Миниатюрные стереофонические телефоны

СО СВОБОДНЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ

В середине прошлого года в журнале Радио было помещено описание стереофонических телефонов со свободными излучателями [Л]. Напомним, что излучатели этих телефонов не имеют герметизирующего подвеса по периметру, что позволило снизить частоту их основного механического резонанса до 20 Гц. Описанные телефоны имеют отличные технические характеристики и обладают рядом других достоинств, о которых было рассказано в названной выше статье. Принцип, по которому были построены телефоны со свободными излучателями, позволяет создавать телефоны практически любых размеров и внешнего оформления вплоть до втулочных, и при этом они будут иметь столь же хорошие характеристики. В данной статье вниманию читателей предлагается конструкция миниатюрных втулочных телефонов с подробным описанием технологии их изготовления.

Основные технические характеристики:

Электрическое сопротивление на частоте 500 Гц, . . . . 10 Ом

Диапазон воспроизводимых частот,. . 20...30 000 Гц

Звуковое давление, развиваемое телефонами на частоте 500 Гц при подводимой мощности 1 мВт,....... 0,3 Па

Габариты одного телефона, ... . 40X32X20 мм

В отличие от телефонов, описанных ранее, миниатюрные телефоны изготавливать сложнее, поскольку все детали имеют значительно меньшие размеры, а их сборка требует большей аккуратности. Однако правильно изготовленные телефоны обеспечивают очень высокое качество звучания. Телефоны вставляются непосредственно в отверстие ушной раковины и удерживаются в нем без дополнительных приспособлений, обеспечивая необходимую для получения равномерной АЧХ на низких частотах герметичность.

В описанных ранее телефонах звуковые давления на низких и высоких частотах выравнивались вследствие ослабления низких частот (из-за низкого акустического сопротивления довольно широкой щели между диафрагмой и излучателем), а также низкого сопротивления заглушек. Это требовало большой амплитуды колебаний излучателя на низких частотах. В данной конструкции средние и низкие частоты воспроизводятся без потерь благодаря узкой щели между диафрагмой и излучателем (шириной 0,1...0,2 мм) и относительно большому сопротивлению заглушек. В результате для создания давления порядка 1 Па на низких частотах требуется амплитуда колебаний всего порядка десятых долей миллиметра, что очень важно для миниатюрных телефонов. Поскольку амплитуда колебаний излучателя этих телефонов на высоких частотах падает пропорционально частоте, то для выравнивания звуковых давлений на низких и высоких частотах использована электрическая коррекция с помощью RL-цепи.

Сборочные чертежи телефонов и эскизы его деталей показаны на рис. 1.

Основанием телефона служит пластина 1 из органического стекла толщиной 1,5 мм. Излучатель 8 изготавливают из алюминиевой фольги толщиной 5...7 мкм. Для этого вырезают из нее кружок диаметром 12 мм, который накатывают стальным шаром диаметром 15 мм на плотной бумаге или картоне до тех пор, пока высота выпуклости не достигнет 3...4 мм. Затем с помощью спички, конец которой обточен до цилиндрической формы, центральную часть кружка прогибают выпуклостью вовнутрь. С этой целью на шар выпуклостью вниз кладут излучатель и, придерживая его пальцами, цилиндрическим концом спички постепенно выворачивают излучатель, начиная от его центральной части.

Эту работу продолжают до тех пор, пока диаметр вывернутой части не станет равным 7,7 мм, т. е. сравняется с диаметром звуковой катушки. Если размер вывернутой части окажется больше диаметра звуковой катушки, то его можно уменьшить с помощью пинцета с гладкими концами. Таким образом придают излучателю форму диффузора. Далее приступают к изготовлению звуковой катушки 7. Каркас ее делают из такой же фольги. Для этого вырезают из нее прямоугольную полосу длиной 25,2 мм и шириной 7 мм и на расстоянии 24,2 мм ставят засечку, по которой в дальнейшем и склеивают каркас.

Склеивать каркас и наматывать на него, катушку удобно на вспомогательном цилиндре, диаметр которого должен точно соответствовать внутреннему диаметру обмотки звуковой катушки. Чтобы выполнить это условие, вначале из плотной бумаги следует сделать цилиндрическую заготовку, диаметр которой был бы несколько меньше диаметра катушки, а затем, наматывая на нее ленту из тонкой бумаги, подогнать диаметр цилиндра до точного соответствия диаметру каркаса звуковой катушки. Контролировать размер цилиндра удобно с помощью полоски из фольги для каркаса катушки. Накладывая эту полоску на цилиндр, нужно добиться, чтобы один ее край совпадал с засечкой на другом.

Подогнав диаметр цилиндра, каркас склеивают и на расстоянии 2 мм от его края наматывают на него обмотку катушки, содержащую 4 витка провода ПЭВ-1 0,05. В качестве клеевого состава желательно использовать разведенный в двух частях спирта клей БФ-2. При этом необходимо проследить, чтобы каркас не приклеился к цилиндру. Когда клей высохнет, лишнюю часть каркаса обрезают лезвием бритвы как можно ближе к обмотке. После этого готовую катушку 7 приклеивают к излучателю, как показано на рис. 1. Далее к краю излучателя приклеивают кольцо из фольги 10. Его можно вырезать с помощью измерительного циркуля, одна игла которого затачивается алмазным надфилем в форме острия, а вторая — в форме острой лопаты. Окончательную доводку игл производят на алмазном бруске для доводки бритв. Вырезать кольцо удобно, положив фольгу на органическое стекло, смоченное предварительно спиртом или одеколоном.

Держатели 5 изготавливают из спичек. На их широких концах протачивают плоские участки длиной 1,5 мм. Острые концы держателей приклеивают к излучателю 8 в местах его стыка со звуковой катушкой 7 таким образом, чтобы они были параллельны друг другу и излучателю. Плоские участки на концах держателей должны быть повернуты к излучателю и лежать в одной плоскости, как показано на рис. 2. Для этого держатели предварительно приклеивают к излучателю в диаметрально противоположных точках. После частичного высыхания клея (через несколько минут) излучатель кладут на ровную поверхность катушкой вверх, а плоские участки держателей размещают на подставке подходящей высоты. Сверху на держатели необходимо положить небольшой груз, например стержень для шариковой ручки, и оставить на сутки до полного высыхания клея. К плоским участкам держателей приклеивают упругие резиновые пластины 3 толщиной 0,7 мм.

Подвижную систему телефонов прикрепляют к основанию 1 с помощью подставки 2 из листового алюминия толщиной 0,1 мм. Ее можно изготовить из тюбика от зубной пасты или крема. Сначала из него вырезают плоскую пластину 2, затем смывают с нее краску и загибают лепестки почти на 180 ° так, чтобы зазор между ними и плоскостью пластины составил около 0,5 мм. Далее упругие пластины 3 подвижной системы телефонов приклеивают к лепесткам подставки, следя за тем, чтобы концы держателей и края гибких лепестков были на одном уровне.

Для склеивания резины желательно использовать клей № 88, однако можно воспользоваться и клеем БФ-2, хотя он, как известно, резину не клеит, а только сцепляет. Однако, поскольку места склеивания несут ничтожные механические нагрузки, такое сцепление оказывается вполне достаточным и надежным.

После высыхания клея подставку с подвижной системой приклеивают к основанию так, чтобы излучатель попал в его отверстие. Между краем излучателя и краем отверстия по всему периметру должен быть зазор одинаковой ширины. При этом нужно проследить, чтобы край излучателя по высоте находился посередине толщины основания. При необходимости точное положение можно установить с помощью гибких лепестков подставки. Для большей жесткости и устранения вращательной степени свободы относительно точек склеивания держателей с излучателем между кольцом 10 и держателями 5 желательно приклеить жесткие перемычки 6. Их можно изготовить из спичек или из фольги. Провода от звуковой катушки приклеивают к держателям по всей длине, а на концах загибают (см . рис. 2) и припаивают к контактам. Жесткость провода и упругих пластин 3 обеспечивают необходимую жесткость подвижной системы.

Теперь приступают к наиболее ответственной и трудной операции — установке магнитной системы.

Магнитная система использована от втулочных телефонов ТДС-22. Средний диаметр магнитного зазора системы — 7,7 мм. Перед установкой в ней необходимо проточить две прорези для держателей 5. Ширина прорезей 2 мм, расстояние между ними равно расстоянию между держателями. Чтобы опилки не попали в магнитный зазор, его закрывают липкой лентой, а после обработки тщательно очищают магнитную систему от мусора и опилок. Это легко сделать с помощью пластилина. Затем липкую ленту удаляют и еще раз проверяют, не остались ли мусор и особенно железные опилки.

В местах стыковки магнитной системы с основанием необходимо приклеить подставки 11 из плотной бумаги. Толщина их должна быть такой, чтобы обмотка катушки находилась на одном уровне с магнитным зазором. Этого можно добиться методом наращивания толщины подставок, приклеивая бумажные полоски одна на другую до тех пор, пока магнитный зазор и обмотка звуковой катушки не окажутся на одном уровне.

Перед установкой магнитной системы подставки следует обильно смазать клеем БФ-2, и пока он не загустел поставить на них магнитную систему так, чтобы держатели попали в ее прорези, а звуковая катушка — в зазор. Сложность этой операции в том, что катушку в зазор приходится вставлять на ощупь. После того как удастся вставить катушку в зазор, ее нужно отцентрировать, слегка передвигая магнитную систему в разные стороны. При этом следует периодически легко дуть на излучатель. Отклонение излучателя без призвуков свидетельствует о правильном центрировании.

Более точного центрирования можно добиться, подавая на обмотку звуковой катушки небольшое напряжение частотой 20...50 Гц. При задевании катушки о магнит появляется призвук, который уменьшается при правильном сдвиге магнитной системы и исчезает, если произведено точное центрирование.

В случае неудачного приклеивания магнитной системы небольшое нарушение центрирования можно устранить, манипулируя гибкими лепестками подставки. Если этого сделать не удается, то следует отклеить магнитную систему, обильно смочив места склейки спиртом или одеколоном, и заново повторить все операции.

Изготовленный телефон необходимо закрыть со стороны магнитной системы. Для этого к торцам основания приклеивают пластинки из картона 12 в форме полукруга, а сверху на них наклеивают в два слоя плотную бумагу 9 с достаточным количеством отверстий (например, перфокарты для больших ЭВМ с перфорацией через одну позицию).

Для зашиты телефонов от грязи и пыли внутреннюю поверхность бумаги желательно обклеить легкой тканью. Такая конструкция не столь привлекательна, однако наиболее проста в изготовлении и обладает большой механической прочностью.

Выходное отверстие телефона закрывают защитной сеткой 15 (но не тканью, поскольку она создает большое акустическое сопротивление, что приводит к искажениям звука). После этого с закрытому сеткой отверстию приклеивают трубку 13, изготовленную из плотной бумаги, и на нее насаживают поролоновую заглушку 14. Для заглушки желательно использовать мягкий поролон с более мелкой структурой. Размеры трубки и заглушки приведены ориентировочные, для каждого слушателя размеры желательно подбирать индивидуально.

Корректирующий LR-фильтр 4 представляет собой понижающий автотрансформатор (рис. 3), обмотка которого намотана на кольце с внешним диаметром 8 мм из феррита 400НН. Обмотка содержит 100 витков провода ПЭВ-0,05 с отводом от 20-го витка. Фильтр размещен в отдельном отсеке 16 со стороны выводов звуковой катушки. Его склеивают из картона толщиной 0,5 мм. К усилителю телефоны подключаются через последовательные гасящие резисторы сопротивлением 20... 1000 Ом в зависимости от мощности усилителя. В качестве соединительных проводов использован шнур от телефонов ТДС-22.

АЧХ телефонов приведена на рис. 4. Следует, однако, отметить, что на частотах выше 3000 Гц измеренная АЧХ сильно отличается от субъективной, так как ухо в отличие от измерительного микрофона имеет более сложное строение и равномерность измеренной АЧХ не является критерием верности воспроизведения. На низких и средних частотах измеренная АЧХ хорошо совпадает с субъективной и ее неравномерность не превышает 3 дБ. На высоких частотах измерение показывает сильную неравномерность АЧХ, а на слух такая неравномерность отсутствует.

В заключение следует отметить, что при изготовлении телефонов не обязательно соблюдать точно все размеры деталей, за исключением диаметра звуковой катушки и соответствия диаметра излучателя и диаметра отверстия в основании телефонов.