Tqwp- рсшіряющаяся чверть хвильова труба

TQWP- Рсшіряющаяся Чверть Хвильова Труба. Теорія будівництва.

Акустичне оформлення TQWP (Tapered Quarter-Wave Pipe - розширюється Чвертьхвильова Труба) вперше було описано Полом Войтом (Paul Voight) в 1930 році і є по суті рупором, налаштованим на частоту резонансу динамічної головки.

Таке рішення має ряд переваг з точки зору електроакустики. По-перше АС позбавлена ​​розділових фільтрів і тому характеристика її вхідного імпедансу збігається з характеристикою імпедансу головки, що істотно спрощує сполучення системи з будь-якими підсилювачами. Дуже близька до трансмісійним лініях, TQWP відрізняється формою хвилеводу. Свого роду рупор використовується як зворотна навантаження для дифузора, але динамік поміщений не на початку рупора як зазвичай, а на його стороні. Порт використовується, щоб використовувати потік повітря від зворотного боку дифузора динаміка, для внутрішнього демпфування і збільшення віддачі на НЧ. Частота резонансу залежить тільки від довжини L конуса і положення динаміка. Висока чутливість робить АС легкої навантаженням для малопотужних УМЗЧ, що важливо для лампових, але так само непогано і для транзисторних підсилювачів, особливо працюючих в чистому класі "А". Крім того наявність всього лише одного динаміка покращує ФЧХ АС, що сприятливо позначається на локалізації джерел звуку і здатності відтворювати швидкі сигнали.

З іншого боку у такого підходу є і недоліки - наприклад погіршення діаграми спрямованості при великих рівнях гучності через ефект зонального випромінювання. З точки зору DIY, TQWP так само має ряд переваг. Зокрема - відсутність необхідності у виготовленні розділення каналів, тонкої настройки фазоінвертора і багатьох інших операцій, без яких не можна обійтися при будівництві звичайних АС. З іншого боку, габарити корпусу виходять досить значними, що змушує звертати особливу увагу на придушення механічних резонансів і закладати додаткові витрати на отримання згоди з боку дружини для посвідки на проживання цих немаленьких АС. Це мабуть, найбільша трудність в етапах побудови TQWP. Серійно акустичні системи TQWP виробляла відома в аудіофільскій колах фірма Lauther, яка встановлювала в них широкосмугові динаміки з великою характеристичною чутливістю. Отже, бажання є, руки розім'яті, дружина в очікуванні.

Основні принципи підбору динаміків

Кращі результати виходять при застосуванні широкосмугових динаміків. Динамічна головка повинна бути з повною добротністю Qts 0,4 - 0,7 і
можливо низьким еквівалентним об'ємом Vas. слід уникати занадто високих значень Qts і Vas. Частота настройки корпусу TQWP приблизно на 1/2 - 2/3 октави нижче частоти резонансу динамічної головки. Зменшення частоти на 1 октаву, означає зменшення в 2 рази. Взявши за основу понижуючий коефіцієнт 1/2 октави, частоту настройки можна розрахувати за формулою: Fs- (Fs / 2 * 0.5) = F1 або Fs * 0.75 = F1. Де F1 - частота першої гармоніки, вона ж частота настройки корпусу, а Fs - частота резонансу динаміка.

Трохи теорії:

Частота настойки рупора.

F1 Частота настойки рупора (труби), Fs Резонансна частота динаміка.

d Позиція динаміка (від закритого кінця рупора (труби)), L Довжина рупора (труби), St Площа закритого кінця рупора (труби), Sm Площа відкритого кінця рупора (труби).

L Довжина рупора (труби), C Швидкість поширення звуку в повітрі, F1 Частота настройки рупора (труби), r Еквівалентний радіус рупора (труби).

Площа відкритого кінця рупора:

Sm Площа відкритого кінця рупора (труби), Sd Ефективна площа дифузор.

Програма розрахунку TQWP-RUS.

Блок розрахунку містить всі необхідні дані для обчислення розмірів корпусу. Потрібно зауважити, що всі розміри внутрішні. Дані можна вводити тільки в осередку підсвічені білим кольором і тільки в міліметрах, інші осередки інформаційні та захищені від редагування.

В принципі все просто, але дані, за якими можуть виникнути питання постараюся пояснити.

Товщина матеріалу внутрішньої перегородки: Бажано брати щільний матеріал не схильний до резонансу (ДСП, фанера, краще бакелітова), товщиною не менше 20 мм, так, як перегородка є елементом кріплення бічних панелей.

Зовнішній діаметр кошика динаміка: Зовнішні габарити динаміка.

Діаметр ефективної частини дифузора: Бажано брати дані, надані виробником, але можна і виміряти самим, потрібно виміряти відстань між центрами підвісу дифузора, що теж близько до істини.

Діаметр отвору: Пригадується при розрахунку деталей корпусу.

Власна резонансна частота динаміка: Необхідна для автоматичного розрахунку частоти настройки корпусу.

Ефективна площа дифузора: Обчислюється автоматично.

Площа відкритої частини рупора: Равна 2,5-ой ефективним площам дифузора. Обчислюється автоматично.

Площа закритої частини рупора: Обчислюється автоматично.

Позиція динаміка: Відстань від закритого кінця рупора до центру посадкового отвору динаміка. Обчислюється автоматично.

Ширина корпусу: За замовчуванням за ширину корпусу приймається зовнішній діаметр кошика головки. При бажанні змінити ширину корпусу, потрібно підставити значення, на яке збільшиться ширина з кожного боку.

Глибина корпусу: Внутрішня глибина корпусу. Обчислюється автоматично.

Висота корпусу: Внутрішня висота корпусу. Обчислюється автоматично.

Глибина відкритої частини рупора: Обчислюється автоматично.

Довжина перегородки: Обчислюється автоматично.

Висота порту: Обчислюється автоматично.

Площа порту: Равна ефективної площі дифузора.

Внутрішній об'єм корпусу: Обчислюється автоматично.

Довжина рупора: Равна 1/4 довжини хвилі, частоти настройки корпусу. Обчислюється автоматично.

Зовнішній діаметр ВЧ головки: Якщо не передбачається використання ВЧ головки цей параметр можна упустити.

Діаметр отвору ВЧ головки: Якщо не передбачається використання ВЧ головки цей параметр можна упустити.

Формули застосовуються при розрахунку

Короткий опис даних, що вводяться.

Передня панель: Товщина матеріалу основний передній панелі.

Передня декоративна панель: Товщина матеріалу декоративної передньої панелі.

Задня панель: Товщина матеріалу задньої панелі.

Бічна панель: Товщина матеріалу бічних панелей.

Перегородка 1: Товщина матеріалу внутрішньої перегородки 1. Щоб уникнути резонансу, бажано використовувати матеріал, як можна товщі. Перегородка також є елементом кріплення бічних панелей і ребром жорсткості.

Перегородка 2: Товщина матеріалу днища закритого кінця рупора.

Верхня панель: Товщина матеріалу верхньої панелі.

Нижня панель 1: Товщина матеріалу нижньої фальш панелі. Бажано використовувати матеріал, як можна товщі, так, як панель є елементом кріплення бічних і задньої панелей.

Нижня панель 2: Товщина матеріалу нижній панелі.

Гриль верхній: Товщина матеріалу декоративної накладки на динамік.

Гриль нижній: Товщина матеріалу декоративної панелі прикриває отвір порту. Рівна товщині декоративної передньої панелі.

Висота терміналу: Якщо передбачається використання прямокутного терміналу. Якщо термінал іншої форми або відсутній, залишайте осередок порожній.

Ширина терміналу: Якщо передбачається використання прямокутного терміналу. Якщо термінал іншої форми або відсутній, залишайте осередок порожній.

Діаметр терміналу: Якщо передбачається використання круглого терміналу. Якщо термінал іншої форми або відсутній, залишайте осередок порожній.

Відстань між корпусами динаміків: відстань між корпусами динаміків. При використанні ВЧ динаміка.

Нижній обвід верхнього гриля: Відстань між отвором під динамік і нижньою кромкою гриля.

Майданчик кріплення нижнього гриля: майданчик на основний передній панелі не прикрита декоративної передньою панеллю, призначена для елементів кріплення нижнього гриля.

Скіс на передній декоративної панелі: параметри не обов`язково.

Товщина тканини для гриля: Необхідно для коректного розрахунку нижнього гриля.

Після того, як введені всі обов'язкові параметри матеріалів, необхідних для побудови корпусу, можна роздрукувати ескізи креслень, натисканням кнопки "Друкувати ескізи". На друк будуть виведені 8 аркушів формату А4 із зазначенням розмірів. На жаль ескізи НЕ маштабіровани. Необхідно відзначити, що ескіз гриля буде роздрукований в 2-х варіантах, для одного динаміка і для двох (включаючи ВЧ). Вибирайте який більше подобається.

Приклад конструкції корпусу

Лист "Приклади демпфірування"

Показано вплив на АЧХ розміщення демпфуючого матеріалу в корпусі.

Лист "Рекомендації по демпфированию"

Лист "Розрахунок довжини хвилі"