Dynamic Speaker HX-100 (ZgB 100-8-50)

[Krasul]

Witam.

Odnawiam właśnie takie kolumny: http://unitra.eu.org/node/13634

Jest to eksportowa wersja Altusów 140 z kopułką zamiast tuby, tunelami BR i przerobioną zwrotnicą.

Kolumny zawierają następujące głośniki: GDWK 9/80/1, GDM 18/80 oraz GDN 30/60/1. Nie mogę niestety znaleźć oryginalnego schematu zwrotnicy.

Czy takie podłączenie jest poprawne? Moje wątpliwości budzi układ do kompensacji impedancji (opornik i kondensator podłączony równolegle do głośnika niskotonowego). Czy na pewno ten schemat został dobrze narysowany? Czy wartości elementów są prawidłowe?

Z góry dziękuję za odpowiedź.

Pozdrawiam T.Ł.

[marekb]

Schemat dobrze narysowany, bo tak jest w rzeczywistości. Niestety, kiepska zwrotnica (6dB/okt) w torze głośnika kopułkowego powodowała nagminne palenie cewek głośników wysokotonowych, zwłaszcza u " przygłuchych" użytkowników tych kolumn.

[Tomek Janiszewski]

Schemat dobrze narysowany, bo tak jest w rzeczywistości. Niestety, kiepska zwrotnica (6dB/okt) w torze głośnika kopułkowego powodowała nagminne palenie cewek głośników wysokotonowych, zwłaszcza u " przygłuchych" użytkowników tych kolumn.

Zwrotnice 6dB/okt też mają swoje zalety w postaci braku zniekształceń fazowych, wymagają jednak odpowiednio mocnych głośników wysoko- i ewentualnie także średniotonowych. Można uczynić warunki pracy głośnika wysokotonowego bardziej bezpiecznymi zmieniając strukturę zwrotnicy z równoległej na kaskadową, tj włączając kondensator 1,5uF za kondensatorem 6,8uF a przed przełącznikiem głośnika średnitonowego. Wówczas filtr głośnika średniotonowego będzie dodatkowo tłumił najniższe częstotliwości jakie mogłyby uszkodzić głośnik wysokotonowy. Niektóre Altusy zresztą tak właśnie miały.
Warto jednak zwrócić uwagę że takie połączenie będzie najskuteczniejsze wtedy, gdy regulator głośnika średniotonowego zostanie ustawiony na maxa, nie jest to bowiem tłumik o impedancji niezależnej od ustawionego współczynnika tłumienia, lecz prymitywny łańcuch dwóch rezystorów łączony z glosnikiem szeregowo. Oznacza to że wzraz ze wzrostem tłumienia dla częstotliwości średnich przesuwa się w dół częstotliwość odcięcia tonów najniższych w gałęzi głośnika średniotonowego. To samo zresztą dotyczy i regulatora w gałęzi wysokotonowej.

[Krasul]

Witam.

A co z kompensacją impedancji GDN 30/60/1? Jest dobrze policzona? Ze wzoru wychodzi, że tam powinno być R = 7,5 ohm i C = 30 uF. Właśnie to mnie najbardziej niepokoi.

Pozdrawiam T.Ł.

[Tomek Janiszewski]

Ale z jakiego wzoru? Wartości elementów kompensacji częstotliwościowej zależą od impedancji znamionowej głośnika (tu 6 omów) oraz od jego inducyjności pasożytniczej ale takze od tego czy chcemy te elementy wykorzystać dla dodatkowego, celowego odkształcenia charakterystyki częstotliwościowej. Gdyby miało chodzić tylko o wyrównanie impedancji głośnika w całym zakresie częstoliwości (poza zakresem rezonansu mechanicznego)-rezystor powinien mieć nie 8 ale 6 omów ponieważ tyle ma głośnik. Tu jednak może chodzić także np. o złagodzenie nierównomierności impedancji wynikającej z tego że GDM i GDW mają impedancję inną niż GDN. Skoro kondensator ma mniej niż wyszło Ci z obliczeń - powodwów do niepokojów raczej nie ma, to w przeciwnym wypadku należaloby się liczyć z możliwością przeciążenia wzmacniacza na średnich częstotliwościach.

[Krasul]

Na schematach zrysowanych "z natury", dostępnych w Internecie istnieją trzy podstawowe schematy kompensacji tego głośnika:

- R = 8,2 ohm C = 10 uF
- brak opornika, sam kondensator C = 10 uF
- brak opornika, kondensatory C = 10 uF i C = 4,7 uF połączone równolegle

Moje wartości (R = 7,5 ohm i C = 30 uF) obliczyłem z tego wzoru: http://diyaudio.pl/grafika/zwrcz/image016.jpg

W dalszym ciągu nie wiem, jakie wartości są prawidłowe. Może dysponuje ktoś oryginalnym schematem dla tego zestawu?

[Krasul]

Załączam dane głośnika:

Impedancja 6 ohm
Rezystancja cewki 5 ohm
Pasmo przenoszenia 60 - 4 500 Hz
Częstotliwość rezonansowa FS 25 Hz
Moc nominalna (obudowa 70 dm3, 100 godz. ciągłej pracy) 60 W
Moc maksymalna 80 W
Efektywność 93 dB
Indukcja w szczelinie 1 T
Energia w szczelinie 328,9 mJ
Wskaźnik siły BI 6,7 Tm
Powierzchnia czynna membrany SD 0,048 m2
Całkowita masa ruchoma MMS 0,04 kg
Podatność mechaniczna zawieszeń CMS 101,6 x 10-5 m/N
Objętość ekwiwalentna VAS 0,327 m3
Dobroć mechaniczna QMS 2,61
Dobroć elektryczna QES 0,745
Dobroć całkowita QTS 0,579
Średnica rdzenia cewki 35 mm
Wysokość szczeliny 6 mm
Szerokość szczeliny 1,2 mm
Wysokość cewki 12,1 mm
Materiał magnesu ferryt
Wymiary magnesu 110/60/18 mm
Masa magnesu 0,6 kg
Masa głośnika 2,2 kg

Tutaj jest jego charakterystyka: http://www.e-tonsil.pl/galerie/g/gdn-30-60-1-6_83.jpg

Obudowa ma objętość około 66 l. Są w niej dwa kanały BR po 5 cm średnicy, i 12,5 cm długości.

Pozdrawiam T.Ł.

[Tomek Janiszewski]

Na schematach zrysowanych "z natury", dostępnych w Internecie istnieją trzy podstawowe schematy kompensacji tego głośnika:

- R = 8,2 ohm C = 10 uF
- brak opornika, sam kondensator C = 10 uF
- brak opornika, kondensatory C = 10 uF i C = 4,7 uF połączone równolegle

Moje wartości (R = 7,5 ohm i C = 30 uF) obliczyłem z tego wzoru: http://diyaudio.pl/grafika/zwrcz/image016.jpg

Ten wzór, tj R=Rdc+Rdc/2 ma charakter empiryczny, oparty na uśrednieniach, przybliżeniach i innych mniej lub bardziej racjonalnych przesłankach a nie na naukowych podstawach. Traktując problem ściśle - należałoby określić impedancję znamionową głośnika tj impedancję dla prądu przemiennego dla takiej częstotliwości powyżej rezonansu, dla której osiąga ona minimum. Zwykle nie wynosi ona 1,5*Rdc, lecz wyraźnie mniej, np. 1,2Rdc. I taką wartość należałoby podstawić do wzoru


W dalszym ciągu nie wiem, jakie wartości są prawidłowe. Może dysponuje ktoś oryginalnym schematem dla tego zestawu?

[Tomek Janiszewski]

Na schematach zrysowanych "z natury", dostępnych w Internecie istnieją trzy podstawowe schematy kompensacji tego głośnika:

- R = 8,2 ohm C = 10 uF
- brak opornika, sam kondensator C = 10 uF
- brak opornika, kondensatory C = 10 uF i C = 4,7 uF połączone równolegle

Moje wartości (R = 7,5 ohm i C = 30 uF) obliczyłem z tego wzoru: http://diyaudio.pl/grafika/zwrcz/image016.jpg

Ten wzór, tj R=Rdc+Rdc/2 ma charakter empiryczny, oparty na uśrednieniach, przybliżeniach i innych mniej lub bardziej racjonalnych przesłankach a nie na naukowych podstawach. Traktując problem ściśle - należałoby określić impedancję znamionową głośnika tj impedancję dla prądu przemiennego dla takiej częstotliwości powyżej rezonansu, dla której osiąga ona minimum. Zwykle nie wynosi ona 1,5*Rdc, lecz w typowych głośnikach o niewygórowanej efektywności wyraźnie mniej, np. 1,2Rdc. I taką wartość należałoby podstawić do wzoru C=L/R**2. Ale to przy założeniu że zastępcza indukcyjność włączona szeregowo z dopiero co określoną rezystancją znamionową głośnika jest bezstratna, niestety tak nie jest: indukcyjność zachowuje się tak jakby równolegle z nią była włączona jeszcze jedna, rezystancja, mianowicie rezystancja strat, która ma niewiele wspólnego z rezystancją znamionową głośnika, natomiast może być różna w zależności od drugorzędnych szczegółów konstrukcyjnych, takich jak np. obecność lub brak niemagnetycznych przewodzących nabiegunników przed i za szczeliną roboczą. Uwzględniając powyższe stwierdzono że najlepze rezultaty uzyskuje się najczęściej wtedy, gdy przyjmnie się wartości elementów kompensacji określone wzorem jaki podałeś. Ale nie musi tak być w każdym przypadku, równie dobrze mogło się zdarzyć że dla tej kolumny wypadło akurat inaczej.

W dalszym ciągu nie wiem, jakie wartości są prawidłowe. Może dysponuje ktoś oryginalnym schematem dla tego zestawu?

Na Twoim miejscu bym się tym nie przejmował. Obwód Zobela którym się tak niepokoisz nie ma aż tak krytycznego znaczenia jak pozostałe elementy zwrotnicy, zwłaszcza zwrotnicy 6dB/okt (w zwrotnicach bardziej złozonych wszelkie odchyłki mogą zaowocować ostrymi rezonansami, bardzo niebezpiecznymi dla wzmacniacza oraz głośników wysokotonowych). Często stosowano w nim kondensatory elektrolityczne które rozjeżdżały się z czasem zyskując na pojemności, toteż po wstawieniu na ich miejsce kondensatorów foliowych, nawet kiepskich MKSE/MKT o pojemności takiej jakie znalazłeś byłbym zupełnie spokojny. Natomiast przełączenie kondensatora zasilającego głośnik wysokotonowy warto zrobić.
To co wziąłeś za obwody kompensacji częstotliwościowej głośnika niskotonowego nie zawierające rezystora szeregowego a jedynie kondensatory - było po prostu elementem zwrotnicy 12db/okt (pierwszy element stanowił szeregowy dławik. Nie mam tylko pojęcia skąd wziąłeś indukcyjność pasożytniczą głośnika obliczając pojemność kondensatora; dane jakie zamieściłeś jej nie zawierają.

[Tomek Janiszewski]

Znalazłem schemat zwrotnicy Altusa 140 przed modyfikacją. Różni się on brakiem obwodu Zobela przy głośniku niskotonowym, strukturą kaskadową, oraz kondensatorem przy głośniku wysokotonowym o pojemności 2,2uF a nie 1,5uF. Jeśli teraz przełączysz ten kondensator tak jak proponowałem, aby zamiast struktury równoległej uzyskać kaskadową zachowując przy tym jego pojemność 1,5uF - warunki pracy głośnika wysokotonowego będą bezpieczniejsze zarówno w porównaniu ze starą wersją Altusa, jak i ze zmodyfikowaną.

[Krasul]

Witam.

W sumie racja. Dane katalogowe nie zawierają informacji na temat indukcyjności cewki tego głośnika. Gdzieś w Internecie przeczytałem, że wynosi ona 2 mH i taką wartość podstawiłem do wzoru (nie mam mostka RLC). Przełączenie kondensatora zmieni częstotliwość graniczną. W Altusach 140 kondensator 2,2 uF był połączony szeregowo z 6,8 uF, co dawało pojemność zastępczą, równą ok. 1,7 uF i częstotliwość graniczną (1/2*pi*R*C) równą ok. 12 kHz. Obecne podłączenie z pojedynczym kondensatorem 1,5 uF daje częstotliwość graniczną równą ok. 13 kHz. Zmiana połączenia da pojemność zastępczą 1,2 uF i częstotliwość graniczną aż 16 kHz. Czy to aby przypadkiem nie spowoduje "dziury" w paśmie akustycznym? Może lepiej po prostu dobrać cewkę łączoną równolegle z głośnikiem wysokotonowym i zmienić tym samym skuteczność tłumienia z 6 dB/okt. na 12 dB/okt., bez zmieniania częstotliwości podziału zwrotnicy? Osobiście uważam, że te zwrotnice (zarówno w Altusach, jak i w HX-100) były dość dziwnie zaprojektowane. To wygląda tak, jak gdyby zakład chciał zminimalizować ilość użytych elementów do minimum. A przecież pierwowzór Altusów 140 ( http://unitra.eu.org/files/images/ALTUS%20120A.jpg ) miał znacznie bardziej rozbudowaną zwrotnicę. O ile się nie mylę, poszczególne sekcje dzielone były ze skutecznością 18 dB/okt.

Pozdrawiam T.Ł.

[Tomek Janiszewski]

Dane katalogowe nie zawierają informacji na temat indukcyjności cewki tego głośnika. Gdzieś w Internecie przeczytałem, że wynosi ona 2 mH

Możliwe, GDN25/40 też mniej więcej tyle ma.

i taką wartość podstawiłem do wzoru (nie mam mostka RLC).

Z braku mostka można połączyć w szereg z głośnikiem kondensator o znanej pojemności (najlepiej polipropylenowy) i zasilając całośc napięciem o płynnie przestrajanej częstotliwości z generatora o oporności wyjściowej np. 75 omów wychwycić minimum napięcia. Będzie to częstotliwość rezonansu szeregowego indukcyjności głośnika z pojemnością kondensatora. Oczywiście, pojemność należy dobrać tak aby rezonas ten wypadł z dala od częstotliwości rezonansu mechanicznego głośnika, co zakłóciłoby pomiary.

Przełączenie kondensatora zmieni częstotliwość graniczną. W Altusach 140 kondensator 2,2 uF był połączony szeregowo z 6,8 uF, co dawało pojemność zastępczą, równą ok. 1,7 uF i częstotliwość graniczną (1/2*pi*R*C) równą ok. 12 kHz.

W dużym przybliżeniu. Trzeba bowiem uwzględnić jeszcze fakt, że kondensator 6,8uF wchodzi w skład ogniwa górnoprzepustowego średniotonowego, a głośnik średniotonowy posiada także pewną indukcyjność (rzędu 200uH). Kilkandziesiąt uH indukcyjności posiada także głośnik wysokotonowy. Gdy uwzględni się tylko te szczegóły, i użyje programu PSPICE - sytuacja wygląda już inaczej: częstotliwość trzydecybelowego spadku prądu wynosi dla glośnika wysokotonowego wynosi 8,3kHz, poniżej zaś 2,5kHz pojawia się drugie załamanie (wprowadzane przez filtr górnoprzepustowy głośnika średniotonowego) poniżej którego sygnał doprowadzany do glośnika wysokotonowego jest tłumiony z z nachyleniem 12db/okt dzięki współdziałaniu obydwu ogniw.

Obecne podłączenie z pojedynczym kondensatorem 1,5 uF daje częstotliwość graniczną równą ok. 13 kHz.

Zmiana połączenia da pojemność zastępczą 1,2 uF i częstotliwość graniczną aż 16 kHz.
W takim zaś wypadku 3dB spadek na glośniku wysokotonowym otrzymamy dla 10,8kHz.

Czy to aby przypadkiem nie spowoduje "dziury" w paśmie akustycznym?

Takie dziury są normą, zwłaszcza w fabrycznej masówce. Nawet i przy 2,2uF na częstotliwości podziału średnio-wysokotonowej (4,5kHz) mamy spadek aż o 7dB zamiast 3dB, na niskotonowej zaś (1,8kHz) aż o 16dB. Ktoś pewnie uznał że takie brzmienie jest korzystniejsze, a głośniki (oraz wzmacniacz) pracują w bezpieczniejszych warunkach, skoro na częstotliwościach podziału występują piki a nie dziury w impedancji, co miałoby miejsce gdyby pasma zachodziły na siebie.

Może lepiej po prostu dobrać cewkę łączoną równolegle z głośnikiem wysokotonowym i zmienić tym samym skuteczność tłumienia z 6 dB/okt. na 12 dB/okt., bez zmieniania częstotliwości podziału zwrotnicy?

Można róznie kombinować, pamiętaj jednak że im wyższy rząd zwrotnicy tym łatwiej o przykre niespodzianki w potaci rezonansów w pasmach odtwarzanych przez poszczególne głośniki i drastycznych spadków impedancji dla częstotliwości odpowiadajacej tym rezonansom. Już przy filtrach 12db/okt trzeba się z nimi liczyć.

Osobiście uważam, że te zwrotnice (zarówno w Altusach, jak i w HX-100) były dość dziwnie zaprojektowane. To wygląda tak, jak gdyby zakład chciał zminimalizować ilość użytych elementów do minimum.

Albo aby ustrzec się powyższych pułapek.

A przecież pierwowzór Altusów 140 ( http://unitra.eu.org/files/images/ALTUS%20120A.jpg ) miał znacznie bardziej rozbudowaną zwrotnicę. O ile się nie mylę, poszczególne sekcje dzielone były ze skutecznością 18 dB/okt.

Już tak zwane ogniwo dolnoprzepustowe 12dB/okt LC dla głośnika niskotonowego jest w istocie ogniwem 18dB/okt. Trzeba przecież uwzględnić jeszcze nie pokazywaną na schemacie indukcyjność tego głośnika - współmierną z indukcyjnością filtru! Lepiej więc stosować takie schematy zwrotnic, w którym te indukcyjności wchodzą w skład struktury filtrów; przy 12dB okt odopiwdnie są więc takie zwrotnice w których poszczególne sekcje łączy się szeregowo. Sekcja niskotonowa - to po prostu glośnik niskotonowy zbocznikowany kondensatorem, szeregowo z nim łączy się sekcję wysokotonową zawierającą głośnik włączony szeregowo z kondensatorem, a całość zbocznikowana jest cewką. Wtedy indukcyjność głośnika niskotonowego wchodzi w skład zwrotnicy, a małą indukcyjnośc glośnika wysokotonowego łatwo jest skompensować obwodem Zobela. Można tę stukturę rozbudować do trójdrożnej metodą kaskadową: utworzyć najpierw zespół średnio-wysokotonowy, a następnie potraktować go jak nowy głośnik średniowysokotonowy, oblicżyć odpowiedni dla niego filtr i uzupełnić o sekcję niskotonową. Oczywiście, wyniku symulacji (np. przy użyciu PSPICE) należy skorygować na etapie pomiarów. Jeśli jednak nie czujesz się obecnie na siłach - przełącz póki co kondensator tak jak proponowałem na wstępie; nic nie kosztuje a bezpieczeństwo pracy GDW znacząco poprawi (dodatkowo tłumiąc częstotliwości poniżej 2kHz), przy pomijalnym wpływie na poziom wysokich tonów (w okolicach 10kHz zmiana poziomu wywołana takim przełączeniem nie przekracza 1dB).

Pozdrawiam T.Ł.

[Krasul]

Witam.

Rozmawiałem dzisiaj z byłym pracownikiem ZWG Tonsil i dowiedziałem się, dlaczego te zwrotnice były tak oszczędnie zaprojektowane. Po prostu dostawali dużo zleceń z Niemiec i trzaskali masowo tandetę. Znalazłem jednak schemat zwrotnicy z kolumn, które były pierwowzorem Altusów 140. Była to konstrukcja zamknięta (moja jest otwarta). Litraż się zgadza (66 l). No i w początkowym okresie do ZG80C115 dawali kobaltowy GDN 30/60/3 (u mnie jest ferrytowy GDN 30/60/1). Co myślicie na temat budowy takiej zwrotnicy?

Pozdrawiam T.Ł.

[Tomek Janiszewski]

Rozmawiałem dzisiaj z byłym pracownikiem ZWG Tonsil i dowiedziałem się, dlaczego te zwrotnice były tak oszczędnie zaprojektowane. Po prostu dostawali dużo zleceń z Niemiec i trzaskali masowo tandetę

Zwrotnica 6dB.okt wcale nie musi oznaczać tandety, przynajmniej jeśli jednocześnie nie chce się żyłować na maxa GDM lub GDW.
No i w początkowym okresie do ZG80C115 dawali kobaltowy GDN 30/60/3 (u mnie jest ferrytowy GDN 30/60/1).
Ale w szmacianej wersji żaden GDN30 chyba już nie występował, jedynie w gąbkowej? Obojętnie z jakim magnesem - takie głośniki można podsumować stwierdzeniem: ...i w proch się obrócisz! IMHO po prostu szkoda kasy na taki szajs który wytrzyma nie więcej jak 5 lat, nawet kompletnie nieużywany.

Co myślicie na temat budowy takiej zwrotnicy?

I ten schemat wrzuciłem na PSPICE'a, przyjmująć takie same pasożytnicze indukcyjności głośników jak poprzednio, i zakładając że regulatory poziomu są ustawione na maxa (rezystory zwarte). Oto co uzyskałem:

altus poziom.JPG

Co tu się może nie podobać: 1,5dB "schodek" na charakterystyce GDN przed głównym jej załamaniem, 0.9dB podbicie maximum charakterystyki GDM ponad poziom odniesienia za jaki przyjąć należy płaską część charakterystyki GDN, wreszcie podobne podbicie, ale aż o 2.8dB dla charakterystyki GDW. Stosownie do powyższego również charakterystyka impedancji w funkcji częstotliwości wygląda dość masakrycznie, wykazując spadek aż o połowę dla częstotliwości 5,3kHz (odpowiadającej pikowi na charakterystyce GDW) oraz do ok. 6 omów dla 1,4kHz (odpowiadającej pikowi na charakterystyce GDM)

altus_impedancja.JPG

.
Oto jakie nieskpodzianki kryją się w bardziej złożonych zwrotnicach, zwłaszcza jeśli stosuje się przypadkowo dobrane głośniki i nie zweryfikuje wartości cewek i kondensatorów dla indywidualnego przypadku.

[Krasul]

Witam.

Co zatem należałoby zmienić w schemacie, aby zwrotnica pracowała poprawnie z wymienionymi wcześniej głośnikami? Ona była fabrycznie przystosowana do współpracy z GDM 18/40. U mnie jest GDM 18/80. Niestety te dwa głośniki pomimo tego, że z zewnątrz wyglądają tak samo, różnią się konstrukcją mechaniczną.

Pozdrawiam T.Ł.