Ремонт динамиков. Советы начинающим

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.

1. Катушка.
2. Гильза.
3. Прокладка.
4. Шаблон.
5. 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.

Как намотать катушку динамика?

Намотка катушек динамиков производится виток к витку до получения заданной длины катушки. Количество витков при этом, как правило, не считают.

1. Катушка.
2. Гильза.
3. Прокладка.
4. Шаблон.

При намотке следует поддерживать постоянное натяжение провода и тщательно укладывать витки. Особенно тщательно укладываются витки второго слоя, когда каждый виток должен быть строго уложен между витками первого слоя.

Чтобы было удобно осуществлять такую точную работу, позаботьтесь об упоре для руки.

Катушку с обмоточным проводом можно закрепить любым удобным для Вас способом и установить на полу.

Подробнее о самом простом станке для намотки динамиков можно прочесть .

Другой полезный инструмент, который понадобится для намотки катушек, это вот такая прищепка с грузиком.

Необходимую вязкость клея можно обеспечить добавлением небольшого количества спирта с тщательным перемешиванием.

Разверните плеер на весь экран, чтобы увидеть видео в полном разрешении.

Перед основной намоткой, на гильзу наматывается несколько лишних витков, для того, чтобы надёжно закрепить провод и гильзу на поверхности шаблона. Затем во время очередного лишнего витка на гильзу кисточкой наносится равномерный слой клея.

После этого, быстро мотается первый слой катушки. Затем к проводу цепляется грузик, который позволяет сохранить необходимое натяжение провода и освободить до этого занятую руку. Затем, первый слой катушки покрывается клеем.

Не пытайтесь на этом этапе крепить конец провода, намоткой на какой-нибудь предмет!

Любой лишний перегиб провода может увеличить габариты катушки, уменьшив тем самым внешний воздушный зазор.

Если всё-таки не удалось избежать перегибов провода, то несколько раз протяните проблемное место через ноготь большого пальца.

Через пятнадцать-двадцать минут, когда клей подсохнет, можно приступать к намотке второго слоя.

Сначала мотается один два витка второго слоя, а затем первый слой катушки покрывается клеем. Это делается для того, чтобы свежий клей не растворил клей, нанесённый ранее, и первый виток второго слоя не провалился в образовавшуюся щель между крайними витками первого слоя.

После намотки второго слоя провода, катушка подсушивается в течение 10-15 минут, а затем снова покрывается клеем.

Когда клей хорошо подсохнет, можно, либо снять с оправки катушку вместе с гильзой, если она уже вклеена в диффузор, либо вклеить её в диффузор прямо на шаблоне.

Однако в некоторых случаях гильзу вклеивают в диффузор уже во время сборки динамика.

Чтобы снять гильзу с шаблона, то место прокладки, где была нанесена фиксирующая капля клея, отрезается, и гильза снимается с оправки вместе с катушкой и прокладкой.

Если прокладка не скользит по оправке, значит, натяжение провода при намотке было слишком велико. Нужно отметить, что чрезмерное натяжение провода может уменьшить зазор между гильзой и керном и сделать сборку динамика невозможной. Это обусловлено тем, что медный провод может растягиваться и сжиматься, как и любой другой металл.

Так как в гильзе имеется щель, то во время намотки катушки в неё проникает клей и гильза приклеивается к прокладке.

Для того чтобы отделить прокладку от гильзы достаточно при помощи кисточки слегка смочить ацетоном или спиртом место, где прокладка склеилась с гильзой.

Вот наша катушка и готова. Теперь её следует досушить до конца.

Для окончательного отверждения клея, на катушку подаётся электрический ток. Силу тока подбирают для достижения оптимального режима отверждения.

Температуру в процессе сушки можно измерить электронным термометром.

Если нет подходящего блока питания, то катушку можно подключить к УНЧ и подать на его вход сигнал от Генератора Низкой Частоты (ГНЧ). Ссылка на программный ГНЧ есть в «Дополнительных материалах».

Режим отверждения клеев «БФ-2», «БФ-4».

Выдержать 60 мин. при комнатной температуре.

Затем 15 мин. при 55… 60ºС.

Затем 60 мин. при 85… 90ºС.

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.

Если динамик работал, но «скрипел», что иногда бывает при «развалившейся» катушке, то можно попытаться приклеить отклеившиеся витки катушки. Для этого их нужно аккуратно уложить на старое место, и просто промазать на два-три слоя клеем, с промежуточной просушкой. Бывает так, что один из выводов катушки просто отпаивается от токовода или промежуточной плоской шины в результате перегрева. В этом случае достаточно просто припаять его на место. Разумеется, не стоит для этого использовать низкотемпературные трубчатые припои, гораздо лучше применить классический ПОС. Если же катушка не только развалилась, но и почернела от перегрева, а лаковая изоляция провода обуглилась, то катушку однозначно лучше перемотать. Для динамиков с известными параметрами катушки (диаметра провода, числа слоев, и количества витков в каждом слое) можно просто удалить остатки старой обмотки катушки. Если же число витков не известно, то следует аккуратно смотать каждый слой обмотки, считая витки. Затем следует выбрать кусок смотанного провода с неповрежденной изоляцией, и замерив диаметр провода микрометром, подобрать провод с максимально близким диаметром. Если же этого сделать не удалось, то зная количество витков и сопротивление катушки постоянному току, можно высчитать требуемый диаметр провода. Вот формула для таких вычислений:

d = √(ρ(πn(D+bm)+k)/(250πR)),

где: d – диаметр провода звуковой катушки (мм), ρ – удельное сопротивление меди (0,0175 Ом*мм²/м), n – общее число витков катушки, D – внешний диаметр каркаса катушки (мм), b — ориентировочный диаметр провода (мм), m – число слоев обмотки, k – суммарная длина выводов катушки от крайних витков обмотки, до места припайки к гибким тоководам, R – сопротивление катушки постоянному току (Ом), п — число пи. Величина b является ориентировочной, и необходима для более точного вычисления средней длины витка звуковой катушки. Можно указывать b с точностью +/-0,1 мм от реального диаметра, без существенного уменьшения точности вычислений. Приведенная формула имеет такой вид:

d = √((πn(D+bm)+k)/44880R).

Эту же формулу можно использовать при пересчете сопротивления звуковой катушки на другое значение. Для перемотки катушки динамика стоит изготовить специальную моталку со сменными разрезными оправками. Ее конструкция проста и понятна из приведенных фотографий: 1, 2, 3.

Этой моталке уже больше 20 лет, и на ней перемотан не один десяток катушек. Это просто две пластины из текстолита (что были под рукой), соединенные четырьмя винтами М5. Вдоль плоскости соединения пластин просверлено отверстие диаметром несколько меньшим, чем диаметр оси моталке. Конструкция позволяет регулировать величину трения между остью моталки и ее корпусом, что довольно удобно при работе с проводами разного диаметра. Такое подтормаживание оси исключает самопроизвольное вращение оси, и предотвращает ослабление витков в неизбежных паузах в работе. В качестве пластин можно использовать и плотное дерево (бук, дуб, граб, береза), но мне кажется, что текстолит долговечнее. Разрезные оправки точатся под каждый диаметр звуковой катушки (их у меня набралось уже пара десятков) с плюсовым допуском примерно 0,05-0,07 мм. Разрезная оправка нужна для того, чтобы туго намотанную катушку после завершения работы было бы легче снять с оправки, слегка сжав ее.

У приведенного на фото динамика пластиковый каркас катушки не был поврежден (что чаще всего случается с бумажными каркасами), и я не стал его отклеивать от диффузора. В том случае, если бумажный каркас поврежден, приходится делать новый. После нескольких экспериментов по выбору материала для каркаса, я остановился (еще в те давние времена) на бумажных перфокартах от древних вычислительных машин типа «Минск-32″, и пр. Думаю, сейчас найти такие перфокарты будет проблематично, но при желании — можно. Хорошей альтернативой бумаге для изготовления каркасов катушек может служить алюминиевая фольга толщиной 0,05-0,1 мм. У меня сохранились запасы фольги толщиной 0,06 мм, из которой раньше делали крышки на стеклянные кефирные и молочные бутылки. Эта фольга довольно мягкая, легко выглаживается после случайного замятия и главное — не пружинит, и не напрягает медную обмотку катушки. Вес каркаса из такой фольги практически не больше веса бумажного каркаса. Прекрасный материал! Для катушек больших диаметров (мощные низкочастотные динамики) вполне подходит фольга от пивных банок. Правда, она довольно жесткая, поэтому перед намоткой полоску такой фольги нужной длины следует намотать на круглую оправку с диаметром раза в 2,5-3 меньше, чем диаметр катушки диффузора, и плотно обмотать по всей ширине, допустим, изолентой. После «освобождения» через несколько часов полоска фольги будет иметь как раз нужный вам диаметр. Достоинством металлического каркаса является его увеличенная теплопроводность, что существенно облегчает тепловой режим звуковой катушки. Маленькая хитрость, облегчающим процесс намотки: обязательно установите ограничивающие бордюры высотой 2-3 мм с обеих сторон от будущей обмотки, это позволит мотать катушку «от стенки до стенки», не боясь расползания нижнего слоя витков при намотке верхнего (-них) слоя (-ев). Бордюры лучше всего сделать из разрезных пластиковых шайб требуемого диаметра. В крайнем случае (как у меня на фото у правой щеки оправки) можно просто намотать в нужном месте один виток электрического провода в пластиковой изоляции. Левый бордюр в данном случае я намотал каким-то самоклеющимся эластичным пластиком (автомобильный декоративный молдинг). Перед намоткой поверхность металлического каркаса обязательно обезжиривается. Я использую изопропиловый спирт (у любом радиомагазине — 30 рублей за 0,25 литра). После этого поверхность каркаса между бордюрами промазывается не толстым слоем клея. Раньше использовал исключительно БФ-2. Сейчас такой клей достать у нас проблематично, поэтому покупаю в аптеках БФ-6, ближний родственник БФ-2 с незначительно худшими адгезивными и прочностными свойствами. Использовать новомодные сопливо-моментальные клеи типа «88», «Момент» или «Супер-моменты» (на цианокрилатной основе) не рекомендую по ряду их свойств, не облегчающих склейку и пропитку звуковых катушек. Только спиртовый клей, в крайнем случае — какой-либо клей на нитроцеллюлозной основе (можно подобрать что-нибудь из мебельных лаков).

На фотографии виден вращающийся на тонкой стальной оси поролоновый валик, который непосредственно перед началом намотки обильно пропитывается клеем. Валик я делаю из кусочка поролона, одетого на обрезок стержня от авторучки. Провод перед укладкой на каркас касается пропитанного клеем поролона, и попадает на него (каркас) уже вымазанный клеем. Это несложное приспособление существенно улучшает проклейку катушки. Провод при намотке тоже обезжиривается — на фото этого не видно (сфотографировано до начала работы, там и валик еще не пропитан клеем), но обычно я держу провод салфеткой, смоченной в том же изопропиловом спирте.

На очередном снимке показана «свеженькая» трехслойная катушка, на намотку которой у меня ушло не более 5-7 минут. После того, как катушка будет намотана, и слегка подсушена горячим воздухом (проще всего использовать бытовой фен), имеет смысл дополнительно пропитать ее на 2-3 слоя тем же клеем, можно слегка разведенным обычным спиртом. Я это делаю при помощи поролонового тампона.