Obudowa bass-reflex (obudowa z otworem) cz. II
Parametry otworu
przy częstotliwościach kilkuset Hz estradowe - mają tak duże otwory bass-
iedy już ustalimy podstawowe (ćwierćfalowe, półfalowe, odpowiadają- reflex, aby pracować bez kompresji rów-
parametry obudowy bass-reflex, ce długości tunelu), rozpraszane wszech- nież przy bardzo dużych nateżeniach
K czyli jej objętość Vb i częstotli- kierunkowo ze względu na znacznie dz
więku (nie jest to tam tak trudne do
K
wość dostrojenia układu rezonansowego mniejszą średnicę otworu, i stąd poten- uzyskania, jako że wbrew pozorom czę-
fb, pozostaje obliczyć parametry samego cjalnie słyszalnie zakłócające przetwarza- stotliwości rezonansowe kolumn estra-
otworu, czyli jego powierzchnię i długość nie. Skłaniałoby to do stosowania otwo- dowych wcale nie są bardzo niskie). Cza-
tunelu. Tunel zakładany jest po to, aby rów jak najmniejszych, aby tunele mogły sami spotykana opinia, że duże bass-re-
zwiększyć masę powietrza w otworze, być jak najkrótsze, niestety, z tej strony flexy estradowych kolumn, przez swoją
i przez to uzyskać odpowiednio niską czę- również pojawia się nie mniej poważne dużą powierzchnię, działają efektywniej,
stotliwość rezonansową. Masa powie- ograniczenie. Otóż w otworze o po- ale bardziej zaznaczają efekty rezonanso-
trza w otworze jest również tym większa, wierzchni znacznie mniejszej od głośnika we, natomiast małe bass-reflexy są
im większa jest jego powierzchnia, ale wymuszane są prędkości powietrza  cichsze , ale przez to mniej podbarwia-
okazuje się, że zwiększenie powierzchni znacznie większe, niż wytwarzane przez ją brzmienie, jest fałszywa. Małe bass-re-
w jeszcze większym stopniu wpływa na membranę - proporcjonalnie do stosunku flexy po prostu stwarzają problem nieli-
zmniejszenie podatności, ostatecznie powierzchni membrany i otworu. Jeśli niowego działania w funkcji sygnału ste-
więc podnosi, a nie obniża częstotliwość w dodatku sam głośnik może pracować rującego, a każda taka nieliniowość jest
rezonansową. Równocześnie trzeba pa- na dużych amplitudach, to okazuje się, że z
ródłem zniekształceń.
miętać, że podatność tym większa, im przy dużych sygnałach powietrze W praktyce można zalecić, aby po-
większa objętość obudowy. Tymczasem w otworze  nie nadąża , wymagane wierzchnia otworu stanowiła ok 20% po-
jednak zakładamy, że objętość obudowy prędkości przepływu nie są osiągane. wierzchni głośnika, uznając 15% za abso-
Vb jest już dana, tak jak częstotliwość re- Niestety, wymiary otworu, przy którym lutne minimum, dopuszczalne w przypad-
zonansowa fb, możemy więc dopasowy- powyższe zjawisko by nie występowało, ku głośników małych, o małej amplitu-
wać jedynie powierzchnię otworu Sv musiałyby być porównywalne z wymiara- dzie, i sugerując 25% dla głośników o du-
(i wynikającą z niej średnicę otworu okrą- mi głośnika (a więc tunel byłby bardzo żej amplitudzie, o ile pozwalają na to inne
głego dv) i długość tunelu Lv. Aby w da- długi). Jednak problem kompresji jest warunki.
nej objętości Vb uzyskać daną częstotli- tym dotkliwszy, im otwór jest mniejszy, Między tunelem a przeciwległą ścianką
wość rezonansową fb, możemy zastoso- więc choć idealnego rozwiązania nie (tzn. tylną, jeśli wylot jest na przedniej),
wać otwory różnych wymiarów (o mniej- można zrealizować, to mimo to należy powinien pozostać dystans nie mniejszy
szej średnicy i z krótszym tunelem, minimalizować szkodliwe zjawisko po- od średnicy otworu.
o większej średnicy i z dłuższym tune- przez stosowanie otworów tak dużych,
lem). jak to tylko możliwe. Problem kompresji, Przy danych:
Jak widać z praktyki, powierzchnie otwo- dla danego stosunku powierzchni glośni- dv - średnicy otworu (cm)
rów bass-reflex są znacznie mniejsze od ka i otworu, narasta wraz ze wzrostem Vb - objętości obudowy (dm3)
powierzchni głośników. Dzieje się tak dla- sygnału sterującego. Dlatego można też fb - częstotliwości rezonansowej (Hz),
tego, że przy dużej powierzchni otworu, uwzględnić, jakie w praktyce natężenia
dla uzyskania założonej częstotliwości re- dz
więku chcemy uzyskiwać. Jeżeli bę- długość tunelu Lv może być określona ze
zonansowej, należy stosować długie tu- dziemy sterować głośnik tylko niskimi sy- wzoru:
nele, które z kolei mogą nie mieścić się gnałami, problem będzie relatywnie nie-
w zaprojektowanej obudowie, nawet gdy wielki, i dopuszczalne jest zastosowanie dv2
23400 x
- 0,73 x dv
jest bardzo głęboka. Ponadto, długie tu- mniejszego otworu. Z drugiej strony, wła- fb2 x Vb
nele generują własne rezonanse, leżące śnie dlatego instalacje profesjonalne -
66 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99
Kształt otworu Jeden czy dwa otwory?
zdjęcie 2 - Zamiast jednego dużego otworu, można
Najczęściej spotykamy okrągłe otwory Czasami spotykane jest mniemanie, że
zrobić dwa mniejsze
bass-reflex, mają one poważne zalety - stosowaniem dwóch otworów o mniejszej
stosunek objętości powietrza w tunelu średnicy można uzyskać niższą częstotli-
do powierzchni jego ścianek jest najko- wośc rezonansową, niż stosowaniem jed-
rzystniejszy, co minimalizuje tarcie czą- nego większego. Opiera się ono na rozu-
steczek, okrągłe tunele z PVC o różnych mowaniu, że skoro otwór o określonej śre-
średnicach są powszechnie dostępne, dnicy i długości daje w obudowie o okre-
czy to pod postacią rur kanalizacyjnych, ślonej objętości pewną częstotliwość rezo-
czy w ofercie firm wyspecjalizowanych nansową, to zastosowanie dwóch takich
w zaopatrywaniu hobbistów - tam spo- otworów pozwoli zachować tę częstotli-
tkać można rury lekko stożkowe (gene- wość, natomiast korzystnie zwiększy po-
rują mniejsze rezonanse fal stojących), wierzchnię promieniowania. Niestety, obu-
z wyprofilowanymi wylotami (zmniej- dowy nie można w ten sposób oszukać.
szają turbulencje powstające na ostrych Układ dostroi się do innej, wyższej często-
krawędziach), teleskopowe, zakrzywia- tliwości rezonansowej, odpowiednio do
ne. Korzystając z takich rur, można ła- większej powierzchni całkowitej otworów.
two eksperymentować z ich długością To, czy stosujemy dwa otwory o po-
i częstotliwością strojenia. Okrągły wierzchni X każdy, czy jeden otwór o po-
kształt otworu nie jest jednak ściśle wierzchni 2X, z punktu widzenia częstotli-
obowiązujący. Czasami spotkać można wości rezonansowej nie ma znaczenia.
otwór w kształcie szczeliny, gdzie tunel Skoro można jednak stosować więcej niż
utworzony jest przez dodatkową we- jeden otwór, więc niektórzy podejmują też
wnętrzną ściankę. Przy odpowiedniej próby, aby za pomocą dwóch lub więcej
Położenie otworu
konstrukcji obudowy możliwe jest wy- otworów z tunelami o różnych długościach
mienianie tych ścianek i w ten sposób dostrajać obudowę do więcej niż jednej Otwory bass-reflex spotyka się najcze-
regulowanie częstotliwości rezonanso- częstotliwości rezonansowej, w celu lep- ściej na tylnej lub przedniej ściance, cza-
wej obudowy, ale jest to trudniejsze niż szego wyrównania pasma. Niestety, rów- sami na dolnej.
w przypadku tunelu okrągłego. Tunele nież w ten sposób nie można wiele uzy- Należy od razu wyjaśnić, że położenie
szczelinowe stosuje się np. wówczas, skać, obudowa  widzi bowiem po prostu otworu nie wpływa na podstawowe para-
gdy chce się wyprowadzić otwór na określoną powierzchnię otworu (sumę po- metry dostrojenia; mniemanie, że otwór
przedniej ściance małego zespołu, na wierzchni otworów) i określoną masę po- promieniujący do tyłu działa w fazie prze-
której nie ma miejsca na otwór okrągły wietrza w tunelu (sumę mas powietrza we ciwnej do otworu promieniującego do
- wówczas 1-2 cm szczelina pod głośni- wszystkich tunelach). Korzyść może nato- przodu, jest oczywiście błędne. Faza pro-
kiem nisko-średniotonowym jest do- miast w takim przypadku wynikać z różne- mieniowania otworu jest określona przez
brym rozwiązaniem. Prostokątne otwo- go rozłożenia rezonansów fal stojących zasadę działanie układu rezonansowego
ry spotyka się też, gdy obudowa działa w tunelach o różnych długościach, i słab- bass-reflex. Ponieważ długości fal często-
po części na zasadzie labiryntu, i cały szego zaznaczania się każdego z nich. tliwości rezonansowych bass-reflexu są
długi tunel utworzony jest przez prosto- Do tej pory uwzględniamy przede wszyst- znacznie dłuższe od odległości między gło-
padłe ścianki. Można eksperymento- kim częstotliwość rezonansową obudowy śnikiem niskotonowym a otworem, na-
wać z otworami o przekroju trójkątnym, bass-reflex fb, i częstotliwości rezonanso- wet w przypadku otworu na tylnej ścian-
utworzonymi w narożach obudowy po- we fal stojących w tunelach (znacznie wy- ce, więc problem osłabienia synchroniza-
przez dodanie wewnętrznej ścianki ższe). Można też wziąć pod uwagę rezo- cji fazowej nie musi być rozważany.
ustawionej pod kątem 45o względem nanse jakie tworzą się w każdej obudo- Położenie na tylnej ściance ma natomiast
ścianek dolnej i bocznej. wie między ściankami; jeśli otwór będzie tę zaletę, że pasożytnicze rezonanse obu-
umiejscowiony w strzałce fali stojącej, dowy i tunelu w zakresie średnich częstotli-
zdjęcie 1 - Otwór nie musi być okrągły, może mieć będzie efektywnie transmitował tę czę- wości, na skutek ich bardziej kierunkowego
kształ szczeliny. Również w tym przypadku warto zro- stotliwośc na zewnątrz. Powstawać też promieniowania, jak i szumy i turbulencje,
będą rezonanse między głośnikiem
bić wyprofilowanie krawędzi wylotu.
zdjęcie 43 - Klasyczne położenie otworu, na przedniej
a otworem. Można więc też wziąć pod
ściance, w pobliżu głośnika nisko-średniotonowego
uwagę, że stosowanie więcej niż jedne-
go otworu, choćby o takich samych wy-
miarach, ale w rożnych miejscach obu-
dowy, powoduje osłabianie wpływu po-
szczególnych rezonansów tego typu. Są
to jednak korzyści marginalne, i dlatego
zdecydowana większość obudów bass-
reflex zadowala się jednym otoworem.
Tam, gdzie widzimy dwa, najczęściej ma-
my do czynienia z niezależnymi komora-
mi dla dwóch głośników niskotonowych,
a więc w rzeczywistości z dwoma obu-
dowami bass-reflex. Czasami stosowa-
nie dwóch mniejszych otworów jest uza-
sadnione miejscem, jakim dysponujemy
na przedniej ściance (dwa małe otwory
możemy wyprowadzić nad głośnikiem
nisko-średniotonowym, po obydwu stro-
nach głośnika wysokotonowego).
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99 67
są słabiej słyszalne, niż w przypadku otwo- Przypomnijmy, że masa powietrza w otwo-
Membrana bierna
rów promieniujących do przodu. rze zawieszona była na podatności powie-
Położenie na przedniej ściance z kolei po- Jak widać, obudowie z membraną bierną trza w obudowie. Natomiast masa membra-
zwala przysunąć zespół głośnikowy bliżej poświęcamy tylko trochę miejsca w ramach ny biernej zawieszona jest na podatności
tylnej ściany pomieszczenia - gdy otwór prezentacji obudowy bass-reflex. Jest to własnego resora i podatności powietrza
jest z tyłu, aby nie doszło do uwypuklania usprawiedliwione dwoma czynnikami - po w obudowie, podobnie jak normalny gło-
się basu, należy zachować zwykle co naj- pierwsze zasada pracy membrany biernej śnik. Działa więc tutaj nieco bardziej złożony
mniej 50cm, a najlepiej 100cm dystansu. jest bardzo podobna do zasady bass-reflexu, układ akustyczny, w którym występują dwie
Otwór na dolnej ściance wymaga zasto- po drugie obudowa z membraną bierną jest częstotliwości rezonansowe - jedna określo-
sowania specjalnych podkładek dystan- bardzo mało popularna, najprawdopodob- na przez masę membrany biernej i wypad-
sujących, ciśnienie przedostaje się na ze- niej niewielu Czytelników podejmie się eks- kową podatność resora i powietrza w obu-
wnątrz poprzez dookólną szczelinę mię- perymentów w tym zakresie, więc nie bę- dowie, druga przez masę membrany i po-
dzy dolną ścianką o stosowanym zwykle dziemy wnikać w szczegóły. datność resora. Przy tej drugiej częstotliwo-
w takich przypadkach cokołem (lub bla- Membrana bierna zastępuje otwór bass-re- ści rezonasowej membrana bierna jak i sam
tem podstawki). Taka realizacja pozwala flex - zamiast masy powietrza w otworze, głośnik pracują na maksymalnych obrotach,
stosować bardzo długie tunele. poruszana jest masa membrany biernej. jednak w dokładnie przeciwnych fazach.
Otwory na ściankach bocznych i górnej Zastosowanie membrany biernej przynosi Przez to na wypadkowej chrakterystyce
nie są stosowane ze względów estetycz- kilka akustycznych korzyści. Wyelimino- częstotliwościowej pojawia się w tym miej-
nych, choć ze względów ściśle akustycz- wane zostają wszelkie rezonanse rurowe scu ostra zapadłość. Skutkiem tego jest bar-
nych nie ma tutaj przeciwwskazań. tunelu bass-reflex, szumy i turbulencje dzo ostry spadek charakterystyki przetwa-
powietrza szybko przepływającego rzania, a z tym z kolei wiążą się słabe właści-
zdjęcie 3 - Bardzo często spotykane, na tylnej ściance
w otworze. Membrana bierna stoi na wości impuslowe. Jeśli więc zwracaliśmy
przeszkodzie wypromieniowaniu paso- już uwagę, że typowy bass-reflex z otwo-
żytniczych rezonansów obudowy. Można rem ma charakterystyki impulsowe słabsze
powiedzieć, że membrana bierna pracuje od obudowy zamkniętej, to obudowa
jak idealny... otwór bass-reflex, przeno- z membraną bierną jest pod tym względem
sząc tylko zakres częstotliwości podsta- jeszcze bardziej ułomna. Aby uzyskać możli-
wowego rezonansu fb. we najlepsze charakterystyki impulsowe,
Jednocześnie zastosowanie membrany poza stosowaniem się do zaleceń istotnych
biernej rozwiązuje problem powierzchni dla dobrego bass-reflexu (głośniki o niskiej
otworu i głębokości tunelu. Jak wspo- wartości Qts, w precyzyjnie obliczonej obu-
mnieliśmy wcześniej, dla liniowej pracy dowie), ważne jest, aby membrana bierna
układu rezonansowego konieczna jest od- została zainstalowana przy dużym współ-
powiednio duża - w relacji do powierzchni czynniku alfa (alfa = Vas/Vb, ale chodzi tutaj
sterującego glosnika - powierzchnia otwo- o alfa i Vas membrany biernej, a nie głośni-
ru. To z kolei wymusza, dla uzyskania za- ka), czyli aby powstała jak największa różni-
planowanej częstotliwości rezonansowej, ca między częstotliwościami rezonansowy-
zastosowanie długiego tunelu. Czasami mi membrany biernej, co rozsuwa częstotli-
równoczesne spełnienie tych warunków wości, przy której układ pracuje z pełną
jest niemożliwe (mała obudowa jest zbyt efektywnością od częstotliwości, przy której
płytka, aby zmieścić w niej kilkudziesięcio- wypadkowe ciśnienie jest bliskie zeru,
centymetrowy tunel) i wymusza daleko a więc zmniejsza nachylenie zbocza popra-
idący kompromis (najczęściej w redukcji wia charakterystyki impulsowe.
powierzchni otworu). Można go uniknąć, Dlatego też, wziąwszy ponadto pod uwagę
stosując membranę bierną, która może wyższe koszty zainstalowania membrany
mieć niemal dowolnie dużą masę przy do- biernej, w stosunku do prostej rury z PVC
wolnej powierzchni. stanowiącej otwór bass-reflex, większość
Działanie membrany biernej ma jednak producentów ogranicza się do tej drugiej.
i swoją wadę. Warto jednak jeszcze wspomnieć o cieka-
wym rozwiązaniu, jakie w nieprodukowa-
Rys.1 - porównanie charakterystyk przetwarzania obu-
nych już Extremach zaproponował niegdyś
dowy bass-reflex i obudowy z membraną bierną, dla
włoski producent Sonus Faber. Otóż zasto-
Wytłumienie
tego samego głośnika w obudowie o tej samej objęto- sowana tam membrana bierna posiadała...
Obudowy bass-reflex wytłumia się zwykle ści (linia czarna - bass-reflex, czerwona - membrana układ magnetyczny i cewkę drgającą - był to
znacznie słabiej niż obudowy zamknięte. więc kompletny głośnik, ale wcale nie
bierna).
Zwyczajem jest wyłożenie ścianek - najle- podłączony do sygnału. Chodziło o to, że
piej wszystkich, 2-3cm gąbką poliuretano- w poruszającej się wraz z membraną cew-
wą, gęstą wełną mineralną, lub cieńszą war- ce mogła się indukować siła skierowana
stwą filcu. Bezpośrednio za głośnikiem przeciwnie do ruchu membrany. Przy cew-
można dodać trochę rzadkiej waty. Należy ce rozwartej nic z tego nie wynika, bo prąd
uważać, aby materiał tłumiący nie znalazł się nie płynie; gdy jednak cewkę zewrzeć,
bezpośrednio przy wlocie tunelu. Czasami wówczas płynący prąd poprzez indukowa-
świadomie silnie wytłumia się całą obudo- ną siłę hamuje ruch membrany. Zmieniając
wę, łącznie z sąsiedztwem tunelu, gdy ukad wartość rezystancji na zaciskach głośnika -
rezonansowy, z powodu zbyt wysokiej war- membrany biernej, można regulować sto-
tości Qts głośnika lub zbyt małej obudowy, pień jej tłumienia, i regulować jej wpływ na
nie może pracować optymalnie. Wówczas charakterystykę częstotliwościową. Roz-
praca układu bass-reflex zaczyna nieco przy- wiązanie kosztowne, ale bardzo ciekawe.
pominać działanie otworu stratnego. Nie na-
leży jednak polecać tego rozwiązana, jeśli
A
n
d
r
z
e
j
K
i
s
i
e
l
dysponujemy dobrym projektem opartym Andrzej Kisiel
na dobrym głośniku do bass-reflexu.
68 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99