Het hier geïntroduceerde hi-fi luidsprekerontwerp van hoge kwaliteit vormt een vervanging voor de gewone luidsprekerbehuizing. Het geluidsemissiepatroon lijkt op een elektrostatisch patroon. Het werkt zonder behuizing of behuizing voor de woofers, maar gebruikt normale dynamiek voor de aandrijfeenheden. De reproductie geeft een extreem ‘ruimtelijk’ effect op de oren.

Ontwerp Overwegingen

Elektrische energie wordt normaal gesproken omgezet in akoestische energie door middel van een dynamische aandrijfeenheid. U kunt andere vormen vinden, zoals de elektrostatische eenheden en linteenheden, maar deze zijn meestal duurder en soms ook gevoeliger of ingewikkelder om te bouwen in vergelijking met het klassieke kegeltype dat al ongeveer 70 jaar bestaat.

Over de hele wereld vele miljoenen luidspreker aandrijfeenheden worden jaarlijks vervaardigd. Slechts een klein percentage hiervan is gemaakt voor hifi-apparatuur: de rest is voor gebruik in telefoons, autoradio's. draagbare radio's, enzovoort.

Typisch wordt de conusluidspreker alleen geschikt geacht voor hoogwaardige audioverwerking, aangezien dit type het vermogen heeft om een aanzienlijk niveau van lucht in beweging te brengen (dat is het enige belangrijke aspect van de fysieke hoorkenmerken).

Wanneer een 'diafragma' lage frequenties moet repliceren, is het cruciaal dat de voor- en achterkant van de kegel elkaar niet kunnen 'detecteren' (anders kan er een akoestische kortsluiting optreden).

Hierdoor wordt voor de weergave van lage frequenties doorgaans een gesloten box of basreflexbehuizing gebruikt.

Dit soort omhulling heeft het nadeel, omdat het de neiging heeft om met de kegel mee te oscilleren (tenzij het op beton is vastgeschroefd).

Een paar specialisten zijn van mening dat het patroon zich moet focussen als een puntbron, dat wil zeggen dat alle frequentiebereiken moeten worden uitgezonden rond een hoek van 360 °.

In de praktijk is het stralingspatroon van middenfrequentie- en tweetereenheden beperkt tot ongeveer 180 °, alleen de woofers kunnen ongeveer 360 ° bereiken.

U kunt hiervoor oplossingen vinden door bijvoorbeeld de aandrijfeenheden ook aan de achterkant van de behuizing te bevestigen. Een andere mogelijkheid is het toepassen van elektrostatische drivers, omdat deze de golven naar voren en naar achteren duwen.

Omdat het gereproduceerde geluid aan de voorkant in tegenfase is met dat aan de achterkant, reageren deze modellen anders dan een multidirectionele radiator.

Dit soort eenheden worden daardoor dipoolradiatoren genoemd, ook al is de stralingsstijl achthoekig. De geluidsuitvoer van dit type apparaat kan echter buitengewoon aangenaam zijn om te horen, simpelweg omdat de geluidsgolven van de achterkant de luisteraar bereiken via verschillende reflecties, die de stereoscopische impact versterken.

Het besproken open baffle-luidsprekerboxontwerp van hoge kwaliteit, dat, hoewel niet helemaal nieuw in de muziekwereld, bijna nooit het onderwerp is geweest van een DO-IT-YOURSELF-onderneming, streeft ernaar om deze verschillende factoren te combineren. Simpel gezegd, een die werkt als een dipoolradiator, maar met normale dynamische aandrijfeenheden.

Lage frequenties worden verwerkt door twee woofers die op een klein scherm zijn geplaatst, terwijl midden- en hoge frequenties worden verwerkt door een paar squawkers en een paar tweeters, een aan de voorkant en een aan de achterkant.

“hoe de belastingsfactor te berekenen ”

Technische tips

Wanneer een luidsprekeraandrijfeenheid in het midden van een bord wordt gemonteerd, zal zijn frequentiekarakteristiek onder de lagere afsnijfrequentie (bepaald door de afmetingen van het bord) afnemen met een snelheid van 6 dB per octaaf.

Onder de resonantiefrequentie van de aandrijfeenheid die zal verbeteren tot 18 dB per octaaf, is dit echter echt onbelangrijk als het gaat om aandrijfeenheden met een lage resonantiefrequentie.

Dit effect verdient meer de voorkeur in vergelijking met dat van een gesloten doos (12 dB per octaaf) of dat van een basreflexbox (12-18 dB per octaaf).

Nadeel is uiteraard dat de lagere afsnijfrequentie hoger is (halve golflengte: diameter bord). Met deze frequentie beginnen de voor- en achterkant van de kegel elkaar op te heffen, waardoor de resulterende functionaliteit achteruitgaat.

Het is alsof de voorwaarts geperste lucht wordt geassimileerd door de lucht die wordt aangezogen door de kegel aan de achterkant. Een afsnijfrequentie van 60 Hz heeft een bord nodig van ongeveer 3x3 in (10x10 ft).

Bovendien vereist een zuivere eigenschap dat de aandrijfeenheid asymmetrisch wordt gemonteerd om ervoor te zorgen dat de ‘kortsluitingen’ worden verdeeld over een breed frequentiebereik.

Dit type substantiële bord is natuurlijk buiten het zicht voor thuisgebaseerde toepassingen, waar de modellen voor identieke functionaliteit een kleinere hoeveelheid ruimte innemen.

Desalniettemin blijft het open baffle-ontwerp nieuwsgierig, omdat het de talloze (ongewenste) gevolgen van een behuizing op de weergave van geluid (staande golven: samen trillen, enzovoort) uitsluit.

Trillingen van de behuizing worden eigenlijk een grote uitdaging wanneer de behuizing van hout is gemaakt. Voor huishoudelijk gebruik zou een panel van matige afmetingen op de vloer van een kamer mogelijk kunnen worden geprobeerd om de afmetingen kunstmatig te verbeteren en zo de afsnijfrequentie te verminderen.

Verder kan elektrische compensatie worden toegepast om (tot op zekere hoogte) de akoestische decadentie te compenseren. Dit zal waarschijnlijk de efficiëntie en het vermogen tot op zekere hoogte verlagen, maar dit zou binnen realistische grenzen kunnen worden gehandhaafd door het gebruik van een aanzienlijke kegel en het beperken van de correctie.

De huidige layout draait op het hoge, smalle bord waar een paar 210 mm woofers op staan en is bedoeld voor verticale plaatsing op de grond. De (berekende) lage afsnijfrequentie (-3 dB] ligt dicht bij 100 Hz.

Omdat een extra versterker overbodig werd geacht. het correctienetwerk is eigenlijk een passief LC-type dat is aangesloten op de ingang van de woofers, zie Fig.3.

De huidige hifi-luidsprekeropstelling draait op het hoge, smalle bord waar een paar 210 mm woofers op zijn geïnstalleerd en is bedoeld voor verticale plaatsing op de grond. De (berekende) lage afsnijfrequentie (-3 dB] ligt dicht bij 100 Hz. Omdat een extra versterker overbodig werd geacht, is het crossover-correctienetwerk eigenlijk een passief LC-type aangesloten op de ingang van de woofers, zie Fig. 3.

crossover-netwerkcircuit voor circuit met open klankbordluidsprekerbox

Afb.3

Onderdelen lijst

De (gemeten) karakteristiek van de op een printplaat geïnstalleerde woofer die van het correctienetwerk en die van de aangepaste luidspreker zijn weergegeven in Fig.1.

Figuur 1

Om de efficiëntie en het vermogen binnen aanvaardbare grenzen te houden, is de correctie beperkt tot iets meer dan 1 octaaf.

Het rendement wordt verlaagd met 8 dB. Het gebruik van een paar woofers verbetert de efficiëntie niet echt (de algehele impedantie is lager, hoewel de dissipatie groter is). en het uitgangsvermogen blijft nagenoeg identiek aan dat van een 210 mm woofer in gesloten kast. Het geteste kenmerk wordt weergegeven in Fig.2.

de efficiëntie van de luidsprekerbox wordt verminderd met 8 dB

Figuur 2

Opgemerkt wordt dat de -3 dB afsnijfrequentie wordt verlaagd tot ongeveer 35 Hz, wat een goede waarde is voor hifi-toepassingen.

Merk op dat de gecorrigeerde curve bestaat uit de effecten van het laagdoorlaatfilter, zodat het weer begint te glijden van meer dan 200 Hz. Het resulterende gelijkstroomsymbool is een smal schot dat een betere basweergave biedt bij lagere Hz dan verschillende 'traditionele' luidsprekerboxen.

Het lijkt misschien alsof de voorgestelde open baffle-indeling de lage frequenties niet mooi weergeeft. Dat kan echter te wijten zijn aan het feit dat boxontwerpers het effect van de echte kamer of ruimte meestal niet inschakelen, wat resulteert in een lage frequentiepiek zodra de luidspreker voor de kamer wordt gebruikt.

De eigenschappen van de woofers die voor en achter zijn getest, zijn in wezen hetzelfde bij lage frequenties. Dit is simpelweg niet het geval met squawkers (mid-range units en tweeters, wat impliceert dat deze aan de achterkant moeten worden gerepliceerd.

Bovendien hebben squakers sterk gekromde frequentiekarakteristieken en een inferieur stralingsrendement. Om die reden werd het belangrijk om die units in een kleine behuizing te plaatsen

De aandrijfeenheden selecteren

Om getuige te zijn van een verbeterde straling, moet de diameter van de aandrijfeenheden klein zijn in vergelijking met de weergegeven audiogolflengte.

Daarom is een driewegmethode nodig. Aangezien het selecteren van verschillende typen aandrijfeenheden in een systeem doorgaans aanleiding geeft tot beschikbaarheidsproblemen, is ervoor gekozen om alle 3 de typen uit het assortiment van één leverancier te halen.

Het cross-over-netwerk

De schakeling van het cross-over netwerk is te zien in Fig. 3, de geteste output wordt getoond in Fig. 4. Inductor L2 en R2 leveren de laagfrequente correctie zoals aangegeven in Fig. 1.

Afb.4

De juiste filtering wordt gedaan door L1-C1. Deze sectie geeft een helling van de tweede orde van ongeveer boven 400 Hz (het lijkt redelijk gereduceerd te zijn in Fig. 4, maar dat kan zijn omdat de curven daar alleen betrekking hebben op de elektrische output: de rendementen van de aandrijfeenheden zijn niet inbegrepen.

Weerstand R1 garandeert een redelijk constante weerstand aan de uitgang van het systeem, ongeacht de impact van L2-R2 en de frequentie-afhankelijke impedantie van de woofers. Het gedeelte voor de squawkers bestaat uit L4-C2 voor de roll-off op 400 Hz en L5-C3 voor hetzelfde op 5 kHz. De hellingen zijn ongeveer 12 dB per octaaf.

Samen met de natuurlijke roll-off van de tweeters zorgt dit voor een scherpere helling, wat cruciaal is om ervoor te zorgen dat de midrange-apparaten niet te veel stroom verwerken. Verzwakker R3-R4 tussen de sectie en de aandrijfeenheden biedt niveaumeting van bijna 3,5 dB. Het tweeter-gedeelte (tweede orde) bevat L5-C4.

Attenuator R5-R6 biedt niveaumatching van ongeveer 5,5 dB voor een ultieme, vlakke akoestische frequentierespons. Het cross-over netwerk kan het beste worden ontwikkeld over een klein verobord voor algemene doeleinden, zie Fig. 5 voor een geschikte indeling van de componenten.

Afb.5

De gevulde smoorspoelen zijn behoorlijk zwaar en moeten daarom goed worden vastgeklemd, indien mogelijk met niet-metalen moeren, bouten en ringen. Inductoren L1, L2 en L4 zijn spoeltypen met een HQ-kern. Dit materiaal veroorzaakt geen vervorming bij zowel hoge als lage frequenties en is bovendien vrij goedkoop.

Aangezien L1 en L2 verondersteld worden relatief aanzienlijke stromen te voeren, zijn luchtkerninductoren of hebben ze een non-ferro of inferieur kernmateriaal. Ondanks dat C2 is gekozen als een bipolaire elektrolytische stof, kan een MKT-type ook zo effectief worden gebruikt.

“verschillende soorten waterpompen ”

Hoe te construeren

In wezen zijn alle secties weergegeven in Fig. 6 vervaardigd uit 25 mm [1 in] spaanplaat met gemiddelde dichtheid. Het belangrijkste element is paneel A, een 1150 mm hoog bord waarop een paar woofers, een squawker en een tweeter zijn gemonteerd.

Houd er rekening mee dat alle aandrijfeenheden in verzonken gaten moeten worden geschroefd, waardoor hun stralingsrendement aanzienlijk wordt verhoogd. Dit is echter alleen essentieel aan de voorkant, omdat de audio-overdracht vanaf de achterkant niet zo belangrijk is.

Afb.6

Een zijaanzicht van het ontwerp tot dusver lijkt op een afzonderlijk, 50 mm [2 in) massief gedeelte dat breder wordt op de basis.

Werk dit indien nodig af met lak of fineer. Denk aan het paneel E Zodra de lak of het fineer opdroogt, werkt u aan de koorden voor de luidsprekers en installeert u de aandrijfeenheden aan de voorkant - vergeet de kabels voor de achterste squawker en tweeter niet.

Sluit de kabels aan op de apparaten. Tag de kabeluiteinden, zodat er achteraf geen verwarring ontstaat over de verschillende kabelaansluitingen.

De gaten waar de draden doorheen gaan, moeten waterdicht worden afgedicht met bijv. g. een lijmpistool. Bevestig vervolgens paneel E met spaanplaatschroeven naar boven en naar achteren zoals aangegeven in Fig. 6b. De schroefkoppen moeten verzonken zijn.

Afb.7

Bedek de ruimtes tussen de panelen met geschikte tape. Installeer daarna de achterste squawker en tweeter.

Zorg ervoor dat de kabelverbindingen naar deze secties een kopie zijn van die aan de voorkant, wat betekent dat u de + lijn van de voorste tweeter verbindt met de - lijn van de achterste tweeter, en ook met de mid-range units.

De elektrische polariteit in overeenstemming met het crossover-netwerk is afhankelijk van de voorluidsprekers.

Installeer vervolgens het cross-over-systeem onder de woofers zoals getoond op de foto in Fig. 7. Maak ten slotte een L-vormige bevestiging zoals getoond in Fig. 7, bevestig deze aan het basispaneel zoals aangegeven en monteer de aansluitingen hierop . Sluit de stopcontacten indien nodig aan op het crossover-netwerk.