Что сделать из колонок ас 15. Правильные фильтры АС

Привет друзья.

Несмотря на такой почтенный, для колонок возраст, сохранились они в замечательном состоянии - как будто только вчера куплены в магазине Мелодия.
Полировка без царапин и потёртостей. Пластик тоже целый и ровный.
Всё это видно на фото - нажимайте на картинку для увеличения.

Маркировка была ещё старо-гостовской не 15АС - 404, а просто 15АС-4

Начинка так же порадовала.
На винтах стояли заводские пломбы и все внутренние компоненты дошли до нашего времени не тронутыми.

Динамики и фильтры своим видом как будто говорили -
" Дааа.. таких как мы сейчас найти трудно!"

Переделывать акустику в таком прекрасном состоянии всегда приятно.
Хочется, чтобы звучание соответствовало состоянию.
И я принялся за работу.

Не хотелось делать ничего сверхъестественного, как известно лучшее - враг хорошего.
Целью было избавиться от всех слабых мест и посмотреть что из этого получится в итоге.

Слабые места в подобной бытовой советской акустике следующие:

недостаточный объём корпусов
отсутствие фильтра на НЧ динамике
плохая герметичность
внешний вид (не у всех, но у этих явно требует доработки)

Вот их я и решил максимально устранить, и дать этим колонкам вторую жизнь

Первое, что я сделал - это установил динамики снаружи корпуса и проклеил внутренность слоем технической ваты (хлопком).

Для этих целей использовал клей ПВА.
Вата, идёт в комплекте с акустикой - родные "маты" которые лежали в колонках отлично расслаиваются и можно отделить куски необходимой толщины. Я делал толщиной примерно в сантиметр.

Итак с объемам я сделал всё, что мог в формате данных корпусов.

Пришло время заняться акустическими фильтрами.

У этих колонок фильтр установлен только на высокочастотном звене.
Его функцию выполняет динамик 3ГД-31 (более современная маркировка 5ГДВ-1-8).
Он применялся и во многих других акустических системах, самая известная из них, это пожалуй КОМЕТА 25АС-225 (она же 15АС-225).

Кто то ругает этот динамик, кто то его хвалит. Тут на вкус фломастеры у всех разные.

Мне он нравится и когда я собирал себе напольную трёхполосную акустику (о ней подробно напишу в другой раз), то эти динамики заняли в ней почетное место ВЧ звена.

ВЧ фильтр второго порядка в виде конденсатора и катушки у них присутствовал.

У низкочастотного звена фильтра нету вообще. Динамики 25ГД-26-30 (дедушка динамика 35гдн-1-4) выполняющие здесь роль низкочастотников, подключены напрямую.

Кстати очень похожи на данную акустику колонки ВЕГА 10МАС-1М.
Собственно 10МАС-1М - это стероидный клон наших 15АС-404 - разница только в размерах корпуса, у 10МАС они в полтора раза больше и в сопротивлении - в 10МАС установлены 8 Омные 10ГД-30.

К слову сказать на основе этих корпусов я построил себе замечательные полочники, о них тоже как нибудь напишу, материал есть - фотки храняться где-то в закромах жесткого диска.

Вот как я поступил с фильтрами: из ВЧ фильтра второго порядка удалил катушку и добавив к ней современный конденсатор получил НЧ фильтр второго порядка.

Остатки же ВЧ фильтра в виде резистора и конденсатора так же заменил современный кондёр, сделав тем самым ВЧ фильтр первого порядка - его будет достаточно, чтобы не подпустить низкие частоты на пушечный выстрел.

Отсечь высокие частоты на НЧ звене было просто необходимо, дабы не мешать высокочастотным вибрациям воспроизводить бархатистые и сочные басы, на которые способен динамик 25ГД-26-30.

Вот и со вторым недугом разобрался, теперь пора заняться герметичностью.

Внутренние швы в этой акустике промазаны каким - то советским столярным клеем.
Не знаю что это за клей, но сохранился он великолепно. Мои попытки отковырять кусок не увенчались успехом - тверд и прочен как камень. Значит пусть остаётся.

А вот прокладка из поролона, которая герметизирует заднюю крышку превратилась от времени в желеподобную тёмно-рыжую субстанцию - её надо заменить.

Если Вы когда-нибудь разбирали советскую акустику, особенно колонки Радиотехники (S30,S50, S70 или S90), то видели, что часто герметизация проводилась липучкой (на подобии той, что закладывали в межпанельные швы советских хрущёвок) или пластилином.

В этом вопросе я не стал далеко отходить от истоков, так как метод весьма практичный.
Ведь если садить, к примеру, на герметик, то при необходимости вскрыть и поремонтировать - затратишь не мало сил.

К сожалению запасов липучки со школьной поры у меня не сохранилось, а обычный пластилин использовать не хотелось - он мог оставить после себя жирные пятна.
Поэтому я выбрал оптимальный вариант - оконную замазку. Она очень пластична - как пластилин, только размягчается в руках гораздо быстрее и не оставляет жирных следов.
Ей я и воспользовался при запечатывании корпусов.

Остался последний пункт в меню - внешний вид.

Рамы динамиков и лицевая панель были окрашены аэрозольной матовой краской и стали выглядеть очень массивно и симпатично.
Но вот к окрашиванию динамиков такой подход категорически недопустим - аэрозольная краска сильно отразится на качестве их звучания не в лучшую сторону.
В интернете предлагают различные варианты того, как покрасить сами диффузоры динамика, но у каждого есть свои недостатки:

специальная краска для динамиков - очень дорого
натёртым грифелем простого карандаша - мажется и со временем осыпается
сердечником от черного маркера - на любителя, цвет будет с коричневатым отливом
краской от струйного принтера - не прокрашивает места замазанные клеем

Я тоже задумался чем покрасить динамики.
И путём некоторых логических размышлений сделал предположение о идеальном варианте краски и оказался прав.
С удовольствием делюсь им с Вами: краска на водной основе, безопасна для пропитки динамиков, прокрашивает все места с клеем, а после высыхания даёт благородный матовый цвет.
После высыхания цвет идеально совпадает по тону с родным цветом подвесов.
Это штемпельная краска! Та самая которую заливают в подушечки для печати.

На случай того что этих красок много разных, выкладываю фото той, которой пользуюсь я.
Красил ватным тампоном в один слой.

Ну вот и почти всё.
Остался последний штрих - замена древних проводов на нормальные клеммы.
Ну с этим проблем нет - можно купить в каждом радиомагазине любые на свой вкус, я выбрал вот такие:

У моей тетки был проигрыватель виниловых пластинок – ВЕГА 109 СТЕРЕО, в комплекте с которым шли акустические системы – 15АС-109. После переезда к ней это хозяйство досталось мне. Полгода прослушивания этих АС-ок навело меня на мысль немного их доработать – заглушить корпус и выровнять АЧХ. И вот я, наконец-то, сделал это до конца!

Скажу несколько слов о возможной замене динамиков: за место 10ГДВ-2 можно поставить что-нибудь типа Peerless 830827, сделав частоту раздела как можно ниже. В этом случае уберется мутноватость 25ГДН-3 на средних частотах и система будет звучать на ура! А вот обычные ВЧ головки с высокой резонансной частотой сюда не подойдут, иначе придется менять и НЧ динамик, а это уже история под названием – “собери АС с нуля”.

Доработка корпуса

Первым делом надо разобрать колонки – отпаять динамики, акустический провод, вытащить фильтр и открутить фазоинвертор. В двухполосных системах часто низкочастотный динамик работает как в своем диапазоне, так и в диапазоне средних частот, где его подхватывает ВЧ динамик. Но! габариты корпуса АС влияют как раз на диапазон средних частот. Длина волны совпадает с одним, а то и с двумя габаритами корпуса – в результате получается стоячая волна, которая искажает АЧХ системы на средних частотах. В нашем случае это 1000-2500Гц. Поэтому переотражения волн необходимо как можно лучше подавлять – тогда АЧХ системы будет более ровной.

Корпуса 15АС-109 не слишком большие, поэтому материалы, рассеивающие (я использую поддоны из-под яиц) и подавляющие (поролон, войлок, изовер) звуковые волны, туда не засунешь. Поэтому единственное что можно – обклеить корпус либо поролоном, либо войлоком. Войлок можно взять толщиной до 10мм, поролон же – толщиной до 20мм, так как он менее плотный. На дно АС надо приклеить 10мм поролон или войлок – там совсем мало места (иначе НЧ динамику будет “душно” снизу). Вообще я предпочитаю обклеивать корпуса колонок войлоком или изовером – они не подвержены старению. Для приклеивания можно использовать либо баночный “Момент”, либо столярный “Момент” – оба быстро сохнут, правда второй не так сильно пахнет как первый. А еще лучше использовать для этих целей автомобильную вибропоглощающую мастику – и поглощает, и клеит, но пахнет… Главное в этом процессе – промазывать клеющим веществом все стыки корпуса.

А еще необходимо как можно лучше укрепить трубу фазоинвертора – она слишком хлипкая и тонкая – ее надо обклеить именно войлоком (хотя бы синтетическим как сделано у меня). Затем вырезать из того же войлока уплотнительную прокладку, которая будет распологаться между ФИ и корпусом, обмазать ее с двух сторон “моментом” и прикрутить фазоинвертор. Результаты проделанной работы можно увидеть здесь. С корпусом закончили, а как ведет себя АЧХ акустики?

Доработка электрической части

Я не стал менять динамики, решив, что со старыми можно добиться неплохих результатов. Все измерения частотных характеристик проводились с помощью приложения к LSPCad 5.25 – JustMLS. Во всех случаях расстояние от микрофона до фланца ВЧ динамика – 80см. Это расстояние было выбрано исходя из предварительных измерений: пробовались дистанции 50см, 80см, 1м. В итоге выбрал 80см, так как на 50см АЧХ немного “направленная” (велико отклонение от акустической оси), на 1м – фаза измеряется некорректно, хотя сигнал на входе АС уже велик (в общем слишком громко). Микрофон находится на уровне акустического центра динамиков (на высоте 95см). Ниже приведены АЧХ левой и правой (если хотите – первой и второй) АС с родными (заводскими) фильтрами.

АЧХ 15АС-109 с родным фильтром.

Когда я все начинал, а это было давно, у меня не было калиброванных микрофонов, нормальной звуковой платы, навыков построения разделительных фильтров. Поэтому я экспериментировал как мог. “Обработав” корпус, занялся разделительными фильтрами – пробовал (до появления “интуитивно” рассчитанного фильтра) инвертировать фазу высокочастотного динамика – работа обоих динамиков в фазе мне понравилась и я оставил так до лучших (читайте, сегодняшних) времен. Теперь, восстановив конструкцию заводского фильтра, я выяснил почему мне понравилась работа динамиков в фазе. Как можно увидеть ниже, провал в районе 4кГц уменьшился, горбик на 11кГц стал ниже, как и уровень ВЧ составляющих:

АЧХ 15АС-109 с родным фильтром и инвертированным высокочастотным динамиком.

Спустя некоторое время по простейшим формулам и с помощью программы JBL Speaker Shop я посчитал фильтр с частотой раздела 5кГц. За основу брал измеренные сопротивления динамиков, паспортную чувствительность и диапазон частот. А резистор, последовательно включенный с высокочастотным звеном, и фазировку динамиков подбирал на слух. Поэтому и назвал фильтр “интуитивным”, так как не было реальной АЧХ, ФЧХ, ИЧХ – не с чем было симулировать, да и о пакете LSPCad я еще не слышал. Таким образом, получилась следующая схемка:

Схема “интуитивного” фильтра.

Измерения, проведенные теперь, показали неплохие результаты (смотри ниже). Хотя кроссовер был сделан без учета собственных ЧХ динамических головок, его структура оказала благоприятное воздействие на амплитудную характеристику, правда только одной колонки (все зависит от динамиков). Но эта характеристика однозначно не определяет качество звучания. Поэтому потребовалось субъективное прослушивание (сторонними лицами были мой брат и отец), при котором выявилась расположенность к новому фильтру, нежели старому. Голоса стали более разборчивыми, отчасти пропала мутность звучания, теперь слышны щипки струн, хотя есть некоторая “стеклянность” и жесткость. Видимо это от того, что высокочастотной головке отдан больший рабочий диапазон – она играет с 5кГц, а не с 6кГц как было в заводском фильтре.

АЧХ акустики с “интуитивным” фильтром.

Но меня этот кроссовер все равно не удовлетворял, я знал что можно добиться большего, тем более у меня появились средства для вполне корректного измерения частотных характеристик. Для построения с нуля разделительного фильтра необходимы осевые АЧХ каждого из динамиков в акустическом оформлении и их ИЧХ. Вооружившись LCR-метром, я настроил необходимые “коробочки” и взялся за замеры.

Остановимся на АЧХ динамических головок в отдельности. Ниже приведены графики (АЧХ и ФЧХ) двух экземпляров ВЧ динамиков, а ниже – двух экземпляров НЧ динамиков для наглядного сравнения “повторяемости” отечественных образцов звукоизлучения:

АЧХ высокочастотных динамиков.

АЧХ низкочастотных динамиков.

В результате моделирования (использовался пакет LSPCad 5.25), я пришел к схеме, содержащей ФНЧ первого порядка и ФВЧ третьего порядка. Для выравнивания импеданса низкочастотной головки используется цепь Цобеля. В высокочастотном звене применен делитель-трансформатор входного сопротивления нагрузки (катушка ВЧ ГД). Таким образом, во всем диапазоне частот импеданс акустической системы имеет незначительные отклонения от номинальной величины (4Ом).

Схема нового фильтра.

АЧХ акустических систем с новым фильтром.

Импеданс акустических систем с новым фильтром.

Измерения проводились с достаточно большого расстояния в условиях жилой комнаты. Целью было – измерить диапазон, прилежащий к частоте разделения, а не весь диапазон частот. В таком случае мне было не важно что там ниже 2000Гц – а там влияние помещения.

О направленности акустических систем

Как можно увидеть ниже, внеосевые измерения проводились под углами 15 и 30 градусов со сглаживанием 1/6 октава.

Сравнение осевой АЧХ левой АС с внеосевыми

Сравнение осевой АЧХ правой АС с внеосевыми

С увеличением угла отклонения от акустической оси, характеристика не стремится “уйти” вниз, это значит, что направленность высокочастотника достаточно слабая. Провал на 12,9 кГц превращается в горб на 13,7 кГц – видимо это резонанс акустической линзы высокочастотного динамика. При отклонении на 15 градусов АЧХ становится более ровной (почти идеальной), так как уменьшаются интерференционные явления. Благодаря скосам на передней панели, дифракция на осевой характеристике почти не заметна. В зоне разделения полос лишь на 30 градусном отклонении наблюдается небольшой спад (2dB) АЧХ НЧ динамика, что не существенно влияет на общий ход характеристики.

Что же там со звуком?

Со звуком по-лучше, чем было с моим старым фильтром и тем более с родным. Исчез провал в районе 4 кГц, поэтому вокал стал живым, незавуальвированным, гитара стала гитарой, а не домброй. Но, как уже было сказано, есть некоторая жесткость и стеклянность. А за счет того, что 25ГДН-3 играет в полосе средних частот, на вокале и скрипке проявляется мутноватость его звучания, компенсируемая резкостью высокочастотной головки. Вообще, я доволен этим звучанием.

Изготовитель: ПО «Вега», г. Бердск.

Назначение и область применения: для высококачественного воспроизведения музыкальных и речевых программ в стационарных бытовых условиях (категория исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69).
Рекомендуемая мощность высококачественного бытового усилителя 20...25 Вт. Предпочтительный вариант установки - полочный.

Технические условия: ИС3.843.096 ТУ.

Технические характеристики:

Технические характеристики	Значения
Диапазон, воспроизводимых частот в условиях свободного поля, Гц	50...20000
Неравномерность АЧХ звукового давления, дБ, на нижней граничной частоте диапазона воспроизводимых частот относительно уровня среднего звукового давления	-8
Неравномерность АЧХ звукового давления, дБ, в диапазоне частот 100...8000 Гц относительно уровня среднего звукового давления	±4
Уровень характеристической чувствительности (характеристическая чувствительность), дБ	84 (0,317)
Характеристика направленности АС, дБ, определяемая по отклонению АЧХ звукового давления, измеренных под углами 25+5° в горизонтальной плоскости и 7+3° в вертикальной плоскости, от АЧХ, измеренной по акустической оси АС (0°):
в вертикальной плоскости	±6
в горизонтальной плоскости	±5
Гармонические искажения АС, %, определяемые суммарным характеристическим коэффициентом гармоник, при уровне среднего звукового давления 90 дБ, на частотах, Гц, не более:
250...1000	2
1000...2000	1,5
2000...6300	1,0
Номинальное электрическое сопротивление (номинальное значение полного электрического сопротивления), Ом:
	4
	8
Минимальное значение полного электрического сопротивления, Ом:
	3,2
	6,4
Предельная шумовая (паспортная) мощность, Вт	25
Предельная кратковременная мощность, Вт	50
Вид низкочастотного акустического оформления	фазоинвертор
Масса, кг	6,8
Габариты, мм	360x220x190

Особенности конструкции:

Корпус АС выполнен в виде прямоугольного неразборного ящика, фанерованного шпоном ценных пород дерева. Лицевая панель закрыта декоративной пластмассовой накладкой, служащей одновременно декоративным обрамлением для головок НЧ и ВЧ громкоговорителя.
В акустической системе использован набор головок: в - , ; в - , (головки выпускаются ПО «Вега», г. Бердск).
Головки установлены на лицевой панели АС вдоль центральной вертикальной оси симметрии. Все головки закрыты защитными сетками. В верхней части лицевой панели крепится декоративный шильдик с названием АС; под шильдиком имеется отверстие - выход фазоинвертора, закрытое декоративной решеткой. Размеры фазоинвертора: диаметр 42 мм, длина 190 мм. Частота настройки 45 Гц. Клеммы для подключения соединительного шнура находятся на задней стенке корпуса.
Внутренний объем АС 8,5 дм3. Для уменьшения влияния на АЧХ звукового давления и качество звучания АС резонансов внутреннего объема корпуса, он заполнен звукопоглотителем.
Внутри корпуса на плате смонтированы электрические фильтры, обеспечивающие электрическое разделение низко- и высокочастотных полос АС. Частоты разделения обеспечиваются фильтрами со стороны НЧ второго порядка, со стороны ВЧ третьего порядка. Частота разделения 5000 Гц.

Технические характеристики
Диапазон воспроизводимых частот в условиях свободного поля, Гц	40…20 000	Неравномерность АЧХ звукового давления, дБ, на нижней граничной частоте диапазона воспроизводимых частот относительно уровня среднего звукового давления	– 8	Неравномерность АЧХ звукового давления, дБ, в диапазоне частот 100…8000 Гц относительно уровня среднего звукового давления	±4	Среднее звуковое давление при номинальной электрической мощности в диапазоне частот 100…8000 Гц, Па	1,2	Уровень характеристической чувствительности (характеристическая чувствительность), дБ (Па/√Вт)	84 (0,317)	Характеристика направленности АС, дБ, определяемая по отклонению АЧХ звукового давления, измеренных под углами 25±5° в горизонтальной плоскости и 7±3+3°-2° в вертикальной плоскости, oт АЧХ. измеренной по акустической оси АС (0°): · в вертикальной плоскости · в горизонтальной плоскости
Гармонические искажения АС, %, определяемые суммарным характеристическим коэффициентом гармоник, при уровне среднего звукового давления 90 дБ, на частотах. Гц, не более:
Номинальное электрическое сопротивление (номинальное значение полного электрического сопротивления), Ом	4 / 8
Минимальное значение полного электрического сопротивления, Ом	3,2 / 6,4
Номинальная мощность, Вт	15
Предельная шумовая (паспортная) мощность, Вт	25
Предельная кратковременная мощность, Вт	50
Вид низкочастотного акустического оформления	фазоинвертор
Частота настройки фазоинвертора, Гц	45
Частота раздела, Гц	5000
Масса, кг	6,8
Габариты, мм	360х220х190

(через дробь указаны характеристики для 4/8 Ом колонок, т.е. 15AC-109 / 15АС-110 (25AC-101 / 25АС-102)

Частотная характеристика

Особенности конструкции:

Корпус АС выполнен в виде прямоугольного неразборного ящика, фанерованного шпоном ценных пород дерева. Лицевая панель закрыта декоративной пластмассовой накладкой, служащей одновременно декоративным обрамлением для головок НЧ и ВЧ громкоговорителя.

Корпус собран из листов 9-слойной фанеры толщиной 12 мм. Высота колонок - 360 мм, ширина - 220 мм, глубина 165 мм (190 с передней декоративной решеткой). Корпус не разборный. Распорки, ребра жесткости, прочие элементы для прочности и жесткости корпуса - отсутствуют. На передней панели три отверстия: прямоугольное под фазоинвертор 35х80 мм; круглое отверстие диаметром 90 мм под высокочастотный динамик; еще одно круглое под НЧ/СЧ динамик диаметром 115 мм. Передняя и задняя стенки чуть утоплены внутрь на 1,5-2 мм. Посадочные места под динамики и ФИ утоплены - профрезированы на глубину ~5 мм.
Передняя панель пластмассовая, разной толщины (но не менее 2 мм), имеет три отверстия под динамики (закрыты металлической сеткой) и одно под фазоинвертор с декоративным "рассекателем". Крепится к корпусу колонок с помощью шести шурупов, шляпки которых прикрытых декоративными колпачками. В местах соприкосновения с динамиками и ФИ имеются поролоновые прокладки.

В акустической системе использован набор головок: 25ГДН-3-4, 10ГДВ-2 (головки выпускаются ПО «Вега», г. Бердск).
Головки установлены на лицевой панели АС вдоль центральной вертикальной оси симметрии. Все головки закрыты защитными сетками. В верхней части лицевой панели крепится декоративный шильдик с названием АС; под шильдиком имеется отверстие – выход фазоинвертора, закрытое декоративной решеткой. Размеры фазоинвертора: диаметр 42 мм, длина. 190 мм. Частота настройки 45 Гц. Клеммы для подключения соединительного шнура находятся на задней стенке корпуса.
Внутренний объем АС 8,5 дм 3 . Для уменьшения влияния на АЧХ звукового давления и качество звучания АС резонансов внутреннего объема корпуса он заполнен звукопоглотителем.
Внутри корпуса на плате смонтированы электрические фильтры, обеспечивающие электрическое разделение низко- и высокочастотных полос АС Частоты разделения обеспечиваются фильтрами со стороны НЧ второго порядка со стороны ВЧ третьего порядка. Частота разделения 5000 Гц.

Крепление передней панели на шурупах. Шуруп скрыт пластиковой заглушкой.

Фазоинвертор "Г" образной формы, пластмассовый, склеенный из двух половинок. Размеры: длина 148 мм, размер отверстия 19х68 мм - в начале и в конце одинаковы. Толщина пластмассы 4-5 мм (разная в разных местах).
Каждый динамик и ФИ крепятся к корпусу четырьмя шурупами каждый. У динамиков присутствует резиновая прокладка 2 мм толщиной. Фазоинвертор имеет прокладку из тонкого поролона.

Внутренняя сторона снятой передней панели

Так сделаны угловые стыки корпуса в 25АС-101 (слева) и в 15АС-109 (справа)

Соединительный провод пропущен через заднюю стенку. Вид изнутри, крепеж фильтра.

Прижимное кольцо для НЧ-динамика

Акустические системы "15АС-109" и "15АС-110" с начала 1983 года выпускало Бердское ПО "Вега". АС предназначены для высококачественного воспроизведения речевых и музыкальных звуковых программ в стационарных условиях. Рекомендуемая мощность усилителя 20...25 Вт. Технические характеристики АС: Диапазон воспроизводимых частот в условиях свободного полупространства 50...20000 Гц. Неравномерность АЧХ на нижней частоте 8 дБ. Уровень чувствительности АС (Па/Вт) - 84 дБ. Неравномерность АЧХ звукового давления в диапазоне 100..8000 Гц ±4 дБ. Гармонические искажения в диапазоне частот 250...1000 Гц - 2%, 1000...2000 Гц - 1,5%, 2000...6300 Гц - 1%. Номинальное электрическое сопротивление "15АС109" - 4 Ом, "15АС110" - 8 Ом. Минимальное значение электрического сопротивления АС соответственно 3,2 Ом и 6,4 Ом. Предельная шумовая (паспортная) мощность 25 Вт. Предельная мощность 50 Вт. Вид НЧ оформления - фазоинвертор. Габариты любой АС - 360х220х190 мм. Масса 6,8 кг. С 1988 года ПО "Вега" по ГОСТ 23262-88 выпускало аналгичные АС но с более высокой рабочей мощностью "25АС-101" и "25АС-102".

Описание и схемы акустических систем "15АС-109" и "15АС-110" в справочнике .

-----------