2. AKAI SW-156 zwrotnica głośnikowa. W pogoni za historią japońskich Altusów

Jedna zwrotnica do wszystkiego

Poszukując w internecie schematu zwrotnicy głośnikowej do kolumn AKAI SW-150 nie natrafiłem na niego. Za to znalazłem schemat zwrotnicy z kolumn AKAI SW-156. Patrze ... identyczny jak schemat zwrotnicy z kolumn AKAI SW-155. Jedyna zagadka to czy głośnik średniotonowy ma odwróconą polaryzację? Schemat poniżej sugeruje, że nie, ale pewności nie ma. W przypadku AKAI SW-155 mamy czytelnie zaznaczoną na schemacie odwróconą polaryzację głośnika średniotonowego. Dla wszystkich trzech modeli: 150, 155 i 156 podstawy podział pasma to 1200Hz i 5000Hz.

AKAI SW-156 schemat zwrotnicy

Pomysł na zwrotnicę

Ogólny "pomysł" na zwrotnicę w kolumnach trzy i więcej drożnych AKAI serii SW:

• tor niskotonowy - cewka 1mH,
• tor średniotonowy - kondensator 16µF,
  
• tor wysokotonowy - kondensator 2,8µF i cewka 0,35mH,
  
• tor superwysokotonowy - tor wysokotonowy i kondensator 0,47µF.

Bardzo prosty i tani sposób filtracji. Głośnik niskotonowy filtrowany 6dB/oktawę cewką 1mH niezależnie czy był deklarowany przez producenta jako 6 lub 8 omowy. Głośnik średniotonowy filtrowany 6dB/oktawę jedynie od dołu kondensatorem 16µF czyli w sposób typowy dla głośników wysokotonowych. Głośnik wysokotonowy filtrowany 12dB/oktawę przy użyciu kondensatora 2,8µF i cewki 0,35mH. Dla kolejnych głośników wysokotonowych ewentualnie dodawano kondensatory o niskiej pojemności (0,47µF, 1µF). Dla porównania poniżej schematy najpopularniejszej serii Altusów: 

Schematy zwrotnic Tonsil Altus 75, 110, 140

Różnica w "pomysłach" sprowadza się do tego, że Japończycy lepiej filtrowali tor wysokotonowy -  większa odporność przetworników na uszkodzenia. W Altusach "padanie wysokotonówek" było dość powszechną przypadłością. Z kolei Polacy lepiej filtrowali tor średniotonowy. Biorąc pod uwagę, że tor średniotonowy można uznać za najważniejszy (największa czułość ludzkiego ucha) + dla Polaków. Podział pasma dla wszystkich trzech modeli Altusów Tonsil określił na 1200Hz i 5000Hz.

Japońskie ulepszenia

Sięgając do schematów zwrotnic jeszcze wyższych modeli z serii SW: 170 i 177 można zauważyć, że wprowadzono filtrację od dołu głośnika średniotonowego 12dB/oktawę realizowaną przy pomocy kondensatora 22µF i cewki 2,6mH. Podział pasma został określony dla SW-170 jako 600Hz i 5000Hz, a dla SW-177 jako 700Hz i 5000Hz chociaż głośnik niskotonowy nadal jest filtrowany jedynie cewką 1mH czyli identycznie jak w niższych modelach, dla których dolny podział producent deklarował jako 1200Hz. Prawdopodobnie decydowały tu względy ekonomiczno-marketingowe. Filtracja głośnika niskotonowego 12dB/oktawę jest kosztowna. Wymaga dużej cewki i dużego kondensatora, a to słono kosztuje przy czym koszty rosną szybciej niż spada częstotliwość podziału.

Schemat zwrotnicy AKAI SW-170

Schemat zwrotnicy AKAI SW-177

Po "ulepszeniu" ogólny "pomysł" na zwrotnicę w kolumnach trzy i więcej drożnych AKAI serii SW przyjmuje postać:

• tor niskotonowy - cewka 1mH,
• tor średniotonowy - kondensator 22µF i cewka 2,6mH,
  
• tor wysokotonowy - kondensator 2,8µF i cewka 0,35mH,
  
• tor superwysokotonowy - tor wysokotonowy i kondensator 0,47µF (i 1µF).

Altus Altusowi nierówny

Czy powyższy schemat można jeszcze poprawić? Tak, o ile sięgniemy do innej serii kolumn. W przypadku Altusów można mówić o kilku seriach kolumn. Pierwsza seria  o ile tam można powiedzieć ponieważ nie nazywała się jeszcze Altusami (ZG30, ZG40, ZG60, ZG80) lepiej wyglądała (moja opinia) i lepsze miała zwrotnice. Za to najpopularniejsza "ekonomiczna" (Altus 75, Altus 110, Altus140) sprzedała się w największej liczbie egzemplarzy. 

Poniżej schemat zwrotnicy głośnikowej legendarnych już kolumn z pierwszej serii ZG80C115. Widać, że każdy głośnik jest porządnie filtrowany. Dla głośnika niskotonowego jest to cewka 4,5mH oraz kondensator 50µF. W filtracji głośnika średniotonowego użyto układu Zobla. Podział pasma 550Hz i 5000Hz.

Schemat zwrotnicy ZG80C115

 

Poniżej schemat zwrotnicy głośnikowej z kolumn AKAI ST-300. Tu również mamy do czynienia z rozbudowaną zwrotnicą. Głośnik niskotonowy filtrowany cewką 4,5mH oraz kondensatorem 33µF. Do tego układ Zobla.  W filtracji głośnika średniotonowego także zastosowano układ Zobla. Podział pasma 700Hz i 5000Hz. Warto zwrócić uwagę, że straty na cewkach to tylko 0,2 oma czyli zgodnie z teorią, która mówi, że nie powinny być większe niż 1/40 tego co deklaruje producent głośnika (8/40=0,2). To nie wszystko. W tej serii na głośnikach niskotonowych umieszczano osłony (filtry akustyczne) do tłumienia tonów średnich i wysokich, których nie udała się wyeliminować na drodze filtracji elektrycznej.
 

Schemat zwrotnicy AKAI ST-300

Po "udoskonaleniu" ogólny "pomysł" na zwrotnicę w kolumnach trzy i więcej drożnych AKAI serii SW przyjmuje postać:

• tor niskotonowy - cewka 4,5mH i kondensator 33µF,
• tor średniotonowy - kondensator 22µF i cewka 2,6mH,
  
• tor wysokotonowy - kondensator 2,8µF i cewka 0,35mH,
  
• tor superwysokotonowy - tor wysokotonowy i kondensator 0,47µF (i 1µF).

Jedno ale średniotonowe

W kolumnach serii AKAI ST używano w torze średniotonowym i wysokotonowym głośników kopułkowych. Być może kopułkowe "średniaki" były w stanie poprawnie odtwarzać dźwięki przy niskiej filtracji od 700Hz. W serii SW w wymienionych wyżej kolumnach "średniaki" to zwykle 12 lub 13cm głośniki stożkowe, papierowe zamknięte w pełnym koszu czyli bardzo małej obudowie. To budzi obawy czy te przetworniki mogą dobrze zagrać od 700Hz z uwagi na możliwy wysoki rezonans. Bez dotarcia do kart produktowych trudno to ocenić chyba, że pomiarami.

W Altusach najpopularniejszej serii Tonsil stosował głośniki średniotonowe GDM 10/60 - rezonans 580Hz i GDM 12/60 - rezonans 250Hz. Jedynie w Altusach 140 znajdował się GDM 18/80 (brak podanego rezonansu na stronie producenta, pasmo od 500Hz), który był w stanie sprostać zadaniu (w miarę płaska charakterystyka od 200 do 5000Hz) niestety za słabo filtrowany. Rzecz nad jaką można się zastanowić to podmiana w Altus-110 GDM 12/60 na GD 12/8 o rezonansie 105Hz. We wszystkich przypadkach powinno zwiększyć się nachylenie filtrów do przynajmniej 12dB/oktawę aby zrekompensować "słabości" przetworników. W innym przypadku głośnik niskotonowy przenosi za dużo tonów średnich, a głośnik średniotonowy tonów niskich. Ponieważ głośniki pracują poza pasmem swojej płaskiej charakterystyki rosną zniekształcenia, a energia podawana na przetworniki nie jest optymalnie wykorzystywana.

GDM 18/80 charakterystyka przenoszenia

Na pocieszenie pozostaje fakt, że Tonsil montował "średniaki" o otwartym koszu w kubełkach o pojemnościach znacznie większych niż zamknięte kosze głośników japońskich. Szukając kompromisu pomiędzy kosztami, a jakością podniósł częstotliwość podziału do 1200Hz.

Kolumny AKAI SW-175. Prospekt reklamowy

Kolumny AKAI SW-175

Kolumny AKAI SW-175

Kolumny AKAI SW-175

Kolumny AKAI SW-175

Kolumny AKAI SW-180. Prospekt reklamowy

Kolumny AKAI SW-180

Kolumny AKAI SW-180

Kolumny AKAI SW-180

Kolumny AKAI SW-180

Kolumny AKAI SW-135. Prospekt reklamowy

Wysokoefektywne kolumny

W celu podniesienia sprawności kolumn Japończycy stosowali dość prosty zabieg. Parametr "Sensitivity" producent określił na 97dB/W (czwarta grafika). Brzmi rewelacyjnie. Jak można dalej przeczytać pomiar został wykonany z odległości 50cm czyli o połowę mniejszej niż to jest powszechnie przyjęte na świecie. Skrócenie odległości pomiaru o połowę skutkuje znacznym zwiększeniem ciśnienia akustycznego. Najprawdopodobniej przy pomiarze z odległości jednego metra kolumny nie osiągną więcej niż 91dB/W co i tak nie jest złym wynikiem.

AKAI SW-135 prospekt reklamowy

AKAI SW-135

AKAI SW-135

AKAI SW-135

AKAI SW-135

1. AKAI ST-100. Zwrotnica z układem Zobla

AKAI ST-100

Kolumny AKAI ST-100 należą do serii kolumn produkowanych w pierwszej połowie lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Obok najniższego modelu ST-100 były jeszcze wytwarzane odmiany ST-200, ST-300 i ST-400. AKAI ST-100 to układ dwudrożny. Istniała też seria oznaczona jako ST-101, ST-201, ST-301 i ST-401. Od pierwszej różniła się wizualnie brakiem ozdobnych osłon na głośniki i z tego powodu wygląda mniej ciekawie.

 

Grill głośnika niskotonowego przypomina koło sterowe rodem z żaglowców. W jego centrum umieszczono logo producenta i model kolumny. Pełni on funkcję nie tylko ozdobną, ale również funkcję filtra akustycznego. Jego zadaniem jest wytłumienie tonów średnich i wysokich, których nie udało się wyeliminować na drodze elektrycznej zwrotnicą głośnikową.  Osłona głośnika wysokotonowego to klasyczna stalowa siateczka. Całość dopełnia czarne kontrastujące tło przedniej ścianki.

AKAI ST-100

AKAI ST-100 zwrotnica

Schemat zwrotnicy można prawdopodobnie znaleźć w internecie, ale od czego śrubokręt. Od tyłu kolumny wyglądają jak niżej. Kontroler tonów wysokich i sprężynujące zaciski do przewodów. Po podłączeniu do źródła sygnału audio okazało się, że ścieżki w potencjometrach nadal działają całkiem dobrze w całym zakresie regulacji.

AKAI ST-100 tylna ścianka

Tylna ścianka jest odkręcana co znacznie ułatwia serwisowanie kolumn. Mocowanie na 12 śrub. Po dwie na górze i dole i po cztery na bokach. Porządnie aby było szczelnie i sztywno. Po wyjęciu dobrze dopasowanej tylnej ścianki ukazuje się dodatkowe uszczelnienie w postaci biegnącej wokół taśmy.

 

Zwrotnica głośnikowa została umieszczona na tylnej ściance od wewnątrz. Montaż na sklejce wzmocnionej blachą. Zwrotnica składa się z dwóch filtrów: nisko i wysokotonowego. Oba drugiego rzędu co jak na najniższy model w serii nie jest często spotykanym rozwiązaniem i wzbudza szacunek do konstruktorów.

 

Filtr niskotonowy składa się z połączonej szeregowo z głośnikiem cewki 2,6mH i równoległego kondensatora elektrolitycznego 10uF. Układ dopełnia obwód Zobla w postaci kondensatora elektrolitycznego 33uF i opornika ceramicznego o wartości 10 omów i mocy 5W.

 

Filtr wysokotonowy to w szeregu kondensator elektrolityczny 10uF i równolegle cewka 1,8mH oraz L-Pad (tłumik) w postaci potencjometra obrotowego pozwalającego na płynną regulację tonów wysokich. Prawdopodobnie zakres tłumienia wynosi od zera do ośmiu omów.

 

Filtry z głośnikami zostały zespolone przy pomocy przewodów grubszych niż te, których miał zwyczaj wykorzystywać Tonsil. Zwrotnice na poziomie można rzec.

 

Pomiar suwmiarką pokazał, że większa cewka została nawinięta drutem 1mm, a mniejsza 0,8mm. Całkiem solidnie. Obie to cewki rdzeniowe czyli o gorszych właściwościach niż powietrze, ale przecież nie są to kolumny przewidziane pod duże obciążenia. Kondensatory elektrolityczne też mogą budzić pewne obawy jako najtańsze rozwiązanie jednakże pomiary wykazały, że po prawie 50latach nadal mieszczą się w zakresie dopuszczalnej tolerancji 5%. W obwodzie Zobla został użyty porządny ceramiczny opornik co najwyżej można dyskutować czy w torze niskotonowym nie powinien być o większej mocy 10W.

AKAI ST-100 zwrotnica

Budowa AKAI ST-100

Reszta elementów konstrukcyjnych AKAI ST-100 wzbudza nie mniejszy zachwyt. Wszystkie ścianki z wyłączeniem tylnej zostały wykonane ze sklejki o grubości 1cm przy tym wokół głośnika niskotonowego dodano dodatkową warstwę sklejki. Czy jeden centymetr to nie za mało? Generalnie tak tylko należy pamiętać, że Japonia to kraj wyspiarski i z uwagi na koszty transportu z natury dąży się tam do produkowania rzeczy nie za dużych i nie za ciężkich.

 

Wszystkie łączenia ścianek kolumny zostały wzmocnione wklejonymi elementami drewnianymi, a całość od środka przypomina budowę drewnianej łodzi. Od zewnątrz z wyjątkiem tyłu ścianki zostały pokryte fornirem. Jak donosi internet z drzewa tekowego wykończonego olejem. Prawdopodobnie rzeczywiście fornir był olejowany gdyż drzewo tekowe słynie z dużej zawartości substancji oleistych i inny sposób jego konserwacji np. lakier mógł się nie sprawdzać.

AKAI ST-100 wzmocnienia

AKAI ST-100 przetworniki

Oba zastosowane głośniki to produkty spod znaku AKAI. Wysokotonowy DT-10T, niskotonowy 16S-10T w rozmiarze 6,5 cala, mocy 15W i zawieszeniu tekstylnym. Oba o deklarowanej impedancji 8 omów. Jako materiał wygłuszający kolumnę zostały zastosowane  dwa płaty wełny mineralnej o różnej grubości. Sądząc po żółtym kolorze prawdopodobnie szklanej. Wełna szklana nieznacznie lepiej pochłania dźwięki niż wełna skalna.

 

UWAGA: nie należy wdychać pyłów z wełny mineralnej niezależnie od rodzaju. Wełna szklana jest bardziej niebezpieczna gdyż może wbijać się w skórę i płuca. Generalnie żadnej sztucznej wełny nie należy używać do wygłuszania obudów wentylowanych, z których jej cząsteczki mogą być wydmuchiwane podczas pracy kolumny głośnikowej. Tonsil miał na to prosty i skuteczny pomysł w postaci pakowania wełny w worki foliowe.

AKAI ST-100 głośnik wysokotonowy

AKAI ST-100 głośnik niskotonowy

AKAI ST-100 wnętrze

Powiązane:

1. AKAI ST-100. Zwrotnica z układem Zobla
2. AKAI ST-100. Rewitalizacja japońskich kolumn głośnikowych
3. AKAI ST-100. Zaskakujący pomiar modułu impedancji
4. AKAI ST-100. Fiasko doboru obwodu Zobla

Nasze Radio 92,1 FM... nostalgicznie

Muzyka z tamtych lat

Radio nadaje muzykę pod hasłem: "Ocalmy od zapomnienia muzykę i artystów tamtych lat". Na stronie można przeczytać: "Nasze Radio nostalgicznie od lat promuje na swojej antenie nagrania sprzed lat, dokładamy ogromu starań w wyszukiwaniu i archiwizacji utworów, których bardzo często nie można usłyszeć w żadnej innej rozgłośni radiowej na świecie. Pomóż nam, wspierając akcję dowolną kwotą i wspólnie "Ocalmy od zapomnienia" te piękne melodie oraz ich twórców.".

Logo stacji

Najprawdopodobniej radio nawiązuje pomysłem do francuskiej stacji "Nostalgie" założonej w 1983 roku. Obecnie "Nostalgie" nadaje nie tylko we Francji, ale jeszcze w kilkunastu innych krajach poprzez lokalne rozgłośnie.

 

Stare ze starym dobrze brzmi

Repertuar stacji pozwala na starym sprzęcie audio posłuchać przebojów  z okresu jego produkcji. Dopiero takie zestawienie umożliwia w pełni przenieść się w czasie do epoki kiedy na pierwszym planie muzycznym królował wokal, a co za tym idzie tony średnie. Obecnie "hity" aranżowane są w nieco inny sposób, a i oczekiwania wobec odtwarzających je urządzeń też są inne.

 

Można rzec muzyka zatoczyła koło. Najpierw było mono, potem stereo, a wraz z telefonami komórkowymi wróciło mono. Dziś "puszczając" głośniej muzykę pięć minut po godzinie 22 szybciej można się spodziewać policji niż kogoś uśmiechniętego z butelką w ręku.

Współczesny telefon komórkowy bez trudu pozwala odtwarzać na słuchawkach dźwięk w jakości hi-fi lub wyższej. Jakość spowszedniała, stereo spowszedniało. Dziś wystarcza pojedyncza przenośna kolumna i muzyka kierowana na nią z telefonu poprzez bluetooth. Wygoda! Wygoda! Komu dziś potrzebne są te stare ciężkie i nieporęczne "pudła"?

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?

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?

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?