MATURITNÍ PRÁCE dokumentace

Transkript

1 MATURITNÍ PRÁCE dokumentace Reproduktory Aleš Staša školní rok: 2012/2013 obor: třída: Elektronické počítačové systémy PS4.B

2

3

4 ABSTRAKT Maturitní práce se zabývá zhotovením dvoupásmové 60 W regálové HiFi soustavy s kevlarovým středo-basovým reproduktorem a výškovým reproduktorem s textilní kalotou, jejímž účelem je využití v obývacích prostorách k TV nebo PC. V práci je detailně popsán konstrukční postup a použité metody při sestavování. Autor detailně rozebírá navržené konstrukční nákresy a jejich následné metody k zhotovení regálové reprosoustavy. Dále se také zabývá použitými technologiemi a jejími vlivy na konečný zvuk.

5 OBSAH ÚVOD... 6 CÍLE PRÁCE JEDNOTLIVÉ CÍLE PRÁCE VÝBĚR TECHNOLOGIÍ PRO ŘEŠENÍ SEZNAM NÁSTROJŮ POUŽITÝCH PŘI KOMPLETACI: SEZNAM MATERIÁLU POUŽITÉHO NA ZHOTOVENÍ OZVUČNICE: SEZNAM SOUČÁSTEK REPRODUKTOROVÉ VÝHYBKY: SEZNAM REPRODUKTORŮ: OSTATNÍ: ZPŮSOBY ŘEŠENÍ A POUŽITÉ POSTUPY VÝROBA OZVUČNICE A VÝBĚR MATERIÁLU NÁVRH A POPIS REPRODUKTOROVÉ OZVUČNICE PŘÍPRAVA OZVUČNICE Úprava materiálu Tlumení REPRODUKTOROVÁ VÝHYBKA MONTÁŽ ZHODNOCENÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ PŘÍRUČKA UŽIVATELE TECHNICKÉ PARAMETRY MANIPULACE Přenos Zadní strana Údržba OBSLUHA REPROSOUSTAVY Umístění Připojení do beden Připojení do zesilovače Připojení média na zesilovač (počítač, mobil ) Spustíme zesilovač Spusíme médium Posloucháme SHRNUTÍ SEZNAM POUŽITÝCH INFORMAČNÍCH ZDROJŮ SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK SEZNAM PŘÍLOH... 28

6 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 6 ÚVOD Reproduktor řadíme mezi elektroakustické měniče (konkrétněji mezi elektrodynamické měniče), tzn. zařízení, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii ve formě zvuku. Reproduktor pracuje na principu vzájemného působení sil magnetického pole trvalého magnetu s magnetickým polem cívky. Reproduktory lze rozlišovat několika způsoby např. podle záření (přímovyzařující a nepřímovyzařující ), pohonu (elektrodynamické, elektromagnetické ), kmitočtového rozsahu (široko pásmové, hlubokotónové ) a účelu. Hlavní a nezbytnou součástí reproduktoru je reproduktorová ozvučnice, která slouží k upevnění samotného reproduktoru a také zlepšuje a umožňuje jeho správnou funkci. U reproduktorů pro nízké kmitočty odstraňuje tzv. akustický zkrat (zabraňuje vyrovnávání tlaku mezi přední a zadní stěnou membrány). Ozvučnice obsahuje také další součásti nezbytně nutné pro správnou funkci reproduktoru např. pásmové propusti (výhybky), svorky, kabeláž a v případě aktivních soustav také zesilovač. Další nezbytnou součástí repro soustavy je reproduktorová výhybka. Reproduktorová výhybka je elektronický obvod s jedním vstupem a alespoň dvěma výstupy, který rozděluje přivedený signál na několik frekvenčních pásem, v našem případě u dvoupásmové soustavy se dá lidově hovořit o rozdělení na "středobasy" a "výšky"). Hlavní veličinou, která popisuje výhybku je (kromě počtu pásem) dělící frekvence (f 0 ), což jsou kmitočty, na kterých dochází k rozdělení pásem. Některé výhybky umožňují jemně nastavit amplitudu signálu v jednotlivých pásmech. Součástí výhybek bývají i obvody kompenzující frekvenční závislost impedance reproduktorů. [1]

7 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 7 CÍLE PRÁCE Cílem práce bylo vytvořit soustavu kvalitních regálových dvoupásmových reproduktorů pro interní využití s nejvhodnějším zvolením rozměrů, technologie a materiálu pro následné sestavení. 1.1 Jednotlivé cíle práce - Výběr materiálu a návrh geometrických rozměrů: o Vhodný výběr typu ozvučnice o Vhodný výběr materiálu pro konstrukci - Návrh a vnitřní zapojení: o Návrh uchycení a zapojení reproduktorů o Vhodné umístění výhybky o Správné umístění bassreflexových nátrubků - Sestavení jednotlivých dílů ozvučnice a komponentů na ni umístěných: o Správné sestavení jednotlivých dílů do jednoho celku o Utěsnění a zatlumení ozvučnice tlumícím rounem o Správné usazení a zapojení reproduktorové výhybky o Správné usazení, uchycení a zapojení reproduktorů s použitím správné kabeláže o Závěrečná kompletace - Odzkoušení

8 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 8 2 VÝBĚR TECHNOLOGIÍ PRO ŘEŠENÍ Zde je uveden kompletní výčet použitých materiálů, přístrojů a součástek. Seznam se shoduje s použitým materiálem. 2.1 Seznam nástrojů použitých při kompletaci: - AKU vrtačka - Mikropájka, cín, kalafuna - Šroubováky, nůžky, kleště (odizolování kabelů) - Reproduktorová dvojlinka pro vnitřní zapojení 2x2,5mm/ 2,5m - Reproduktorová dvojlinka pro vnější zapojení 2x2,5mm/ 1m 2.2 Seznam materiálu použitého na zhotovení ozvučnice: - Laminovaná dřevotříska - Lepidlo Patex, Mamut - 1x2m tlumící rouno utlumení ozvučnici, průměr rouna 40-50mm - 8x gumová nožka - 2x bassreflexový nátrubek 55x185-2x připojovací terminál AU 2x6mm 2.3 Seznam součástek reproduktorové výhybky: - Svorkovnice pro reproduktorové výhybky / 2ks - Plošný spoj 2WH 3,0-100,8 2ks - Odpor keramický 2,2 Ω / 20 W -2ks - Odpor keramický 10 Ω / 20 W 2ks - Odpor keramický 6,8 Ω / 20 W -2ks - Odpor keramický 4,7 Ω / 20 W -2ks - Kondenzátor svitkový 10 μf/ 6ks - Cívka 0,22mH/ 2ks

9 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Seznam reproduktorů: 2x IRT 10/80/01,8 - kalotový výškový reproduktor Zdroj: DEXON CZECH s.r.o IRT 10/80/01,8 katalogový list [2]

10 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 10 2x IRB 16/60/01,8 - kevlarový středobasový reproduktor Zdroj: DEXON CZECH s.r.o IRB 16/60/01,8 katalogový list [3]

11 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Ostatní: - 4m 2 2,5 mm² reproduktorového kabelu - Zesilovač - Samsung Galaxy GT-S5660 (fotodokumentace) - 60 vrutů do dřeva - Černý sprej na nabarvení vrutů

12 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 12 3 ZPŮSOBY ŘEŠENÍ A POUŽITÉ POSTUPY 3.1 Výroba ozvučnice a výběr materiálu Jako první krok je dobré vědět, k čemu reprobedny budou sloužit. V autorově případě jsou to regálové bedny k TV nebo PC. Proto byl také zvolen výkon pouze 60W, který postačí na ozvučení menší místnosti nebo obývacího pokoje. Dalším důležitým krokem bylo navrhnout ozvučnici tak, aby její objem vyhovoval výkonu reproduktorů. Poté, co bylo vše navrženo, si autor mohl vybrat hned z několika materiálů, ze kterých by mohla být ozvučnice vyrobena. Z finančních důvodů autor prvně zvolil dřevotřísku, kterou chtěl poté zatmelit a nastříkat bílou lesklou barvou kvůli designu. Tento krok se mu však nezdál správný ze dvou důvodů. 1. Po vytmelení spár lepených částí se nepodařilo dosáhnout efektu celistvosti a stěny reproduktoru se nepodařilo dokonale zahladit. 2. Po nástřiku se nedokonalosti zviditelnily ještě více, a proto se rozhodl pro druhou variantu Varianta 2 spočívala ve zvolení laminované dřevotřísky (černá). Tato dřevotříska podle autora vypadá lépe a také je velice snadná na údržbu. Obr. 1.: Neosazená ozvučnice

13 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Návrh a popis reproduktorové ozvučnice Výroba 1 varianty reprosoustavy byla započata na začátku ledna 2013, kdy autor podal soukromému stolaři první návrh reprobedny. Po neúspěšném pokusu zhotovit variantu první si autor řekl témuž člověku, aby zhotovil ozvučnici z laminované dřevotřísky. Ozvučnice se skládá z několika stěn. Z přední, zadní, ze spodní, horní a dvou bočních stěn. Přední čelo, stejně jako zadní, je zasazeno mezi všechny stěny, ačkoliv bylo autorovým přáním udělat přední čelo z estetického důvodu celistvé. Celková výška reprobedny je 345mm, šířka 220mm a celková hloubka ozvučnice je 365mm. Potom šířka desky je 19mm. V přední stěně jsou vytvořeny 2 otvory pro samotné reproduktory a v zadní stěně je vytvořen otvor pro bassreflexový nátrubek a připojovací terminál. Průměry otvoru jsou 75mm pro výškový reproduktor, 145mm pro středobasový reproduktor a 55mm pro bassreflexový nátrubek. Zde autor uvádí originální návrh reprobedny od firmy Dexon s.r.o. Obr. 2.: Konstrukční nákres reprobedny Zdroj: DEXON CZECH s.r.o. Konstrukční nákres [4] Autor se návrhem firmy Dexon s.r.o. nechal inspirovat a doplnil jej o vlastní prvky. Prvním je zvolení černé barvy, která v kombinaci se žlutou kevlarovou membránou tvoří vynikající kontrast. Autor má také do budoucna naplánováno osadit reprobedny gumovými nožkami, které by měly zabránit pohybu na kluzké podložce a také, aby nedošlo k poškození nebo poškrábání spodní části reprobeden.

14 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Příprava ozvučnice Úprava materiálu Po zhotovení ozvučnic bylo na řadě provést několik úprav. Například před osazením reproduktorů bylo třeba obě díry pro výškový reproduktor upravit tak, aby se zde vešel reproduktor a kontakty s kabeláží. Autor proto pro dostačující zvětšení děr použil kulatý pilník na dřevo a s největší opatrností postupně otvory zvětšoval. Otvory musely být zvětšeny kvůli zamezení tření mezi kontakty a dřevem, při němž by mohlo dojít ke špatnému fungování reprobeden. Dalším krokem bylo upevnění reproduktorů. Aby bylo možné reproduktory správně uchopit, musely být pečlivě naměřeny díry pro šrouby. Po naměření se musely předvrtat díry, které sloužily k tomu, aby okolní materiál nepopraskal. Tento proces probíhal stejně i středobasového reproduktoru a reproduktorové misky. Do vnitřní podlahy byly stejným způsobem navrtány díry pro reproduktorovou výhybku podle děr v plošném spoji. Pro bassreflexový nátrubek byly vyřezány díry ve tvaru hvězdice, které odpovídaly výstupkům podél okraje. Na tyto výstupky byla nanesena malá vrstva silikonu a nátrubek byl zasazen na své místo. Obr. 3.: Upevnění středobasového reproduktoru

15 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Tlumení Nezbytnou věcí ke správné funkci reproduktorové ozvučnice je zatlumení. Před osazením reproduktorů je třeba ozvučnici dokonale zatlumit, aby nedocházelo k rezonancím, které mají negativní vliv na výsledný dojem zvuku. Toto tlumení se umisťuje do vně bedny, a to tak, aby nezasahovalo do membrán reproduktoru nebo bassreflexového nátrubku. Autor si k vytlumení bedny zvolil tlumící rouno firmy Dexon, které je přímo určeno pro vytlumení ozvučnic. Ke spojení tlumícího rouna se stěnami ozvučnice bylo použito lepidlo Patex, které má dobrou přilnavost ke dřevu. Lepidlo Patex zaručí, že tlumící rouno nepovolí a nebude zasahovat do funkce reproduktorů a dalších částí uvnitř ozvučnice. Díky malé vnitřní ploše a špatné dostupnosti dovnitř autor použil tlumící rouno jen na boční a vrchní stěnu. Na spodní stěnu, kde bude uchycena výhybka, se rouno nelepí. Obr. 4.: Pohled do vytlumené ozvučnice Obr. 5.: Pohled do vytlumené ozvučnice

16 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Reproduktorová výhybka Reproduktorová výhybka je bezesporu nejdůležitější součásti každé reprobedny. Umožňuje využít přednosti jednotlivých reproduktorů. Musí být navržena tak, aby každý reproduktor pracoval v optimálním režimu a aby se reprodukovaný signál nejvíce podobal tomu, co do soustavy přivádíme. V našem případě středobasy a výšky. Výhybky se skládají z filtrů, jejichž základními typy jsou horní propust a dolní propust (u dvoupásmových výhybek), které utlumují signál o nižší frekvenci, než je nastavena jako dělící. Kvůli nedostatku času autor použil tzv. Univerzální reproduktorovou výhybku od firmy Dexon s.r.o., navrženou pro zatížitelnost 100W rms. Tuto výhybku by však chtěl autor v budoucnu vyměnit za výhybku dělanou na míru. Výhybka je upevněna na 4 šroubech a usazena na dvou matkách v každém rohu asi 2cm nad spodní stěnou, aby nedošlo k zahřívání a kontaktu desky se dřevem. Pod výhybkou jsou také vedeny reproduktorové kabely kvůli úspoře místa. Obr. 6.: Detail přichycení výhybky

17 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Montáž Posledním krokem této konstrukce regálových reproduktorů je samotné osazení reproduktorů, bassreflexních nátrubků a připojovacích terminálů. Aby nedocházelo k omezení funkčnosti bassreflexového nátrubku, byly před konečnou montáží řádně utěsněny všechny spoje a díly. Pro připojení součástek použil autor kabeláž reproduktorovou dvojlinku 2x2,5 mm OCC s průhlednou PVC izolací. Velký počet malých měděných vláken v několika pramencích je vhodný pro připojení těchto reproduktorů. Autor tuto kabeláž použil jak ke vnitřnímu, tak k vnějšímu zapojení. Reproduktory byly řádně osazeny a upevněny. Kabely v korpusu nebylo třeba stahovat izolační páskou, jelikož byly kabely protáhnuty pod výhybkou a zkráceny tak, aby nedošlo jejich pohybu. Autor také musel dbát na správné zapojení jednotlivých součástek a hlídat jejich polaritu. Reproduktorovou výhybku spojil a připojovacím terminálem. Zadní stěnu připevnil pomocí 14ti vrutů k hranolků umístěných podél stěn. Obr. 7.: Pohled na přední stěnu ozvučnice

18 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 18 4 ZHODNOCENÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ - Všechny cíle, kterých chtěl autor dosáhnout, byly splněny. Podařilo se postavit kvalitní regálovou reprosoustavu, která hraje čistě a neruší jí žádné elementy. - Autor dokázal vybrat vhodný materiál pro konstrukci reprosoustavy a z jednotlivých částí dokázal vytvořit jeden funkční celek. - Autor dokázal dokonale zatěsnit vnitřní prostor ozvučnice. - Autor správně uložil a zapojil reproduktorovou výhybku a také správně osadil a zapojil reproduktory. - Byla vytvořena rozsáhlá dokumentace o 27mi stranách, kde autor popisuje výběr vhodného materiálu, nástrojů a technologických postupů při výrobě reprosoustavy. Dále také obsahuje veškeré citace zdrojů, z kterých autor čerpal. Dokumentace byla nastylizována dle daných požadavků.

19 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 19 Obr. 8.: Hotový reproduktor

20 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 20 5 PŘÍRUČKA UŽIVATELE 5.1 Technické parametry Počet pásem 2 Určení - efektová satelitní, regálová přední Ø výškového reproduktoru 104 mm Ø basového reproduktoru 165 mm Výkon 60 W Impedance 8 Ω Citlivost 87dB / 1 W, 1m Frekvenční rozsah Hz / -3dB Dělící frekvence 2 630Hz Typ ozvučnice bassreflex Vnější rozměry šířka / výška / hloubka 220 / 365 /345 mm Tloušťka stěn 19 mm Čistý vnitřní objem 17 l Rozměry bassreflexového nátrubku 55x140 mm 5.2 Manipulace Přenos Reprobedny jsou vyrobeny z pevné dřevotřísky, ale i přesto jsou lepené spoje náchylné k poškození. Proto je třeba zacházet s reprobednami opatrně. K přepravě je nutné využívat ochrany rohů a membrán reproduktoru, aby nedošlo k ulomení rohu nebo protržení membrány. Membrána je také citlivá na rychlé změny teploty (zkroucení membrány). Proto zamezte častému přemisťování reprobeden.

21 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Zadní strana Zadní strana je odnímatelná, tudíž lze snadno přistupovat dovnitř bedny v případě poškození reproduktoru nebo jiných částí vně reprobedny. Zadní kryt je přichycen čtrnácti vruty. Není však doporučeno odnímat kryt často, protože může dojít ke znehodnocení závitů a zadní strana by mohla přestat správně těsnit. Pozor musíte dát také na připojovací terminál. Nezapomínejme, že k připojovacímu terminálu jsou připojeny kabely z výhybky, tudíž při velké neopatrnosti by mohlo dojít k utržení kabelů a následnému poškození výhybky nebo připojovacího terminálu. Obr. 9.: Zadní kryt Údržba Reprosoustava je náchylná na obyčejné věci jako prach, vyblednutí barvy, v případě prachu a jiných nečistot lze použít běžné přípravky na udržování dřeva. Na membránu používejte pouze suchý hadr k jemnému setření prachu. Také se může stát, že se prach dostane do vnitra reproduktoru přes bas-

22 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 22 sreflexový nátrubek nebo se může uvolnit z tlumícího rouna. Proto čas od času odšroubujte zadní kryt a zkontrolujte, zda je vše v pořádku. 5.3 Obsluha reprosoustavy Umístění Reprobedny postavíme do místnosti tak, aby posluchač s reprobednami vytvořil pomyslný rovnostranný trojúhelník. Samozřejmě musíme dbát i na dostatečné proudění z bassreflexového nátrubku. Obr. 10.: Správné umístění reprobeden Připojení do beden Do připojovacího terminálu připojíme dvojlinkový kabel s minimálním průřezem 2,5 mm. Oba kabely by měly být stejně dlouhé. Odšroubujeme svorky v připojovacím terminálu a vložíme do něj konce. Zašroubujeme.

23 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm Připojení do zesilovače Reprosoustava disponuje výkonem 60W. Zesilovač vybíráme podle výkonu a impedance soustavy. Impedance zesilovače nesmí být nižší než impedance reprobeden. Při zapojení do silnějšího zesilovače nelze použít jeho plný výkon, nýbrž lze ho použít na takový výkon, aby nepřekročil 60W. Kabely do zesilovače připojujeme tentýž způsobem, jako kabely do připojovací misky na reprobedně Připojení média na zesilovač (počítač, mobil ) V dnešní době má většina zesilovačů vstup na jack 3,5. Není tedy žádným problémem připojit laptop či mobil Spustíme zesilovač Zesilovač po spuštění nastavíme tak, aby byl požitek z hudby podle našich představ. 1. Basy 2. Středy 3. Výšky Spustíme médium Posloucháme

24 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 24 6 SHRNUTÍ Autor si maturitní práci vybral proto, aby v praxi prověřil své znalosti získané z čtyřletého studia na Střední škole informatiky, elektrotechniky a řemesel v Rožnově pod Radhoštěm. Tato práce byla první zkušeností z oboru elektroniky a elektroakustiky, a proto také vedla k získání nových znalostí a pochopení problematiky konstrukce reproduktorů. Cílem této maturitní práce bylo vytvořit kvalitní regálovou dvoupásmovou reprosoustavu pro poslech v domácnosti. Při konstrukci byly použity rady odborníků a odborné literatury. Při práci vznikly problémy hned u výroby ozvučnice, kde byl zvolen špatný materiál, tudíž se musela výroba provést znovu a autor se tak potýkal s nedostatkem času. Reprosoustava byla postavena za účelem vlastního využití a po pozdějších vylepšeních možná i prodeji nenáročnému zákazníkovi. Autor by chtěl své znalosti v tomto oboru o mnoho více prohloubit a v budoucnu se pokusit o sestavení mnohem silnější a kvalitnější reprosoustavy. Celková cena všech nákladů na výrobu se pohybuje okolo 5 tisíc korun.

25 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 25 SEZNAM POUŽITÝCH INFORMAČNÍCH ZDROJŮ [1] Reproduktory. Wikipedia [online]. [cit ]. Dostupné z: [2] IRT 10/80/01,8 kalotový výškový reproduktor HiFi. DEXON CZECH s.r.o [online]. [cit ]. Dostupné z: [3] IRB 16/60/01,8 středobasový reproduktor HiFi. DEXON CZECH s.r.o [online]. [cit ]. Dostupné z: [4] Konstrukční nákres. DEXON CZECH s.r.o [online]. [cit ]. Dostupné z:

26 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 26 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1.: Neosazená ozvučnice Obr. 2.: Konstrukční nákres reprobedny Obr. 3.: Upevnění středobasového reproduktoru Obr. 4.: Pohled do vytlumené ozvučnice Obr. 5.: Pohled do vytlumené ozvučnice Obr. 6.: Detail přichycení výhybky Obr. 7.: Pohled na přední stěnu ozvučnice Obr. 8.: Hotový reproduktor Obr. 9.: Zadní kryt Obr. 10.: Správné umístění reprobeden

27 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 27 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK Ω OHM Jednotka odporu Ø Průměr W - jednotka výkonu Hz- jednotka frekvence db jednotka pro měření hlasitosti zvuku

28 Střední škola informatiky, elektrotechniky a řemesel Rožnov pod Radhoštěm 28 SEZNAM PŘÍLOH CD R Kompletní dokumentace ve formátu.pdf

29