В современных радиовещательных приемниках наибольшее распространение получили электродинамические громкоговорители, у которых звуковая катушка помещена в кольцевом магнитном поле, создаваемом специальным постоянным магнитом (или электромагнитом). Звуковая катушка, выполненная из изолированного медного или алюминиевого провода диаметром 0.1-0.25мм, жестко связана с литым бумажным конусом-диффузором. Для лучшего воспризведения высоких частот внутри диффузора иногда устанавливают второй небольшой конус из плотной бумаги или другого упругого материала. Звуковая катушка вместе с диффузором при помощи центрирующей шайбы, выполненной из текстолита бакелитизированной ткани, фиксируется в центре зазора между керном и полюсным наконечником магнитопровода громкоговорителя. Центрирующая шайба может иметь двух-, трех- и четырехлепестковую или круглую форму, диффузор - круглую или элептическую. Звуковая катушка выполняется на кольцевом каркасе из кабельной бумаги или албминиевой ыольги. в последнем случае кольцо делается незамкнутым. Выполненная из изолированного провода обмотка имеет четное число слоев(чаще всего два). Концы ее припаиваются к гибким выводным проводничкам, приклеенным или пришитым к диффузору. Звуковая катушка вместе с диффузором образует подвижную систему громкоговорителя, совершающую поршнеобразные движения в кольцевом магнитном поле под влиянием тока звуковой частоты, проходящего через катушку громкоговорителя.
Магнитная система громкоговорителя включает в себя постоянный магнит в форме кольца или керна. Кольцевые магниты отливаются из сплавов альни, АН или АНМ, керновые- изготавливаются из более высококачественных сплавов (например, из АНКо или ЮНКД24), поэтому требуемую величину магнитного поля можно получить при значительно меньших размерах постоянного магнита.
Кроме металличесикх магнитных сплавов для ихготовления постоянных магнитов, для громкоговорителей широко используется магнитокерамика. Магниты из ферритбария марок 2БА и 3БА обладают высокими техническими параметрами и позволяют получить мощные магнитные системы небольших габаритов.
Важнейшими параметрами громкоговорителей, характеризующими качество и эффективность их работы, являются: номинальная мощность, чувствительность, частотный диапазон, неравномерность частотной характеристики, собственная резонансная частота подвижной системы и внутреннее сопротивление звуковой катушки. В бытовой радиоаппаратуре применяются громкоговорители с номинальной мощностью 0.05-50вт(и даже больше) и сдиапазоном воспроизводимых частот от 0.03 до 35кгц.
Среднее стандартное звуковое давление (чувствительность громкоговорителей) измеряется в ньютонах на квадратный метр(н/м^2) по рабочей оси громкоговорителя, расположенного на расстоянии 1м от измерительного микрофона при подведении напряжения, соответствующего 0.1ва для частоты 1000гц. Для громкоговорителей, использующихся в радивещательной аппаратуре колеблется в пределах от 0.13 до 0.4 н/м^2 (в среднем 0.23 н/м^2).
Нелинейные(амплитудные) искажения, создаваемые громкоговорителем, оцениваются величиной коэффициента гармоник (клирфактором). Больше всего они проявляются на низших частотах звукового диапазона и зависят от амплитудной характеристики громкоговорителя, показывающей его отдачу при разных значениях действующей электрической мощности. Если эта характеристика сохраняет линейность на всех частотах передаваемого динамического диапазона, то форма звуковых колебаний , создаваемых громкоговорителем, не будет отличаться от фрмы подводимых к нему электрических калебаний. В противном случае тембр звука будет искажаться. может появиться дребезжание, хрип и пр.
Графическое изображение стандартного звукового давления, развиваемого громкоговорителем в зависимости от частоты подводимых к нему электрических колебаний, называется его частотной характеристикой. Качество громкоговорителя тем выше, чем шире и ровнее его частотный диапазон.
Неравномерность частотной характеристики определяется в децибеллах. Для громкоговорителей, использующихся в радиоприемниках, приносят допуск 15дб (для малогабаритных до 18дб).
Остановимся теперь на возможных неисправностях громкоговорителей в приемниках и рассмотрим способы проверки и устранения отказов. Среди механичесиких неисправностей чаще всего можно встретиться с расцентровкой подвижной системы громкоговорителя., засорением кольцевого магнитного зазора стальной пылью и повреждениями центрирующей шайбы и диффузора.
Реже наблюдается расклейка деталей подвижной системы и сползание витков у звуковой катушки. Отказы гомкоговорителей происходят и вследствие электрических неисправностей: обрыва выводных проводничков у звуковой катушки, замыкания смежных витков или обрыва внутри катушки. При механических повредлениях громкоговорителя звучание приемника приобретает неприятный дребезжащий характер или же появляются хрипы и призвуки на определенных частотах звукового диапазона. В случае электрическихпричин отказа громкостьзвучания резко снижается либо вообще пропадает.
Механические неисправности обычно можно обнаружить при внешнем осмотре динамика, который начинают с диффузора. В процессе эксплуатации в гофре диффузора могут появиться небольшие трещины или разрывы. Иногда наблюдается нарушение жесткости крепления его в диффузородержателе или отклейка пылезащитного колпачка, которым снабжаются некоторые конструкции громкоговорителей. Далее следует проверить крепление и целость центрирующей шайбы, затем свободный ход звуковой катушки в зазоре магнитопровода, аккуратно перемещая руками диффузор вдоль оси керна.
В процессе работы подвижной системы динамика крепление ценрирующей шайбы может ослабнуть, следствием чего будет смещение продольной оси подвижной системы и возникновение трения звуковой катушки о керн и поверхность полюсного наконечника. Звук при этом приобретает характерный хриплый оттенок, напоминающий работу УНЧ при очень больших нелинейных искажениях. Подобные явления наблюдаются также при засорении воздушного зазора в магнитопроводе стальной пылью и изломах ценрирующей шайбы. Такой динамик нуждается в незамедлительном ремонте, так как при работе в дальнейшем может произойти "затирание" и разрыв обмотки звуковой катушки.
Обрыв гибких выводов звуковой катушки, колеблющихся вместе с диффузором, может возникнуть в результате длительной работы громкоговорителя или при систематической перегрузке его сверх установленной нормы. Недопустимо большая амплитуда колебаний подвижной системы динамика особенно легко возникает на ее собственной резонансной частоте(т.е. при перегрузке динамика на низших частотах). Наиболее часто обрывы возникают в точках соединения концов обмотки звуковой катушки с гибкими проводниками. идущими к контактам, закрепленным на диффузородержателе динамика.
В процессе дальнейшей проверки измеряют электрические данные звуковой катушки, и в случае необходимости подключают ее к выходу звукового генератора, частоту которого плавно изменяют в пределах всего звукового диапазона данного динамика. При этом легко обнаруживаются все дефекты звцучания на отдельных частотах(дребезжание, хрипы и пр.). По заметному возрастанию амплитуды колебаний диффузора определяют резонансную частоту динамика. Наличие короткозамкнутых витков в обмотке звуковой катушки сказывается в значительном уменьшении громкости по сравнению с исправным динамиком того же типа. Статья по ремонту динамиков.
УСПЕШНЫЙ ремонт динамиков возможен только при условии применения надлежащих материалов и большой аккуратности во время производства всех работ. Очень часто не удается припаять оборванный вывод звуковой катушки из-за того, что он станет очень коротким и будет препятствовать колебаниям подвижной системы. В этом случае его лучше всего заменить новым, воспользовавшись, например, гибкими выводами от старых угольных щеток для электродвигателей или коммутаторным шнуром. Гибкие выводы можно изготовить из провода ПЭЛ, диаметром 0.05-0.06мм, намотав несколько таких проводничков на прочную нитку. После припайки гибкого вывода его тщательно промывают спиртом для удаления канифоли, иначе они могут быстро обломиться при работе громкоговорителя. Новые выводы не следует делать слишком длинными, иначе может возникнуть дребезжание при перемещениях диффузора.
Очень часто в динамиках с окрытыми магнитными системами наблюдается засорение воздушного зазора стальной пылью,которая,концентрируясь в зазоре, препятствует свободному перемещению в нем подвижной системы динамика. Удилить её, не разбирая магнитопровода, довольно трудно, но можно. Делают это при помощи струи воздуха, которую направляют в зазор так, чтобы пыль из него выдувалась и собиралась на открытых участках магнитопровода, откуда её удаляют с помощью обычной иголки (подводят её ушком к точкам скопления пыли, пока оно все ни заполнится, затем его продувают и повторяют всю операцию вновь, до тех пор, пока воздушный зазор не будет полностью очищен).
Иногда нарушение центровки подвижной системы наблюдается у динамиков при отсутствии каких-либо заметных повреждений диффузора или центрирующей шайбы и их креплений. Причиной этого может быть деформация гофра диффузора или центрирующей шайбы около точек крепления (например, при работе динамика в условиях повышенной влажности и резких сменах температуры). Такой дефект можно устранить размягчением гофра диффузора вблизи от диффузородержателя (или внешнего края центрирующей шайбы) спиртом или ацетоном. В зазор между керном и звуковой катушкой перед этим вставляют фиксирующий шаблон (гильзу из плотной бумаги или фольги толщиной 0.1-0.15мм, также можно применить фотопленку).
После просушки и удаления шаблона громкоговоритель, обычно, полностью восстанавливается.
Следует отметить, что во всех случаях ремонта динамиков с постоянным магнитом не следует разбирать магнитопровод, так как у вновь собранного магнитопровода резко снижается магнитная индукйия в кольцевом зазоре (примерно в 2 раза)и для восстановления прежних параметров динамика потребуется подвергнуть его намагничиванию, а это невозможно без наличия соответствующего оборудования.
Небольшие повреждения конуса и гофра (сквозные трещины или мелкие отверстия) устраняют с помощью заплат, которые приклеивают с обеих сторон диффузора. Для этой цели наиболее подходит нитроклей АК-20 или БФ-4 (в крайнем случае можно использовать обычный резиновый клей). К клею необходимо добавить растворитель с тем, чтобы он был достаточно жидким, хорошо растекался и смачивал склеиваемые поверхности. Сообразуясь с формой и размерами повреждения, выкраивают заплаты, закругленные края которых должны заходить на 5-7мм на неповрежденную часть диффузора. Материалом для них может служить негодный диффузор или чертежная бумага, разделенные на два-три слоя. При ремонте гофра используют фильтровальную бумагу толщиной 0.15-0.2мм. После нанесения клея на края отверстия и заплаты разглаживают и сближают края разрыва. Сушка должна проходить в течение суток (при нормальной температуре).
Обрыв провода или сползание витков обмотки звуковой катушки чаще всего происходит при "затирании" ее в зазоре магнитопровода аз-за плохой центровки. Устранить этот дефект без перемотки катушки обычно не удается. Если каркас катушки при этом не пострадал, перемотку производят без отклейки катушки от центрирующей шайбы и диффузора. Для этого каркас тщательно очищают от остатков старой обмотки, предварительно записав все её параметр: диаметр провода, число витков и слоев (обычно их бывает два) намотки и размечают границы новой обмотки. Затем надевают каркас на деревянную оправку и производят намотку проводом марки ПЭВ или ПЭЛ (не следует использовать провод от старой обмотки). Для намотки придется изготовить небольшой станок с высокой стойкой (в зависимости от диаметра диффузора), так чтобы при намотке диффузор не касался стола. Оправку для каркаса катушки вытачивают из твердого дерева. Ее диаметр должен быть на 0.5мм больше внутреннего диаметра каркаса. Затем в оправке делают сквозную клиновидную прорезь с двумя углублениями по краям (чтобы можно было сжимать оправку при одевании и удалении каркаса). После намотки первого слоя на него наносят тонкий слой жидкого клея (подобного используемого при ремонте диффузора) и дают 1-2мин просохнуть. Закончив намотку, концы обмотки закрепляют и тщательно проклеивают ее тем же клеем. При этом лучше все время вращать оправку, чтобы клей равномерно (без потеков) растекался по всей катушке. Окончив пропитку, дают клею слегка застыть (не переставая вращать катушку), затем оставляют обмотку сохнуть в течение часа при нормальной температуре. Проверив омметром обмотку, соединяют ее с гибкими проводничками, укрепленными на диффузоре. В случае необходимости замены гибких выводов используют мишурный или щеточный провод.
При необходимости полной замены звуковой катушки поврежденный каркас аккуратно отделяют от диффузора и центрирующей шайбы (склейку перед этим размачивают ацетоном). Новый каркас для звуковой катушки может быть изготовлен из полоски кабельной или пропиточной бумаги толщиной 0.12мм (последнюю перед употреблением пропитывают бакелитовым лаком). Для склейки каркаса используют такую же деревянную опрвку с продольной прорезью, что и при ремонте звуковых катушек. При склейке следят , чтобы каркас случайно не приклеился к оправке. Поэтому лучше предварительно обмотать оправку слоем тонкой пропарафиненной бумаги (можно, например, воспользоваться конденсаторной бумагой из пробитого конденсатора БМ). Далее, руководствуясь уже рассмотренными нами правилами, производят намотку новой катушки. Во избежание затруднений при съеме готовой катушки рекомендуется вставить в продольную прорезь оправки небольшие клинышки (или полоску), которые не позволят ей сжиматься при намотке. После просушки обмотки катушку, не снимая с оправки, вклеивают на прежнее место, наблюдая при этом, чтобы не получилось перекоса. После просушки удаляют клинышки и,сжав оправку, освобождают катушку. Затем распаивают выводы, собирают динамик и приступают к центровке подвижной системы.
Центрирование отремонтированной подвижной системы можно произвести тем же способом, какой применяют для восстановления центровки при оносторонних смещениях диффузора (с помощью шаблоеа из плотной бумаги или тонкой фольги, вставляемого в зазор между керном и звуковой катушкой динамика). Такой шаблон вводят в зазор собранного динамика, так чтобы центрирующая шайба при этом не прогибалась, затем аккуратно закрепляют ее и удаляют из зазора шаблон. Осторожно перемещая диффузор руками, проверяют на слух,нет ли шорохов и касаний при его движении. В случае необходимости повторяют центрирование, до тех пор пока ход диффузора не станет совершенно свободным и шорохи перестанут прослушиваться.
В громкоговорителях с закрытым зазором можно произвести центрирование подвижной системы "на ощупь". Для этого в наяале смещают звуковую катушку вместе с центрирующей шайбой в какую-нибудь сторону до тех пор. пока она не коснется керна, потом ее чуть отодвигают назад и закрепляют центрирующую шайбу винтами. Затем проверяют центрирование на слух и, если обнаруживаются шорохи при движении диффузора, повторяют операцию вновь.
Хорошие результаты при центрировании звуковой катушки можно получить, используя "токовый" метод. Это достигается подачей нескольких импульсов различной полярности от источника постоянного тока (крепление центрирующей шайбы предварительно освобождают). Источником такого напряжения может служить обычная батарейка от карманного фонаря, которую 6-8 раз поключают к звуковой катушке различными полюсами. Вслествии взаимодействия магнитных полей, создаваемых звуковой катушкой и постоянным магнитом, катушка займет концентрическое положение в воздушном зазоре магнитопровода. Затем, аккуратно, чтобы не нарушить положения звуковой катушки, закрепляют центрирующую шайбу и проверяют свободный ход подвижной системы в зазоре. Для лучшего контроля можно воспользоваться звуковым генератором (или другой), настроенным на частоту 1000гц. Величина подаваемого напряжения определяется номинальной мощностью динамика. Если при проверке прослушиваются шорохи, вызываемые касаниями, центрирование повторяют вновь.
В радиприемниках, радиолах и звуковых колонках со сложными акустическими системами, после ремонта или замены одного их них, проверяют фазировку системы. Иначе при неправильном включении громкоговорителей произойдет так называемое акустическое короткое замыкание и значительное ослабление общей громкости звучания. Это бывает в тех случаях, когда подвижные системы нескольких громкоговорителей, питающихся от общего выхода УНЧ работают синфозно (т.е. движуться в разных направлениях). Для фазировки громкоговорителей можно воспользоваться микроамперметром постоянного тока с током полного отклонения 100-200 мка. Подключив микроамперметр к выводам звуковой катушки громкоговориткля, слегка нажимают на его диффузор. Стрелка прибора при этом должна отклониться в ту или иную сторону. Заметив, куда отклоняется стрелка микроамперметра при нажатии на диффузор, определяют "полярность" громкоговорителя (по полюсам прибора). Таким же образом находят "полюса" остальных гроикоговорителей акустической системы. При последовательной схеме включения их соединяют друг с другом выводами разных знаков, при параллельном- выводами, имеющими одинаковый знак.
Для фазировки нескольких громкоговорителй с открытыми подвижными сисемами можно использовать батарейку для карманногь фонаря. Её поочередно подключают к выводам звуковых катушек фазируемых громкоговорителей, замечают направление, куда движется катушка (втягивается или выталкивается из-за зазора) и делают соответствующие пометки на концах пометки на концах выводов. После этого динамики могут быть соединены по последовательной или параллельной схеме.
