No Image

Электростатические динамики своими руками

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020

Электростатические излучатели всегда занимали особое место в High-End-пантеоне. «Много званных, да мало избранных», MartinLogan с честью выдержали все испытания этой интересной и противоречивой технологии. Название бренда было положено в конце 70-х встречей Гейла Мартина Сандерса, изучавшего архитектуру и рекламное дело, и Рона Логана Сазерленда, занимавшегося электротехникой. Мартин да Логан — теперь все прочно ассоциируют эти имена с электростатами. Собственно, и сам принцип такого излучателя предельно прост — тонкая мембрана колеблется под воздействием высокого напряжения. Красота, ни тебе инерционности, огромная площадь излучения по сравнению с обычным диффузором… Ну что же, давайте посмотрим, из чего сегодня состоит современная электростатическая колонка MartinLogan.

Исторический пролог

В 70-х Сандерс собирал электрогитары и усилители к ним и параллельно интересовался Hi-Fi-аппаратурой. К 1975 году электростатическая технология уже существовала более полувека. Главным препятствием для ее широкого применения оставалось опасное высокое напряжение, громоздкость конструкции и проблемы с басом. На то время уже существовал ряд моделей от других производителей: классическая Quad ESL57 имела недочеты и не отличалась жанровой всеядностью. KLH Model 9 были габаритными, представляли собой тяжелую нагрузку для усилителя и стоили больших денег. Часы в технической библиотеке Канзасского университета не прошли даром, и в 1980-м у команды MartinLogan появился наконец прототип, который, правда, был тут же сломан во время испытаний.

Первый прототип электростатической акустики Martin Logan, 1980 г.

Эксперименты с авиационными материалами, проводящими покрытиями и диэлектриками продолжились. Была задействована майларовая пленка-мембрана, установленная между двумя перфорированными стальными статорами. Для улучшения диаграммы направленности Сандерс предложил технологию CLS — изогнутую в горизонтальной плоскости панель. Уже в 1982-м Гейл и Рон представили свой концепт с электростатическим излучателем на выставке CES в Чикаго, который завоевал награду CES Design and Engineering Award. Год спустя на CES’83 был представлен полнодиапазонный гибридный громкоговоритель Monolith с новой электростатической диафрагмой, которая могла выдерживать напряжение до 5000 В; он же и стал отправной точкой для начала массового производства.

В 85-м стартовали первые продажи MartinLogan, включая дистрибуцию за рубежом, а к 1988 году их объем увеличился в десятки раз. В начале 90-х компания представила первые электростаты центрального канала и настенные громкоговорители объемного звучания. В 1997-м был выпущен один из наиболее амбициозных продуктов компании — 400-килограммовый Statement e2. Через несколько лет вышла модель Prodigy, ставшая предвестником нового поколения электростатов Odyssey, Ascent, Aeon и Theater. В начале 2000-х появился легендарный сабвуфер Descent. В 2003-м была создана более компактная серия электростатов Design Series, в т.ч. получившая приз EISA модель Clarity. В следующем году были реализованы встраиваемые в стену модели Voyage и Passage. В 2005-м появился электростат Summit, который сочетал в себе активный сабвуфер и эффективный электростатический излучатель XStat.

Электростатическая технология от MartinLogan

Сегодня излучатель в фирменном исполнении MartinLogan включает в себя сверхлегкую пленочную мембрану, помещенную между двумя выгнутыми перфорированными пластинами статоров. Мембрана изготовлена из прочного полиэстера и обладает проводящим покрытием, нанесенным на ее поверхность путем плазменного напыления в вакууме. Пластины изогнуты в виде арки под углом в 30° для получения точных дисперсных характеристик. Между статорами из углеродистой стали, покрытыми нейлоновым полимером во избежание пробоя, и тонкой мембраной толщиной в 12 микрон установлены изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, которые препятствуют их соприкосновению и усиливают жесткость конструкции.

На диафрагму подается постоянный электрический потенциал (2500–3000 В) от плюсовой клеммы высоковольтного блока питания, создающий мощное электростатическое поле. Статоры подключены к выходу усилителя аудиосистемы через повышающий трансформатор, создающий высоковольтные сигналы одинаковой силы, но разной полярности. Их поляризация меняется в зависимости от формы аудиосигнала. Между статорами и мембраной формируется переменное электростатическое поле, которое распределяется по ее поверхности равномерно и превращает ее в колеблющийся излучатель звуковых волн, работающий в двухтактном режиме. Конструкция обеспечивает мгновенный отклик по причине ничтожно малого веса диафрагмы и не подвержена паразитным резонансам в отличие от диффузора обычного динамика.

Слева: A — пленочная мембрана, B — изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, C — статоры MicroPerf
Справа: Работа электростатов. Мембрана всегда заряжена положительно. На статоры подается заряд, положительный притягивает к себе мембрану, а отрицательный — отталкивает.

Компания разработала свой электростатический преобразователь XStat, помещенный в алюминиевую раму AirFrame сложной конструкции для подавления интермодуляционных искажений. Статоры MicroPerf имеют множество более мелких, чем обычно принято, отверстий перфорации и в итоге увеличивают открытую рабочую зону панели, т.е. по эффективности XStat соответствует традиционному электростатическому излучателю вдвое большего размера.

Гибридный дизайн: сверху — электростаты, а снизу — традиционная акустика

Для достижения баса инженеры MartinLogan применяют гибридный дизайн, дополняя электростаты традиционным НЧ-динамиком. Гейл Сандерс объяснил необходимость в этом шаге так: «К гибридной конструкции нас привела физика. Увеличение площади излучателей, требуемое для хорошего воспроизведения низких частот, делает габариты электростатической системы неприемлемо большими. Тщательная разработка НЧ-блока, фильтры с фазовой компенсацией и другие идеи способны объединить достоинства различных излучателей».

Изогнутая электростатическая панель CLS

Модели MartinLogan используют изогнутые в горизонтальной плоскости под углом в 30° электростатические панели CLS (Curvilinear Line Source – «параболический источник линейного сигнала», другими словами, криволинейный излучатель, внешне напоминающий секцию цилиндра), демонстрирующие отличные характеристики направленности по горизонтали. Вертикальная дисперсия при этом ограничена с целью у уменьшения количества нежелательных волновых отражений от пола и потолка.

MartinLogan CLX Art: искусство в полном диапазоне

Топовый представитель «чистых» полнодиапазонных электростатов — CLX Art из серии Reserve ESL — не использует динамические головки и потому габариты его весьма солидны (1790 х 650 х 373 мм). Флагман оснащен ВЧ/СЧ-панелью XStat CLS (размер: 57" х 8.6") и плоским басовым электростатом DualForce (57" х 11.5") с парой мембран и тройным статором.

Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art

Кроссовер Vojtko, укомплектованный полипропиленовыми конденсаторами и катушками без сердечника, делит полосы на отметке в 360 Гц. Технология Dipole Phase Stabilization (дипольная фазовая стабилизация) позволяет уменьшить степень подавления излучаемых тыльной стороной басовой панели НЧ-волн (электростатические панели имеют свойства диполей), что достигается за счет увеличения пространства позади АС и задержки сдвинутых по фазе волн, обращенных назад.

Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art

Рама корпуса Art Frame выполнена из дерева, также используется экологически чистый материал EcoSound. Флагман включает в себя два трансформатора (тороидальный для ВЧ/СЧ-панели и Ш-образный для баса), имеет диапазон частот от 56 Гц до 23 кГц и рассчитан на мощность в 225 ватт.

И так, и так

Тем не менее основу производственной программы компании составляют гибридные АС, например, такие как напольник Summit X (серия Reserve ESL). Его панель XStat CLS имеет более скромные размеры (44" х 11,3"), а активная басовая часть представлена двумя обычными 10" динамиками с алюминиевыми диффузорами, которые «раскачиваются» усилителем (2 х 200 Вт) и помещены в закрытый трапециевидный корпус с передней наклонной панелью. Один из них закреплен на фасаде, а второй встроен в днище кабинета.

Гибридная (электроакустическая панель работает на высокие и средние частоты, а за бас отвечает динамический саб) акустика MartinLogan Summit X

К фасаду под некоторым углом крепится панель XStat CLS. Благодаря системе регулируемых ножек корпуса ее наклон можно изменять в пределах 12 градусов и влиять таким способом на дисперсные характеристики в вертикальной плоскости. Для бесшовной связки басового звена и диапазона СЧ/ВЧ используется кроссовер Vojtko Voiced с плавным смещением фазы сигнала в области частоты разделения полос.

Гибридная акустика MartinLogan Summit X

Технология управляемой дисперсии Controlled Dispersion PoweredForce позволяет точно согласовать звучание вуферов с панелью. На частоте более 160 Гц динамики ведут себя как диполи (работают в противофазе), чтобы соответствовать XStat CLS в точке разделения полос (270 Гц), а на значениях ниже 100 Гц фазы вуферов совпадают. Регуляторы уровня на частотах в 25 и 50 Гц помогают получить адекватный бас с учетом свойств помещения.

Гибридные электростаты MartinLogan Ethos

В серию Reserve ESL также входят младшие напольные «гибриды» Montis (с активной НЧ-секцией и 24-битным DSP) и Ethos (с активным 8" вуфером, пассивным басовым радиатором, DSP и усилителем класса D). К этой же серии относится АС центрального канала Stage X с парой 6,5" НЧ-драйверов, вогнутой панелью XStat CLS и установленным прямо за ней ленточным твитером Folded Motion. Такая конструкция позволяет Stage X устранить дифракцию на ВЧ, улучшить фазовую когерентность СЧ/ВЧ-диапазона и повысить дисперсные характеристики.

Читайте также:  Тема вордпресс для информационного сайта

Гибридные напольные электростатические колонки MartinLogan ElectroMotion ESL

Младшая серия ESL состоит из гибридных напольников Theos и ElectroMotion ESL, центрального канала Motif X и настенной модели EFX для тыловых каналов. На базе ElectroMotion ESL создана универсальная линейка с одноименным названием, предназначенная для работы, как в стереосистемах, так и в ДК.

Напольные колонки 60XT из линейки акустики MartinLogan Motion

Серия Motion использует обычные динамические головки в связке с ленточными твитерами Folded Motion. Их сложенная в виде «гармошки» ленточная мембрана имеет в 8 раз большую площадь рабочей поверхности по сравнению с обычным 1" твитером. Ее работа напоминает движение мехов аккордеона.

Беспроводная система MartinLogan Crescendo построена на традиционных динамических драйверах. Принимает сигнал через Wi-Fi (DLNA, AirPlay), Bluetooth, USB (iOS-гаджеты), Ethernet, оптический цифровой и аналоговые входы

Линейка Architectural – вотчина встраиваемых в стену спикеров. В программе MartinLogan также значится линейка сабвуферов (две модели BalancedForce с оппозитно расположенными драйверами и более традиционная серия Dynamo), беспроводная система Crescendo и несколько моделей наушников.

Динамика

В арсенале MartinLogan имеется технология PoweredForce, позволяющая получить динамичный и артикулированный бас с помощью небольшого корпуса за счет применения инновационных драйверов и эффективного усиления, а встроенный НЧ-эквалайзер позволяет точно согласовать сабвуфер с особенностями помещения. Конструкция BalancedForce, используемая в одноименной линейке сабов, уравновешивает действие движущихся частей нескольких подключенных синфазно НЧ-драйверов и предусматривает их оппозитное расположение друг по отношению к другу.

Сабвуфер MartinLogan BalancedForce

Система PBK (Perfect Bass Kit) помогает откалибровать сабвуферы в соответствии с особенностями комнаты для прослушивания. Технология ForceForward (применяется в модели Ethos и др.) контролирует взаимодействие динамика с тыльными стенами комнаты и борется со стоячими басовыми волнами.

MartinLogan также выпускает модели с обычными динамическими СЧ/НЧ-головками, но комплектует их твитерами Folded Motion на основе преобразователей Хейла. Подобная конструкция обладает площадью излучения в 8 раз большей классического 1-дюймового твитера. Помимо этого высокочастотники Хейла обладают высокой чувствительностью.

Как видим, из любительских экспериментов за тридцать лет MartinLogan вырос в империю электростатов с первоклассной командой разработчиков. Бывших законодателей мод электростатического дизайна сегодня знают лишь знатоки, а конструкция и технологии, опробованные в колонках MartinLogan обрели своих поклонников среди ценителей звучания во всем мире.

Электростатические излучатели всегда занимали особое место в High-End-пантеоне. «Много званных, да мало избранных», MartinLogan с честью выдержали все испытания этой интересной и противоречивой технологии. Название бренда было положено в конце 70-х встречей Гейла Мартина Сандерса, изучавшего архитектуру и рекламное дело, и Рона Логана Сазерленда, занимавшегося электротехникой. Мартин да Логан — теперь все прочно ассоциируют эти имена с электростатами. Собственно, и сам принцип такого излучателя предельно прост — тонкая мембрана колеблется под воздействием высокого напряжения. Красота, ни тебе инерционности, огромная площадь излучения по сравнению с обычным диффузором… Ну что же, давайте посмотрим, из чего сегодня состоит современная электростатическая колонка MartinLogan.

Исторический пролог

В 70-х Сандерс собирал электрогитары и усилители к ним и параллельно интересовался Hi-Fi-аппаратурой. К 1975 году электростатическая технология уже существовала более полувека. Главным препятствием для ее широкого применения оставалось опасное высокое напряжение, громоздкость конструкции и проблемы с басом. На то время уже существовал ряд моделей от других производителей: классическая Quad ESL57 имела недочеты и не отличалась жанровой всеядностью. KLH Model 9 были габаритными, представляли собой тяжелую нагрузку для усилителя и стоили больших денег. Часы в технической библиотеке Канзасского университета не прошли даром, и в 1980-м у команды MartinLogan появился наконец прототип, который, правда, был тут же сломан во время испытаний.

Первый прототип электростатической акустики Martin Logan, 1980 г.

Эксперименты с авиационными материалами, проводящими покрытиями и диэлектриками продолжились. Была задействована майларовая пленка-мембрана, установленная между двумя перфорированными стальными статорами. Для улучшения диаграммы направленности Сандерс предложил технологию CLS — изогнутую в горизонтальной плоскости панель. Уже в 1982-м Гейл и Рон представили свой концепт с электростатическим излучателем на выставке CES в Чикаго, который завоевал награду CES Design and Engineering Award. Год спустя на CES’83 был представлен полнодиапазонный гибридный громкоговоритель Monolith с новой электростатической диафрагмой, которая могла выдерживать напряжение до 5000 В; он же и стал отправной точкой для начала массового производства.

В 85-м стартовали первые продажи MartinLogan, включая дистрибуцию за рубежом, а к 1988 году их объем увеличился в десятки раз. В начале 90-х компания представила первые электростаты центрального канала и настенные громкоговорители объемного звучания. В 1997-м был выпущен один из наиболее амбициозных продуктов компании — 400-килограммовый Statement e2. Через несколько лет вышла модель Prodigy, ставшая предвестником нового поколения электростатов Odyssey, Ascent, Aeon и Theater. В начале 2000-х появился легендарный сабвуфер Descent. В 2003-м была создана более компактная серия электростатов Design Series, в т.ч. получившая приз EISA модель Clarity. В следующем году были реализованы встраиваемые в стену модели Voyage и Passage. В 2005-м появился электростат Summit, который сочетал в себе активный сабвуфер и эффективный электростатический излучатель XStat.

Электростатическая технология от MartinLogan

Сегодня излучатель в фирменном исполнении MartinLogan включает в себя сверхлегкую пленочную мембрану, помещенную между двумя выгнутыми перфорированными пластинами статоров. Мембрана изготовлена из прочного полиэстера и обладает проводящим покрытием, нанесенным на ее поверхность путем плазменного напыления в вакууме. Пластины изогнуты в виде арки под углом в 30° для получения точных дисперсных характеристик. Между статорами из углеродистой стали, покрытыми нейлоновым полимером во избежание пробоя, и тонкой мембраной толщиной в 12 микрон установлены изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, которые препятствуют их соприкосновению и усиливают жесткость конструкции.

На диафрагму подается постоянный электрический потенциал (2500–3000 В) от плюсовой клеммы высоковольтного блока питания, создающий мощное электростатическое поле. Статоры подключены к выходу усилителя аудиосистемы через повышающий трансформатор, создающий высоковольтные сигналы одинаковой силы, но разной полярности. Их поляризация меняется в зависимости от формы аудиосигнала. Между статорами и мембраной формируется переменное электростатическое поле, которое распределяется по ее поверхности равномерно и превращает ее в колеблющийся излучатель звуковых волн, работающий в двухтактном режиме. Конструкция обеспечивает мгновенный отклик по причине ничтожно малого веса диафрагмы и не подвержена паразитным резонансам в отличие от диффузора обычного динамика.

Слева: A — пленочная мембрана, B — изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, C — статоры MicroPerf
Справа: Работа электростатов. Мембрана всегда заряжена положительно. На статоры подается заряд, положительный притягивает к себе мембрану, а отрицательный — отталкивает.

Компания разработала свой электростатический преобразователь XStat, помещенный в алюминиевую раму AirFrame сложной конструкции для подавления интермодуляционных искажений. Статоры MicroPerf имеют множество более мелких, чем обычно принято, отверстий перфорации и в итоге увеличивают открытую рабочую зону панели, т.е. по эффективности XStat соответствует традиционному электростатическому излучателю вдвое большего размера.

Гибридный дизайн: сверху — электростаты, а снизу — традиционная акустика

Для достижения баса инженеры MartinLogan применяют гибридный дизайн, дополняя электростаты традиционным НЧ-динамиком. Гейл Сандерс объяснил необходимость в этом шаге так: «К гибридной конструкции нас привела физика. Увеличение площади излучателей, требуемое для хорошего воспроизведения низких частот, делает габариты электростатической системы неприемлемо большими. Тщательная разработка НЧ-блока, фильтры с фазовой компенсацией и другие идеи способны объединить достоинства различных излучателей».

Изогнутая электростатическая панель CLS

Модели MartinLogan используют изогнутые в горизонтальной плоскости под углом в 30° электростатические панели CLS (Curvilinear Line Source – «параболический источник линейного сигнала», другими словами, криволинейный излучатель, внешне напоминающий секцию цилиндра), демонстрирующие отличные характеристики направленности по горизонтали. Вертикальная дисперсия при этом ограничена с целью у уменьшения количества нежелательных волновых отражений от пола и потолка.

Читайте также:  Стикеры блоггеров в вайбере

MartinLogan CLX Art: искусство в полном диапазоне

Топовый представитель «чистых» полнодиапазонных электростатов — CLX Art из серии Reserve ESL — не использует динамические головки и потому габариты его весьма солидны (1790 х 650 х 373 мм). Флагман оснащен ВЧ/СЧ-панелью XStat CLS (размер: 57" х 8.6") и плоским басовым электростатом DualForce (57" х 11.5") с парой мембран и тройным статором.

Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art

Кроссовер Vojtko, укомплектованный полипропиленовыми конденсаторами и катушками без сердечника, делит полосы на отметке в 360 Гц. Технология Dipole Phase Stabilization (дипольная фазовая стабилизация) позволяет уменьшить степень подавления излучаемых тыльной стороной басовой панели НЧ-волн (электростатические панели имеют свойства диполей), что достигается за счет увеличения пространства позади АС и задержки сдвинутых по фазе волн, обращенных назад.

Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art

Рама корпуса Art Frame выполнена из дерева, также используется экологически чистый материал EcoSound. Флагман включает в себя два трансформатора (тороидальный для ВЧ/СЧ-панели и Ш-образный для баса), имеет диапазон частот от 56 Гц до 23 кГц и рассчитан на мощность в 225 ватт.

И так, и так

Тем не менее основу производственной программы компании составляют гибридные АС, например, такие как напольник Summit X (серия Reserve ESL). Его панель XStat CLS имеет более скромные размеры (44" х 11,3"), а активная басовая часть представлена двумя обычными 10" динамиками с алюминиевыми диффузорами, которые «раскачиваются» усилителем (2 х 200 Вт) и помещены в закрытый трапециевидный корпус с передней наклонной панелью. Один из них закреплен на фасаде, а второй встроен в днище кабинета.

Гибридная (электроакустическая панель работает на высокие и средние частоты, а за бас отвечает динамический саб) акустика MartinLogan Summit X

К фасаду под некоторым углом крепится панель XStat CLS. Благодаря системе регулируемых ножек корпуса ее наклон можно изменять в пределах 12 градусов и влиять таким способом на дисперсные характеристики в вертикальной плоскости. Для бесшовной связки басового звена и диапазона СЧ/ВЧ используется кроссовер Vojtko Voiced с плавным смещением фазы сигнала в области частоты разделения полос.

Гибридная акустика MartinLogan Summit X

Технология управляемой дисперсии Controlled Dispersion PoweredForce позволяет точно согласовать звучание вуферов с панелью. На частоте более 160 Гц динамики ведут себя как диполи (работают в противофазе), чтобы соответствовать XStat CLS в точке разделения полос (270 Гц), а на значениях ниже 100 Гц фазы вуферов совпадают. Регуляторы уровня на частотах в 25 и 50 Гц помогают получить адекватный бас с учетом свойств помещения.

Гибридные электростаты MartinLogan Ethos

В серию Reserve ESL также входят младшие напольные «гибриды» Montis (с активной НЧ-секцией и 24-битным DSP) и Ethos (с активным 8" вуфером, пассивным басовым радиатором, DSP и усилителем класса D). К этой же серии относится АС центрального канала Stage X с парой 6,5" НЧ-драйверов, вогнутой панелью XStat CLS и установленным прямо за ней ленточным твитером Folded Motion. Такая конструкция позволяет Stage X устранить дифракцию на ВЧ, улучшить фазовую когерентность СЧ/ВЧ-диапазона и повысить дисперсные характеристики.

Гибридные напольные электростатические колонки MartinLogan ElectroMotion ESL

Младшая серия ESL состоит из гибридных напольников Theos и ElectroMotion ESL, центрального канала Motif X и настенной модели EFX для тыловых каналов. На базе ElectroMotion ESL создана универсальная линейка с одноименным названием, предназначенная для работы, как в стереосистемах, так и в ДК.

Напольные колонки 60XT из линейки акустики MartinLogan Motion

Серия Motion использует обычные динамические головки в связке с ленточными твитерами Folded Motion. Их сложенная в виде «гармошки» ленточная мембрана имеет в 8 раз большую площадь рабочей поверхности по сравнению с обычным 1" твитером. Ее работа напоминает движение мехов аккордеона.

Беспроводная система MartinLogan Crescendo построена на традиционных динамических драйверах. Принимает сигнал через Wi-Fi (DLNA, AirPlay), Bluetooth, USB (iOS-гаджеты), Ethernet, оптический цифровой и аналоговые входы

Линейка Architectural – вотчина встраиваемых в стену спикеров. В программе MartinLogan также значится линейка сабвуферов (две модели BalancedForce с оппозитно расположенными драйверами и более традиционная серия Dynamo), беспроводная система Crescendo и несколько моделей наушников.

Динамика

В арсенале MartinLogan имеется технология PoweredForce, позволяющая получить динамичный и артикулированный бас с помощью небольшого корпуса за счет применения инновационных драйверов и эффективного усиления, а встроенный НЧ-эквалайзер позволяет точно согласовать сабвуфер с особенностями помещения. Конструкция BalancedForce, используемая в одноименной линейке сабов, уравновешивает действие движущихся частей нескольких подключенных синфазно НЧ-драйверов и предусматривает их оппозитное расположение друг по отношению к другу.

Сабвуфер MartinLogan BalancedForce

Система PBK (Perfect Bass Kit) помогает откалибровать сабвуферы в соответствии с особенностями комнаты для прослушивания. Технология ForceForward (применяется в модели Ethos и др.) контролирует взаимодействие динамика с тыльными стенами комнаты и борется со стоячими басовыми волнами.

MartinLogan также выпускает модели с обычными динамическими СЧ/НЧ-головками, но комплектует их твитерами Folded Motion на основе преобразователей Хейла. Подобная конструкция обладает площадью излучения в 8 раз большей классического 1-дюймового твитера. Помимо этого высокочастотники Хейла обладают высокой чувствительностью.

Как видим, из любительских экспериментов за тридцать лет MartinLogan вырос в империю электростатов с первоклассной командой разработчиков. Бывших законодателей мод электростатического дизайна сегодня знают лишь знатоки, а конструкция и технологии, опробованные в колонках MartinLogan обрели своих поклонников среди ценителей звучания во всем мире.

Телефоны берет звукоинженер, а не менеджер. Звоните

  1. Галереи
  2. Авторский электростатический излучатель

Авторский электростатический излучатель, обкладки и мембрана авторских электростатических излучателей

История вопроса

Те лабиринтные колонки, которые я делаю в настоящее время – появились в 2012 году, а начинал я с электростатов. Забавно тогда получилось. Я сидел на работе и почитывая публикации в яндекс-маркете, наткнулся на объявление о продаже электростатических наушников Stax. Я тогда уже знал, что электростатические наушники Stax – одни из лучших в мире по качеству звучания. Решил почитать, что пишут о их старшей модели.

До сих пор помню те несколько сток про этот шедевр: «Бесспорно эта модель лучшая на всем российском рынке, а недостаток у нее только один – цена. Так как аналогов у этой модели наушников реально нет, то фирма Stax может себе позволить ставить на нее такую цену, какую считает нужной».

Эта статья меня очень зацепила и возбудила во мне желание зарабатывать и «статический» энтузиазм. В электростатическом принципе преобразования нет ничего сверхестественного. Там легчайшая мембрана двигается между двумя металлическими перфорированными электродами. После этого я построил несколько моделей электростатических излучателей, но об этом я расскажу в отдельной статье. Сейчас я полностью ушел в обычные динамики и лабиринтные корпуса, но к электростатам рассчитываю вернуться через какое-то время. Уж больно они мне понравились по звучанию и потенциал у них очень высокий.

Именно электростатические наушники «Stax» привели меня в аудио индустрию, хотя я их ни разу не слышал и не видел живьём.

Но те, кто их слышал, написали отзывы, которые и сподвигли меня на эксперименты в акустике и чуть позже к серийному выпуску лабиринтных АС. Именно электростаты произвели на меня за 15 лет до этого ВАУ эффект, который я не могу забыть.

Краткое описание

Именно электростаты, позволяют любому энтузиасту «на коленке» изготовить громкоговоритель Хай-Энд класса, из простейших материалов, таких как металлический лист и плёнка, а не дорогущие кастомные динамики из Дании. Причем можно было это делать уже в лохматые годы, думаю, что хоть в 1920-е. Блин, дух захватывает!

Короче, электростаты это круто и доступно почти каждому. При этом, их ни у кого нет. Давайте попробуем понять, почему?

Принцип работы ЭС опирается на один единственный физический закон: электростатику. F=Q1*Q2/D^2. Мы создаём Q1 и меняем Q2 со звуковой частотой, просто подводя напряжение на обкладки, между которыми двигается заряженная мембрана. Пока всё просто.

Дальше, начинаем считать. Выходит, что для того, чтобы было более не менее какое-то давление, нужно заряжать плёнку до 5000 Вольт, и иметь киловольты на обкладках. Мурашки, они придут к вам от одного факта включенных электростатов, даже не нужно ставить музыку.

Читайте также:  Утилиты для повышения производительности пк

На самом деле все не так страшно. Киловольты на мембране, не страшнее чем электростатический разряд. Когда вас ощутимо бьёт статикой там может быть все 15 киловольт. Но ток то мизерный, поэтому вы до сих пор живы. Убить вас они не могут, если все сделано по уму, конечно. Привожу схему, которая показывает безопасность электростатов для человека:

Преимущества электростатов

Оно одно, зато какое: мембрана весит легче присоединенной массы воздуха! По сути мы толкаем воздух почти воздухом. Отсюда отсутствие искажений, и ровная АЧХ до огромных частот. По сути это абсолютно линейный широкополосный динамик без резонанса с полосой частот до 100 килогерц и выше. Воздух толкается не диффузором от катушки, а равномерно по всей поверхности. В электростатах нет подвеса обычного динамика с его нелинейностями и нет мод излучателя, потому что мембрана не имеет жесткости.

Недостатки есть, и такие же серьезные.

Во-первых, у электростатических излучателей очень низкая чувствительность. Громко из них играть не умеет ни один, кроме нескольких экспериментальных конструкций от двух самодельщиков в мире.

Во-вторых, так как у подвижной части (мембраны) практически нет массы и большая площадь поверхности, то электростатический излучатель нельзя поставить в закрытый ящик или фазоинвертор. Если это сделать, то резонансная частота его сильно повысится т.к. воздух внутри ящика будет работать упругой пружиной. Или, если без ящика не обойтись, то он будет ну очень большим.

Поэтому, для крупногабаритных электростатов, как правило, применяют открытое акустическое оформление – так называемый «опен-баффл». Опен-баффл это фактически тонкая рамка, в которую вставлен электростатический преобразователь, излучающий одинаково и вперед, и назад.

Проблемы электростатов

Ниже определенной частоты, зависящей от физических габаритов самого излучателя, оформление опен-баффл имеет довольно большие потери. Это происходит из-за акустического короткого замыкания открытой системы на низких частотах. Если приложить к этому невысокую чувствительность электростата и довольно острую диаграмму направленности, то получается, что наиболее разумно применять его начиная от частоты 150-300 Гц, но никак не ниже. Тогда и габариты его будут не очень велики и диаграмма направленности – достаточно широкой.

Хорошая идея – встроить электростатические излучатели в стену между комнатами, тогда мы получили бы акустическое оформление «бесконечный экран». По звуку это, наверное, было бы лучшим вариантом, но к большому сожалению встраивание мембран, излучающих одновременно в две комнаты не пригодно для применения в реальном жилище. Подобные опыты, кстати, ставились отдельными энтузиастами и всегда приводили к ВАУ результату.

У открытого акустического оформления опен-баффл есть основной недостаток, мизерные по уровню звукового давления низкие частоты. В реальных конструкциях электростатов категорически необходим «подпор» снизу.

Полагаю, что делать его никто не умеет, кроме меня. Я считаю, что низкочастотная секция должна быть сделана по такой же схеме, как и секция с электростатическим излучателем. Т.е. она должна быть открытой, дипольной и излучать одинаково вперед и назад. Это нужно для согласования характера излучения НЧ и СЧ/ВЧ секций по азимуту между полосами, чтобы ранние отражения не имели различной тембральной окраски у динамического низкочастотного и электростатического СЧ/ВЧ звеньев АС.

Расскажу про свой «электростатический» опыт. Как я уже говорил, в аудио индустрию меня заманили электростатические наушники Stax-9 за 10.000 долларов. Виртуально впечатлившись сим девайсом я начал изучать вопрос электростатики что называется «вдоль и поперек». Мой вывод такой:

Состав электростатической системы

1) Мембрана. В большинстве случаев она не металлическая, а пластиковая. Не проводящая, и даже не металлизированная, а полупроводящая. Проводящей ее сделать можно, играть она будет, но с искажениями в 10 раз больше. Не 0.01%, а 0.1%.

2) Обкладки. Делаются из перфорированного металла.

3) Источник поляризации. Или заряда мембраны, должен иметь потенциал до 5000 В и выше. Делается он по схеме умножителя напряжения. Для безопасности источник высокого напряжения подключен к мембране через резистор номиналом на менее 1 МОм. Через резистор такого номинала даже напряжение в 5000 вольт создает ток не более 5 мА. Такой ток безопасен и может только дёрнуть, но не убить.

4) Звуковой трансформатор. Рабочее напряжение звуковой частоты на обкладках должно примерно равняться поляризующему напряжению, т.е. быть в пределах 1500-5000 В. Идеальный звуковой трансформатор – высоковольтный, намотанный с секционированием на специальном звуковом железе. Такие трансформаторы – экзотика и для экспериментов я применял обычные сетевые трансформаторы, включенные «наоборот».

Трансформатор, по-хорошему, делается специальным, чтобы у электростата было как можно меньше искажений. Но это не ракетостроение, просто требует усидчивости и соблюдение правил высоковольтного монтажа. Кому такой транс мотать лениво, можете купить за 200 долларов на 1 канал, сами понимаете где.

В качестве трансформатора начального уровня – пойдет обычный сетевой, чем больше габаритами, тем лучше, с коэффициентом трансформации около 30. Можно попробовать применить обычный силовой (накальный) трансформатор на 6 вольт из 220. Как супер бюджетный вариант, можно использовать 6 В секцию от ТВС-180.

В самом начале я экспериментировал с накальным мини трансформатором на 6 Вольт, мощностью 1Вт. Все работало, но совсем не громко. На электростатический излучатель пищалку такого хватит.

5) Усилитель. Обычный, желательно чтобы он мог работать на емкостную нагрузку порядка нескольких микрофарад, так как электростатический излучатель по определению – это емкость. Собственная ёмкость мембраны около 1 нФ, за трансформатором видна как 1 мкФ. Ориентировочно.

6) Кабинет. Можно установить электростатический излучатель в оформление опен-баффл. Сам излучатель делать в виде плоской вертикальной «доски». Расширять диапазон рабочих частот вниз можно достроив вертикальный излучатель «крыльями» опен-баффла, с двух сторон, настолько широкими, насколько сможете себе позволить. Можно сделать корпус складным или на петлях, в виде ширмы.

Всё описанное выше, с конструктивной точки зрения – выглядит просто, и это просто и есть на самом деле. При практической реализации «не кривыми» руками это все работает, но есть некоторые нюансы. Чтобы в них ориентироваться, одной моей статьи мало, для понимания причинно-следственных связей в электростато строении нужно перелопатить сотни страниц разнообразных форумов. Часть информации, на которых не соответствует действительности, естественно.

Я расскажу про свой незавершенный электростатический путь, который я думаю все-таки: удлинить, углубить и расширить.

Первый макет

Для первого опыта я решил построить маленький излучатель. Долго не мог найти подходящие детали для обкладок. Что-то подходящее нашел на строительном рынке. Это были «ступеньки», с очень плотной перфорацией, примерно такой, как у промышленных электростатических колонок. Плёнку взял бытовую, для продуктов «стрейч». Натер ее графитом. Собрал, включил. Работает. Тихо, но вполне ощутимо и даже приятно на слух.

Технология сборки макета моего электростатического излучателя такова:

  • Пленка растягивается на столе и закрепляется с помощью скотча;
  • Пленка натирается графитовым порошком с помощью ватного тампона, так, чтобы она приобрела равномерный серый цвет;
  • На обкладку из перфорированного металла, наклеивается рамка из 2 стороннего скотча. По рамке пускается проволочка, которая заводит на мембрану заряд.
  • К предварительно растянутой пленке на двусторонний скотч приклеивается перфорированная обкладка;
  • Потом переворачиваем всю конструкцию. Ко второй стороне стреч мембраны через двусторонний скотч приклеиваем вторую обкладку;
  • подключаем обкладки к выходу звукового трансформатора, а проволочку от мембраны к умножителю напряжения (генератору заряда).
  • Ко входу трансформатора подключаем усилитель. Слушаем, что получилось.

Проблема описанного макета – недолговечность. Для надежного и долговечного электростатического излучателя нужна пленка из другого пластика – не стреч. В него графитовый порошок так просто уже не натрешь, для его удержания на мембране нужен особый лак и так далее. Описанный макет можно слушать до тех пор, пока пленка не растянется и не начнет коротить на обкладки. После этого необходимо ее заменить. По практике срок службы описанной мембраны около месяца. После того как я наигрался с первым макетом, я решил сделать другой, побольше.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector