеристики без полной замены динамиков, и одним из лучших решений является переход на трехполосную схему или модернизация низкочастотного звена.

В данной статье рассмотрим переделку АС в низкочастотном звене, а именно превратим закрытый корпус в корпус с фазоинвертором, добавив трубу с частотой настройки 40 Гц. Труба с внешним диаметром 38 мм, внутренним 30 мм и длиной 150 мм.

Переделывают громкоговоритель в такой последовательности. Удалив из корпуса вату, оклеивают изнутри все его стенки, кроме передней, войлоком толщиной примерно 10 мм. В дне ящика выпиливают круглое отверстие, в которое затем плотно вклеивают трубу. Все щели по ее периметру тщательно герметизируют. К дну ящика привинчивают шурупами четыре пластмассовые ножки — колпачки тюбиков для зубной пасты. После этого громкоговоритель собирают в обратной последовательности.

По словам автора, такая несложная переделка громкоговорителя 10МАС-1 сделала звучание чистым и «наполненным».

Проверим результат такой доработки: как именно повлияет ФИ на АЧХ громкоговорителя для случая системы 10МАС-1М. Для анализа амплитудно-частотных характеристик системы до переделки и после нее воспользуемся расчетной методикой, изложенной в книге Э. Виноградовой.

Для начала разберем колонку и экспериментально определим параметры низкочастотного динамика 10ГД-30Е. Были измерены ТС-параметры у большой группы таких динамиков, можно выделить некие среднестатистические параметры:

резонансная частота fs=32 Гц;
эквивалентный объем Vas=48 л;
полная добротность Qt=0,41

В дальнейшем при расчетах будем ориентироваться именно на эти ТС-параметры, для анализа АЧХ некоего осредненного варианта полученных данных достаточно.

Кстати, позднее этот динамик (, с керновым кобальтовым магнитом) был снят с производства и заменен на аналогичный динамик с кольцевым феррит-бариевым магнитом, который по новому ГОСТу обозначается как 20ГДН-1-8. Можно также сказать, что в самых первых моделях этой системы (10МАС-1) применялся низкочастотный динамик 10ГД-30 (без буквы). Для сравнения, характеристики других динамиков, например, 10 ГДВ-4-16, могут существенно отличаться.

Расчеты показывают, что в «родном» исполнении со среднестатистическим НЧ-динамиком 10ГД-30Е нижняя граница диапазона у такой системы составляет 57 Гц по уровню –3 дБ и 45 Гц по уровню –6 дБ. В принципе это неплохо, но нужно иметь в виду, что это справедливо ИМЕННО для некоего «среднего» динамика. В реальности же ТС-параметры у этого динамика имеют очень большой разброс: резонансная частота, например, (по паспорту) составляет 32 Гц (±10 Гц), т.е. колеблется от 22 Гц до 42 Гц, по другим параметрам также имеет место очень большой разброс. И если полная добротность динамика окажется более высокой, например, Qt=0,6, то на АЧХ такой АС появится «горб» на частоте 80-120 Гц – в результате колонки будут «бубнеть». Напротив, заниженная добротность, например, Qt=0,3, приведет к более сильному ослаблению низких частот, в результате частота среза по уровню –3 дБ составит 80 Гц и более. На практике так и бывает, очень часто колонки 10МАС-1М имеют неудовлетворительное качество звучания низких частот: либо колонки откровенно «бубнят», либо имеют слишком низкий уровень басов и довольно редко попадаются экземпляры, которые звучат нормально.

Поэтому совершенно очевидно, что прежде чем делать модернизацию колонок, следует определить ТС-параметры конкретных образцов динамиков. И все же для анализа возможных вариантов модернизации будем ориентироваться на среднестатистические параметры.

Посмотрим (расчетным путем), что будет с АЧХ в системе 10МАС-1М с фазоинвертором. Если поставить в ящик 10МАС-1М фазоинвертор с частотой настройки fb=35 Гц, то частота среза составит 44 Гц по уровню –3 дБ и 37 Гц по уровню –6 дБ. «Выигрыш» по сравнению с ЗЯ очевиден! Правда, на верхнем басе будет наблюдаться небольшой подъем, но явного «горба» не будет.

Автор (Колесник О.) рекомендовал частоту настройки ФИ fb около 40 Гц. Но автор не привел ТС-параметры конкретных динамиков, просто он так сделал – и у него получилось хорошо. Расчеты же показывают, что с частотой настройки ФИ fb=40 Гц получится хороший результат только в случае немного заниженной добротности НЧ-динамика. Если же эту частоту настройки ФИ (fb=40 Гц) применить для среднестатистического динамика – то на суммарной АЧХ громкоговорителя получится небольшой «горб» на верхнем басе. Именно поэтому и целесообразно для «среднего» динамика применить чуть заниженную частоту настройки ФИ, а именно fb=35 Гц.

На рисунке показаны расчетные амплитудно-частотные характеристики в области низких частот системы 10МАС-1М, выполненные на компьютере:

кривая 1 – АЧХ системы 10МАС-1М без доработки: НЧ-динамик 10ГД-30Е со среднестатистическими параметрами (fs=32 Гц, Vas=48 л, Qt=0,41), объем ящика V=18 л, фазоинвертора нет;

кривая 2 – АЧХ системы 10МАС-1М с фазоинвертором и тем же НЧ-динамиком (fs=32 Гц, Vas=48 л, Qt=0,41, V=18 л, fb=35 Гц);

кривая 3 – АЧХ системы 10МАС-1М с ФИ и динамиком 25ГДН-4-4 (fs=40 Гц, Vas=25 л, Qt=0,35, V=18 л, fb=42,5 Гц);
кривая 4 – АЧХ системы, составленной из двух ящиков 10МАС-1М, с фазоинвертором и «родным» НЧ-динамиком (fs=32 Гц, Vas=48 л, Qt=0,41, V=36 л, fb=30 Гц). Пояснения в тексте.

Кривая «1» соответствует системе 10МАС-1М без переделки со среднестатистическим низкочастотным динамиком. Кривая «2» соответствует этой же системе с тем же динамиком и установленным фазоинвертором, причем, частота настройки фазоинвертора составляет в данном случае fb=35 Гц. Совершенно ясно, что применение фазоинвертора дает ощутимое преимущество по сравнению с ЗЯ, в данном случае нижняя граница частотного диапазона понизилась почти на 15 Гц (при уровне –3 дБ).

Очевидно также, что в лицевой панели установить фазоинвертор невозможно, т.к. нет свободного места. Но такой фазоинвертор можно установить в нижней стенке ящика, а чтобы труба не уперлась в магнитную систему НЧ-динамика, трубу следует сместить к одной из боковых стенок.

Еще одно немаловажное замечание. В колонках 10МАС-1М применен звукопоглощающий материал в виде так называемого «ватного валика». Если эти колонки дополнить фазоинвертором, то «ватный валик» почти наверняка «перекроет» трубу фазоинвертора. Поэтому, в случае применения ФИ целесообразно отказаться от ваты и оклеить внутренние стенки ящика поролоном или матами из синтепона, войлока и т.п.

На рисунке ниже показаны: общий вид системы 10МАС-1М без доработки (слева) и вариант «2», который был только что описан (справа):

Можно также отметить, что в варианте справа фазоинвертор размещен на нижней стенке ящика и смещен от центра к одной из боковых стенок. Такую колонку невозможно поставить днищем на полку или тумбочку, ее лучше вешать на стене с помощью «ушек» – в этом случае труба ФИ не будет ни во что «упираться».

Вообще, проблема системы 10МАС-1М состоит в том, что динамик 10ГД-30Е имеет достаточно большой эквивалентный объем Vas по сравнению с объемом ящика. Поэтому можно поискать решение «проблемы низких частот» в подборе динамика с небольшим эквивалентным объемом Vas. Для примера можно рассмотреть опыт модернизации других систем, например, переделка 25 АС-027 «Амфитон».