Bagaimana cara kerja klakson? Dan mengapa itu diperlukan? (6 foto). Radio Liberty: cara kerja corong utama propaganda Barat Corong tidak berfungsi

Definisi loop ekspansi

Teori tanduk kerucut awalnya dikembangkan oleh Lord Rayleigh, namun upaya serius pertama untuk menentukan rumus praktis tanduk eksponensial baru dilakukan pada tahun 1919 atau bahkan setelahnya. Rumus dasar transmisi gelombang suara melalui klakson diberikan dalam istilah modern oleh V. Salmon dan lain-lain. Beranek memberikan grafik impedansi akustik pada tenggorokan sebuah klakson sebagai fungsi frekuensi untuk beberapa klakson “tak terhingga” dengan profil berbeda, namun dengan penampang melintang tenggorokan yang sama. Data ini ditunjukkan pada Gambar. 1.

Beras. 1. Ketergantungan impedansi akustik aktif dan reaktif pada frekuensi di tenggorokan tanduk dari rangkaian berbeda yang memiliki panjang tak terbatas​

Dapat ditunjukkan bahwa untuk pembebanan driver loudspeaker yang optimal, impedansi pada tenggorokan klakson harus aktif sepenuhnya dan juga mempertahankan nilainya pada rentang frekuensi pengoperasian. Dengan kata lain, perambatan suara harus menjadi “fungsi kekuatan”. Setelah mempelajari kurva pada Gambar. 1, dapat ditentukan bahwa kurva profil eksponensial dan hiperbolik paling memenuhi kondisi ini.

Kondisi berikutnya yang harus dipenuhi adalah distorsi minimal pada tenggorokan klakson akibat “kelebihan udara”. Ketika gelombang suara merambat melalui udara, serangkaian harmonik tercipta yang mendistorsi bentuk gelombang. Hal ini terjadi karena jika perubahan tekanan positif dan negatif yang sama terjadi pada suatu massa udara, perubahan volumenya tidak akan sama; perubahan volume akibat kenaikan tekanan akan lebih kecil dibandingkan akibat penurunan tekanan yang sama. Pesatnya pemuaian dan kompresi udara akibat rambat gelombang bunyi terjadi menurut hukum adiabatik, yaitu tidak terjadi perpindahan panas. Jadi, hubungan antara tekanan dan volume dijelaskan dengan rumus:

Di mana:
p = tekanan;
V = volume;
γ = konstanta adiabatik (kira-kira 1,4 untuk udara dalam kondisi normal).

Beras. 2. Hubungan antara tekanan dan volume udara dalam kasus kompresi/ekspansi adiabatik​

Mekanisme terjadinya distorsi diilustrasikan secara grafis pada Gambar. 2. Dengan perubahan volume yang sama, perubahan tekanan ternyata berbeda, sehingga menimbulkan distorsi.​

Jika klakson berbentuk tabung silinder, distorsinya akan meningkat seiring dengan merambatnya gelombang menuju mulut.​

Namun, dalam kasus klakson yang melebar, amplitudo tekanan gelombang berkurang saat menjauh dari tenggorokan. Oleh karena itu, untuk meminimalkan distorsi, klakson harus melebar secara tajam agar amplitudo gelombang tekanan berkurang secepat mungkin setelah gelombang suara meninggalkan tenggorokan. Dari sudut pandang ini, jelas bahwa kontur parabola dan kerucut memberikan distorsi yang paling kecil akibat kelebihan udara, sedangkan klakson hiperbolik, sebaliknya, akan memberikan distorsi yang paling besar, karena untuk pengurangan tekanan yang sama, gelombang suara akan diperlukan. untuk menempuh jarak yang lebih jauh.

Studi lebih lanjut dari Gambar. Gambar 1 menunjukkan bahwa impedansi akustik klakson hiperbolik berada dalam 10% dari nilai batasnya pada rentang frekuensi yang lebih luas dibandingkan dengan klakson eksponensial. Oleh karena itu, klakson hiperbolik memberikan kondisi yang lebih baik untuk menyesuaikan beban dengan pengemudi.​

Namun, karena distorsi yang jauh lebih tinggi pada tanduk hiperbolik, profil eksponensial (atau salah satu turunannya) dipilih sebagai kompromi yang paling memuaskan antara kontur hiperbolik dan kerucut.​

Dalam penerapan di mana perlu memanfaatkan klakson yang panjang dan perlahan melebar tanpa disertai distorsi tinggi, Olson merekomendasikan penggunaan beberapa bagian eksponensial berbeda, yang pertama (di dekat tenggorokan) harus pendek tetapi melebar sangat tajam untuk meminimalkan distorsi. Berikutnya adalah bagian yang lebih panjang dengan rasio pemuaian yang lebih rendah, setelah itu muncul bagian utama tanduk, yang mengembang dengan sangat lambat. Klipsch juga menyebutkan teknik ini dalam artikelnya tentang tanduk sudut, menyebutnya sebagai "tenggorokan karet".

Impedansi akustik mulut setiap bagian dihitung agar sesuai dengan impedansi tenggorokan bagian berikutnya. Metode ini dapat menghitung hampir semua hubungan antara impedansi tergantung pada frekuensi, namun karena rumitnya prosedur ini, upaya penghitungan tambahan tidak selalu dapat dibenarkan.​

Penentuan luas mulut

Impedansi aktif dan reaktansi akustik untuk klakson eksponensial disajikan secara grafis dalam beras. 3. Dapat dilihat bahwa resistansi reaktif penuh berada di bawah frekuensi yang ditentukan dengan rumus:

Di mana:
c = kecepatan suara;
m = konstanta muai, yang muncul dalam rumus dasar profil tanduk eksponensial.

Di mana:
Sx = luas pada jarak x dari tenggorokan;
ST = daerah tenggorokan.

Beras. 3. Impedansi akustik aktif dan reaktif dari klakson eksponensial​

Frekuensi fc, yang dikenal sebagai frekuensi cutoff, adalah frekuensi terendah di mana klakson mentransmisikan daya akustik, sehingga konstanta ekspansi menentukan frekuensi terendah yang dapat direproduksi dari klakson tertentu. Konstanta ekspansi dapat dihitung untuk setiap frekuensi cutoff yang dipilih dan profil horn kemudian dapat dibuat.​

Pernyataan di atas hanya berlaku sepenuhnya untuk tanduk yang panjangnya tak terhingga. Pada tanduk, seperti pada pipa silinder, muka gelombang yang panjangnya melebihi diameter mulut cenderung dipantulkan ke arah yang berlawanan, sehingga menimbulkan interferensi pada muka gelombang berikutnya. Begitu pula dengan tenggorokan klakson, untuk mulut harus dipenuhi syarat sifat aktif hambatan medium pada rentang frekuensi operasi.​

Beranek menunjukkan bahwa agar resistansi radiasi di mulut aktif, syarat C/λ > 1 harus dipenuhi, dimana C = keliling mulut, dan = λ = panjang gelombang pada frekuensi terendah yang dapat direproduksi. Jika mulut tanduknya tidak berbentuk lingkaran maka kondisinya akan serupa, namun untuk luas mulut yang setara.​

Artinya, jika C = 2πrm > λс, maka:​

λc = panjang gelombang pada frekuensi cutoff;​

rm = jari-jari mulut;​

Sm = luas mulut.​

Jadi, untuk tanduk persegi, syaratnya harus dipastikan luas mulutnya melebihi:

Hanna dan Slepian meneliti perilaku muka gelombang suara di mulut klakson dari berbagai perspektif dan menyimpulkan bahwa pantulan minimal teramati pada kemiringan profil 45 (yaitu, sudut tertulis 90). Hal ini akan terjadi jika keliling mulut sama dengan panjang gelombang pada frekuensi cutoff. Hal ini juga menggambarkan pentingnya membedakan antara nilai konstanta muai yang digunakan untuk menghitung muai luas eksponensial dan nilai yang digunakan saat menggambar profil sebenarnya. Grafik pada Gambar. Gambar 4 (menurut Olson) menggambarkan pengaruh pemendekan panjang tanduk terhadap nilai ideal.

Beras. 4. Perilaku tanduk yang memendek. Refleksi pada kepala sumur menyebabkan puncak dan penurunan respon frekuensi mendekati frekuensi cutoff​

Ketika lingkar lubang menjadi lebih kecil dari panjang gelombang, pantulan pada lubang menyebabkan puncak dan lembah yang tidak diinginkan pada respons frekuensi di sekitar frekuensi cutoff yang lebih rendah. Jadi, jika ukuran lubang dalam desain sangat terbatas, maka, sebagai aturan, lebih baik meningkatkan frekuensi cutoff yang lebih rendah ke nilai yang sesuai dengan ukuran lubang, daripada berakhir dengan bass yang tidak rata. wilayah, diilustrasikan pada Gambar. 4.​

Muka gelombang datar dan melengkung

Sampai saat ini, diasumsikan bahwa muka gelombang yang berurutan tetap datar ketika merambat melalui tanduk. Hal ini memang benar terjadi pada pipa bulat lurus: muka gelombang harus tegak lurus terhadap sumbu dan dinding (jika muka pulsa mendekati atau menjauhi dinding, energi masing-masing akan diserap atau dipancarkan; di sisi lain sisi depan kompleks yang terdiri dari gelombang asli dan pantulannya dari dinding akan tegak lurus terhadap dinding). Dengan demikian, tepi pulsa yang ditransmisikan melalui tabung silinder akan berbentuk datar, sedangkan tepi pulsa yang ditransmisikan melalui tanduk berbentuk kerucut akan berbentuk bola. Jelas bahwa muka gelombang yang muncul dari tanduk eksponensial akan melengkung sampai batas tertentu, dan perhitungan biasa yang dibuat dengan asumsi muka gelombang adalah bidang jelas akan salah. Dalam praktiknya, frekuensi cutoff aktual yang lebih rendah akan sedikit berbeda dari nilai yang diperoleh secara teoritis, meskipun kesalahan pada profil klakson tidak akan berlebihan.

Tidak sepenuhnya benar untuk berasumsi bahwa luas muka gelombang yang berurutan meluas secara ketat menurut hukum eksponensial, karena setiap profil yang dipilih akan dengan sendirinya menentukan bentuk muka gelombang, dan secara umum bentuk ini akan berubah dari aslinya. Wilson berasumsi bahwa bagian depannya berbentuk bulat, dengan kelengkungannya bervariasi dari nol (depan datar) di tenggorokan tanduk. Atas dasar ini, ia menghitung kontur yang dimodifikasi, yang berada di dalam kontur eksponensial dan sangat dekat dengannya. Jika, misalnya, Anda membuat tanduk “benar-benar eksponensial” menggunakan metode papier-mâché, maka setelah “pengeringan” bentuknya akan menjadi sangat mirip dengan profil Wilson yang dimodifikasi. Namun, pernyataan utamanya bahwa bagian depan berbentuk bulat dan mengubah kelengkungannya tidak berarti bahwa hal tersebut memang benar adanya.

Sirkuit traktor

Voight, dalam patennya pada tahun 1927, didasarkan pada asumsi sederhana bahwa bentuk muka gelombang di dalam tanduk adalah bulat, dengan jari-jari bola konstan selama proses propagasi. Dia membenarkan asumsi ini dengan alasan bahwa jika kelengkungan depan meningkat dari nol (gelombang bidang) di tenggorokan ke nilai tertentu di mulut, maka titik-titik di depan sumbu akan bergerak dengan kecepatan lebih tinggi daripada titik-titik di dekat dinding. klakson. Namun, karena seluruh bagian depan harus bercampur dengan kecepatan yang sama, sama dengan kecepatan suara, bentuk bagian depan hanya boleh berbentuk bola dan radiusnya konstan. Hal ini mengharuskan rangkaian klakson menjadi sebuah traktor.

Traxtrix = kurva datar yang ditarik oleh suatu beban yang ditarik pada tali, dengan orang yang menariknya bergerak lurus tidak melewati beban tersebut. Ini = bukan kurva metode pengejaran atau lintasan rudal yang cenderung mengarah ke sasaran yang melarikan diri, seperti yang sering diyakini secara keliru. Panjang traktor yang berhubungan dengan mulut dengan lingkaran Xc dapat dinyatakan dalam panjang gelombang yang sesuai dengan frekuensi batas bawah:

Dimana y = jari-jari

Eksponen yang setara:

Kedua kurva ini ditunjukkan pada beras. 5

Beras. 5.Perbandingan kontur eksponensial dan traktor​

Terlihat bahwa traktor memiliki komponen eksponensial dominan yang menjadi kurang signifikan ketika mendekati mulut. Untuk 50% pertama panjangnya, kontur eksponensial dan traktor untuk frekuensi pemotongan dan luas tenggorokan yang sama hampir identik, setelah itu traktor mulai mengembang lebih cepat hingga mencapai mulut yang “terbuka” sepenuhnya (sudut tertulis 180¦ ). Karena sifat rumusnya yang rumit, cara terbaik untuk membuat traktor adalah dengan menggunakan grafik. Kurva yang diperoleh, setelah beberapa pemulusan (untuk menghilangkan ketidakteraturan yang terkait dengan metode konstruksi grafis), dapat digunakan untuk menentukan ordinat titik kontur tanduk.​

Sementara traktor berakhir ketika sudut antara klakson dan sumbu adalah 90¦ (tertulis = 180¦), eksponensial normal terus berlanjut hingga tak terhingga di kedua arah. Jadi, tanduk “traktriks” ternyata lebih pendek daripada tanduk eksponensial dengan ukuran tenggorokan dan mulut yang sama.​

Efisiensi​

Efisiensi tanduk eksponensial ditentukan oleh sejumlah besar parameter, yang ditinjau secara komprehensif oleh Olson. Efisiensi tipikal klakson bass mencapai 50%, sedangkan klakson frekuensi menengah dan tinggi dapat memiliki efisiensi lebih dari 10%. Angka-angka ini terlihat sangat menguntungkan dengan latar belakang refleks bass (2-5%) dan kotak tertutup (biasanya kurang dari 1%). Efisiensi yang sangat tinggi dari pengeras suara klakson tidak berarti bahwa keunggulan utamanya adalah kemampuan untuk menggunakan amplifier dengan daya rendah. Misalnya, beberapa amplifier dengan tahap keluaran Kelas B dengan klakson, sebaliknya, dapat menghasilkan tingkat distorsi yang tinggi, karena penguat tersebut akan beroperasi pada tingkat keluaran yang rendah ketika tingkat distorsi tipe langkah relatif tinggi.​

Keuntungan mendasar yang dihasilkan dari sensitivitas tinggi adalah amplitudo pergerakan diafragma kepala loudspeaker akan jauh lebih kecil dibandingkan semua jenis desain lainnya. Oleh karena itu, efek yang disebabkan oleh nonlinier medan magnet dan suspensi berkurang tajam, selain itu, diffuser juga kurang rentan terhadap terjadinya efek pita. Dengan cara ini, distorsi yang relatif tinggi yang melekat pada driver dapat diminimalkan, dan karena klakson itu sendiri tidak menimbulkan distorsi, suara yang dihasilkan memiliki kualitas yang sangat tinggi.​

Manfaat tambahan yang diperoleh dari pengurangan amplitudo perpindahan kerucut adalah bahwa jenis distorsi intermodulasi tertentu yang dihasilkan dari perubahan volume udara antara kerucut dan tenggorokan tanduk juga dapat dikurangi hingga jumlah yang dapat diabaikan.​

Pengaturan kamera pra-klakson

Rongga yang ada di antara diafragma speaker dan tenggorokan klakson memainkan peran penting dalam desain sistem klakson, karena dapat digunakan untuk membatasi frekuensi maksimum yang dapat direproduksi. Frekuensi cutoff yang lebih rendah dapat diatur dengan akurasi yang cukup tinggi berdasarkan koefisien ekspansi klakson yang dikombinasikan dengan ukuran area mulut. Batas frekuensi atas lebih sulit ditentukan, karena bergantung pada:

A) jarak yang tidak sama antara berbagai bagian diafragma dan tenggorokan tanduk;
b) pemantulan internal dan efek difraksi di dalam tanduk, terutama jika terlipat;
c) karakteristik kepala itu sendiri di wilayah frekuensi tinggi;
d) efektivitas rongga antara diafragma dan tenggorokan, bertindak sebagai low-pass filter.
Dapat ditunjukkan bahwa rongga dengan volume tetap mewakili besaran reaktansi akustik

Di mana:
Sp = luas penyebar;
V = volume ruang pra-tanduk;
p = kepadatan udara;
c = kecepatan suara;
f = frekuensi.

Ketika rongga terletak di antara diafragma dan tenggorokan, ia berperilaku seperti kapasitansi yang memotong resistensi tenggorokan itu sendiri, oleh karena itu, ketika memilih parameter yang tepat, kombinasi rongga dan tenggorokan berfungsi sebagai filter low-pass, frekuensi penyetelan yang ditentukan oleh kesetaraan resistensi kompleks rongga dan tenggorokan,

Di mana:
St = daerah tenggorokan;
f = nilai yang diperlukan dari frekuensi batas atas.
Dari sini

Volume ruang pra-klakson sekarang dapat dirancang sedemikian rupa untuk memastikan respons yang bergulir pada frekuensi tinggi bahkan sebelum nilai tersebut ketika efek (a) dan (c) sulit ditentukan dijelaskan di atas mulai muncul.

Keuntungan tambahan yang diperoleh dengan menggunakan ruang pra-klakson yang dikonfigurasi untuk mencegah frekuensi frekuensi menengah dan tinggi masuk ke klakson bass adalah bahwa frekuensi ini direproduksi jauh lebih baik dari sisi kerucut yang berlawanan, dimuat ke klakson menengah/tinggi. klakson frekuensi dipasang di bagian depan loudspeaker. .

Pembahasan lebih rinci mengenai isu-isu yang berkaitan dengan penentuan praktis batas atas dan bawah pita frekuensi yang direproduksi akan diberikan di bawah ini.

Desain akustik pada sisi belakang kepala loudspeaker

Di atas dikemukakan pendapat tentang distorsi yang disebabkan oleh nonlinier proses pemuaian dan kompresi udara. Efek ini semakin ditekankan ketika speaker dipasangi klakson hanya pada satu sisi, karena tenggorokan bertindak sebagai impedansi akustik aktif hanya ketika diafragma bergerak ke satu arah (maju). Ketika diafragma bergerak ke arah yang berlawanan, ia mengalami hambatan yang jauh lebih kecil, sehingga perpindahannya meningkat. Cara ideal untuk menghilangkan distorsi tersebut adalah dengan memuat diafragma di kedua sisi dengan klakson yang sama, atau menggunakan klakson bass yang menggerakkan sisi “belakang” speaker, dan memuat kerucut dengan klakson tengah/tinggi depan di bagian depan.

Beras. 6. Efek dari ruang pra-klakson yang membatasi frekuensi tinggi​

Metode alternatif yang digunakan oleh banyak desainer adalah memuat bagian belakang kerucut dengan ruang kompresi tertutup, yang menghasilkan hambatan yang hampir sama dengan klakson. Dengan demikian, ruang kompresi mengurangi efek non-linearitas dari beban yang tidak sama pada sisi diafragma yang berbeda, dan juga memberikan beban yang lebih nyaman untuk diafragma = ruang tertutup di sisi belakang diffuser itu sendiri memberikan sifat induktif resistensi , yang menyeimbangkan resistansi kapasitif, yang mewakili tenggorokan klakson pada frekuensi rendah.​

Klipsch menyatakan bahwa volume ruang kompresi didefinisikan sebagai luas tenggorokan dikalikan kecepatan suara dibagi 2L dan frekuensi cutoff. Ini diturunkan berdasarkan hubungan berikut:​

Resistensi ruang kompresi

Di mana:
Sp = luas diafragma;
V = volume ruang udara.
Resistensi tenggorokan pada frekuensi cutoff

Dimana St = daerah tenggorokan.

Menyamakan kedua ekspresi ini, kita mendapatkan:

Namun, beberapa ahli mencatat bahwa penggunaan ruang kompresi mengurangi realisme suara yang direproduksi dan memaksakan pemuatan dalam bentuk klakson di kedua sisi diafragma, atau kombinasi klakson di satu sisi dan radiasi langsung. di sisi lain. Dengan kata lain, reproduksi suara paling realistis terjadi ketika kedua sisi diafragma dibiarkan memancarkan suara ke luar angkasa.

Kesimpulan

Untuk meringkas bagian artikel ini, perlu dicatat bahwa tidak ada rumus atau aturan universal dalam desain pengeras suara klakson. Poin utama dalam membuat daftar berbagai pendekatan alternatif adalah untuk mendorong orang lain bereksperimen di bidang-bidang di mana sebagian besar hasil harus dinilai secara subyektif melalui pendengaran komparatif yang cermat secara a posteriori.

Seperti yang ditulis Wilson: Tidak ada alasan untuk percaya bahwa sebuah tanduk, ketika ditempatkan di dalam wadah, memiliki karakteristik yang benar-benar tepat dari semua jenis tanduk lurus tertentu, baik itu eksponensial, hiperbolik, kerucut atau traktor, bahkan jika dimensinya diambil sebagai permulaan. poin diikuti dengan tepat selama pembuatan. Perubahan arah yang berulang-ulang, dikombinasikan dengan refleksi, penyerapan dan resonansi internal akan selalu menjadi faktor yang menyebabkan perbedaan karakteristik dan meniadakan segala upaya untuk membuat perbandingan yang benar. Setiap desain tanduk harus dievaluasi baik melalui pengukuran objektif maupun evaluasi subjektif.

Bagian selanjutnya dari artikel ini akan membahas aspek lain dari desain klakson, serta memberikan rekomendasi mengenai desain sistem multi-arah. Perhatian khusus akan diberikan pada desain bagian frekuensi rendah, karena bagian klakson bass memiliki nilai praktis terbesar bagi para profesional dan penggemar audio mobil. Hal ini terutama berlaku bagi mereka yang mengambil bagian dalam kompetisi SPL, di mana output klakson yang sangat tinggi adalah hal yang dibutuhkan untuk menang.

Bagian 2

Bagian sebelumnya dari artikel ini menyoroti fisika di balik cara kerja klakson dan menunjukkan bagaimana, dengan mengikuti beberapa aturan dasar, Anda dapat membuat klakson berbunyi dengan kejernihan dan realisme yang menakjubkan. Namun, dan ini juga jelas, jika seseorang tidak siap untuk membangun dan mengoperasikan struktur yang sangat besar dan mahal, mencoba untuk mengurangi ukurannya ke ukuran yang lebih dapat diterima hanya akan kehilangan banyak potensi kualitas dari tanduk tersebut. Pembahasan berikut berfokus pada teknik yang diadopsi dalam desain selungkup berbentuk tanduk.

Telah dinyatakan bahwa klakson berperilaku seperti transformator, mengubah energi akustik dari tekanan tinggi dan kecepatan getaran rendah di daerah tenggorokan menjadi tekanan rendah dan kecepatan tinggi di saluran keluar mulut. Mirip dengan trafo listrik, di mana tegangan dan arus listrik sesuai dengan tekanan dan kecepatan akustik, persyaratan dasar klakson akustik adalah:

(a) tenggorokan harus dipasangkan dengan benar ke sumber sinyal (kepala loudspeaker);
(b) lubangnya harus disesuaikan dengan beban volume udara di ruang dengar;
(c) klakson harus beroperasi dalam rentang daya masukan dan frekuensi tertentu.

Ada empat parameter utama sebuah tanduk, yaitu = luas mulut, luas tenggorokan, sifat profil pemuaian dan panjangnya. Ketiganya akan menentukan karakteristik tanduk keempat, dan karenanya secara langsung. Setelah penampang non-lingkaran dan sumbu selain garis lurus dipilih, permasalahan menjadi jauh lebih kompleks, dan konsep matematika dan fisika tidak lagi memadai untuk desain. Namun, karakteristik dasar klakson terlipat sebagian besar ditentukan oleh prinsip akustik yang diketahui, dan metode desain yang paling efektif adalah memulai dari prinsip ini. Selain itu, setiap penyimpangan dari teori tersebut, jika memungkinkan, harus dibuktikan secara ilmiah.

Profil ekstensi

Bagian sebelumnya membahas bentuk klakson yang paling umum dan menunjukkan bahwa desain yang memberikan peningkatan eksponensial pada area depan gelombang dari tenggorokan ke mulut memberikan kompromi terbaik antara ekspansi hiperbola yang sangat halus (pemuatan speaker optimal namun distorsi berlebihan di tenggorokan) dan ekspansi cepat klakson parabola dan kerucut (distorsi minimal, tetapi beban pengemudi tidak mencukupi).

Karena bentuk pasti dari muka gelombang di dalam tanduk tidak diketahui, kita harus mengambil sebagai titik awal sesuatu antara profil eksponensial Wilson yang dimodifikasi (mendekati eksponensial) dan saluran Voight rix (yang pada awalnya mendekati eksponensial). , tetapi berbeda secara signifikan dengan bagian mulut). Pilihan sirkuit tertentu sebagian besar merupakan masalah preferensi pribadi, terutama didasarkan pada pengalaman mendengarkan seseorang.

Geometri mulut

Mulut menghubungkan klakson itu sendiri dengan ruang sekitarnya = ruang mendengarkan. Salah satu kelemahan klakson yang paling sering disebutkan adalah memerlukan area mulut yang sangat besar untuk menghasilkan bass penuh. Sampai batas tertentu hal ini benar: Anda tidak bisa mendapatkan double bass dari seruling piccolo. Namun, ada banyak cara untuk memperkecil area mulut ke ukuran yang dapat diatur tanpa mengorbankan respons bass.

Selama gelombang suara merambat di dalam klakson yang membesar secara bertahap, gelombang suara tersebut tidak menemui ketidakhomogenan apa pun di sepanjang perjalanannya. Tentu saja, kecuali jika panjang dan diameter klakson tidak terbatas, ada saatnya gelombang suara meninggalkan mulut. Meskipun frekuensi cutoff dari klakson eksponensial ditentukan oleh konstanta ekspansi, linearitas impedansi akustik versus frekuensi ditentukan oleh luas tenggorokan, yang (untuk area tenggorokan yang dipilih dan konstanta ekspansi) menentukan panjang keseluruhan klakson. Sebenarnya, agar tidak ada heterogenitas, mulut harus memiliki area yang sangat luas. Namun, Olson menunjukkan bahwa jika keliling mulut empat kali panjang gelombang pada frekuensi operasi terendah, maka impedansi akustik mulut tidak akan berbeda secara signifikan dari kasus klakson yang sangat besar.

Konsekuensi yang lebih penting adalah jika kita menerima sedikit pengurangan impedansi akustik (sebesar 6dB), keliling lubang dapat dibuat sama dengan panjang gelombang pada frekuensi cutoff, yaitu luas lubang akan sama dengan

Dimana λc = panjang gelombang pada frekuensi cutoff.

Ketika area berkurang di bawah nilai ini, ketidaklinieran impedansi akustik akan meningkat.
Nilai-nilai ini mengacu pada situasi di mana klakson berada di ruang bebas, yaitu sudut emisi adalah 4π steradian. Dalam praktiknya, situasi ini tidak pernah terjadi. Sekalipun tanduk ditempatkan di pusat bidang tak hingga, radiasi hanya akan terjadi di separuh ruang, yaitu sudut padatnya adalah 2π steradian; bila terletak di tengah dinding, sudutnya adalah π steradian, dan di sudut yang dibentuk oleh dua dinding dan satu lantai, mulutnya hanya akan memancar di daerah π/2 steradian. Kesimpulannya luas mulut minimum untuk tanduk berbentuk lingkaran ternyata adalah

Saat memancarkan ke dalam sudut padat, terdapat 4π steradian, dan nilai ini dapat dikurangi setengahnya setiap kali sudut padat dibagi dua. Dengan cara ini, area lubang dapat diperkecil menjadi ukuran yang lebih mudah dikelola. Misalnya, klakson dengan frekuensi cutoff 56 Hz (panjang gelombang 6,1 m) memerlukan luas mulut 3 meter persegi. meter jika ada ruang kosong, 0,74 sq. meter bila diletakkan di seberang dinding, dan hanya 0,37 meter persegi. meter = di sudut, dan deviasi impedansi akustik akan kurang dari 6dB.

Gambar.8. Sudut padat tempat tanduk memancar di lokasi berbeda​

Situasinya, yang diilustrasikan dalam beras. 8, dapat diibaratkan seperti mulut sebuah tanduk yang ditempatkan di persimpangan delapan ruangan: empat di satu lantai dan empat di lantai lainnya. Meskipun pendengar di setiap ruangan hanya akan melihat seperdelapan dari area klakson penuh, respons bass akan tetap pada tingkat klakson “ukuran penuh”. Jarang sekali ada yang gratis, dan mereka yang memilih penempatan speaker sudut untuk memaksimalkan jangkauan bass dan menggunakan ukuran kabinet sekecil mungkin mungkin harus menyadari nada tambahan yang mungkin dihasilkan dari penempatan tersebut.​

Jika melihat denah ruangan dengan tanduk sudut, terlihat jelas bahwa ruangan itu sendiri memberikan perpanjangan alami pada mulut tanduk. Banyak pendengar mencatat bahwa tanduk sudut yang diperpendek menghasilkan nada bass jauh di bawah batas teoretis karena ukuran mulutnya. Hal ini mendorong pengguna untuk mengurangi area mulut melebihi batas 3dB yang telah ditetapkan sebelumnya, dan sebagai gantinya mengandalkan penempatan langsung di sudut untuk “secara virtual” meningkatkan area dan panjang klakson. Namun cara ini tidak dapat direkomendasikan karena, meskipun respon pada wilayah bass memang dipertahankan, mendengarkan secara dekat mengungkapkan bahwa pada wilayah dua oktaf pertama di atas frekuensi cutoff terdapat ketidakrataan yang seringkali meniadakan realisme yang melekat pada klakson. Oleh karena itu, jika ukuran kabinet terbatas, disarankan menggunakan klakson yang dirancang dengan tepat dengan frekuensi cutoff yang lebih tinggi, misalnya 80 Hz. Ini akan memberikan linearitas dan kenikmatan mendengarkan yang lebih besar daripada klakson yang diperpendek, di mana konstanta ekspansi dipilih berdasarkan frekuensi cutoff 40 Hz, namun panjangnya dibatasi sehingga area mulut sesuai dengan frekuensi cutoff 80 Hz.​

Beras. 9. Distorsi yang disebabkan oleh kemacetan udara di tenggorokan​

Kebanyakan tanduk untuk digunakan di rumah memiliki penampang persegi panjang untuk kemudahan dan biaya pembuatan yang murah. Komentar sebelumnya mengenai tanduk melingkar juga berlaku untuk tanduk persegi panjang, meskipun jelas bahwa di sudut muka gelombang harus berperilaku lebih kompleks, dan oleh karena itu luas efektif dalam kasus penampang persegi panjang sedikit berkurang. Asalkan rasio aspek mulut tidak melebihi 4:3, tanduk persegi panjang dapat memberikan hasil yang baik.

Data desain tabel disediakan untuk tanduk persegi panjang dan lingkaran, dihitung untuk lokasi sudut (π/2 steradian), serta di dekat dinding (π steradian).

Geometri tenggorokan

Tenggorokan klakson berfungsi untuk menyalurkan muka gelombang dari loudspeaker, yang idealnya terletak rata di tenggorokan, langsung ke klakson. Terlihat di atas bahwa klakson merupakan trafo akustik yang mengubah radiasi akustik bertekanan tinggi dan kecepatan getaran rendah di tenggorokan menjadi bertekanan rendah dan kecepatan getaran tinggi di mulut. Keuntungan nyata dari tekanan tinggi dan, karenanya, kecepatan osilasi rendah di mulut adalah bahwa pada kecepatan rendah amplitudo perpindahan diffuser berkurang, yang pada gilirannya mengurangi distorsi yang disebabkan oleh non-linearitas medan magnet dan suspensi. Salah satu cara untuk meningkatkan tekanan, serta perataan terbesar bentuk muka gelombang suara, adalah dengan memilih area tenggorokan yang jauh lebih kecil daripada area diffuser loudspeaker. Pengujian yang dilakukan pada banyak pengeras suara menunjukkan bahwa luas kerucut efektif kira-kira 70% dari luas pancaran kerucut, yaitu kerucut loudspeaker yang berbentuk kerucut terpotong mempunyai keluaran yang sama dengan kerucut datar dengan 70% dari area kerucut area kerucut diffuser.

Ada banyak alasan mengapa kerucut loudspeaker modern tidak dibuat rata. Salah satu konsekuensi yang tidak diinginkan dari penggunaan diffuser kerucut adalah gelombang yang dipancarkannya berbentuk non-planar. Namun, secara empiris telah ditetapkan bahwa dengan luas tenggorokan 1/4 hingga 1/2 luas efektif diffuser, pencocokan yang memuaskan antara loudspeaker dan klakson dapat dipastikan, serta untuk memastikan bentuk gelombang suara yang kira-kira datar jika panjangnya jauh melebihi ukuran tenggorokan. Perlu ditekankan bahwa untuk frekuensi yang lebih tinggi, bila panjang gelombang sebanding dengan dimensi fisik kerucut loudspeaker, area tenggorokan harus dipilih dengan ukuran yang sama; Selain itu, untuk menghilangkan gelombang berdiri, klakson harus memiliki penampang melingkar, setidaknya di area tenggorokan.

Fenomena distorsi kelebihan udara disebabkan oleh hubungan nonlinier antara tekanan dan volume udara di tenggorokan tanduk karena proses muai dan kontraksi terjadi menurut hukum adiabatik. Beranek menurunkan hubungan koefisien harmonik kedua di tenggorokan tanduk eksponensial tak terhingga:

% harmonik ke-2 = 1,73(f / fc)It x 10-2

Di mana
f = frekuensi
fc = frekuensi cutoff
Ini = daya spesifik (watt/inci persegi) di tenggorokan.

Ungkapan ini juga memberikan nilai yang mendekati kebenaran untuk tanduk yang panjangnya terbatas, karena distorsi terutama terjadi di dekat tenggorokan. Ekspresi ini disajikan secara grafis pada Gambar. 9, dari mana area tenggorokan dapat ditentukan untuk nilai daya yang dipilih dan faktor distorsi.

Penting untuk dipahami bahwa daya akustik yang dipancarkan oleh alat musik sangatlah rendah, dan semakin tinggi frekuensinya, semakin rendah daya akustik yang diperlukan untuk menghasilkan kenyaringan subjektif yang sama seperti yang dirasakan oleh telinga manusia. Dengan pengecualian orkestra dan organ simfoni besar (yang umumnya sia-sia untuk dicoba direproduksi di rumah mendekati tingkat volume normalnya), tingkat daya akustik sangat rendah. Jika, katakanlah, Anda menetapkan nilai ke 3 W pada distorsi 1% untuk frekuensi cutoff, maka pada frekuensi empat kali lebih tinggi ini akan memberikan nilai 0,05 W dan distorsi 0,5%, yang cukup untuk mendengarkan normal sehari-hari.

Proposal kekuatan dan distorsi di atas menurut Gambar. 9 memberikan luas tenggorokan sekitar 10 cm persegi, yang lumayan untuk speaker 3 1/2 inci, yang memiliki luas efektif 43 cm persegi (seperempatnya hanya lebih dari 10 cm persegi ). Tentu saja, jika area tenggorokan diperbesar, seperti halnya dengan pengeras suara yang lebih besar, maka daya yang diizinkan untuk tingkat distorsi tertentu juga akan meningkat.

Dengan menetapkan nilai luas tenggorokan, luas mulut, dan konstanta pemuaian, panjang tanduk (dan luasnya pada titik mana pun) dapat dihitung secara matematis atau grafis.

Tanduk sebagai filter

Bagian sebelumnya menunjukkan bagaimana klakson dapat bertindak sebagai filter bandpass = frekuensi cutoff yang lebih rendah ditentukan oleh faktor penyebaran dan cutoff yang tinggi = volume ruang antara loudspeaker dan tenggorokan. Penting bahwa dalam pita frekuensi ini karakteristik klakson sangat linier. Selain itu, dengan memilih frekuensi cut-off dan area tenggorokan yang lebih rendah secara hati-hati, dengan mempertimbangkan lokasi di masa depan, dapat dipastikan bahwa non-linearitas dan distorsi yang dihasilkan oleh klakson pada frekuensi rendah akan berada pada tingkat yang sangat rendah.

Pada frekuensi yang lebih tinggi, kira-kira empat kali frekuensi cutoff, peningkatan amplitudo distorsi nonlinier di dalam horn menjadi jelas karena refleksi internal dan gelombang berdiri. Nonlinieritas akan lebih tinggi lagi jika bahan pembuat klakson cenderung beresonansi, dan juga dalam kasus klakson terlipat, dimana muka gelombang pada frekuensi yang lebih tinggi terdistorsi menjadi tikungan. Faktanya, terdapat batasan tertentu yang membuat penggunaan klakson terlipat menjadi tidak diinginkan: tidak boleh ada tikungan di luar titik di mana panjang gelombang frekuensi tertinggi yang dapat direproduksi melebihi 0,6 diameter arus. Keterbatasan ini akan dibahas secara lebih rinci pada pembahasan metode pelipatan, namun batasan praktis frekuensi tertinggi yang dapat direproduksi secara akurat oleh klakson kini sudah jelas.

Keterbatasan lebih lanjut terlihat dari grafik distorsi tenggorokan versus frekuensi ( beras. 9). Ketika frekuensi meningkat, persentase distorsi tenggorokan untuk daya tertentu juga akan meningkat, dan meskipun diketahui bahwa pada sebagian besar suara musik yang kompleks, tingkat energi menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi, namun, melebihi frekuensi tertentu, distorsi tenggorokan tidak dapat diterima.

Aturan sederhana namun sangat memadai biasanya digunakan: “di jari” = klakson tidak boleh bereproduksi lebih dari empat oktaf di atas frekuensi cutoff terendahnya. Namun, para penganut puritan terkadang lebih memilih untuk membatasi jangkauannya menjadi hanya tiga oktaf untuk menjamin tingkat distorsi yang lebih rendah.

Sistem multi-klakson yang lengkap

Rentang frekuensi maksimum yang dapat direproduksi oleh loudspeaker jangkauan penuh berkualitas tinggi adalah sekitar 9 oktaf, yaitu dari 40 Hz hingga 20 kHz. Jelasnya, karena alasan yang disebutkan di atas, jangkauan ini terlalu lebar untuk sebuah loudspeaker klakson tunggal. Namun secara mudah dapat dibagi menjadi tiga sub-band, yaitu: 40 Hz - 320 Hz, 320 Hz - 2,5 kHz dan 2,5 kHz = 20 kHz. Dalam prakteknya, tumpang tindih frekuensi sebesar 10% antara subband harus diperbolehkan untuk menghindari anomali di area antarmuka. Sistem empat tanduk dapat digunakan untuk mereproduksi rentang frekuensi yang lebih luas.

Sebaiknya pertimbangkan opsi yang lebih sederhana. Jika pita frekuensi dibatasi pada 80 Hz hingga 18 kHz dan kita mempertimbangkan sistem dengan dua horn, yang masing-masing beroperasi pada bandwidth kurang dari empat oktaf, maka sub-pita frekuensinya menjadi 80 Hz hingga 1,2 kHz dan 1,2 kHz hingga 18 kHz. . Sekali lagi, perlu untuk memastikan 10% tumpang tindih frekuensi subband.

Daya tarik terbesar dari sistem dua klakson ini adalah diperlukan satu loudspeaker: klakson bass akan menggerakkan bagian belakang kerucut, sedangkan bagian depan akan menggerakkan klakson frekuensi menengah/tinggi. Hal ini menghilangkan efek interferensi dan difraksi yang disebabkan oleh keranjang dan magnet. Telah ditekankan bahwa pada frekuensi yang lebih tinggi, tenggorokan klakson harus sesuai dengan dimensi loudspeaker, dan ini sangat menarik dalam kasus driver kerucut ganda. Ruang pra-klakson digunakan untuk mencegah gelombang suara frekuensi tinggi memasuki klakson bass.

Pendengar maksimalis mungkin berpendapat bahwa rentang frekuensi dari 80 Hz hingga 18 kHz tidaklah cukup. Namun, dari pengalaman, reproduksi linier rentang ini dengan sedikit distorsi, serta efek kehadiran yang diberikan oleh sistem klakson, menjadikan sistem minihorn seperti itu sangat menarik dalam hal kualitas suara, serta relatif sederhana dan biaya rendah.

Setelah pendekatan multiband diadopsi, berbagai pilihan frekuensi crossover segera muncul. Misalnya, 320 Hz dan 2,5 kHz untuk sistem tiga arah, dan 1,2 kHz untuk sistem dua tanduk. Radiasi dari sepasang horn di wilayah frekuensi crossover harus disesuaikan fasenya, jika tidak, respons amplitudo-frekuensi di wilayah ini akan menjadi tidak merata. Hal ini terutama berlaku untuk klakson bass, karena klakson tersebut dilipat sedemikian rupa sehingga mulutnya terletak berdekatan dengan klakson lainnya (melipat klakson frekuensi menengah dan tinggi biasanya tidak diperlukan, dan umumnya memang tidak diinginkan). Persyaratan ini memberikan batasan tambahan pada panjang tanduk, yang hingga saat ini ditentukan hanya berdasarkan diameter tenggorokan dan mulut, serta konstanta pemuaian. Sekarang jelas bahwa panjang tanduk frekuensi rendah dari masing-masing pasangan harus berupa jumlah panjang gelombang genap atau ganjil pada frekuensi saling silang, tergantung pada apakah penggerak kedua tanduk tersebut masing-masing dialihkan dalam fase atau di luar fase.

Jadi, jika pengeras suara terpisah digunakan dan kumparan suara berada dalam fase, maka panjang total klakson dari pengeras suara ke bidang lubang harus genap setengah panjang gelombang. Sebaliknya, jika menggunakan satu loudspeaker yang diisi oleh dua klakson, emisi dari sisi depan dan belakang kerucut akan keluar fase, sehingga panjang total kedua klakson harus sama dengan jumlah setengah panjang gelombang ganjil.

Dalam praktiknya, dimensi keseluruhan desain akan ditentukan terutama oleh klakson frekuensi rendah, karena lebih panjang secara signifikan.

Penggulungan, penutup dan penempatan di dalam ruangan

Sampai saat ini, diskusi hanya terbatas pada pertimbangan tanduk ideal: berbentuk lingkaran, bujursangkar, dan terbuat dari bahan yang sangat kaku. Meskipun dimensi khas dari klakson praktis belum dihitung secara formal, akan terlihat jelas dari berbagai tabel dan diagram bahwa dimensi klakson bass hampir pasti akan terlalu besar untuk dapat ditempatkan dengan nyaman di ruangan biasa. Oleh karena itu, prosedur desain harus mencakup
dua tahap tambahan telah ditambahkan: menjadikan penampang tanduk menjadi persegi panjang, serta mengecilkannya menjadi ukuran yang kompak.

Rayleigh menunjukkan bahwa tikungan pada pipa dengan penampang konstan tidak akan berpengaruh pada suara yang ditransmisikan jika panjang gelombang lebih besar dari diameternya, namun setiap getaran timbal balik yang terjadi di dalam pipa akan memiliki frekuensi dasar yang sesuai dengan panjang gelombang sama dengan 1,7 kali diameter. dari pipa. Wilson merumuskan tiga aturan dasar untuk tanduk terlipat:

Muka gelombang tidak boleh melewati tanduk;
diameter klakson (lebar untuk klakson persegi panjang) harus kurang dari 0,6 panjang gelombang suara frekuensi terendah yang akan melewati klakson tersebut;
Muka gelombang harus melewati tikungan yang membulat untuk mempertahankan bentuknya.

Segera setelah ada penyimpangan dari kelurusan dan penampang lingkaran, semua prinsip ilmiah desain yang dijelaskan di atas tidak lagi menjadi kebenaran hakiki dan menjadi bersifat nasihat; meskipun ketiga aturan dasar yang disebutkan di atas, dikombinasikan dengan pilihan material yang tepat (terutama dalam hal kekakuan) untuk konstruksi, memberikan hasil yang sangat baik.

Metode pembungkusan, yang melibatkan pembengkokan muka gelombang pada bidang yang berbeda, sangat sulit diterapkan dalam praktiknya, sehingga penggunaannya sebaiknya dihindari dengan menggunakan pembungkusan hanya pada satu bidang. Persyaratan untuk mempercepat muka gelombang di sekitar tikungan untuk mempertahankan bentuknya sulit dicapai jika terdapat lebih dari satu tikungan, karena memerlukan bagian persegi panjang sebelum tikungan menjadi trapesium segera di sekitar tikungan, setelah itu kembali ke bentuk persegi panjang. bagian dari bentuk (dan luas) yang berbeda. Pada kenyataannya, untuk tanduk yang menekuk berulang kali, hal ini tidak praktis dan, terlebih lagi, tidak perlu, karena tikungan berikutnya memperbaiki bentuk gelombang. Namun jika hanya ada satu tikungan, pendekatan ini mungkin bisa diterapkan.

Beras. 10. Cara melipat tanduk:​

(a) Olson; (b) Misa; (c) Lebih rendah; (d) Sarang Baru; (f) Klipsch.​

Catatan Kantor Paten mengenai desain klakson terlipat yang diajukan pada tahun 1920-an dan 1930-an merupakan sebuah monumen indah atas kecerdikan para perancang loudspeaker dan sangat menarik untuk dipelajari.

Beras. 10 mengilustrasikan beberapa metode pelipatan yang paling terkenal. Berdasarkan batasan lebar klakson, yang dalam pembengkokannya tidak boleh lebih dari 0,6 panjang gelombang terpanjang suara yang ditransmisikan, pada awalnya diasumsikan bahwa pelipatan hanya dapat digunakan pada bagian paling awal klakson selama beberapa waktu pertama. panjangnya puluhan sentimeter; dari titik tertentu lebarnya mencapai batas di atas. Namun, batasan ini dapat diatasi dengan cara berikut: setelah setiap titik di mana terjadi batasan lebar, tanduk tersebut bercabang dua menjadi dua terowongan yang identik. Desain ini disebut bifurcating (bercabang, bercabang dua). Jadi, mulut klakson dapat terdiri, misalnya, dari empat bagian yang sama besar, dihubungkan untuk kenyamanan dan untuk menjaga realisme suara. Masing-masing dari keempat “tanduk seperempat” ini dapat dilipat lebih dekat ke mulut dibandingkan dengan satu tanduk besar. Rayleigh dalam Seni. 264 menunjukkan bahwa terowongan percabangan tidak berpengaruh pada transmisi suara jika panjang masing-masing dua bagiannya sama, dan juga jika jumlah luasnya pada titik-titik yang bersesuaian sama dengan luas terowongan aslinya.

Dalam banyak kasus, sisi depan loudspeaker yang sisi belakangnya dilengkapi klakson akan secara fisik terletak dekat dengan mulut klakson tersebut. Hal ini menimbulkan kekhawatiran bahwa beberapa frekuensi akan ditekan karena interferensi antara dua sinyal yang dipancarkan keluar fase. Namun, karena radiasi langsung dari bagian depan kerucut hanya beberapa persen dari radiasi yang berasal dari tanduk, maka besarnya penekanan tersebut dapat diabaikan.

Pemrosesan frekuensi

Seperti yang telah ditunjukkan, setiap klakson beroperasi sebagai filter bandpass akustik, frekuensi cutoff yang lebih rendah ditentukan oleh konstanta ekspansi, dan frekuensi cutoff atas ditentukan oleh volume ruang pra-klakson. Namun, ada alasan penting mengapa sinyal audio pita lebar tidak boleh diterapkan langsung ke semua horn, terlepas dari bandwidth pengoperasian masing-masing horn. Studi tentang bagian frekuensi rendah dari spektrum beras. 3(lihat artikel bagian sebelumnya) menunjukkan bahwa di bawah frekuensi cutoff tidak ada komponen aktif pada beban akustik yang disediakan oleh klakson. Jadi, sinyal apa pun di bawah frekuensi cut-off akan menyebabkan perpindahan kerucut speaker yang berlebihan, yang besarnya hanya dibatasi oleh faktor mekanis dan elektromagnetik. Gerakan yang berlebihan berarti speaker beroperasi di luar jangkauan liniernya. Hal ini dapat menyebabkan intermodulasi tinggi serta jenis distorsi nonlinier lainnya. Pada spektrum frekuensi ujung yang lebih tinggi, sinyal dengan daya yang berlebihan juga dapat menyebabkan distorsi karena interaksi antara ruang pra-klakson dan tenggorokan. Oleh karena itu, akan bermanfaat untuk membatasi bandwidth sinyal listrik yang tiba di setiap loudspeaker agar sesuai dengan bandwidth akustik klakson yang bersangkutan.

Beras. sebelas. Diagram rantai filter aktif. Nilai-nilai​

kapasitansi dan resistansi elemen diberikan dalam lampiran​

Meskipun sebagian besar sistem komersial multi-band menggunakan rantai crossover LC pasif antara power amplifier dan loudspeaker untuk membagi pita frekuensi yang menjangkau masing-masing speaker, mendengarkan komparatif dengan cermat menunjukkan bahwa perangkat ini jelas menambah kesunyian atau hilangnya kilau pada suara yang dihasilkan. Ada banyak penjelasan dan asumsi tentang penyebab fenomena tersebut; Kemungkinan besar dari hal ini adalah hilangnya sambungan langsung ke keluaran penguat, disertai dengan penurunan signifikan dalam jumlah redaman listrik yang disebabkan oleh rendahnya impedansi keluaran penguat.​

Pendekatan lain yang terkenal adalah dengan membagi pita frekuensi sinyal masukan pada tingkat rendah, kemudian menggunakan penguat daya terpisah untuk setiap rentang frekuensi, yang langsung digabungkan ke loudspeakernya. Blok crossover terdiri dari tiga (atau empat) saluran bergantung frekuensi yang dihubungkan secara paralel, termasuk filter Sallen-Key aktif yang memberikan karakteristik tertentu dari filter lolos rendah dan tinggi. Setiap saluran menggunakan sedikit penyesuaian penguatan untuk memperhitungkan perbedaan sensitivitas yang tak terhindarkan dari setiap kombinasi speaker/klakson. Filter aktif memberikan karakteristik filter Butterworth orde ke-2, yang tampaknya memiliki efek paling parah di wilayah frekuensi saling silang. (Rantai filter apa pun pasti menyebabkan pergeseran fasa, yang pengaruhnya pada proses transien menyebabkan perbedaan nyata dalam sifat suaranya.)​

Jadi, secara umum, selain crossover akustik yang disediakan oleh klakson itu sendiri, diperlukan juga crossover elektrik, dalam satu atau lain bentuk. Pengecualian terjadi ketika satu loudspeaker dipasang ke dua horn: satu di sisi depan diffuser, yang lain di belakang. Dalam situasi ini, beberapa kompromi harus dilakukan mengenai tingkat distorsi dan bandwidth sistem yang dapat diterima.​

Tanduk Pengarah​

Artikel tersebut telah mencatat kemampuan luar biasa dari klakson untuk memancarkan muka gelombang yang hampir rata di mulutnya. Namun, terkadang muka gelombang diinginkan memiliki karakteristik directivity yang berbeda pada bidang vertikal dan horizontal, terutama jika horn frekuensi menengah dan tinggi digunakan dalam sistem stereo. Seringkali pola radiasi pada bidang vertikal perlu diperluas, sambil mempertahankan semaksimal mungkin karakteristik sumber titik pada bidang horizontal. Untuk mencapai hal ini, ada banyak metode berbeda berdasarkan fenomena difraksi dan refraksi yang terjadi di mulut klakson dengan panjang gelombang suara yang relatif pendek (beberapa inci atau kurang) yang dihadapi oleh klakson frekuensi tinggi ini.​

Desain dan pembuatan klakson yang menggunakan efek di atas berada di luar cakupan artikel ini, dan sangat mungkin di luar kemampuan sebagian besar desainer amatir. Mereka yang tertarik dapat merujuk pada publikasi Smith, Winslow, dan bab-bab terkait dari monografi Olson dan Cohen.​

Dalam desain klakson frekuensi tinggi yang dijelaskan oleh Klipsch, rasio panjang/lebar dari mulut persegi panjang bernilai lebih dari 4:1. Pengukuran optimal, rasio panjang-lebar, dan ekspansi proporsional sepanjang sumbu panjang dan pendek bergantung pada sejumlah faktor kompleks. Namun demikian, ditemukan bahwa hasil praktis yang baik diperoleh dengan rasio aspek mulut dari 2:1 hingga 4:1, sedangkan bukaan di sepanjang sumbu terjadi dalam rasio yang sama.​

Proses desain: langkah demi langkah​

Bagian sebelumnya mengkaji secara rinci teori dasar desain klakson, dan juga menyoroti aspek penting dalam merancang berbagai jenis klakson yang dapat mencakup seluruh rentang audio. Pada bagian akhir, sebagai gambaran, proyek minihorn akan dikaji secara detail.​

Karena semua klakson dirancang dengan persyaratan yang sedikit berbeda, banyak pembaca mungkin ingin mengubah spesifikasinya agar sesuai dengan kebutuhan mereka. Oleh karena itu, informasi proyek disajikan dalam bentuk tabel sehingga memungkinkan untuk menghitung klakson untuk berbagai aplikasi terluas.​

Perhitungan Klakson Bass

Pertama-tama, klakson bass dirancang, dimulai dari mulut.

Tabel 1, 2, dan 3 menunjukkan hubungan antara frekuensi minimum dan ukuran mulut untuk tanduk yang ditempatkan di ruang bebas (sudut padat 4π steradian), menempel pada dinding (π steradian), dan di sudut (π /2 steradian). Pada Tabel 1, cepat rambat bunyi diasumsikan 343 m/s, dan keliling mulut = sama dengan panjang gelombang. Luas lubang pada Tabel 2 dan 3 adalah 1/4 dan 1/8 dari luas lubang ruang bebas yang sesuai, dan pengukuran lubang bulat, persegi, dan persegi panjang diperoleh dari area tersebut. Sangat menggoda untuk mengurangi luas tanduk persegi dan persegi panjang untuk memastikan bahwa kelilingnya sama dengan panjang gelombang (sesuai dengan lokasi di dekat dinding atau di sudut), tetapi hal ini tidak disarankan. Namun, sisi yang lebih pendek dari tanduk persegi panjang diperoleh dengan cara ini (yaitu, tanduk persegi dengan sisi sebesar ini akan memiliki keliling yang sesuai).

Setelah dimensi tenggorokan ditentukan, tenggorokan dapat dihitung berdasarkan loudspeaker yang dipilih. Tabel 5 menawarkan opsi area tenggorokan untuk lima ukuran speaker umum. Dalam beberapa proyek, pemilihan loudspeaker akan didasarkan pada ukuran keseluruhan (loudspeaker terkecil akan memiliki panjang klakson terpanjang) dan apakah loudspeaker perlu mereproduksi semua frekuensi lain selain bass menggunakan dua klakson terpisah di kedua sisinya. Luas efektif diffuser diambil 0,7 luasnya dihitung dari diameter rata-rata, dan luas tenggorokan diambil 0,3 luas efektif. Dimensi yang ditunjukkan akan memberikan hasil yang cukup dapat diterima, meskipun, tentu saja, terdapat banyak ruang untuk eksperimen.​

Mengetahui luas tenggorokan dan mulut, dengan menggunakan Tabel 6 dan 7, seseorang dapat menentukan panjang total tanduk profil eksponensial dan traktor sebenarnya yang terletak di dekat dinding dan di sudut. Panjang ini diberikan untuk konstanta ekspansi yang berbeda serta beberapa frekuensi cutoff (seperti tercantum dalam Tabel 1). Untuk memastikan linearitas klakson pada seluruh rentang operasi, faktor koreksi 1,2 digunakan saat menghitung faktor penyebaran pada Tabel 4 untuk frekuensi cut-off yang lebih rendah. Jadi, ekspansinya konstan

dimana c = kecepatan suara (343 m/s), dan f = frekuensi terendah yang dapat direproduksi.​

Catatan Panjang tanduk profil Tractorx tercantum dalam Tabel 6 dan 7 = perkiraan, berdasarkan kontur Traxtrix penuh yang dihitung dari konstanta ekspansi dan radius lubang yang ditentukan dari frekuensi terendah yang dapat direproduksi.​

Desain Klakson Frekuensi Menengah/Tinggi​

Sekarang mari kita mengalihkan perhatian kita ke klakson yang dirancang untuk mereproduksi frekuensi menengah dan tinggi. Keliling mulut tidak boleh kurang dari panjang gelombang pada frekuensi operasi terendah; dalam praktiknya, untuk mendapatkan hasil yang baik, keliling dipilih satu setengah kali lebih besar. Tabel 8 didasarkan pada faktor ini dan memberikan dimensi lubang minimum yang direkomendasikan untuk kotak tanduk ruang bebas. Berbeda dengan kasus klakson bass, pada frekuensi yang lebih tinggi, paling aman untuk mengasumsikan bahwa klakson dimuat ke ruang kosong. Efek difraksi dan refleksi pada panjang gelombang pendek tidak begitu terasa sehingga mempertimbangkan penempatan tanduk di dinding atau di sudut, dan karena alasan inilah keliling diambil 1,5 kali panjang gelombang pada frekuensi operasi terendah. Dimensi klakson persegi dan persegi panjang diperoleh dengan cara yang sama seperti pada Tabel 2 dan 3. Dimensi tenggorokan klakson frekuensi menengah dan tinggi harus sesuai dengan ukuran loudspeaker itu sendiri, dan dapat ditentukan dari diameter rata-rata dan luas loudspeaker yang dipilih, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7. Tabel 9 dan 10 memberikan konstanta pemuaian dan panjang klakson eksponensial yang sesuai untuk klakson dengan dimensi tenggorokan dan mulut masing-masing diberikan pada Tabel 5 dan 8.​

Menggabungkan klakson multi arah​

Sebelumnya telah ditekankan bahwa radiasi dari mulut setiap pasang tanduk pada frekuensi persilangan yang sama harus berada dalam fase. Mengingat bahwa mulut semua tanduk akan berada pada bidang yang sama, panjang total setiap pasang tanduk harus merupakan kelipatan setengah panjang gelombang pada frekuensi persilangan. Jika pengeras suara di kedua tanduk berada dalam satu fase, panjang totalnya harus merupakan kelipatan setengah panjang gelombang genap; jika radiasi pada tenggorokan berada di luar fase (seperti dalam kasus satu speaker yang kedua sisinya dibebani oleh dua tanduk), maka panjang totalnya harus sama dengan jumlah setengah panjang gelombang ganjil. Jika perlu, untuk memastikan kondisi pencocokan yang optimal, frekuensi crossover dapat diubah dalam batas kecil, diikuti dengan modifikasi klakson frekuensi yang lebih tinggi.​

Proyek Akhir​

Pada umumnya klakson bass akan roboh. Rencana awalnya adalah menyediakan tabel yang menunjukkan panjang maksimum klakson yang diizinkan, di luar itu tidak boleh ada pembengkokan, karena diameter klakson menjadi sama dengan 0,6 panjang gelombang suara frekuensi terendah yang direproduksi. Namun, pengujian telah menunjukkan bahwa hingga frekuensi lima kali lebih tinggi dari frekuensi cutoff (yaitu, dalam pita sandi yang sama dengan empat oktaf), jika klakson terletak di sudut, batasan ini tidak tercapai (karena ukurannya yang kecil) mulut); untuk kasus lokasi di dekat dinding, batasannya terjadi pada wilayah 92-95% dari total panjang tanduk eksponensial. Oleh karena itu, dapat diasumsikan bahwa jika sebuah tanduk yang diletakkan di dekat dinding tidak terlipat dalam 10% terakhir panjangnya, maka masalah saling pantulan tidak akan timbul sama sekali.

Terakhir, ruang pra-klakson untuk klakson frekuensi rendah harus dihitung menggunakan rumus yang telah diberikan, sementara itu perlu memperhitungkan hilangnya volume ruang karena keranjang, dudukan diffuser, dan magnet dari loudspeaker itu sendiri.

Nilai elemen rangkaian filter bandpass aktif yang dapat disetel untuk digunakan dalam sistem tiga pita (lihat Gambar 11). Semua sirkuit mikro, misalnya, bertipe N5741V. R5 - 10 kOhm, R6 - 22 kOhm, R7 - 100 kOhm.

Filter lolos rendah

R1 dan R2 merupakan resistor konstan dihubungkan seri dengan resistansi 12 kOhm dan resistor variabel dengan resistansi 47 kOhm.​

Pass filter tinggi​

R3 adalah resistor konstan dihubungkan seri dengan resistansi 6,8 kOhm, dan resistor variabel dengan resistansi 22 kOhm. R4 = resistor konstan dengan resistansi 12 kOhm dan resistor variabel dengan resistansi 47 kOhm yang dihubungkan secara seri.​