2. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. Jak uciąć 0.5?

Zaczynamy od 0.5

Przystępujemy do zaprojektowania zwrotnicy, której koncepcja została nakreślona w pierwszym wpisie zaczynając od wyboru częstotliwości podziału dla głośnika niskośredniotonowego GDN 16/10 pracującego jako 0.5. Dlaczego nazwa 0.5? Bo przetwornik przenosi tylko część pasma, które odtwarza inny głośnik. W tym przypadku głośnik niskośredniotonowy pracuje jako tylko niskotonowy. 

Założenia wstępne

1. Stosujemy filtry trzeciego rzędu w każdej gałęzi zwrotnicy głośnikowej. Dlaczego zwrotnica trzeciego rzędu zostało nakreślone w poprzednim wpisie w serii.
   
2. Każdy z głośników będzie posiadał własny odrębny filtr. Czyli nie tak jak w przypadku wcześniej przedstawionej zwrotnicy zestawu głośnikowego Mazurek 110 gdzie drugi głośnik niskośredniotonowy jest w kaskadzie poprzez cewkę "podpięty" pod filtr pierwszego głośnika niskośredniotonowego. Być może jest to wystarczające rozwiązanie, a stosowanie odrębnej filtracji dla każdego głośnika GDN 16/10 to przerost formy nad treścią - nikt nie usłyszy różnicy. Niewątpliwa zaletą rozwiązania jest możliwość użycia dwóch głośników GDN 16/10 o rezystancji 8 omów. Nabycie na portalach aukcyjnych dwóch głośników 15 omowych GDN 16/10 może być niewykonalne (po połączeniu równoległym w kaskadzie uzyskamy 7,5 oma (15/2)).
   
3. W amatorskich ograniczonych warunkach, zdając sobie sprawę z ułomności rozwiązania zwrotnicę projektujemy z wykorzystaniem internetowego kalkulatora i "łatania" obwodem Zobla. Bardziej zaawansowani amatorzy posiadający odpowiednie narzędzia i umiejętności mogą to zrobić lepiej.

Uwagi:

1. Wartości wyliczone innym kalkulatorem internetowym niż wskazany mogą nie być identyczne. Nie ma jednej powszechnie obowiązującej wersji wzorów.
2. Do obliczeń została przyjęta deklarowana przez producenta wartość impedancji głośnika na poziomie 8 omów. Jest to parametr mierzony zwykle przy częstotliwości 1000Hz, a jego dopuszczalne odchylenie może sięgać  do nawet +/- 25%. Dla pomiarów przy innych częstotliwościach wartość modułu impedancja może być inna - zmienia się zależnie od częstotliwości i w pewnych obszarach może wielokrotnie przekraczać wartość znamionową deklarowaną przez producenta. Już tylko ta jedna "ułomność" głośników sprawia, że poprawne zaprojektowanie zwrotnicy głośnikowej jest bardzo trudne, a w warunkach amatorskich praktycznie niemożliwe. Na szczęście zmysł słuchu wykazuje się bardzo dużymi zdolnościami adaptacyjnymi szczególnie w przypadku naszych własnych wyrobów rękodzielniczych.  
   

Filtr niskośredniotonowy 0.5

W przypadku toru niskośredniotonowego w zwrotnicy trzeciego rzędu napotkamy dwie cewki i jeden kondensator. Na wszystkich grafikach w dalszej treści interesujące nas elementy to cewki L2 i L3 oraz kondensator C3 czyli gałąź dolna na zamieszczonych schematach zwrotnic.  Z cewkami w handlu nie ma problemu można kupić praktycznie o dowolnej wartości. Drobne odchylenia są dopuszczalne. Gorzej z kondensatorami. W ich przypadku mamy do czynienia z typoszeregami związanymi z ich dopuszczalną tolerancją.

Czyli "krytyczną" dla nas wartością dopasowania elementów jest pojemność kondensatora. Albo dla ułatwienia sobie życia "nagniemy" filtr, albo będziemy "składać" kondensator z kilku elementów nadwyrężając portfel i rozmiar zwrotnicy. W zwrotnicach głośnikowych najczęściej stosuje się kondensatory o tolerancji 5% (typoszereg E24) lub "na bogato" 2% (typoszereg E48).

Uwagi:

1. Poniżej rozważania dla kondensatorów Jantzen Audio Cross-Cap (w kolorze czarnym) i ich aktualnych cen. Jest to najtańsza linia kondensatorów audio tego producenta. Dla wyrobów innych producentów być może istotne z punktu ekonomicznego będą inne wartości kondensatorów.
2. Ani nie polecam, ani nie zniechęcam do kondensatorów firmy Jantzen Audio. Używam ich "z przyzwyczajenia" od zawsze i nie mam porównania z innymi obecnie produkowanymi. Na co dzień korzystam z drugiej półki cenowej od dołu czyli tych w kolorze niebieskim Jantzen Audio Standard Z-Cap.
   
3. W omawianym filtrze kondensator umieszczony jest równolegle do głośnika czyli nie jest tak krytyczny dla toru audio jak kondensator umieszczany w szeregu z głośnikiem. Inaczej mówiąc jeśli na czymś oszczędzać to w tym przypadku w pierwszej kolejności na kondensatorze.
4. Sprawdzanie wartości elementów elektronicznych w kalkulatorze ze skokiem co 10Hz. Dla niższych wartości mogą wystąpić drobne różnice w indukcyjności cewek generalnie nie mające praktycznego znaczenia. 
   

Wersja toru na bogato

Z pierwszego wpisu wiemy, że membrana GDN 16/10 "dzieli się" najprawdopodobniej przy 1kHz. Aby odejść od tej wartości o oktawę w dół punktu podziału wypada szukać w okolicach częstotliwości 500Hz. Korzystając z internetowego kalkulatora poszukiwaną wartość odnajdziemy na zasadzie prób i błędów na poziomie 520Hz. Dla tej częstotliwości kondensator ma wartość  51.01uF czyli po zaokrągleniu do typoszeregu 51uF. Bingo. Współpracujące cewki to 3.67mH oraz 1.22mH. Schodzić na jeszcze niższe częstotliwości podziału nie widzę potrzeby, ... ale kto bogatemu zabroni.

Częstotliwość podziału 520Hz

Minusem rozwiązania są duże wartości elementów elektronicznych czyli ich wysokie koszty i spore wymiary.

Wersja rozsądna

Schodząc w typoszeregu na wartość kondensatora 39uF dużo na nim nie zaoszczędzimy, ale na cewkach o wartościach 2.81mH i 0.94mH już tak. Częstotliwość podziału wzrośnie do 680Hz.

Częstotliwość podziału 680Hz

Chcąc oszczędzić na wszystkim trzeba podnieść wartość podziału na 740Hz. Wtedy kondensator to 36uF i cewki 2,58mH oraz 0,86mH.

Częstotliwość podziału 740Hz

Wersja budżetowa

Częstotliwość 800Hz, kondensator 33uF i cewki 2.39mH oraz 0.8mH. Interesująca jest wartość cewki 2.39mH. W dobrej cenie można dorwać na portalach aukcyjnych stare zwrotnice od Altusów gdzie były stosowane cewki 2.4mH i wykorzystać je celem dalszego obniżenia kosztów.

Częstotliwość podziału 800Hz

Kolejny skok oszczędności dla kondensatora uzyskamy dla wartości 25uF, ale wtedy częstotliwość podziału wzrasta powyżej 1kHz na 1060Hz. Cewki to 1,8mH i 0,6mH. Wyżej z częstotliwością podziału bym nie szedł gdyż słyszalnym dźwiękiem głośnika "wjedziemy" w główny punkt podziału zwrotnicy. Zbyt mała odległość od siebie punktów filtracji.

Częstotliwość podziału 1060Hz

Wersja najbardziej ekonomiczna to kopia zwrotnicy na wzór Mazurków 110.  Użycie w kaskadzie wspomnianej cewki 2,4mH lub większej albo odrębny filtr składający się tylko z cewki, ale powiedzmy 4,5mH czy podobnej. Filtrujemy delikatnie 6dB/oktawę startując z pułapu poniżej 500Hz. Głośnik zostanie "przyciszony" o 18dB dopiero dla częstotliwości 4kHz (500 x 2 x 2 x 2).

Ostatni kierunek ku oszczędnością to użycie tańszych elementów elektronicznych czyli np. "zwykłych" kondensatorów zamiast specjalistycznych audio oraz cewek powietrznych nawiniętych cieńszym drutem lub jeszcze tańszych cewek rdzeniowych. W kolejnym wpisie pomówimy o głównej części zwrotnicy.

Powiązane:

1. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. 2 x GDN 16/10 i wysokotonowy
2. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. Jak uciąć 0,5?
3. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. Jak uciąć 2.0?