Witam wszystkich.
Skończyłem ostatnio realizację projektu zespołu głośnikowego. Mimo pewnych perypetii z uruchomieniem wydaje mi się, że efekt końcowy jest co najmniej zadowalający, więc chciałbym się projektem podzielić. Udostępniam też aplikację XMachina służącą do projektowania zwrotnic, filtry do projektu powstały przy jej wykorzystaniu. Aplikacja dostępna jest pod adresem xmachina-ai.blogspot.com i jest darmowa do prywatnego użytku.
Zespół głośnikowy to niewielka konstrukcja bass-reflex o objętości <10l. Celem było zbudowanie małych ale pełnopasmowych monitorów. Pełnopasmowość zdefiniowałem sobie jako f6 przy około 40 Hz lub niewiele gorzej (jako że najniższa struna gitary basowej, E1, to 41.2 Hz).
Celem było też ogólne zrównoważenie charakterystyki częstotliwościowej dBspl, natomiast charakterystyka częstotliwościowa mocy akustycznej (power response) powinna przebiegać liniowo z niewielkim spadkiem.
Przyjąłem, że jest to konstrukcja do użytku domowego a więc nie muszą odznaczać się specjalnie wysoką mocą ani efektywnością.
Widok ogólny:
Wybrane przetworniki: Satori MW13P-4 (sbacoustics.com/product/5in-satori-mw13p-4) i Seas H1396-4 (seas.no/index.php?option=com_content&view=article&id=87:h1396-04-27tffncg&catid=45&Itemid=462).
Obudowa jest prostopadłościenna, bez zaokrągleń i fazowań. Wymiary zewnętrzne: 16x29x29cm , wykonana z 18mm sklejki brzozowej (co daje objętość 8l, BR dostrojony do około 48Hz).
Konstrukcja obudowy jest wzmocniona od wewnątrz: jest poprzeczka łącząca ściany boczne oraz listwy ze sklejki 12mm (szerokość 5cm) po obu stronach i od góry.
Przetworniki umieszczone są centralnie względem boków, a ich środki znajdują się w odległości 4 cm i 15,5 cm od górnej krawędzi.
Obudowa wypełniona jest włóknem poliestrowym.
W celu określenia charakterystyki częstotliwościowej mocy akustycznej wykonałem pomiary poza osią główną w krokach co 10 stopni. Wykorzystałem do tego prosty stolik obrotowy (diyaudio.pl/forum/praktycznie/w-trakcie-budowy/639817-prosty-stolik-obrotowy-do-pomiar%C3%B3w-kierunkowych#post647184).
Początkowo szukałem częstotliwości podziału w zakresie 2,5-3 kHz, ale dopasowanie charakterystyk tych dwóch przetworników pod kątem zakładanej odpowiedzi mocy okazało się trudne. Złagodziłem kryteria na częstotliwość podziału i wtedy XMachina dostarczyła następujące rozwiązanie:
(charakterystyka częstotliwościowa na na osi: błękit, charakterystyka mocy akustycznej: czerwony)
Okazało się jednak, że częstotliwość podziału wynosi około 5 kHz. Niewielka odległość do rezonansu własnego membrany (8kHz) wymaga ostrego filtrowania:
(charakterystyka częstotliwościowa na na osi: błękit, charakterystyka głośnika niskotonowego: szary, odpowiedź filtra przesunięta o 70dB: różowy)
Efektem ubocznym wysokiej częstotliwości podziału są znaczne zapadłości na charakterystykach w płaszczyźnie pionowej, które pojawiają się już przy 20 stopniach:
Mimo pewnych obaw spróbowałem te filtry zaimplementować. Zwrotnica wyszła nieminimalistyczna, ale też nie jakoś szczególnie skomplikowana. Rezystory połączone szeregowo z cewkami L1 i L2 wyeliminowałem stosując cewki nawinięte nieco cieńszym drutem.
Rezystor zaznaczony na zielono znalazł się w obwodzie z powodu konieczności korekcji zwrotnicy. Popełniłem błąd eksportując impedancję głośnika niskotonowego w efekcie czego moduł impedancji wyeksportowanej charakterystyki był znacznie niższy niż jest w rzeczywistości. Niestety ta błędna charakterystyka została wykorzystana w projekcie. I niestety zdałem sobie z tego sprawę, gdy filtry były już zmontowane.
Najpierw sprawdziłem, co zmieni się na charakterystyce, jeśli załaduję prawidłową charakterystykę impedancji, mając nadzieję, że zmiany będą nieistotne. Tak się jednak nie stało, szczególnie uległa pogorszeniu charakterystyka częstotliwościowa mocy akustycznej (power response). Nastąpiło wydatne wygięcie powyżej założonego celu, czyli liniowego spadku o około 1,5 dB na oktawę.
Następnie sprawdziłem, co dałoby się zrobić, aby impedancja obciążenia "widziana" z wyjścia filtra przypominała impedancję niewłaściwie użytą w projekcie.
Rozwiązanie okazało się dość proste, wystarczyło zbocznikować głośnik niskotonowy rezystorem (12R, 20W). Charakterystyka odpowiedzi mocy wróciła do docelowego kształtu liniowego (kosztem niewielkiego spadku efektywności).
6-pak VituixCad przed
i po poprawkach:
Zmontowane filtry L i R (brak tu rezystorów korekcyjnych 12R 20W, są one przylutowane do nasuwek na przewodach głośników niskotonowych):
Zwrotnica jest przymocowana do dolnej części obudowy:
Moduł impedancji (pomiar), minimum to 4,3 oma przy około 200Hz.
Zmierzona odpowiedź systemu na osi głównej po korekcji (oba egzemplarze):
Parametry głośnika niskotonowego odbiegają od wartości podawanych przez producenta (np. fs = 58Hz zamiast deklarowanych 41Hz), zmierzona charakterystyka różni się od symulacji w zakresie LF.
Porównując to z pomiarami trzeba przyznać, cel „f6 około 40Hz” nie został osiągnięty. (Ale to nie znaczy, że basu brakuje w ogóle, czasem z tego jednego 13cm głośnika płynie nawet bardzo niski bas, choć oczywiście nie w dużych ilościach.)
Lista komponentów (dla jednej sztuki):
Cewka powietrzna 0.18 mH 0.550 Ohm drut-0.50
Cewka powietrzna 0.43 mH 0.545 Ohm drut-0.70
Cewka rdzeniowa 0.560 mH 0.144 Ohm drut-1.00 Fe 0,021 Kg
Cewka powietrzna 0.20 mH 0.200 Ohm drut-1.00
Kondensator elektrolityczny Jantzen EleCap 100uF
Kondensator elektrolityczny Jantzen EleCap 18uF
Audyn Cap MKT 2,70 uF
Audyn Cap MKT 4,70 uF
Jantzen Audio Cross-Cap 0,68 uF
Rezystor Metalizowany 5 Watt 2,00 Ohm
Rezystor Metalizowany 5 Watt 4,70 Ohm
Rezystor Metalizowany 5 Watt 5,60 Ohm
Rezystor ceramiczny 20 Watt 12 Ohm
Rezystor SUPERES 5W 18.00 Ohm Drutowy bezindukcyjny
Bass reflex Monacor MBR-35 (ustawienie 110mm, zdjęta część ruchoma)
Cool? Ranking DIY
