Projekt zwrotnicy do zestawu głośnikowego w obudowie ALTUS 300

[Krasul]

Szanowni Państwo.

Chciałbym dzisiaj Państwu przedstawić projekt zwrotnicy do zestawu głośnikowego w obudowie ALTUS 300. Taki zestaw można sobie wykonać tanim kosztem we własnym zakresie. Charakteryzuje się on wyrównaną charakterystyką poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości, wyrównaną charakterystyką opóźnienia grupowego w funkcji częstotliwości oraz wyrównaną charakterystyką modułu impedancji w funkcji częstotliwości poza obszarem rezonansów głośnika niskotonowego w obudowie basrefleks, co jest szczególnie korzystne z punktu widzenia użytkowników wzmacniaczy lampowych. Zwrotnica ta była wielokrotnie optymalizowana pod kątem uzyskania jak najlepszych rezultatów dźwiękowych i parametrów elektrycznych. Częstotliwości podziału: 500 Hz, 5 kHz.

Aby wykonać taki zestaw będziemy potrzebować następujących elementów:

1) Dwie obudowy od zestawu ALTUS 300 wraz z przyłączami, gniazdami maskownic, maskownicami, cokołami i rurami basrefleks, wykonane z płyty MDF o grubości 18 mm (można zamówić w Tonsilu).



2) Głośnik GDN 30/60/3 z kobaltowym obwodem magnetycznym (najlepiej ze starej produkcji, ponieważ wersja współczesna nie posiada na rdzeniu miedzianego pierścienia Faradaya i jej zastosowanie wymaga przerobienia obwodu kompensacyjnego Zobla w proponowanej zwrotnicy).







3) Głośnik GDM 18/80, dostępny w ciągłej sprzedaży.



4) Głośnik GDWK 9/80/1, dostępny w ciągłej sprzedaży.



5) Pierścienie do GDN i GDM wykonane w Tonsilu na zamówienie bez fazowania otworów montażowych (otwory z fazowaniami "wyrabiają się" podczas montażu i demontażu co wygląda nieestetycznie), przeznaczone do przykręcania wkrętami M4 z łbem walcowym pod płaski śrubokręt.



6) Pierścienie do GDWK wykonane w Tonsilu na zamówienie bez fazowania otworów montażowych na podstawie rysunku (nie są one produkowane seryjnie).

Dokumentacja:

Pierścień GDWK.pdf

(125 KiB) Pobrany 111 razy

7) Watolina do wytłumienia.

Elementy zwrotnicy.





9) Nakrętki pazurkowe.



Montaż zestawu rozpoczynamy od przerobienia obudów. W pierwszej kolejności rozwiercamy wiertarką w obudowach wszystkie otwory pod śruby M4 wiertłem o średnicy 5,5 mm i przy pomocy praski montujemy w nich od środka nakrętki pazurkowe. W następnej kolejności musimy "rozrajblować" plinikiem otwór montażowy pod głośnik wysokotonowy (oryginalnie głośnik tubowy montowany jest w otworze o średnicy fi 78 mm a my potrzebujemy wymiar fi 80 mm pod głośnik kopułkowy). Na ściankach przyklejamy od środka butaprenem lub przymocowujemy zszywaczem tapicerskim watolinę.

Następnie przystępujemy do montażu zwrotnicy według zaproponowanego schematu. Zwrotnicę najlepiej umieścić w każdej obudowie na dwóch osobnych płytach (czyli na zestaw wyjdą cztery płyty). Osobno tor niskotonowy i osobno średnio- i wysokotonowy. Rozmieszczenie elementów pokazano na poniższych fotografiach.





Opcjonalnie przed filtrem toru wysokotonowego można zamontować żarówkę samochodową od kierunkowskazów w celu zabezpieczenia głośnika wysokotonowego przed przeciążeniem.



Zwrotnice przykręcamy za pośrednictwem nóżek dystansowych wkrętami do drewna do tylnej i dolnej ścianki zestawu. Pod każdą płytę zwrotnicy podkładamy piankę poliuretanową.

Połączenia pomiędzy głośnikami a zwrotnicą realizujemy dwużyłowymi przewodami miedzianymi o następujących przekrojach:

- 2,5 mm^2 - tor niskotonowy

- 1,5 mm^2 - tor średniotonowy

- 0,5 mm^2 - tor wysokotonowy

Połączenie pomiędzy zwrotnicami a przyłączem - 2,5 mm^2.

Wygląd gotowego zestawu.



Wyniki pomiarów:

- kanał lewy:



- kanał prawy:



Rozbieżności wynikają z tolerancji wykonania głośników i elementów składowych zwrotnic.

Zastosowanie głośnika GDN 30/60/3 z bieżącej produkcji wymaga eksperymentalnego zwiększenia pojemności kondensatora C2 w układzie kompensacyjnym Zobla w taki sposób aby w otoczeniu częstotliwości 500 Hz uzyskać liniowy przebieg wypadkowej charakterystyki modułu impedancji całego zestawu w funkcji częstotliwości. Głośniki w wersji z bieżącej produkcji nie posiadają bowiem na rdzeniu obwodu magnetycznego miedzianego pierścienia Faradaya.

Projekt tej zwrotnicy nie został akurat zamieszczony w mojej najnowszej książce pt. "Wprowadzenie do projektowania układów zwrotnic zestawów głośnikowych. Poradnik praktyczny", ale można w niej znaleźć dużo przydatnych informacji z zakresu budowy i zasady działania zwrotnic RLC a także zapoznać się z innymi projektami podobnych układów:

https://www.youtube.com/watch?v=BOeuOzC1GBU

https://www.youtube.com/watch?v=Gw5Ggn8SnNc

Wywiady z autorem:

https://www.youtube.com/watch?v=9HaiOeq7LMI

https://wrzesnia.info.pl/pl/11_wiadomos ... onsil.html

Poniżej zamieszczam linki do zakupu mojej książki:

Dla czytelników z Polski:

https://www.empik.com/wprowadzenie-do-p ... ,ksiazka-p

https://ksiegarnia.pwn.pl/Wprowadzenie- ... 014,p.html

https://pzwl.pl/Wprowadzenie-do-projekt ... gLYbvD_BwE

https://tantis.pl/wprowadzenie-do-proje ... gLduvD_BwE

https://www.bookbook.pl/poradniki-i-alb ... gIE1PD_BwE

https://multiszop.pl/wprowadzenie-do-pr ... gLRz_D_BwE

Dla czytelników z zagranicy:

https://www.amazon.de/-/en/Lysek-Tomasz/dp/8395624301

https://ksiegarniainternetowa.co.uk/pl/ ... 8395624308

https://thepolishbookstore.com/PL/p/585 ... praktyczny

https://aredi.ru/vvedenie_v_konstruktsi ... 39355.html

Serdecznie zapraszam do lektury

Z poważaniem

Tomasz Łysek

[Einherjer]

Wygląda ciekawie, ale w sekcji "pomiary" miałem nadzieję znaleźć pomiary charakterystyki częstotliwościowej, a nie tylko pomiar impedancji. Skąd ta pewność, że charakteryzują się one "wyrównaną charakterystyką poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości"?

[Krasul]

Wszystkie dane potrzebne do budowy podałem. Nic nie stoi na przeszkodzie aby wykonać taki zestaw we własnym zakresie i wykonać pomiar charakterystyki poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości w komorze bezechowej według wybranej przez siebie normy. Ja takiej charakterystyki nie zamieszczę bo zaraz zacznie się szarlataneria i wydziwianie, że u kogoś nie wyszło identycznie bo inaczej ustawił mikrofon. Pomiar charakterystyki modułu impedancji w funkcji częstotliwości jest bardziej miarodajny jeżeli chodzi o jakość wykonania zwrotnicy zestawu ponieważ każdy może go wykonać we własnym zakresie przy pomocy komputerowego wobulatora.

[Romekd]

Czołem.
Charakterystyki modułu impedancji wyglądają całkiem przyzwoicie. Dla częstotliwości 100 Hz moduł ten spada do ok 6,2 Ω. Bardzo jestem ciekaw jak wygląda kąt przesunięcia fazowego między napięciem a prądem pobieranym przez ten zestaw głośnikowy w zakresie całego pasma akustycznego. Ma może Kolega również taki wykres?

Pozdrawiam
Romek

[taipan3]

A jaka jest skuteczność tych kolumn ?
Pozdrawiam

[Krasul]

Dla częstotliwości 100 Hz moduł impedancji spada do wartości około 7 Ω (na osi Y działka jest co 2 Ω). Tak więc tragedii nie ma, za to jest odrobinę więcej niskich tonów. Wykres fazy elektrycznej musiałbym zmierzyć. Nie mam go na dysku. Zmierzyłem tylko moduł impedancji w obydwu kanałach. Taki pomiar trwa bardzo długo ponieważ jeśli chce się uzyskać dokładne odwzorowanie w zakresie niskich częstotliwości to trzeba zebrać bardzo dużo wartości pomiarowych podczas wobulacji całego pasma akustycznego (jest to pomiar sinusoidalny).

Średnia efektywność: 91 dB/W/m.

[Krasul]

Pierścień GDWK.pdf

(125 KiB) Pobrany 142 razy

Załączam za to rysunek techniczny pierścienia GDWK ponieważ widzę, że nie załączył się do pierwszej wiadomości a jest on potrzebny do zlecenia jego produkcji jednostkowej w Tonsilu (toczy się go z tej samej wytłoczki co widoczny na stronie pierścień do GDWT, tylko trzeba zebrać mniej materiału).

[Pixel]

Trochę OT ale panowie inżynierowie powinni powtórzyć sobie podstawy rysunku technicznego... a dokładniej grubość linii.

[Krasul]

W sumie racja, bo ja to akurat rysowałem a z rysunku technicznego na studiach miałem trzy na szynach, więc nie są to jakieś himalaje inżynierii mechanicznej, tym niemniej jak dałem ten rysunek do narzędziowni w Tonsilu to byli mi wstanie utoczyć i pomalować takie pierścienie i wszystko tam pasuje (tam głównie jeden wymiar wewnętrzny musi być szerszy niż przy GDWT bo inaczej GDWK się nie zmieści).

[Pixel]

no to podpadłem... ale wiesz ja mam swoje lata i wolę "widzieć" niż się domyślać... ale dość o tym bo nas moderator pozdrowi.

[Krasul]

Nic nie szkodzi. Ważne, że tam nie ma błędów w wymiarowaniu bo wtedy ktoś by wydał pieniądze na obróbkę tego detalu na zakładzie a by mu potem przy montażu nie pasowało. A i tak trzeba rajblować pilnikiem otwór pod GDWK w oryginalnych obudowach bo oni mają programy na CNC poustawiane i nie będą dla jednej pary specjalnie zmieniać trajektorii ruchu freza.

[Tomek Janiszewski]

Wygląda ciekawie, ale w sekcji "pomiary" miałem nadzieję znaleźć pomiary charakterystyki częstotliwościowej, a nie tylko pomiar impedancji. Skąd ta pewność, że charakteryzują się one "wyrównaną charakterystyką poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości"?

Alternatywą, może nie tak przekonywującą jak charakterystyka ciśnienia ale łatwiejszą do zmierzenia mogłyby być charakterystyki napięć na poszczególnych głośnikach. Choć patrząc na gładką charakterystykę impedancji (oczywiście poza zakresem rezonansu GDN) spodziewałbym się wyrównanych charakterystyk w zakresie pracy każdego głośników, i monotonicznego spadku poza nim. Gdyby występowały jakieś przepięcia - natychmiast odbiłyby się na charakterystyce impedancji w postaci spadków poniżej wartości znamionowej.
Również na charakterystyce kąta fazowego impedancji nie spodziewałbym się wobec powyższego żadnych sensacji, poza bezpośrednim sąsiedztwem rezonansu.
Więc jak się chce - to można zaprojektować porządną zwrotnicę do kolumny (i to nawet 3-rzędu) nie wymagającej wzmacniacza dostosowanego do współpracy z tzw. trudnymi zespołami głośnikowymi. Ktoś kto wymyślił to pojęcie - chciał po prostu usprawiedliwić czyjeś lub własne nieudacznictwo.

[Krasul]

Witam ponownie.

Oto oczekiwane charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe filtrów obciążonych rezystancyjnie. Dodatkowo wykresy fazowo-częstotliwościowe (w tym przypadku chodzi oczywiście o fazę elektryczną a nie akustyczną). Charakterystyki uwzględniają ESR cewek i kondensatorów.

Pozdrawiam T.Ł.

[Romekd]

Czołem.

Dla częstotliwości 100 Hz moduł impedancji spada do wartości około 7 Ω (na osi Y działka jest co 2 Ω). Tak więc tragedii nie ma, za to jest odrobinę więcej niskich tonów. Wykres fazy elektrycznej musiałbym zmierzyć. Nie mam go na dysku. Zmierzyłem tylko moduł impedancji w obydwu kanałach. Taki pomiar trwa bardzo długo ponieważ jeśli chce się uzyskać dokładne odwzorowanie w zakresie niskich częstotliwości to trzeba zebrać bardzo dużo wartości pomiarowych podczas wobulacji całego pasma akustycznego (jest to pomiar sinusoidalny).

Dziękuję za odpowiedź. Z tym 6,2 Ω to może nieco przesadziłem, ale z pewnością nie jest to 7 Ω, a raczej bliżej wartości 6,5 Ω, czyli około 19% poniżej impedancji znamionowej zestawu, no chyba że to "efekt paralaksy"

Jeżeli przy tej wartości kąt przesunięcia fazy prądu względem napięcia będzie niewielki, to faktycznie wielkiego problemu nie ma (choć w zakresie 30 Hz...100 Hz jednak wiele się w muzyce "dzieje"... ). Pomiar kąta przesunięcia fazowego dla tej akurat częstotliwości (100 Hz) nie powinien nastręczać wielkich problemów, gdyż jest to jedna z najczęściej występujących częstotliwości wielu mierników RLC, które w większości potrafią również wskazać kąt przesunięcia prądu względem napięcia. Oczywiście dla obciążenia filtru głośnikiem w obudowie, a nie obciążenia rezystancyjnego. Nie żebym szukał dziury w całym, ale po prostu bardzo interesuje mnie ten właśnie parametr.

Pozdrawiam
Romek

[Tomek Janiszewski]

Oto oczekiwane charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe filtrów obciążonych rezystancyjnie. Dodatkowo wykresy fazowo-częstotliwościowe (w tym przypadku chodzi oczywiście o fazę elektryczną a nie akustyczną). Charakterystyki uwzględniają ESR cewek i kondensatorów.

Tych "przeskoków" faz nasuwających skojarzenia z filtrami zaporowymi nie należy oczywiście traktować dosłownie. Wynikają one z prezentacji wyników na osiach obejmujących zakres -180st do +180st. Tam gdzie faza nagle "przeskakuje" z -180st na 180st w rzeczywistości przesunięcie fazy schodzi poniżej -180st, dążąc do -270st, a nie do +90st, jak to przedstawiają wykresy.

Dla częstotliwości 100 Hz moduł impedancji spada do wartości około 7 Ω (na osi Y działka jest co 2 Ω)

Gdyby tak udało się zlikwidować niewielką "górkę" na charakterystyce napięcia na GDN w zakresie 100-400Hz to może uniknęłoby się spadku impedancji do 7 omów.

Posty scalono.
[Romekd]