две страницы из журнала РАДИО №5 за 1970 год  Радиолюбители на земле появились около ста лет назад. Раньше, в 19 веке, были только фотолюбители (вот почему в детективных романах прошлого и позапрошлого века травились цианистым калием, ведь он тогда был очень распространенным фотореактивом).
 Фарадей, Максвелл, Эдисон, Герц, Крукс, Тесла, Бранли, Минчин, Лодж, Попов, Маркони - благодаря им, ученым и изобретателям 19 века, появилось наше радио.
 При социализме у нас не умели, да и не хотели делать хорошие бытовые вещи, и радиолюбители тех лет стремились создать устройства с суперхарактеристиками. Примером этому служит статья одесситов Митрофанова и Пикерсгиля; ее помнят все радиолюбители тех лет. Конструирование высококачественных громкоговорителей и в нашем цифровом веке остается больше искусством, чем инженерным расчетом - очень много неформализуемых, в том числе и эстетических факторов, должны учитываться при расчете формы и размеров ящиков для динамических головок. При воспроизведении звука труднее всего получить низкие частоты (16 - 300 герц - длина волны более метра). Этот (низкочастотный) громкоговоритель называется сабвуфер. В отличие от средних и высоких частот, направление источника низкочастотного звука человек не ощущает (т.к. расстояние между ушами менее метра), и поэтому в акустических системах сабвуфер всегда один (или ноль - в дешевых системах). Современная акустическая система состоит, как правило, из нескольких громкоговорителей. Вместо названий "монофоническая" и "стереофоническая" система, фирмы-изготовители теперь так обозначают свою продукцию: 1.0 - один громкоговоритель (моносистема); 2.0 - два громкоговорителя (стереосистема); 2.1 - три громкоговорителя (стереосистема с сабвуфером); 5.1 - шесть громкоговорителей; 7.1 - восемь громкоговорителей. Сабвуферы чаще всего бывают двух типов: закрытый ящик и фазоинвертор.
 Для закрытого ящика по закону Ампера, 2-му закону Ньютона, закону аэродинамики для малых скоростей, закону Гука и, наконец, закону Бойля-Мариотта звук излучается в соответствии с уравнением:
iBl = ma + Cv + Kx +Rтр
 Математики такое уравнение называют неоднородным линейным дифференциальным 2-го порядка. i - это ток в катушке динамической головки, m - масса диффузора и катушки, a - их ускорение, v - скорость диффузора, x - его отклонение от среднего положения; Bl - постоянное магнитное поле вокруг катушки, C - коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха - т.е. чем больше площадь диффузора, тем громче звук, K - упругость диффузора + упругость воздуха внутри ящика, Rтр - трение качения подвески диффузора. Первое и предпоследнее слагаемые в правой части объясняют, почему бубнят динамические головки в открытом ящике - ведь такие же слагаемые есть и в уравнении пружинного маятника (грузик на пружинке). У не совсем закрытого ящика - фазоинвертора, добавляется еще пара аналогичных дифференциальных уравнений. Фазоинвертор можно представить как два пружинных маятника соединенных гибкой связью. Их резонансные частоты подбирают так, чтобы они гасили друг друга. По аэродинамическим законам мощность звуковых волн, излучаемых громкоговорителем пропорциональна квадрату ускорения диффузора. Подводимая же электрическая мощность равна произведению квадрата тока на сопротивление звуковой катушки (следствие закона Ома), ее противо-ЭДС и индуктивностью на низких (сабвуферных) частотах пренебрегаем. КПД громкоговорителя - меньше одного процента. К сожалению, вся эта физика и математика многими аудиофилами игнорируется и они пускаются в рассуждения каким припоем и насколько толстым проводом должны быть припаяны динамики... . В интернете можно найти очень много сайтов, форумов и книг, посвященных акустике. Вот, на мой взгляд, самые интересные:
 1.Эфрусси Михаил Михайлович Акустическое оформление громкоговорителей. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962. 48 стр. с илл. (Массовая радиобиблиотека. Вып. 441) Расчет и изготовление акустического экрана, ящика, фазоинвертора и рупора.
 2.Массовая радиобиблиотека. Вып. 657. Аппаратура высококачественного звучания (Кюне Ф.) Устройство широкополосных акустических систем и агрегатов.
 3.ftp://ftp1.radio.ru/pub/ - отсюда можно скачать любой номер журнала "Радио" с 1970 по 2001год.
 Митрофанов Ю. Пикерсгиль А. "Электромеханическая обратная связь в акустических системах" - Радио 1970 №5 с.25,26.
 Митрофанов Ю. Пикерсгиль А. "Усилители для акустических систем с электромеханической обратной связью" - Радио 1971 №3 с.33,34.
 Мельниченко В. Харламов А. "Любительский электроакустический агрегат" - Радио 1971 №11 с.27-29.
 Акилов Б. "Еще раз об электромеханической обратной связи в усилителях низкой частоты"- Радио 1973 №3 с.43,44.
 Эфрусси М. "О воспроизведении низких звуковых частот" - Радио 1974 №7 с.32,33.
 Митрофанов Ю. Пикерсгиль А. "Новое в электромеханической обратной связи" - Радио 1975 №3 с.28,29.
 Митрофанов Ю. "Усилитель с ЭМОС на интегральных микросхемах" - Радио 1976 №6 с.32,33.
 Салтыков О. "ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление" - Радио 1981 №1 с.40-44.
 Имас А. "Усилитель с ЭМОС по ускорению диффузора" Радио 1981 №9 с.42-44.
 Беспалов И. Пикерсгиль А. "И снова об ЭМОС" Радио 1985 №7 с.33-36.
 Агеев С. Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление? - Радио, 1997, № 4, c. 14-16. Есть интернет-версия этой статьи.
 Машкинов Л. "Устройство выделения сигнала ЭМОС" 2002, №10 с.17-18. К сожалению, ссылку на эту статью в интернете я не нашел. В ней Лев Борисович Машкинов предлагает эффективный способ выделения сигнала ЭМОС с помощью операционного усилителя.
 4.Виноградова Э. Л. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками. — Москва, Энергия, 1978 (Массовая радиобиблиотека, выпуск 966) В этой 48-и страничной брошюрке Элеоноре Леонидовне удалось полностью изложить весь расчет громкоговорителя.
 5.И.А.Алдошина А.Г.Войшвилло Высококачественные акустические системы и излучатели - М., Радио и связь, 1985 Подробное (168 стр.) изложение теории и практики расчета громкоговорителей; энциклопедия по расчетам АС.
 6.Там, где живут басы; часть 1 Ирина АЛДОШИНА, Константин НИКИТИН
Там, где живут басы; часть 2
Там, где живут басы; часть 3
Там, где живут басы; часть 4 Оригинал этой очень познавательной статьи
Там, где живут басы; часть 5 можно скачать (1,28МБzip, basses.djvu) здесь.
Там, где живут басы; часть 6
 7.ЭМОС в низкочастотном звене АС - ну очень наглядный рассказ об ЭМОС.
 8.Журнал "Автозвук" стр.98 № 3/2002 Записки аудиофила-установщика Кирилла НИКОЛАЕВА - очень интересные; здесь он рассказал, как измерили коэффициент нелинейных икажений у наших ушей (около 2%).
 9.Журнал "Автозвук" стр.106 № 3/2002 Измерение частотной характеристики автомобильной аудиосистемы почти голыми руками. Дмитрий СВОБОДА, руководитель Акустического центра Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ). Кстати, на этом http://www.avtozvuk.com/articles/ сайте много других интересных статей, можно даже скачать - http://www.avtozvuk.com/infores/toc_new.htm - программы расчета громкоговорителей, фильтров и даже программу генератора звуковых частот (очень рекомендую - быстро скачиваете 91КБ, запускаете и сразу узнаете, на что способны Ваши колонки).
Колонки Genius SW-i2.1 1100 Сабвуфер колонок Genius SW-i2.1 1100 Приобрести нужные динамические головки сейчас довольно легко см. например,
 http://www.chipdip.ru/, но их, как мне кажется, нужно покупать автомобильные: выбор больше, лучшее соотношение цена/качество, с ними в комплекте продается декоративная решетка. Для начала экспериментов, наверное, нужно купить уже готовую акустическую систему, например: http://ulyanovsk.pragma.ru
/price/general/25100000/. - система 2.1, деревянный сабвуфер, 28W RMS, частотный диапазон, 20Гц - 20кГц, размеры (мм) 195х210х351, 61х165х81; если повезет, внутри упаковки найдете китайский швейцарский нож.
Эти тайваньские колонки Genius SW-i2.1 1100 удивили меня конструкцией сабвуфера: оказалось, что большое серебрянное кольцо спереди, не скрывает за собой мощную низкочастотную головку, а служит бутафорией - позади него глухая передняя стенка. Сама же головка крепится к внутренней перегородке; т.е. сабвуферный ящик состоит из двух отсеков - переднего закрытого, и заднего с экранированным силовым трансформатором, усилителем (на микросхеме TDA7377 и двух AT4558D) и фазоинверторной резонансной трубой (выходит на заднюю панель). Такой тип акустической системы называется полосовой громкоговоритель (bandpass) и этим решением - наглухо закрытый ящик плюс резонатор, китайцы и добивались нижней частоты 20 ГЦ - как они пишут в паспортных данных. Однако, при проверке компьютерным генератором низкой частоты (программа NCH Tone Generator) я не услышал от этого сабвуфера частот менее тридцати герц - может шум от системного блока мешал. Но 30 ГЦ тоже неплохо.
  Электромеханическая обратная связь - ЭМОС (или ЭДОС - электродинамическая) изобретена не одесситами. В конце 1960-х годов у голландской Philips появилась статья: Klaassen, J.A., de Koning, S.H. (1968), "Motional Feedback with Loudspeakers", Philips Technical Review, 29, No. 5, pp. 148-157. "Motional Feedback" ("двигательная обратная связь"), MFB - это и есть ЭМОС. С тех пор Philips и производит свои (очень дорогие) колонки "Motional Feedback" - см. например, http://www.hifi.nl/allesover.php?id=1680 и http://www.hifi.nl/allesover2.php?id=1680. Акустическая система с ЭМОС 35АС-013 (S-70) выпускалась и у нас - в 1980-х годах. Схема и датчик ЭМОС для нее разработаны в Одесском электротехническом институте связи под руководством к.т.н. Ю. Митрофанова. Подробное описание здесь (инструкция по ремонту "Радиотехника 35АС-013 (S-70)" - 635 кБ) и в журнале "РАДИО" за 1985г. №3 стр.31,32,33, а в "РАДИО" 1986г. №7 стр.62 дополнительно приведены данные катушек фильтров.
  Увлечение акустикой - это больше для души. А вот конструирование измерительных приборов принесет практическую пользу.зона комфорта Барометр - прибор для имерения давления, изобрел ученик Галилея итальянец Торричелли в 1643 году. И с тех пор им только давление и измеряют. А ведь давно уже известно, что наше самочувствие зависит от СКОРОСТИ изменения давления. Абсолютная же величина давления (если оно менялось медленно) для организма человека значения не имеет (в определенных пределах, конечно). В продаже сейчас есть самые разные индикаторы температуры, давления и даже влажности, но совсем нет приборов, показывающих скорость изменения давления. Разработать и сделать такой прибор - на микропроцессоре, с жидкокристаллическим знакосинтезирующим дисплеем, радиолюбителю под силу. Датчик давления для него можно взять от цифрового барометра, а микропроцессор - ну, например, AT89C5131 или AT89C5132 компании Atmel Corporation. На сайте http://www.gaw.ru/ - Рынок Микроэлектроники, кстати, можно получить представление о современной элементной базе. Для AT89C5131 продается отладочная плата: STK-AT89C5131 программатор-отладчик. В недавно вышедшей книге Павла Агурова Практика программирования USB подробно изложено, как разработать программу микропроцессора AT89C5131 для работы с ним через порт USB компьютера, приведена (стр. 203) схема отладочной платы для AT89C5131 и даже как разработать собственный WDM-драйвер для быстрого обмена данными программы в Windows c программой микропроцессора через USB. Кроме датчика давления, к микропроцессору можно подключить еще датчики температуры и влажности. На компьютере специальной программой их показания будут обрабатываться и на экране монитора можно видеть - я попробовал это нарисовать на картинке слева - реальное состояние среды обитания (т.е. находитесь ли Вы в т.н. зоне комфорта). В одиночку все это сделать можно, но денег заработать тут вряд ли получится, ведь на маркетинг уйдет несколько лет, а конкуренты дремать не будут и быстро развернут производство аналогичных, но более дешевых приборов.
  Реально выгодный бизнес можно организовать производством и последующим сопровождением охранных систем видеонаблюдения. Что-то новое тут изобретать не обязательно. Нужно просто грамотно подойти к конфигурированию этих систем. Видеокамеры, источники бесперебойного питания, процессорные платы с низким потреблением, различные коммутаторы, терабайтные жесткие диски и прочая хай-тек ("hi-tech" - высокотехнологичная) аппаратура сейчас доступна и быстро дешевеет. Ваше ноу-хау (know-how - знаю как) будет состоять "только" в том, что на соответствующей материнской плате установить Линукс и написать программу обработки видеопотока от нескольких видеокамер и записи MPEG-потока на жесткий диск. По железу, впрочем, тоже работы достаточно: системный процессорный блок должен быть необслуживаемым, а значит безвентиляторным (fanless); такие платы уже несколько лет выпускает тайваньская VIA , серия EPIA (например, VIA EPIA LN потребляет всего 12,4 вт.), причем в них уже встроены процессор и видеоконтроллер.
  Кончился у нас социализм - это можно видеть не только по надоевшей безработице, но и по качеству кирпичей Диатомового Комбината - они теперь с ровными краями и правильно упакованы. Но радиолюбителям (в отличие от фотолюбителей) еще есть чем удивлять мир. В нашем веке привычной передачей сигналов и видеоизображений радиосвязь уже не ограничится. Ученым уже удалось прочитать мысль - см. например, http://www.medportal.ru/mednovosti/news/2006/09/15/bionics/ или http://www.medportal.ru/mednovosti/news/2007/02/09/neuro/. Не внешнее проявление эмоций, что давно уже умеет делать Полиграф (детектор лжи), а именно МЫСЛЬ. Законы физики не запрещают и управление сознанием. Так что передача мыслей (а она нам нужна?) на расстоянии - хотим мы этого или нет, уже реальна и радиолюбителям будет куда приложить свой ум (куда ж без него сейчас) и энергию.

2007  переход на
главную страницу

Hosted by uCoz