Изготовление качественного громкоговорителя своими руками — это задача, требующая от мастера не только терпения, но и глубокого понимания физики процесса. Хотя современные технологии шагнули далеко вперед, классическая схема электромагнитного динамика остается отличным примером для изучения основ акустики. Если вы готовы к кропотливой работе и имеете под рукой необходимый инструмент, вы сможете воссоздать устройство, являющееся точной копией легендарного громкоговорителя «Magnavox» производства British Wireless.

Рис.1. Кожух для электромагнита из отрезка газовой трубы.

Перед началом сборки рекомендуется ознакомиться с основами качества и схемотехники усилителей, так как правильная работа динамика напрямую зависит от источника сигнала.

Кожух для электромагнита. Для изготовления основы, изображенной на рис. 1, используется газовая труба диаметром 3½ дюйма. С помощью ножовки по металлу отрезается кусок длиной 62 мм. Ключевой момент — идеальная плоскость разреза. Для этого трубу лучше закрепить в токарном станке и отрезать резцом. Верхняя и нижняя грани должны быть запилены абсолютно плоско, чтобы к цилиндрическому кольцу можно было привернуть снизу круглую шайбу диаметром 95 мм. Эта шайба вырезается из железного листа толщиной 5–6 мм, края тщательно запиливаются, и в центре делается сверление под винт ½''. Форма крышки, склепанной из двух железных шайб толщиной по 4 мм, показана на рис. 2:

Рис. 2. Крышка для магнитного кожуха.

Диаметр нижней шайбы подбирается таким образом, чтобы крышка входила в кожух плотно. Припаянное к верхней шайбе концентрическое кольцо имеет наружный диаметр 55 мм, высоту 12 мм и толщину стенок 4 мм.

Электромагнит. Конструкция деталей электромагнита показана на рис. 3. Справа изображена катушка, обмотанная медной проволокой диаметром 0,4 мм с двойной хлопчатобумажной изоляцией. Слева — сердечник из мягкого железа, в центре — полюсный наконечник. Длина сердечника составляет 40 мм, диаметр — 38 мм. Вдоль оси просверливается отверстие шириной 11 мм, в котором нарезается полудюймовая резьба. Крайне важно, чтобы отверстие было строго центральным, так как от этого зависит точность действия магнитных сил на мембрану. Магнитная катушка должна плотно надеваться на сердечник и изготавливаться по размерам, указанным на рис. 3:

Рис. 3. Детали электромагнита.

Боковые шайбы можно изготовить из тонкого дерева или плотного картона. Для уменьшения рассеивания магнитного потока верхнюю шайбу следует оклеить станиолем или сделать из тонкой листовой меди. На катушку наматывается около 400 метров медной проволоки толщиной 0,4 мм, что дает примерно 3000 витков. Полюсный наконечник имеет длину 25 мм, диаметр 15 мм и снабжен выступом длиной около 12 мм. На выступе нарезается полудюймовая резьба для ввинчивания в сердечник. Изготовление железного сердечника и наконечника требует токарного станка, поэтому эти детали лучше заказать у профессионального токаря.

Сборка электромагнита начинается с привертывания сердечника снизу к кожуху винтом, после чего на него надевается катушка. Концы обмотки соединяются с клеммами, укрепленными на наружной стороне кожуха. Клеммы насаживаются на небольшой эбонитовый брусок, опилленный по форме выпуклости кожуха, и привинчиваются к наружной стенке (см. рис. 4). Важно обеспечить надежную изоляцию клемм друг от друга — для этого под закрепляющие винты, проходящие сквозь стенку, подкладываются слюдяные шайбы.

Рис. 4. Крепление клемм на наружной стенке магнитного кожуха.

В крышке кожуха делается точно центрированное отверстие диаметром 23 мм, после чего крышка надевается на кожух. При тщательном выполнении работ полюсный наконечник оказывается ровно посередине отверстия, а его верхняя грань находится заподлицо с крышкой.

Мембрана со вспомогательной магнитной катушкой. Для достижения центрального действия магнитных сил на мембрану, современные конструкции отказались от магнитных мембран в пользу немагнитных материалов: слюды, алюминия, целлулоида. Это снижает массу мембраны вдвое, позволяя ей быстрее реагировать на звуковые колебания. Для взаимодействия с немагнитной мембраной используется метод прикрепления к ней маленького электромагнита (вспомогательной катушки), на который воздействует основной магнит громкоговорителя.

Рис. 5. Громкоговоритель в разрезе (без рупора).

В данной конструкции используется второй способ. На рис. 5 (разрез) маленькая вспомогательная магнитная катушка обозначена как S. Она подвешивается в воздушном зазоре между полюсным наконечником и крышкой кожуха и крепится к центру слюдяной мембраны тонкой алюминиевой скобкой. Катушка находится в зоне максимального магнитного потока, так как силовой поток направлен от наконечника непосредственно к крышке. Чтобы катушка S могла свободно двигаться, она должна висеть в небольшом воздушном зазоре, ни в коем случае не касаясь соседних деталей.

Рис. 6. Приспособление для зажатия слюдяной мембраны.

Рис. 6 демонстрирует приспособление для натяжения слюдяной мембраны, состоящее из четырех спаянных попарно медных колец. Мембрана диаметром 63–70 мм зажимается по всей окружности. Для качественного натяжения кольца шлифуются на выверочной плите наждачным порошком с маслом. Неровности обнаруживаются натиранием матовых колец о гладкую плиту: выступающие места становятся гладкими. Отшлифованные кольца сверлятся в восьми равноотстоящих точках, отверстия нарезаются для соединения колец винтами, между которыми закладывается слюдяная мембрана. Кольца припаиваются к отрезку трубы, насаженному на крышку кожуха, закрывая ее сверху.

Следующий этап — изготовление вспомогательной катушки S. Стеклянную трубку диаметром 16 мм обматывают папиросной бумагой, промазывая слои жидким рыбьим клеем, получая трубочку длиной 20 мм и толщиной стенок 0,5 мм. Не снимая со стеклянной основы, на трубочку наматывается эмалированная медная проволока длиной 10 м и толщиной 0,15 мм. Готовая обмотка покрывается изоляционным лаком для предотвращения раскручивания. Снимать катушку со стеклянной трубки можно только после полного высыхания.

Катушка снабжается алюминиевой скобкой: отрезается полоска алюминия шириной 2–3 мм и приклеивается шеллаковым клеем к внутренней стороне. При креплении с наружной стороны наклейки наносятся до намотки проволоки, которая наматывается поверх них. Необходимо убедиться в надежности изоляции между витками и скобкой (проверить можно карманной батареей и лампой). Скобка приклепывается к центру задней стороны слюдяной мембраны. Катушка аккуратно заводится в воздушный зазор между наконечником и крышкой, вися свободно. Концы обмотки продеваются через отверстия диаметром 1 мм и закрепляются в клеммах K₂ и К₁. Провода свертываются в маленькие спирали сразу после выхода из трубки, чтобы не мешать колебаниям.

Теперь основная часть работы завершена. Остается приладить рупор для усиления действия мембраны за счет колебаний воздушной массы.

Рис. 7. Рупор.

Изготовление рупора. Форма рупора на рис. 7 проста в изготовлении и не имеет ярко выраженного резонанса. Оптимальный материал — вулканизированная фибра толщиной 2 мм. Для рупора высотой 25 см используется пластинка, форма которой указана на рис. 8. Она сгибается воронкой, края склепываются. Верхушка спиливается лобзиком, и рупор насаживается на металлическую оправу, привинчиваемую к приспособлению для мембраны через резиновое кольцо (например, от консервной банки).

Рис. 8. Шаблон пластинки из вулканизированной фибры для изготовления рупора.

При отсутствии фибры подойдет листовая медь, алюминий, жесть или картон (в последнем случае его сгибают в намоченном виде, склеивают и просушивают 24 часа, обмотав бечевкой).

Трансформатор для громкоговорителя. Из-за малого сопротивления обмотки громкоговорителя ток от приемника высокого напряжения должен быть трансформирован. Сопротивление первичной катушки трансформатора должно составлять 1500 Ом. Для нее используется медная проволока толщиной 0,15 мм (двойная или одинарная шелковая изоляция). На вторичную катушку наматывается проволока толщиной 0,6 мм (двойная хлопчатобумажная изоляция) длиной 60 м. Громкоговоритель подключается ко вторичной катушке, а первичная соединяется с телефонными клеммами приемника.

Работа громкоговорителя. Перед запуском к клеммам К₃ и К₄ (рис. 5), соединенным с обмоткой маленькой катушки S, подключается вспомогательная батарея из аккумуляторных элементов. Напряжение регулируется потенциометром для достижения максимального эффекта.

Если громкоговоритель работает без искажений, но звук слабый, рекомендуется заменить полюсный наконечник на более широкий, чтобы уменьшить воздушный зазор вокруг катушки S.

Для более глубокого понимания акустических систем и их взаимодействия с усилителями, рекомендуем изучить материалы о ленточных динамиках и принципах работы компенсатора Буше.