2. Kenwood KL-222A. Co w japońskich głośnikach piszczy?

Oryginalne głośniki

Skoro mowa o projekcie wspomnianym tutaj porównajmy polskie GDN 16/10 z oryginalnymi japońskimi głośnikami. Kolumny Kenwood KL-222A zostały nabyte dla charakterystycznego gotyckiego wyglądu oraz rozmiaru zastosowanych głośników niskotonowych - 16cm. Sprzedający uprzedził, że jednej z głośnik niskotonowych nie działa poprawnie. Nie miało to istotnego znaczenia gdyż liczył się wygląd i możliwość wstawienia GDN 16/10 bez żadnych przeróbek. Kolejne interesujące właściwości to rozmiar (46x29x20cm) dający szansę na jakieś 15 litrów pojemności netto oraz bass reflex. Czy w takim zestawieniu GDN 16/10 nabierze większego wiatru w żagle niż w ciasnej obudowie rzędu ZGZ 10/8-S2 (34x20x20cm)?

 

Głośnik TRIO

Głośnik niskotonowy, jak głosi napis na nim produkcji japońskiej marki TRIO. Moc 10W, maksymalna do 20W, półprzezroczyste zawieszenie z tkaniny tak samo kopułka.

Głośnik, zawieszenie z tkaniny

W porównaniu do GDN 16/10 magnes nie robi wrażenia. Warto zwrócić uwagę, że styki głośnika wyglądają jak nielutowane. W rzeczywistości montowany jest na wsuwki. Bardzo wygodne rozwiązanie, można wymienić głośniki bez użycia lutownicy. Puryści pewnie powiedzą, że ten typ łączenia jest mniej pewny.

Głośnik, magnes

Pomiar modułu impedancji

Patrząc na grafiki niżej. Najpierw mamy wysoki pik związany z rezonansem głośnika. Rezonans jest skutkiem konstrukcji głośników - stosunek średnicy membrany do długości wytwarzanej fali dźwiękowej. Im większa membrana tym niższego rezonansu możemy się spodziewać i odwrotnie. Z kolei większa membrana to większy jej ciężar przeciwdziałający dalszemu obniżaniu częstotliwości rezonansowej.

Idąc dalej w prawą stronę za rezonansem głośnika wykres modułu impedancji szybko opada do swojego minimum po czym wraz z dalszym wzrostem częstotliwości rośnie aż do wartości 35 omów. Czy ma to jakieś znaczenie dla projektowania zwrotnic można sprawdzić podstawiając do internetowego kalkulatora 8 omów i stopniowo zwiększając wartość.

Pierwszy japoński głośnik

Drugi japoński głośnik

Patrząc po wykresach oba głośniki wyglądają na sprawne. Dopiero dodatkowy test sygnalizuje uszkodzenie jednego z nich.

Uszkodzenie głośnika

W porównaniu z GDN 16/10 japoński głośnik wykazuje dużo wyższą częstotliwość rezonansową sięgającą około 90Hz czyli bez rewelacji. Jak można oczekiwać w bezpośrednim odsłuchu, po wstawieniu w obudowę GDN 16/10  wyraźnie lepiej radzi sobie z dolnymi rejestrami. Oczywiście trzeba pamiętać, że KL-222A to jedna z najtańszych konstrukcji Kenwooda i nie można od niej za wiele oczekiwać. Produkowane w Polsce na licencji Pioneera głośniki 16-centymetrowe z tekstylnym zawieszeniem (GDN 16/15) miały podobną częstotliwość rezonansową.

Katalog Kenwood seria kolumn KL

Powiązane:

1. Kenwood KL-222A. GDN 16/10, GDWK 10/80/26. Poprawa krzywej impedancji
2. Kenwood KL-222A. Co w japońskich głośnikach piszczy?

1. Kenwood KL-222A. GDN 16/10, GDWK 10/80/26. Poprawa krzywej impedancji

Kenwood na polskich głośnikach

O projekcie składającym się z

1. obudów kolumn Kenwood KL-222A,
2. głośników Tonsil GDN 16/10 i GDWK 10/80/26,
3. zwrotnicy zaczerpniętej z książki Tomasza Łyska "Wprowadzenie do projektowania układów zwrotnic zestawów głośnikowych poradnik praktyczny" wydanie 2020 strona 113

zostało wspomniane tutaj. Poniżej wykres modułu impedancji. Jak widać przebieg nie wygląda za dobrze. Pomijając dwa pierwsze piki związane z rezonansem obudowy (40Hz) oraz głośnika (84Hz) dalej w prawo widzimy, że moduł impedancji wzrasta znacznie powyżej 10 omów aby na końcu opaść na 5 omów. Jaka może być tego przyczyna? Zwrotnica była projektowana dla głośnika GDW 9/60 ja zastosowałem GDWK 10/80/26. W tamtym czasie nie dysponowałem możliwością pomiaru modułu impedancji i nie mogłem dopasować obwodu Zobla do użytego głośnika.

Krzywa modułu impedancji GDN 16/10 i GDWK 10/80/26

Obwód Zobla dla GDN 16/10

Najpierw sprawdźmy obwód Zobla wyznaczony przez Tomasza Łyska dla GDN 16/10 - rezystor 8,2 oma i kondensator 15uF. Poniżej wykres modułu impedancji dla wymontowanego z kolumny głośnika GDN 16/10. Jak widać najpierw mamy silny pik związany z rezonansem głośnika (55Hz), potem spadek na minimum i dalej stopniowy wzrost aż do bardzo dużej wartości około 40 omów.

Krzywa modułu impedancji GDN 16/10

Poniżej ten sam wykres z dodanym obwodem Zobla. Jak widać nastąpiło bardzo dobre wypłaszczenie modułu impedancji. Drobny uskok prawdopodobnie jest związany z niedoskonałościami 50-letnich zawieszeń.

GDN 16/10 z obwodem Zobla

To nad czym można się zastanowić na podstawie grafiki to czy nie należało zwrotnicy liczyć na impedancję 7 czy nawet 6,5 oma zamiast deklarowane przez producenta głośnika 8 omów. Być może autor projektu zwrotnicy Tomasz Łysek kiedyś to wyjaśni.

Obwód Zobla dla GDWK 10/80/26

Pozostało wyznaczyć obwód Zobla dla głośnika wysokotonowego. Na pierwszej grafice niżej pomiar modułu impedancji dla samej kopułki. Na drugiej z dopasowanym obwodem Zobla. Dobrane wartości obwodu to rezystor 8,2 oma oraz kondensator 0,82uF.

Krzywa modułu impedancji GDWK 10/80/26

GDWK 10/80/26 z obwodem Zobla

Patrząc na pierwszą grafikę głośnik nie wygląda źle. Moduł impedancji na poziomie rezonansu nie przekracza 10 omów. Na końcu również nie przekracza tej wartości. Na upartego obwód Zobla nie jest potrzebny. Tu również można się zastanowić czy nie należało zwrotnicy liczyć na impedancję 7 omów dla głośnika wysokotonowego.

 

Warto zwrócić uwagę na zmierzoną częstotliwość rezonansową głośnika GDWK 10/80/26. Wartość na poziomie 1250Hz co daje szansę na niższe "cięcie" niż producent zaleca (4,8kHz). Przetwornik jest wersją głośnika GDWK 10/80/19 wyposażoną w podwójny magnes w celu podniesienia efektywności (3 dB więcej). Na swojej stronie Tonsil podaje tylko kilka parametrów przetwornika:

• Impedacja głośnika 8 Ohm
• Pasmo przenoszenia 4 to 25 kHz
• Moc nominalna, P1/P2 measured with filter 100/7 W 
• Moc maksymalna 160/10 W
• Efektywność 93 dB

Trzeba założyć, że reszta jest zgodna ze słabszym bratem. Prawdopodobnie "podkręcenie" efektywności jest okupione większymi zniekształceniami. Czytając internet cześć osób postrzega głośnik jako najlepszą kopułkę Tonsila. Czy tak jest nie wiem, ale na pewno jest to aktualnie najdroższa kopułka Tonsila.

Pomiar finalny w obudowie

Po zmontowaniu kolumny moduł impedancji dla całej kolumny wygląda jak niżej:

Pomiar końcowy modułu impedancji

Widać poprawę w stosunku do pierwszej grafiki. Wykres po prawej stronie uległ wypłaszczeniu mieszcząc się w przedziale 7 - 10 omów. Jeszcze lepiej widać linearyzację gdy zmienimy skalę z logarytmicznej na liniową:

Pomiar końcowy modułu impedancji

Powiązane:

1. Kenwood KL-222A. GDN 16/10, GDWK 10/80/26. Poprawa krzywej impedancji
2. Kenwood KL-222A. Co w japońskich głośnikach piszczy?

3. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. Jak uciąć 2.0?

Serce zwrotnicy 2.5

Mając w poprzednim wpisie zaprojektowaną gałąź poboczną zwrotnicy nazwaną 0.5 teraz przejdziemy do jej serca czyli części dwudrożnej. Nazwijmy ją 2.0. To ona podzieli całe pasmo odtwarzane przez zespół głośnikowy na dwie części. Jedna będzie kierowana do głośnika wysokotonowego druga do niskośredniotonowego.

Przypomnienie:

1. Podstawę projektu stanowi wykorzystanie głośników GDN 16/10 w układzie 2.5 drożnym.
2. Głośnik 16-centymetrowy pracuje poprawnie do około 5kHz. Skuteczne odfiltrowanie zwrotnicą trzeciego rzędu częstotliwości na tym lub wyższym poziomie wymaga podziału na zwrotnicy o oktawę niżej czyli na 2,5kHz.
3. Prawidłowe w świetle teorii odfiltrowanie głośnika GDN 16/10 wymusza zastosowanie odpowiednio dobrego głośnika wysokotonowego. Musi on poprawnie pracować poniżej 2,5kHz czyli poniżej częstotliwości jego "cięcia". Trzeba wybierać spośród przetworników, których częstotliwość rezonansowa jest równa lub mniejsza od 1250Hz.
   

Podział na zwrotnicy

Wykorzystując doświadczenia i wiadomości zdobyte w poprzednim wpisie możemy szybko odnaleźć poszukiwaną wartość podziału na poziomie 2650Hz. Jak widać na grafice niżej problem jest tylko z najmniejszym, najtańszym kondensatorem. Albo użyjemy 5,1uF albo "składak" z kondensatorów 4,7uF i 0,3uF połączonych równolegle.

Częstotliwość podziału 2650Hz

 Czy to dobry wybór?

Dążąc do jak najlepszego wykorzystania pasma poprawnej pracy głośników podział na wysokości 2650Hz wydaje się być dobrym wyborem. Pasmo głośnika GDN 16/10 w okolicach 5kHz i wyżej gdzie głośnik nie pracuje już poprawnie zostaje bardzo mocno odfiltrowane. To samo dotyczy głośnika wysokotonowego. Jego pasmo pracy poniżej 1250Hz również zostaje skutecznie stłumione. Do każdego głośnika trafia moc tylko w jego paśmie najlepszej pracy. Moc zostaje lepiej wykorzystana poprawiając dynamikę całego zespołu.

Minusy rozwiązania

1. Podstawowy problem to taki, że podział na częstotliwości 2650Hz wypada w zakresie największej czułości ludzkiego ucha. Wszelkie niedoskonałości będą bardziej "wpadały w ucho". To co można zrobić to przesunąć podział na np. 4kHz jak w projekcie tutaj, ale kosztem pojawienia się większych zniekształceń ze strony głośnika niskośredniotonowego. Co lepsze? Bez dokładnych pomiarów trudno odpowiedzieć.
   
2. Przy niskim podziale potrzebujemy dobrego głośnika wysokotonowego, a to kosztuje. Będzie to zapewne głośnik kopułkowy o dużej membranie rzędu 25mm lub większej. Im większa membrana tym lepsze przenoszenie niższych częstotliwości, ale niestety gorsze wyższych. Trzeba liczyć się z tym, że powyżej 15kHz wystąpią już odczuwalne zjawiska niepożądane. W pewnym wieku te częstotliwości przestają być słyszalne więc problem od biedy sam się rozwiązuje.
3. Już tylko wobec powyższego widać wyraźnie, że układ dwudrożny zbudowany nawet na bardzo dobrych przetwornikach nie jest w stanie pokryć całego słyszalnego pasma odcinkami poprawnej pracy głośników. Zawsze gdzieś "kołdra" będzie za krótka. W zamian otrzymujemy dużo tańszy, mniej skomplikowany, bardziej przewidywalny i mniejszy projekt od kolumn trójdrożnych.
4. Projektowanie i budowa zespołów głośnikowych to w pierwszym rzędzie sztuka kompromisu. Nie ma tu czegoś takiego jak najlepsze rozwiązanie. Zwolenników znajdują zarówno koncepcje oparte o jeden głośnik szerokopasmowy jak i układy wielodrożne przy tym zarówno silnie jak i słabo filtrowane. Pierwszy kompromis jaki trzeba zawrzeć to z własnym portfelem.
   

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?

1. Zwrotnica głośnikowa 2.5 drożna. 2 x GDN 16/10 i wysokotonowy

Skąd pomysł?

Koncepcja "rozwojowa" projektu, którego opis rozpoczyna się tutaj. Być może kiedyś zostanie zrealizowana.

Co to dwie i pół drogi?

Klasyczne rozwiązanie polega na rozbudowie układu dwudrożnego o trzeci głośnik. Stosuje się dwa głośniki niskośredniotonowe i jeden wysokotonowy przy czym drugi głośnik niskośredniotonowy przenosi "skrócone" od góry pasmo przewidziane dla tego toru. Jak to wygląda w praktyce można zobaczyć np. na schemacie zwrotnicy kolumn Mazurek 110 produkcji Tonsil:

Mazurek 110 schemat zwrotnicy

Jak widać wyżej w torze niskim (góra grafiki) zastosowano dwa głośniki niskośredniotonowe GDN 12/35 przy czym drugi głośnik dodatkowo filtrowany jest cewką 2,3mH. Chyba można to określić terminem połączenia kaskadowego - "podwójnego sita". Sygnał podawany na pierwszy głośnik przechodzi tylko przez jedno "sito". Sygnał podawany na drugi głośnik przechodzi kolejno przez dwa "sita" będąc "podwójnie zwężanym" od góry. 

Dlaczego tak?

Jak głosi literatura tematu:

1. Zastosowanie dwóch głośników niskośredniotonowych daje nam wzrost sprawności rzędu 3dB dla połączenia równoległego. W tym przypadku chodzi o "wzmocnienie" tonów niskich.
   
2. Dla tonów średnich i wysokich nie zaleca się stosowania więcej niż jednego głośnika z uwagi na szereg niekorzystnych zjawisk akustycznych. Przetworniki będą sobie wzajemnie "przeszkadzały".
3. Z uwagi na punkt 2 z toru drugiego głośnika niskośredniotonowego "wycinamy" tony średnie. Tak "okrojony" głośnik niskośredniotonowy umieszczamy jako pierwszy od dołu. W praktyce pracuje on jako głośnik niskotonowy.
   
4. Głośniki w obudowie możemy rozmieścić w układzie wysokotonowy, niskośredniotonowy, niskośredniotonowy lub niskośredniotonowy, wysokotonowy, niskośredniotonowy. Dążąc do uzyskania punktowego źródła dźwięku za lepsze rozwiązanie uważa się przypadek drugi. Takie rozmieszczenie przetworników określa się terminem układ D'Appolito. Nazwa pochodzi od nazwiska twórcy koncepcji. Pomysł został upubliczniony w 1983 roku czyli z mojego punktu widzenia nie do końca można  uznać kolumny na nim oparte za audio vintage.
   
5. Zalecane jest aby w układzie D'Appolito głośniki umieścić w linii jak najbliżej siebie oczywiście z warunkiem zachowania sztywności obudowy. Najlepiej posłużyć się niewielkim głośnikiem wysokotonowym dedykowanym dla tego typu rozwiązań. Jako głośniki niskośredniotonowe autor zalecał stosować głośniki 13cm.
   

Co jeszcze warto wiedzieć?

1. W układzie D'Appolito dobrze sprawdzają się zwrotnice trzeciego rzędu.
2. Szesnastocentymetrowy GDN 16/10 poprawnie przenosi do około 5kH. Zastosowanie innej szesnastki nawet bardzo drogiej niewiele tu zmieni. Przy takim ograniczeniu wypada go "ciąć" oktawę poniżej 5kH czyli na poziomie 2,5kH (5/2). Dla zwrotnicy trzeciego rzędu o tłumieniu 18dB/oktawę "odległość" jednej oktawy można uznać za wystarczającą dla skutecznej filtracji. Dźwięki emitowane przez głośnik o częstotliwościach powyżej 5kH będą bardzo słabo słyszalne lub wcale.
   
3. Wyznaczony wyżej punkt podziału wynikający z mechanicznych ograniczeń głośnika GDN 16/10 wymusza zastosowanie dobrego głośnika wysokotonowego dające się "poprawnie ciąć" na poziomie 2,5kH (jego rezonans nie powinien być wyższy niż 1250Hz (2,5/2)). Niestety nie znajdziemy takiego przetwornika w ofercie firmy Tonsil. Producent oferuje głośniki kopułkowe o rekomednowanej częstotliwości podziału 4,8kH i żaden z nich nie jest "mały".
4. W przypadku głośnika szesnacentymetrowego niekorzystnego zjawiska "dzielenia membrany" można się spodziewać w okolicach 1kH czyli drugi głośnik niskośredniotonowy wypada "ciąć" poniżej tej wartości. I od tego zacznę kolejny wpis w serii.  
   

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?

 

Pomiar krzywej impedancji. Zespół dwudrożny na GDN 16/10 i wysokotonowym GDW 9/60

GDN 16/10 oraz GDW 9/60

Wykres krzywej modułu impedancji dla kolumny wyposażonej w zwrotnicę zaczerpniętą z książki Tomasza Łyska "Wprowadzenie do projektowania układów zwrotnic zestawów głośnikowych poradnik praktyczny" wydanie 2020 strona 113. 

Użyte głośniki to zgodnie z projektem Tonsil GDN 16/10 oraz GDW 9/60. Obudowa zamknięta na bazie kolumn ZgP-20 (wymiary: 210x260x420 mm) czyli nieco większych niż zastosowane w projekcie Tomasza Łyska ZG-15C (wymiary: 198x200x337 mm). Kolumny zostały silnie wypełnione materiałem tłumiącym.

Krzywa modułu impedancji GDN 16/10 i GDW 9/60

GDN 16/10 oraz GDWK 10/80/26

Wykres krzywej modułu impedancji dla kolumny wyposażonej w identyczną zwrotnicę jak wyżej. Użyte głośniki to Tonsil GDN 16/10 oraz GDWK 10/80/26. Obudowy bass-reflex od Kenwood KL-222A (wymiary: 200x290x460 mm) czyli nieco większe od zastosowanych w projekcie Tomasza Łyska. Kolumny zostały wytłumione na ściankach.

Krzywa modułu impedancji GDN 16/10 i GDWK 10/80/26

W pierwszym przypadku udało się uzyskać podobnie płaską krzywą jak w projekcie źródłowym. W drugim przypadku różnicę pogłębia prawdopodobnie zmiana głośnika wysokotonowego przy pozostawieniu bez zmian kondensatora w układzie korektora impedancji. Na końcu przebiegu moduł impedancji spada znacznie poniżej impedancji znamionowej 8 omów co należy uznać za sytuację niedopuszczalną.

 

Zmagania związane z poprawą wykresu modułu impedancji zostały opisane w serii postów począwszy od:

1. Kenwood KL-222A. GDN 16/10, GDWK 10/80/26. Poprawa krzywej impedancji

Projekt GDN 16/10 i dwa razy GDW 6,5/1,5

Kolumny głośnikowe zestaw stereo

Artykuł z epoki znaleziony w internecie. "Młody Technik" z sierpnia 1973. Warto przeczytać jak projektowano kolumny. W zestawie zastosowano głośnik GDN 16/10 oraz parę GDW 6,5/1,5. Filtracja kondensatorem 5 μF.

Niestety nie mam kontaktu z autorem. Mam nadzieję, że nie będzie miał nic przeciwko publikacji w innym przypadku tekst zostanie usunięty.

Kolumny głośnikowe do zestawu stereofonicznego

 

Kolumny głośnikowe do zestawu stereofonicznego

 

Kolumny głośnikowe do zestawu stereofonicznego

Zwrotnica dwudrożna 18db na oktawę. Tonsil ZG15C, GDN 16/10 i GDW 9/60

Zwrotnica z kalkulatora

W książce Tomasza Łyska "Wprowadzenie do projektowania układów zwrotnic zestawów głośnikowych poradnik praktyczny" wydanie 2020 na stronie 113 znajduje się schemat ideowy dwudrożnego monitora studyjnego zbudowanego z wykorzystaniem obudowy od kolumn marki Tonsil ZG-15C oraz ośmioomowych głośników Tonsila GDN 16/10 i GDW 9/60.

Zaprojektowana przez autora zwrotnica dwudrożna trzeciego stopnia czyli o nachyleniu 18db na oktawę oprócz filtrów górno i dolnoprzepustowego zawiera obwody kompensacyjne Zobla oraz dzielnik oporowy wyrównujący efektywność głośnika wysokotonowego. Częstotliwość podziału zwrotnicy została ustalona na 4000Hz.      

Przez przypadek podstawiając dane do internetowego kalkulatora zwrotnic odkryłem, że zaproponowane przez autora filtry zgodne są z teoretycznymi wyliczeniami internetowego kalkulatora czyli prawdopodobnie nie są wynikiem specjalistycznych pomiarów. Złożenie dwóch lub większej liczby filtrów określa się terminem "zwrotnicy głośnikowej".

Zwrotnica dwudrożna trzeciego stopnia 18db/oktawę

W poszukiwaniu zwrotnicy dla GDN 16/10

Publikacja zainteresowała mnie między innymi z powodu wykorzystania głośnika GDN 16/10 w projekcie zwrotnicy. Jest to polski produkt marki Tonsil z początku lat siedemdziesiątych. Kosz odlewany z aluminium, zawieszenie z gumy butylowej, a materiał pokaźnego magnesu to stop alnico. 

Mimo upływu 50 lat niewielki szesnastocentymetrowy głośnik nadal przyjemnie brzmi miękkim i ciepłym basem. Produkowany był w wersji 8 i 15 omów, a magnes był skręcany 3 lub 4 śrubami. Inspirująca dyskusja na Elektrodzie: Najtańsze i najlepsze retro - Tonsil GDN 16/10 i GDW 6.5.

Tonsil GDN 16/10 wersje skręcane 4 lub 3 śrubami

Kolejne wpisy w temacie:
Czy zwrotnica uniwersalna to dobry wybór?