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LIVRES ET ARTICLES
son dans la voiture
On sait que pour de nombreux automobilistes, la voiture est devenue bien plus qu'un simple moyen de transport. Après tout, une personne qui passe plusieurs heures au volant tous les jours veut écouter non seulement les nouvelles locales mais aussi de la bonne musique. Cependant, lorsqu'il s'agit d'équiper le salon d'une installation de reproduction sonore de voiture de haute qualité, peu de gens parviennent à se débrouiller avec uniquement des produits industriels. Ces dernières années, de nombreuses publications sont apparues dans la littérature radio amateur consacrées à la fabrication indépendante d'équipements audio automobiles, principalement des amplificateurs. Mais même un bon amplificateur ne résout pas tous les problèmes auxquels est confronté le créateur d'un système audio de classe Hi-Fi pour sa voiture. Le scepticisme de nombreux automobilistes envers de tels systèmes est causé, à mon avis, principalement par une approche illettrée de l'installation de haut-parleurs dans la cabine. Malheureusement, dans la plupart des cas, ils sont placés dans la voiture selon le principe « là où ça rentre », et non « là où c'est nécessaire ». Certes, il n'y a pas de réponse sans équivoque à la question - "où en avez-vous besoin?" - n'existe pas. Aucune des solutions connues ne donne de résultat garanti. Il est beaucoup plus facile de répondre à la question "où pas ?". L'erreur la plus courante consiste à installer des haut-parleurs puissants et de haute qualité sur la tablette arrière. Devant, ils installent le nécessaire ou rien du tout. Le propriétaire d'une telle machine préfère-t-il assister à un concert dos à la scène ? Contrairement à la croyance populaire, lors de la conception d'un système audio de voiture, l'essentiel n'est pas d'obtenir une puissance élevée, une faible distorsion ou même une bonne réponse en fréquence. Le principal problème est l'image sonore large pour les auditeurs assis sur les sièges avant de la voiture. Sa décision est directement liée à l'emplacement d'installation des têtes avant. Avec toute variante raisonnable de leur placement, la différence dans le chemin du signal des émetteurs gauche et droit à l'auditeur atteint des valeurs inacceptables. Pour réduire cet écart, vous pouvez utiliser la réflexion de tout ou partie du signal du pare-brise. C'est ainsi qu'apparaissent les installations avec acoustique frontale au sol (Fig. 1) [1].
La mise en œuvre constructive d'une telle solution est difficile et prend du temps, mais le résultat est impressionnant. Cependant, tout le monde ne décidera pas de couper le sol pour installer les têtes. Par conséquent, il ne reste vraiment plus beaucoup d'endroits pour installer des radiateurs avant dans une voiture de tourisme : tableau de bord, montants de pare-brise, portes, panneaux verticaux dans la partie inférieure de la cabine près des roues avant de la voiture (panneaux de coup de pied). Le tableau de bord vous permet d'installer les radiateurs à une hauteur suffisante, mais la taille des têtes est généralement limitée à 10 ... 13 cm, il n'y a pratiquement pas de conception acoustique, donc les basses fréquences ne sont pas reproduites efficacement dans ce cas. Pour augmenter encore l'image sonore, vous pouvez installer des radiateurs sur des supports le long des bords latéraux du pare-brise, mais en réalité, seuls des "tweeters" peuvent y être installés. Populaire en raison de sa simplicité, l'installation de têtes basse fréquence et coaxiales dans les portes d'une voiture est généralement argumentée par une augmentation de l'efficacité de la reproduction basse fréquence par une conception acoustique toute faite. Le résultat est exactement le contraire de ce que vous voulez. Lors du mixage de phonogrammes, la plupart des ingénieurs du son modernes placent les instruments de registre de basse au centre de la scène sonore, c'est-à-dire que les signaux sonores des canaux gauche et droit dans cette gamme de fréquences sont en phase et ont presque la même intensité. Par conséquent, lorsque des émetteurs sont installés dans les portes, le front de l'onde sonore à des fréquences de 100 ... 150 Hz, qui est critique pour la perception subjective d'une attaque de basse, atteint la tête opposée en antiphase (qui est déterminée par le largeur de la cabine) et est compensée [1]. Par conséquent - un son terne et sans vie qui ne peut être corrigé par aucun égaliseur. L'installation de têtes dans les kickpanels réduit la différence dans le chemin du signal entre les émetteurs gauche et droit, mais l'image sonore tombe à un niveau inacceptable. De plus, cette variante a le même effet de "étouffer" l'attaque des basses, bien que dans une moindre mesure que lors de l'installation des têtes dans les portières de la voiture, et il n'est pas facile d'organiser une conception acoustique décente. De ce qui précède, il s'ensuit que le meilleur résultat peut être obtenu en utilisant un haut-parleur avant dispersé multibande. Les radiateurs à bande doivent être placés aux endroits où ils fonctionneront avec une efficacité maximale. Selon l'auteur, le meilleur endroit pour installer des radiateurs basse fréquence est dans les cas sous les sièges avant avec émission sonore vers l'avant et vers le haut. Les haut-parleurs médium sont mieux placés sur le panneau avant ou dans le coin supérieur avant de la porte, et les tweeters sur les montants du pare-brise (cela augmentera l'image sonore). La reproduction complète des basses fréquences n'est possible que lors de l'utilisation d'une conception acoustique de taille significative, par conséquent, dans presque toutes les installations audio de voiture, la gamme de fréquences des canaux principaux est limitée à 100 ... 120 Hz, et les fréquences inférieures sont émises par le subwoofer sous la forme d'un signal total. Étant donné que le haut-parleur a un diagramme de rayonnement circulaire aux fréquences les plus basses, le choix de l'emplacement du subwoofer est une question de disposition du système. Le plus souvent, il est placé dans le coffre. Le problème est que la réponse en fréquence de l'intérieur, qui joue ici le rôle de conception acoustique, a une augmentation dans la région de fréquence la plus basse, qui est individuelle pour chaque modèle de carrosserie. Par conséquent, afin d'obtenir une réponse en fréquence globale uniforme du système, il est nécessaire de pouvoir régler non seulement le niveau, mais également la réponse en fréquence dans le canal du subwoofer. L'image sonore formée sans l'utilisation de radiateurs arrière sera certainement incomplète. Leur objectif principal est de créer un "effet hall" en simulant le son réfléchi. Le spectre du signal des canaux arrière (Fig. 2) pour cela doit être limité [2], et le signal lui-même peut être soit un canal traditionnel ("gauche-droit"), soit un signal de somme ou de différence, soit une combinaison de eux. La puissance du canal arrière est faible (pas plus de 10% de la puissance totale du système) et dans certains cas, des canaux d'amplification supplémentaires ne sont pas nécessaires pour sa mise en œuvre. Le cas le plus simple est la connexion dos à dos des haut-parleurs arrière entre les sorties des amplificateurs des canaux gauche et droit à travers un simple filtre.
Tant de choses ont été écrites récemment sur l'influence des câbles de connexion sur la qualité sonore que ce sujet ne peut être abordé ici. La section des fils d'alimentation doit correspondre au courant consommé et à la longueur des fils eux-mêmes. Dans tous les cas, la chute de tension sur le fil d'alimentation à la puissance maximale ne doit pas dépasser 0,1-0,2 V. L'amortissement des résonances parasites des éléments et l'isolation phonique de l'habitacle revêtent également une grande importance. Le matériau insonorisant doit être appliqué sur tous les panneaux accessibles et les parties du corps en plastique, avec une attention particulière aux panneaux adjacents aux têtes de haut-parleur ou à ceux utilisés comme partie de l'enceinte du haut-parleur. Les résonances disparaissent généralement lorsque 25 % ou plus de la zone est couverte. Pour absorber le bruit de la route, un matériau insonorisant doit recouvrir le plancher de l'habitacle, la cloison coupe-feu et la zone des roues. La deuxième influence la plus importante sur la qualité sonore d'un système audio de voiture est les amplificateurs AF. Cependant, les dispositifs d'amplification traditionnels avec division de fréquence en sortie par des filtres passifs ne fonctionnent pas bien dans une voiture, car ils présentent un certain nombre d'inconvénients. En plus des pertes de puissance, les filtres passifs ne permettent pas de régler la fréquence de coupure de la réponse en fréquence (ce qui est souvent nécessaire lors de la mise en place d'un système audio) et sont très sensibles aux changements d'impédance des têtes. Pour les raisons ci-dessus, lors de la création d'un système audio de voiture, il est plus pratique d'utiliser une amplification multibande et de séparer les fréquences avec des filtres actifs ou passifs installés à l'entrée de l'amplificateur. Les avantages de cette approche sont l'exclusion des pertes de puissance et la possibilité d'utiliser des solutions de conception de circuit optimales pour les amplificateurs et les filtres passe-bande. Le graphique illustré à la Fig. 3 montre la dépendance du rapport de la puissance du canal basse fréquence (en pourcentage) à la puissance totale sur la fréquence de croisement. Par exemple, à une fréquence de croisement de 500 Hz, la puissance du canal basse fréquence est de 60 % et celle du canal haute fréquence est de 40 %. (avec la même sensibilité des têtes).
Je propose une description du système audio stéréo installé dans la voiture VAZ2107, qui est fabriqué conformément aux principes énoncés. Le système utilise des dispositifs d'amplification à deux bandes fonctionnant sur huit têtes dynamiques et deux émetteurs piézocéramiques. Le magnétophone radio Philips 410 avec des modifications de conception mineures a été utilisé comme source de signal. Le noeud de réglage du volume et de la tonalité a été refait conformément à ceux représentés sur la Fig. 3 de l'article [3]. En conséquence, le contrôle de tonalité, qui fournit une diminution de la réponse en fréquence à des fréquences sonores plus élevées, a été remplacé par un contrôle de tonalité à des fréquences plus basses entre + 10 ... -4 dB (Fig. 4). La tête de lecture du magnétophone du magnétophone radio a été remplacée par un 3D24N domestique, qui présente de meilleures caractéristiques techniques.
Le magnétophone radio est installé sur le dessus du tableau de bord dans un conteneur spécial, ce qui présente un certain nombre d'avantages par rapport à son placement dans un endroit régulier. Dans ce cas, le dispositif se trouve dans le champ de vision du conducteur, sans obstruer la vue de la route et sans détourner son attention sur la commande de la radio. Est également exclu le chauffage de la radio du poêle de la voiture. Les haut-parleurs sont formés de trois groupes de haut-parleurs : avant, sol et arrière (Fig. 5).
Les haut-parleurs avant sont constitués de haut-parleurs large bande et haute fréquence et fonctionnent dans la bande de fréquences supérieure à 260 Hz. Pour stabiliser la charge de l'amplificateur et réduire la distorsion d'intermodulation aux fréquences moyennes, les enceintes avant utilisent des résistances de stabilisation de courant R1, R2 [4]. Après leur introduction, les évaluations objectives et subjectives de la qualité sonore se sont améliorées. Des têtes dynamiques à large bande BA2, BA7 avec un diffuseur supplémentaire abhvs PIONEER TS-G1010 sont installées sur le panneau avant à des endroits réguliers. La résistance électrique de ces têtes est de 4 ohms, la sensibilité caractéristique est de 90 dB/W/m, la bande de fréquence audio reproductible est de 45... 20000 Hz. La réponse en fréquence des têtes a une chute significative aux fréquences inférieures à 150 Hz et supérieures à 11 kHz. Lors de l'installation des têtes dans l'habitacle, des entretoises (manchons) de différentes hauteurs ont été utilisées pour les relever et les éloigner du plan de montage standard. Le long du périmètre de la tête sont isolés acoustiquement avec du caoutchouc mousse. Étant donné que les haut-parleurs avant ne fonctionnent pas aux basses fréquences, aucune conception acoustique supplémentaire n'était nécessaire. Les émetteurs diffuseurs piézocéramiques W-05 (BA1, BA7) sont fixés sur les montants du pare-brise de la voiture, fournissant à une distance de 50 cm une pression acoustique d'au moins 95 dB (à une tension de 8 V). La gamme de fréquences qu'ils reproduisent est de 2000 à 30 000 Hz, la fréquence de résonance est de 22 000 Hz. Pour égaliser la réponse en fréquence aux fréquences les plus élevées de la gamme et obtenir une image sonore normale, des émetteurs haute fréquence sont déployés vers le pare-brise et sont mis en phase en conséquence. Comme la réponse en fréquence des radiateurs a une chute significative aux fréquences inférieures à 9 kHz, ils sont connectés directement à l'amplificateur, sans filtres croisés. Ainsi, les enceintes avant sont bidirectionnelles avec une séparation naturelle des bandes dans la région des 10 kHz. Il convient de noter que les émetteurs piézo W-05 ont une excellente réponse impulsionnelle. Les enceintes colonnes fonctionnent dans la bande de fréquence inférieure à 260 Hz et supérieure à 6 kHz. Ces haut-parleurs bidirectionnels faits maison sont installés sous les sièges avant. Ils utilisent des têtes dynamiques de fabrication nationale 20GD3 (BA4, BA8 basse fréquence) et 2GD36 (BA3, BA9 haute fréquence). Les enceintes ont un volume d'environ 9 litres. Ils sont constitués de feuilles de contreplaqué de 12 mm, fixées avec des barres. Les parois intérieures des coques sont doublées de caoutchouc mousse. Des têtes dynamiques sont placées sur le panneau avant incliné des boîtiers et rayonnent vers l'avant et vers le haut. Les haut-parleurs sont installés de manière à ce que les radiateurs haute fréquence soient plus proches des portes. La conception comprend également des filtres croisés de premier ordre intégrés avec une fréquence de coupure de 5 kHz. En raison de l'impédance élevée et de la sensibilité réduite, la sortie des haut-parleurs haute fréquence est faible et ils sont principalement destinés à créer un champ sonore diffus à des fréquences plus élevées. Les haut-parleurs arrière fonctionnent dans la bande de fréquences 270...2500 Hz. Ils se composent de deux têtes BA5, BA10 de fabrication chinoise connectées en connexion anti-parallèle, installées sous le revêtement de la plage arrière de la voiture. Les têtes ont une résistance électrique de 6 ohms et une sensibilité caractéristique d'environ 84...86 dB/W/m. Ils sont connectés aux canaux avant de la même manière que le circuit Huffler. Le filtre passe-bande est situé sur la tête dynamique gauche. Les têtes dynamiques domestiques 3GDSH18 peuvent être utilisées comme têtes arrière. Dans l'installation audio décrite, un amplificateur à deux bandes à deux canaux fabriqué par nos soins est utilisé, qui est structurellement combiné avec des filtres croisés. Dans le canal avant, un filtre haute fréquence de premier ordre avec une fréquence de coupure de 260 Hz a été utilisé, dans le canal de plancher, un filtre en T de premier ordre avec des fréquences de coupure de 260 Hz et 5 kHz. a les caractéristiques techniques suivantes (selon le fabricant du microcircuit et les résultats des mesures): sensibilité - 1554 V, impédance d'entrée - 0,5 ohms, résistance de charge nominale - 600 ohms, puissance de sortie nominale (maximale) 4x4 (15x4) W) avec un coefficient de distorsion non linéaire 22 et 0,25%, respectivement, la bande de réponse en fréquence est de 10 ... 30 et 16000 ... 15 Hz avec une irrégularité de réponse en fréquence de -25000 et -1 dB, respectivement, tension d'alimentation - 3 V, consommation de courant maximale - 14,4 A , courant de repos - 14 A, consommation de courant en mode veille - 0,3 A, prêt à fonctionner à la mise sous tension - 0,001 s.
Le schéma du canal gauche de l'amplificateur est représenté sur la Fig.6. Le canal droit lui est complètement identique. Les éléments C1-C5 et R1-R5 forment des filtres croisés. L'amplificateur est allumé lorsqu'une tension de commande de 12 V est fournie par la radio. Lorsqu'il est déconnecté de la radio, l'amplificateur passe en mode veille. La tension d'alimentation principale n'est pas commutée, car le courant consommé par l'amplificateur en mode veille est inférieur au courant d'autodécharge de la batterie de la voiture. Le circuit R6C9 fournit un délai d'activation. Les filtres LC sont utilisés pour filtrer le bruit dans les circuits de puissance des microcircuits. Le condensateur C10 haute capacité dans le filtre de puissance empêche les chutes de tension lors des pics de puissance et est installé directement dans le boîtier de l'amplificateur. Le signal d'entrée est fourni via un câble blindé avec un connecteur à baïonnette BNC. L'amplificateur de puissance est monté sur un circuit imprimé, les filtres sont montés en surface. Les microcircuits et la carte sont placés sur un coin en duralumin - un dissipateur de chaleur. Le refroidissement des microcircuits de l'amplificateur est forcé au moyen d'un ventilateur à partir de l'alimentation du calculateur. L'amplificateur est installé à l'avant de la cabine sur une étagère sous la boîte à gants. Si l'amplificateur est connecté directement à la place des têtes dynamiques de la radio, son niveau de signal doit être réglé très soigneusement, en partant de zéro, afin de ne pas surcharger les entrées du microcircuit. Dans le cas où l'appareil avec lequel l'amplificateur est censé être utilisé a un étage de sortie réalisé selon le circuit en pont, des condensateurs à oxyde d'une capacité de 10 μF doivent être connectés entre sa sortie et la carte filtre, et leurs bornes positives doivent être connecté aux prises d'entrée. Lors du montage de l'amplificateur, des résistances fixes MLT-0,25 et des variables SP3-12a peuvent être utilisées. Condensateurs à oxyde d'amplificateur K50-18 (C10) et K50-24 (C7-C9), les autres sont en céramique. La bobine de filtre de puissance L1 est enroulée sur un circuit magnétique annulaire de dimensions 20x10x8 mm en ferrite 2000NN et contient 5 spires d'un fil de montage avec une section de noyau interne (sans isolation) de 1 ... 1,5 mm2. La bobine de haut-parleur L1 est enroulée sur une tige de ferrite 2000NN d'un diamètre de 8 et d'une longueur de 20 mm et contient 15 spires de fil PEV-1 1,0. Condensateurs C1-C2 - KBG-MN, C3.C4 - K50-24, résistances PEV - 5 watts. littérature
Publication : www.bluesmobil.com/shikhman
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