ВходКак сделать каркас звуковой катушки из стеклоткани. Перемотка катушек громкоговорителей
Давайте будем разбираться, как влияют материалы, из которых изготовлена катушка, на ее конкретные качества. Для начала мы определим «идеал», попробуем охарактеризовать наилучшее состояние, а затем посмотрим, что имеем в современной практике.
1. Итак, идеальный каркас катушки должен...
… быть прочным, чтобы без труда переносить огромные нагрузки.
… быть выполнен точно, чтобы помещаться в самых плотных зазорах.
… быть максимально легким, чтобы обеспечивать максимальную эффективность.
… обладать максимальной магнитной проницаемостью, чтобы не мешать работе полей.
… обладать максимальной магнитной проницаемостью, чтобы влиять на форму полей.
… быстро отводить неограниченное количество тепла, чтобы не дать намотке возможность резко нагреваться.
… быстро и эффективно рассеивать максимум тепла, чтобы охлаждать намотку при длительной работе.
… иметь достойную адгезию.
… стоить дешево, по понятным причинам.
Как видим, в этой простоте все очень сложно, многие требования к каркасу противоречивы, многие вообще невозможно достичь, не «убив» все остальное. Вот почему существует множество различных материалов, из которых каркасы изготавливают сегодня.
Самый распространенный материал для производства каркасов –алюминий. Достаточно прочен и легок, технологии точного литья существуют и дешевы, обеспечивает эффективный теплоотвод, с магнитной проницаемостью все хуже.
Все еще хуже с адгезией, потому, для упрощения и повышения качества сборки, для улучшения многих других свойств, на алюминий наносят различные покрытия – от анодирования и NOMEX до углеродных волокон, что на порядок увеличивает конечную стоимость.
Медь так же применяется в производстве каркасов. Медный каркас очень эффективно отводит тепло и обладает лучшей (в сравнении с алюминием) адгезией, приемлемой ценой. Из за проблем с весом и низкой магнитной проницаемостью, медные каркасы практически не применяют.
Титан – одни из самых эффективных каркасов производятся из этого металла. Такие каркасы прочные и легкие, умеренно хорошо отводят тепло, обладают высокой магнитной проницаемостью. Как в случае с другими металлами, требуется дополнительная модификация каркаса. Вместе с чем, широкому распространению мешает высокая сложность обработки и крайне высокая итоговая цена.
Сталь – своеобразный антипод титана. Дешево, но почти все параметры средние или ниже среднего.
Текстолит – еще один дешевый материал, обладающий целым комплексом достоинств, и недостатков так же. Магнитная проницаемость пластиков очень высока, ввиду чего, эффективность динамиков с такими каркасами очень высока. Средний вес, средняя прочность, высокая адгезия. Однако, проблемы с теплоотводом существенно ограничивают возможности применения таких каркасов, потому, они с успехом применяются для маломощных изделий.
Каптон – сравнительно новый материал, его стоимость выше текстолита, а вес – ниже. Он приобрел все достоинства стеклотектолитовых каркасов, но не избавился от их недостатков.
Композитные каркасы – наиболее актуальное направление в промышленном производстве каркасов для катушек. Производители используют разные материалы в разных сочетаниях, чтобы добиваться высоких, компромиссных, характеристик. Различают простые композиты, например, алюминий+бакелитовая бумага, и сложные композиты, в состав которых входит множество элементов. С увеличением сложности каркасов, увеличивается и стоимость изготовления, и, к сожалению, реальные положительные качества каркасов растут не пропорционально цене.
Нано-материалы и нано-технологии – об этом невозможно не упомянуть. Мы стоим на пороге изобретений иного, гораздо более высокого уровня. Вероятно, в ближайшем будущем появится материал, который будет способен заменить все вышеперечисленные.
2. Идеальная намотка звуковой катушки отвечает следующим требованиям...
Минимальный вес.
Максимальная и стабильная токопроводность.
Максимальная термостойкость.
Максимальная способность рассеивать тепло.
Стойкая изоляция.
В качестве основы для изготовления проводников широко распространены два материала – медь и алюминий. Споры по этому поводу не утихают до сих пор, так давайте раз и навсегда поставим точку в этом вопросе.
Раунд 1. Вес. Рассудим, опираясь на плотность - 8,93 г\кв.см у меди против 2,7 у алюминия. Разница в 3.3 раза в пользу алюминия.
Раунд 2. Электрическая проводимость. 58,1млн См\м у меди против 27,0млн у алюминия. Разница в 2,2 раза в пользу меди.
Раунд 3. Теплоотвод. 401 Вт\(м*К) у меди против 220 у алюминия. Разница в 1,8 раза в пользу меди.
В финале у нас нет победителя, результаты по сумме достоинств практически равные, но они не равны ввиду разного объема, который займут проводники при равном весе. Так катушки с большой высотой намотки выйдут эффективнее из алюминия, а с малой – из меди. Тут кроется основное «Но», определяющее выбор. Как известно, увеличение хода без потерь не происходит бесплатно, потребуется увеличивать и постоянный магнит, как обычно, несоразмерно. Ввиду этого фактора, будет различаться и характер использования конечных динамиков – качество или громкость.
Финальный раунд сыгран в ничью, но это только один бой, который не определяет исход войны. Исход войны определит изоляционный лак, которым покрыт проводник, и соединительный лак, который помогает намотке надежно держаться на каркасе.
Электро-изоляционные лаки образуют пленку на проводнике и отличаются стойкостью на пробой и термостойкостью – от этого зависит и вес проводника, и его характеристики. Керамика – самый надежный изолятор, но существенно увеличивает вес и цену намотки. Акриловые лаки проще, но теряют свойства даже при сравнительно небольшом нагреве. Так изоляционный лак выбирают в качестве некоего среднего варианта, чтобы обеспечить умеренный вес и достаточно надежную изоляцию, но требуемая термостойкость влияет на цену, так или иначе.
Клеящий лак отличается термостойкостью, он должен не просто надежно держать обмотку, но и не должен терять своих свойств с нагревом. У разных производителей он может быть разным, но разница в цене, как и в случае с изоляционным лаком, в основном, заключается в дороговизне обработки. Так, лаки воздушного отверждения требуют только нанесения и времени на сушку, а термоотверждаемые лаки требуют значительного и длительного нагрева. Чем выше термостойкость требуется, тем выше нагрев для отверждения лака, тем выше конечная стоимость изделия. Цвет лака, в зависимости от нагрева для отверждения или его отсутствия, изменяется от однородного светлого с применением воздушноотверждаемых лаков, и до темно-черных неоднородных тонов намотки, подвергнутой серьезному нагреву для отверждения высококачественного лака и имеющей максимальную термостойкость.
Таким образом, именно качество лака определяет реальную разницу между различными вариантами намотки. Ввиду использования разных по качеству и методу отверждения лаков, стоимость намотки может отличаться в несколько раз, как будут отличаться и качества звуковой катушки. К сожалению, как нигде в природе, вы и тут не увидите роста качества изделия, соразмерного росту цены.
Подведем итоги второй части. Как обычно, итоги простые и краткие. В зависимости от материалов, применяемых для изготовления звуковой катушки, можно судить о "характере" динамика. Еще один важный урок, который следует усвоить в очередной раз - тут нет чудес, «бесплатным сыр бывает только в мышеловке». Обо всем этом вы и так всегда догадывались, но теперь имеете лишь чуть больше знаний.
Величину зазора магнитной системы измеряют при помощи иглы подходящего диаметра. Для этого в зазор вставляют иглу и отмечают глубину её погружения с помощью маркера. Причём, выбирают то место, где зазор минимальный. Окончательный замер производят штангенциркулем или микрометром в районе метки.
- Катушка.
- Гильза.
- Прокладка.
- Шаблон.
- Условное положение фланца.
Картинка иллюстрирует зависимость размеров «А» и «Б» от толщины прокладки. При увеличении толщины прокладки, зазор «А» увеличится, а зазор «Б» уменьшится.
Пример расчёта толщины прокладки.
Диаметр керна – 25,1мм.
Диаметр шаблона – 25мм.
Магнитный зазор – 1,2мм.
Диаметр провода с изоляцией – 0,19мм.
Толщина материала гильзы – 0,1мм.
Рассчитываем величину зазора с внутренней стороны гильзы.
(1,2 – 0,19 – 0,19 – 0,1) : 2 = 0,36 (мм)
Выбираем внутренний зазор 0,3мм в пользу внешнего зазора катушки.
Теперь рассчитаем толщину прокладки.
Диаметр шаблона оказался меньше на 0,1мм диаметра керна, поэтому прибавляем к расчётному внутреннему зазору ещё:
0,1: 2 = 0,05 (мм).
Итого, толщина прокладки должна быть:
0,3 + 0,05 = 0,35 (мм).
Выбираем для прокладки элетрокартон толщиной 0,07мм.
0,35: 0,07 = 5 (витков)
Прежде чем начинать намотку прокладки на шаблон, на боковой поверхности последнего следует поставить метку. Эта метка пригодится при подсчёте количества целых витков прокладки и поможет при удалении гильзы с шаблона, когда на гильзе уже будет намотана катушка.
Чтобы предотвратить проворачивание прокладки во время намотки катушки, наносим каплю клея «88Н» на шаблон со стороны его хвостовика как раз в том месте, где нанесена метка.
Теперь очень плотно наматываем прокладку из электрокартона на оправку, не допуская перехлёста краёв. (Разверните плеер не весь экран, чтобы увидеть видео в оригинальном разрешении).
В качестве прокладки можно использовать любую плотную бумагу подходящей толщины. Не подойдёт только дешёвая рыхлая бумага, которая может деформироваться при намотке катушки.
Если измерять сразу по десять слоёв бумаги, то можно повысить точность измерения штангенциркуля до точности микрометра.
Повысить точность при подборе толщины прокладки можно, если использовать дробное количество витков. Так, например, чтобы получить зазор 0,25 мм при использовании бумаги толщиной 0,1мм, можно намотать 2,5 слоя. Но, при этом нужно иметь в виду, что чем тоньше используется бумага для прокладки с дробным количеством витков, тем меньше будет отклонение катушки от правильной цилиндрической формы.
В большинстве случаев, при перемотке динамиков, длину гильзы и положение катушки на гильзе можно определить по остаткам старой гильзы.
Если определить длину катушки и гильзы нельзя, например, в случае, когда картонная гильза полностью выгорела, но провод всё же сохранился, то длину намотки можно рассчитать по формуле:
L = R * d³ / (14 * 10 -5 * D)
L – длина катушки в мм.
R – сопротивление динамика в Ом.
d – диаметр медного провода круглого сечения в мм.
D – диаметр гильзы в мм.
Эта же формула для алюминиевого провода:
L = R * d³ / (22 * 10 -5 * D)
Пример расчёта.
Исходные данные.
Сопротивление динамика – 3,6 Ом.
Диаметр медного провода – 0,27мм.
Диаметр гильзы – 25мм.
L = 3,6 * 0,27³ / (14 * 10-5 * 25) ≈ 20 (мм).
Если вычисления делать лень, то можно просто намотать тестовую катушку, подогнав её под необходимое сопротивление, и измерить её длину.
Зная длину намотки катушки можно вычислить её положение относительно края диффузора. Для этого диффузор укладывают в корзину и замеряют расстояние между нижним краем диффузора и верхним краем фланца.
Этот замер можно снять, если вставить бумажное кольцо в зазор магнитной системы и сделать метку на уровне верхнего края фланца.
Положение катушки и соответствующую длину гильзы рассчитывают так, чтобы катушка была расположена симметрично относительно тела верхнего фланца.
Измерить толщину верхнего фланца можно вот так.
Если конструкция динамика не позволяет с внешней стороны определить толщину верхнего фланца, тогда, этот размер можно снять при помощи отрезка проволоки, загнутой на конце, вроде той, что используется для удаления металлических опилок.
Для промера, достаточно вставить крючок в щель магнитного зазора и потянуть вверх, зацепившись за нижний край верхнего фланца. Если теперь сделать метку на уровне верхнего края фланца… Дальше должно быть понятно.
Когда внутренний диаметр и длина гильзы определены, можно вырезать заготовку и закрепить её поверх прокладки.
Подробное описание диагностики и ремонта динамиков средней и большой мощности. Статья написана для желающих отремонтировать динамики, обладающих навыками намотки и пайки.
Я занимался ремонтом динамиков 15 лет и хочу передать полученные навыки и приёмы работы датагорцам.
Извините за отсутствие подробных фотографий процесса, всё оборудование и работа сейчас остались в прошлом.
Захрипел или перестал звучать динамик и хочешь вернуть его к жизни? Сначала - диагностика.
Снимаем динамик, отсоединяем провода от клемм, предварительно пометив полярность. В дальнейшем придерживаемся этого правила: всё, что разбираем, рисуем или фотографируем - очень поможет.
Проверяем прибором сопротивление обмотки. Тут возможны три варианта.
1) Обрыв.
2) Номинальное сопротивление.
3) Уменьшенное сопротивление.
Теперь вторая проверка. Кладём динамик на магнит и аккуратно двигаем диффузор вверх-вниз. Если слышен шорох или скрип, либо нет движения - динамик придётся разбирать.
Если скрежета нет
, а обмотка в обрыве - нужно проверить проводимость гибких проводов от клемм до пайки обмотки. Они сделаны из ниток, переплетённых с медными жилками, которые со временем ломаются. Их можно заменить без разборки динамика проводом М.Г. Т.Ф. подходящего сечения или лентой-оплёткой для снимания лишнего припоя.
Припаиваем провода так, чтобы они не натягивались при движении диффузора и не задевали его. Место пайки проклеиваем клеем «Момент».
Если динамик нужно разбирать , отсоединяем провода от клемм, кладём динамик на магнит и тампоном, смоченным в ацетоне, размягчаем клей вокруг защитного колпачка и снимаем его, поддевая не острым скальпелем. Этим же способом отклеиваем наружный край диффузора и наружный край центрирующей шайбы. Осторожно вытаскиваем диффузор вертикально вверх без перекоса.
Расклеивать каркас катушки от диффузора и центрирующей шайбы я не советую, чтобы не нарушить центровку динамика.
Для перемотки нужно собрать простое приспособление
, устройство которого понятно из рисунка. Самая сложная его часть – оправка для катушки. Для его изготовления нужно обратиться к токарю. Длина оправки 100-150 мм, материал – любой металл.
Измеряем внутренний диаметр катушки (x). Оправка для катушки должна иметь диаметр х+0,5 мм на одном крае и х-0,5 мм на другом крае.
На бОльшем торце сверлим отверстие 3,2 мм и нарезаем резьбу М4 для крепления ручки.
Сверлим сквозное отверстие 6,5 мм для шпильки. Поверхность оправки нужно отшлифовать.
Теперь можно начинать мотать. Нам понадобится клей на спиртовой основе, например, БФ-2 или БФ-6, бумага из конденсатора МБМ, провод и много терпения.
Клей разводим спиртом. Прокалываем иглой центрирующую шайбу, продеваем провод обмотки и припаиваем к гибкому проводу. Фиксируем провод в месте пайки и в начале обмотки, приклеивая кусочки бумаги.
Если каркас катушки из металла – оклеиваем его слоем бумаги из конденсатора без наложения слоёв. Мотаем провод виток к витку, проклеивая до намотки и поверх. Излишки клея снимаем пальцем. Стараемся мотать не туго, но плотно.
На первый слой клеим бумагу из конденсатора без наложения слоёв и выполняем те же действия в обратном порядке. Когда обмотка готова и припаяна к выводам, нужно соединить их к источнику питания 4-5 Вольт с током 1-2 Ампера для просушки. Обмотка нагреется до 50-60 градусов, при этом клей высохнет и отвердеет, катушка немного расширится. Это поможет легко снять её с оправки.
Проверяем свободный ход катушки в зазоре динамика и начинаем сборку.
Нам нужно выровнять катушку точно по центру. Есть 2 способа это сделать.
1) Поставить в зазор прокладку из фотоплёнки или рентгеновской плёнки.
2) Подать на катушку небольшое постоянное напряжение 2-3 Вольта, чтобы она немного втянулась внутрь.
Наносим слой клея «Момент» на наружный край диффузора и наружный край центрирующей шайбы и опускаем диффузор вертикально вниз без перекоса и без радиального смещения, прижимаем. Можно перевернуть динамик на ровный стол, и, пока клей сохнет, припаять провода к клеммам.
После высыхания клея удаляем прокладку и проверяем свободный ход катушки в зазоре динамика.
Если всё в порядке – приклеиваем на место защитный колпачок и наслаждаемся результатом!
Спасибо за внимание!
Наверно в каждого радиолюбителя, да и не только радиолюбителя есть дома . Случиться такое может с каждым. Пробой выходных транзисторов,перегрузка, или заводской брак и многое другое может привести к выходу из строя катушки внутри динамика. Хочу вам рассказать о своем случае. Динамическая головка 25ГДН-3-4 .Покинула нас, уйдя в мир духов, при прослушивании тяжелого рока:) Уходила красиво. Сперва начала сильно хрипеть, а потом с нее повалил густой и вонючий дым. Оплавился пыле-защитный колпачок. После разборки выяснилось, что еще и сгорело пол катушки.
Перемотать его не тяжело, но работа требует терпения. У меня получилось только со второго раза намотать катушку. Итак, приступим к ремонту динамика.
- Эффективный рабочий диапазон частот - 50 - 5000 Гц
- Уровень характеристической чувствительности - 84 Дб/Вт*м
- Неравномерность АЧХ - 14 Дб
- Полный коэффициент гармонических искажений - 3 - 6 %
- Номинальное электрическое сопротивление - 4 Ом
- Предельная шумовая (паспортная) мощность - 25 Вт
- Предельная долговременная мощность - 30 Вт
- Предельная кратковременная мощность - 70 Вт
- Частота основного резонанса - 55 ±10 Гц
- Эквивалентный обьем - 8 Vas Литр
- Полная добротность - 0,5 ±0,5 Qts
- Диаметр диффузора - 110 мм
- Размеры магнита - d110х16 мм
- Общие габаритные размеры - d125x79 мм (мои замеры - d125х73 мм)
- Масса - 2000 г
- ОСТ 4.383001-85
И данные о катушке динамика:
- Марка провода - ПЭТВ-1
- Диаметр провода - 0,224 мм
- Количество слоев намотки - 2
- Количество витков в 1-ом слое - 47
- Количество витков во 2-ом слое - 46
- Оммическое сопротивление - 3,1 ±0,4 Ом
- Высота звуковой катушки - 22,5 мм
- Внутренний диаметр - 25,4 мм
- Внешний диаметр, вместе с намоткой - 26,6 мм
Информация есть. Подбираем нужный диаметр провода и переходим ко второму этапу.
Этап 2 – разборка динамика. Отпаиваем многожильные проводки идущие от катушки к клеммам динамика. Для разборки нам понадобиться растворитель, кисточка и полиэтиленовый мешок. Растворитель для красок. На банке писало – 647. Купил в магазине, где продают авто-эмали. Нам нужно ним растворить клей, которым склеен динамик. Для этого кисточкой, смоченной в растворителе, обмазываем краи динамика. А также снизу полотняную центрующую шайбу, тоже по краям где проклеена. Пылезащитный колпачок тоже нужно отклеить. Но у меня он не сохранился. После пропитки кладем динамик в полиэтиленовый мешок и завязываем. Это для того чтоб растворитель не и испарялся так быстро. Ждем около десяти минут. Вынимаем и смотрим. Клей должен был растворится. Сверху диффузор можно снять руками, а снизу мембрану нужно поддеть ножом или скальпелем. Если он тяжело отстает, то повторяем процедуру с растворителем и пакетом. Все работы с растворителем и клеем надо проводить на улице. Я делал на балконе. Надеюсь все получилось.
Этап 4
– сборка. Намотанную катушку приклеиваем к диффузору. Нужно стараться как можно ровнее. На сей раз нужно использовать клей, который можно растворить. Вдруг его нужно будет еще раз разбирать. Для этого купил клей для клейки резины. Проводки катушки припаиваем к многожильным на диффузоре.
Катушку с керном динамика нужно отцентровать с помощью куска фотопленки, или тонкого пластика. Соединяем. Полотняную мембрану приглажеваем ножом, или каким нибудь плоским предметом. Для надежности скрепления диффузора с каркасом прикручываем динамик к ровной поверхности саморезами.
Припаиваем многожильный провод к клеммам динамика и ждем несколько часов.
Как видно, не чего сложного нет. Думаю что не целесообразно будет перематывать маломощные маленькие динамики. Но это зависит от вашего желания. Возможно можно что то упростить, или сделать лучше. Удачной всем перемотки. Динамик ремонтировал - Бухарь .