Fórum témák
» Több friss téma |
Cikkek » Hangsugárzók építése Hangsugárzók építése
Szerző: balance, idő: 9:21, Olvasva: 113, Oldal olvasási idő: kb. 9 perc
A bemutatásra kerülő hangsugárzó egy álló torony konstrukció, amely két különálló dobozból áll. Az alsó egy nyitott rendszerű mélysugárzó, a felső egy zárt rendszerű középsugárzó, amelynek lépcsős előlapjára a magassugárzó is fel lett szerelve. A különálló középsugárzó házra kisebb mértékben hat a mélysugárzó rezgése, illetve, mivel a középsugárzó kosara nyitott, mindenképpen szükség lett volna saját foglalatba helyezni. A torony elrendezés miatt nincs szükség állványra, a meghajtók egyből a hallgatási magasságba kerültek, valamint a középsugárzó házban a keresztváltó is kényelmesen elfér. A két különálló ház lehetővé tette, hogy a mély-, és a középsugárzó közötti késleltetés bonyolult asztalosmunka nélkül egyszerűen beállítható legyen. A bemutató célja a villamos és akusztikai mérések, valamint a keresztváltó tervezés illusztrálása. A meghajtókészlet
A sugárzó megjelenését a mélysugárzó ház mérete határozza meg, ezért a rendszert ahhoz a térfogathoz kellett igazítani. Az SB20 T-S paraméterei egy kb. 55 literes házat jeleztek előre. Ez a térfogat már nem kevés és, hogy a sugárzó ne legyen domináns, egy keskeny, karcsú forma látszott kedvezőnek. A magassági és a szélességi méret meghatározása után a mélységi mérete volt a kiadódó. A középsugárzó rezonanciája olyan messze került a sávszűrő alsó határfrekvenciájától, hogy nem szükséges pontosan hangolt ház, csak arra törekedtem, hogy a rezonanciája ne növekedjen túlzott mértékben, a keresztezési frekvenciát viszonylag szabadon meg lehessen választani. Többek között ezért is választottam nyitott kosarú középsugárzót. A 29. ábrán látható a sugárzó elölnézeti rajza és az oldalnézeti metszete. Jól látható a két különálló ház, illetve a mélysugárzó doboz belső merevítései. A középsugárzó ház egy belső hátfallal rendelkezik, így a hátsó rekesz teljesen üres, ide kerül a keresztváltó a két oldalfalra szerelve. A tekercsek így megfelelő távolságban lehetnek egymástól. A mélysugárzó házában a meghajtó mögé a hátlapra, valamint az aljára tettem szálas csillapítóanyagot, ami vatelinbe csomagolt üveggyapot. Ezeket az üveggyapot párnákat a ház merevítői tartják a helyükön. Az előlap kétrétegű. Az oldalfalak, a tető, az alj és a hátlap 2 mm vastag alukasírozott öntapadós bitumennel van beborítva, az oldalak kaptak még filcborítást is. A reflexcső mindkét vége tölcséres kialakítású. A középsugárzó ház üveggyapottal van lazán feltöltve.
A mélysugárzó ház állóhullámai kb. 200...250 Hz és 500...550 Hz között jelentkeznek. A 30. ábrán látható impedanciaválaszok mutatják, hogy az alkalmazott csillapítás hogyan kezeli az állóhullámokat.
30. ábra Villamos és akusztikus mérések A méréseket a REW szoftverrel végeztem. Telepítés után csupán a hangkártya csatlakoztatását kell pontosan elvégezni és beállítani, majd egy egyszerű kalibrálás után az alapbeállításokkal azonnal használatba vehető. A villamos és az akusztikus méréshez más összeállítást kell használni, ezért a gyors átállás érdekében készítettem egy kapcsolós adaptert (JIG-et), aminek aktív elemei lehetnek diszkrét eszközök, vagy akár SK is elkészíthető. A blokkvázlatot és a csatlakoztatást a 31. ábra mutatja. Az akusztikus mérések elsőre bonyolultnak tűnhetnek, de egyáltalán nem azok. A kezdéshez pl. Subvoice oldala és/vagy Marius Tanasescu videói sok inspirációval és tanáccsal szolgálnak. Tanasescu Udemy-s kurzusainak a listaára nem életszerű, de ha az ember kivárja az akciókat, akkor reális áron is hozzáférhetők. Method: sweep Ha nem használunk referenciát az időzítéshez, a „Loop” kábelt ne kössük be. Ez a legegyszerűbb mérési összeállítás. (Kimmo Saunisto ezt az elrendezést nem javasolja, de mint látni fogjuk, működik) A REW-el történő mérés részletei a VituixCAD Measurement REW 2.pdf-ben, illetve a szoftver kézikönyvében részletesen dokumentálva vannak. Ha esetleg túl bonyolult, vagy ijesztő lenne, Subvoice oldalán a HOLMImpulse elég részletesen be van mutatva.
31. ábra. A méréseket tesztdobozokba épített meghajtókkal végeztem. Az impedanciaválaszok a 32. ábrán láthatók. A mélysugárzó válaszának alsó tartománya eltér a 30. ábráétól, mivel ez egy ideiglenesen összeállított doboz volt. Látható, hogy az állóhullám kezelés még nem olyan hatékony, mint a végleges változatban, azonban a tervezéshez megfelelő. Az akusztikus méréseket távoltérben és közeltérben végeztem. A távoltéri mérések mikrofonpozíciója és kimeneti szintje ugyanaz volt. A méréshez szinusz sweep mérőjelet használtam. Először megmértem mindhárom meghajtót egyenként. A magassugárzó mérését 300 Hz-től indítottam. Ezután azonos polaritással párhuzamosan kötöttem a mély-, és középsugárzót, majd a közép-, és magassugárzót. Készítettem egy-egy távoltéri mérést róluk (a magassugárzó mérésekor a mérés szintén 300 Hz-től indult). Ez az utóbbi két mérés a késleltetés megállapításához fog kelleni. Ezután megmértem közeltérben a mély-, és a középsugárzót, illetve a nyílást. A közeltéri méréseket kisebb jelszinttel kell mérni, hogy a mérőrendszer ne torzítson. A méréseket simítottam, a távoltérieket kapuztam is, majd beimportáltam a VituixCad szoftverbe. Itt korrigáltam a közeltéri mérést az előlap hatásával, illetve a mérések összefűzését is a VituixCAD-el végeztem. A meghajtók távoltéri válaszai a 33...35. ábrákon láthatók.
32. ábra
33. ábra
34. ábra
35. ábra A keresztezési frekvenciák becsült értéke a következőképpen adódott. A sávszűrő alsó határfrekvenciáját 600 Hz-re, a középsugárzó rezonanciájától két oktávnyi távolságra választottam. Ez a távolság elég nagy ahhoz, hogy a rezonancia környéki anomáliák ne befolyásolják a szűrőt, a fázis viszonylag kiegyensúlyozott, illetve innentől a membránkitérésre sem kell figyelni. Ezen kívül itt a középsugárzó már nem igényel hangolt dobozt, valamint a baffle step is ezen a frekvencián fejeződik be. Hátrányként jelentkezhet, hogy a mélysugárzó kicsit beleszól a középtartomány aljába, de remélhetőleg a nem túl magas váltási meredekség miatt a két meghajtó hangja elég jól keveredik, a váltás lágyabb lesz. A mélysugárzó esetében ezen a frekvencián még nem jelentkezik nagymértékű nyalábolás. Ezeken kívül egy alacsony frekvencián működő váltó mechanikai méretei és az ára is problémát okozhat. A felső határfrekvenciát a 3. táblázat és a magassugárzó rezonanciafrekvenciájának figyelembevételével választottam meg 3 kHz-re. Ez a frekvencia pont elkerüli a magassugárzó 1,5 kHz-es kiemelését. Így sikerült egy kb. 2,5 oktáv szélességű szűrőnek „helyet csinálni”. Késleltetések A következő lépés a késleltetések megállapítása. Elsőként a VituixCAD-ben létrehoztam a hangsugárzó projektjét, majd pedig a meghajtókat, amikhez betöltöttem a távoltéri szélessávú válaszaikat (a baffle step-el korrigált, összefűzött távoltéri válasz, a magassugárzóhoz elég a kapuzott távoltéri) és az impedanciaválaszaikat. Létrehoztam egy induló kapcsolást a 36. ábra szerint. A soros 10 mΩ-os ellenállásokkal egyszerűen lehet ki/bekapcsolni a meghajtókat.
Ezután fedvényként betöltöttem a közép-, és a magassugárzó közös válaszát, majd a középsugárzó késleltetésének növelésével, illetve a generátorfeszültség változtatásával a rendszerválaszt úgy alakítottam, hogy minél jobban illeszkedjen a fedvényre, különösen a felső keresztezési frekvencia környezetében, ahogy a 37. ábrán látható (a fedvény a piros pontvonal). A mélysugárzó ekkor ki volt kapcsolva.
37. ábra A mélysugárzó késleltetését hasonlóan határoztam meg. Csak a közép-, és a mélysugárzó működött, a rendszerválaszt ezen két meghajtó közös válaszára illesztettem a mélysugárzó késleltetésének növelésével, ahogy az a 38. ábrán látható (a fedvény a piros pontvonal). A késleltetések a következők lettek: BC25: 0 μs; TF0510: 5 μs, SB20: 105 μs.
38. ábra Tankönyvi váltó Ezután kiválasztottam a szűrőket. Az alsó frekvenciát BW2-vel, a felsőt LR4-el terveztem váltani. Egy tankönyvi váltóban megnéztem, hogyan teljesítenek ezek a szűrők a késleltetések birtokában. Az ismert formulákkal számolva a 39. ábrán látható váltó adódott. A meghajtókhoz nem töltöttem be semmit, csak a késleltetést állítottam be. Vegyük észre, hogy a 36. és 39. ábra meghajtói nem ugyanazok!
A kérdés az volt, hogy a késleltetések mekkora mértékben változtatják meg a tengelyirányú rendszerválaszt, illetve hogyan alakul az összegzés. A hullámosság ±1 dB-en belül van, ami jó. A középsugárzó polaritásának megfordításával a váltási frekvenciákon is megfelelő mértékű kioltás keletkezik, ami szintén jó. Az elméleti váltó válaszai a 40...41. ábrán láthatók. A meghajtók válaszai egyben a szűrők átviteli függvényei is. A szűrőparamétereket lejegyeztem a célválasz görbe létrehozásához. A feladat ezután a valós meghajtók válaszainak célválaszhoz történő illesztése volt.
40. ábra
41. ábra Váltótervezés A célválaszokat a VituixCAD Optimizer párbeszédablakában lehet felvenni. Az egyes meghajtók válaszait egyenként igazítottam a szűrőkkel ezekhez a görbékhez, majd miután ezzel készen voltam, megnéztem, hogy milyen az összhang a szűrők között, és hogyan alakul a rendszerválasz. Csak kismértékű korrekcióra volt szükség. A 42...45. ábrán a célválaszok és az egyes meghajtók válaszai, valamint a rendszerválasz látható. A rendszerválasz grafikonon a kék pontvonal a középsugárzó fordított polaritása mellett mutatja a rendszerválaszt. Egészen jól illeszkedik a tankönyvi váltó rendszerválaszához. A középsugárzó 1,2 kHz-es anomáliáját nem kezeltem. A 46...47. ábra a szűrők szimulált átviteli függvényét, valamint az impedanciaválaszt mutatja. A 48. ábra pedig magát a váltót. Ezek a görbék egyelőre a szimulátor kimenetei, hátravolt még az ellenőrzés.
42. ábra
43. ábra
45. ábra
47. ábra A váltó rajzán vegyük észre, hogy az akusztikus szűrőmeredekségek megvalósításához nem feltétlenül ugyanolyan meredekségű villamos szűrő szükséges. A váltó egyébként többé-kevésbé szokványos kialakítású, csupán néhány részlet szorulhat némi magyarázatra. A mélysugárzó LP szűrőjében a másodfokú szűrést a 4,7 mH tekercs és a 47 μF kondenzátor valósítja meg. A tekerccsel párhuzamos 120 ohmos ellenállás végzi a baffle step kompenzációt (ld. 25. ábra). Ennél érdekesebb a meghajtóval párhuzamosan kapcsolt 56 ohm szerepe. Ha az LP szűrő határfrekvenciája és a mélysugárzó ezen frekvenciához közelebb eső impedanciapúpjának frekvenciája túl közel van egymáshoz, az azzal jár, hogy a meghajtó a szűrő felé kapacitív jelleget mutat. Minél közelebb van a két frekvencia egymáshoz, annál erősebbet. Ezzel az a probléma, hogy a 100...150 Hz tartományban olyan kiemelés keletkezik a meghajtó válaszában, amit a szűrővel nem lehet kezelni. A megoldás a meghajtó kapacitív jellegének csökkentése. Baty szerint, ha a két frekvencia viszonya 15 alá esik, a meghajtót kompenzálni szükséges. Korrekt kompenzálás a meghajtóval párhuzamosan kapcsolt soros RLC rezgőkörrel lehetséges. Egy ilyen hálózat megvalósítása viszont nehézkes, mert a tekercs induktivitása a 10 mH, a kondenzátor kapacitása pedig a 100 μF nagyságrendbe esik. A gyakorlatban egy párhuzamos ellenállás már elfogadható kompromisszum. Esetemben a két frekvencia viszonya 8. A magassugárzó érzékenységét egy frekvenciafüggő L-paddal csökkentettem. Ugyan jobban szeretem az erősítőoldali soros ellenállást, de ebben az esetben azért döntöttem az L-pad mellett, mert a páratlan rendű HP szűrő zárótartományában a magassugárzó „magára marad”. Igaz, hogy biztonságos távolság van a rezonancia és a szűrő határfrekvenciája között, ráadásul a meghajtó még ferrofluiddal is töltött, de korrektebbnek találtam, hogy egy párhuzamos 18 ohm még rásegítsen a mechanikai csillapításra. Páros rendű HP szűrők esetében a meghajtóval mindig egy tekercs lesz, aminek az alacsony RDC-je automatikusan besegít a csillapításba. Teszt és hangolás (voicing) Megépítettem a váltó ideiglenes változatát. Végeztem egy ellenőrző mérést, ami az alapmérések és az utána történt beavatkozások pontosságát (vagy pontatlanságát) igazolja vissza. Csak egy távoltéri kapuzott mérést készítettem, mert elsősorban a keresztezési frekvenciák környezete érdekelt. A mérés ezért 350 Hz alatt nem érvényes. A frekvenciaválszt a 49. ábra, az impedanciaválaszt pedig az 50. ábra mutatja. Látható, hogy a valóság egészen jól egyezik a szimulációval. A sugárzót meghallgatva a középsugárzót és a magassugárzót túl „forrónak” találtam. A számomra megfelelő választ az 51. ábra mutatja. Az ábrán kék pontvonal jelzi az alapváltozatot.
49. ábra
50. ábra
Remélem, hogy írásom sokak számára haszonnal forgathatók, valamint a bemutatott sugárzó szimulációja és mérése kellőképpen igazolták a módszer hasznosságát az Olvasó számára. Minden lelkes hangsugárzó-építő amatőr társamnak sikeres építkezést kívánok. Maczkó József (Balance) Letölthető mellékletek
Értékeléshez bejelentkezés szükséges! |
Bejelentkezés
Hirdetés |
29. ábra
36. ábra
