Projekt zwrotnicy do zestawu głośnikowego w obudowie ALTUS 300

[kikor]

Ok. a jak sie ma zastosowanie zamiast głośnika z układem magnetycznym alnico i miedzianym pierścieniem korekcyjnym do zwykłego GDN-a ?

[Krasul]

Do tej zwrotnicy można zastosować zamiennie tylko dwa rodzaje głośników niskotonowych:

1) GDN 30/60/3 w wykonaniu ośmioomowym z obwodem magnetycznym z magnesem wykonanym ze stopu Alnico oraz miedzianym zwojem zwarciowym Faradaya na rdzeniu - produkcja z lat siedemdziesiątych - wówczas kondensator C2 w zwrotnicy powinien mieć pojemność 18 uF

2) GDN 30/60/3 w wykonaniu ośmioomowym z obwodem magnetycznym z magnesem wykonanym ze stopu Alnico bez miedzianego zwoju zwarciowego Faradaya na rdzeniu - produkcja współczesna - wówczas kondensator C2 w zwrotnicy powinien mieć pojemność 33 uF

Żadne inne głośniki nie będą się do tego nadawały ponieważ wymaga to przeprojektowania zwrotnicy przynajmniej w sekcji filtra dolnoprzepustowego głośnika niskotonowego.

Współczesna wersja głośnika GDN 30/60/3 jest nadal dostępna w handlu:

https://www.skleptonsil.pl/gdn-30-60-3- ... id464.html

Podobnie jak głośnik GDM 18/80:

https://www.skleptonsil.pl/gdm-18-80-8-ohm,id695.html

Oraz głośnik GDWK 9/80/1:

https://www.skleptonsil.pl/gdwk-9-80-1-8-ohm,id679.html

[kikor]

Dzięki .
Wymiana jednak trochę mija się z celem (koszty) 2 x głośnik + części do zwrotnicy to z 1500zł plus to co moża wziąć za swoje i można już z tym budżetem szukać coś
Zdjęcia moich jeszcze w trakcie budowy , dziś zmontowane i z głośnikiem GDWK.

[Krasul]

Można wystawić oryginalne GDN-y i GDWT na Allegro lub OLX żeby odzyskać trochę pieniędzy i po dopłaceniu kupić wszystko co potrzeba.

[Radiowiec]

Wyniki symulacji działania układu przeprowadzonej w programie VituixCAD z uwzględnieniem rezystancji szeregowych elementów składowych zwrotnicy:

A ja mam pytanie laika, dlaczego głośnik średniotonowy "niedomaga" o kilka dB w porównaniu z pozostałymi? Nie da się tego jakoś skorygować? Bo chyba te kolumny nie będą "neutralnie" przenosić całego pasma.

[Krasul]

Mój błąd. Z rozpędu wpisałem do programu nieprawidłowe wartości dzielnika oporowego.

Powinno być:

R2 = 2,2 oma

R3 = 15 omów

Tak jak w tabeli z pierwszego posta.

Przy takich wartościach rezystancji oporników GDM 18/80 straci około 3 dB SPL na efektywności i będzie grał równo z resztą zestawu:

vituixcad.png

[Romekd]

Czołem.
Nie podoba mi się ten "dzióbek" na częstotliwości ok. 3,5 kHz na wykresie SPL. Taki kilkudecybelowy wzrost efektywności zestawu, i to akurat w zakresie częstotliwości odpowiadającej największej czułości ludzkiego słuchu, może powodować, że zestaw będzie miał dość "piskliwe" i "ostre" brzmienie, które akurat mi, a może również innym kolegom, za specjalnie nie odpowiada... Wiem że to wina użytego głośnika, ale może dałoby się tę "górkę" jakoś zniwelować...

Pozdrawiam
Romek

[Krasul]

Przyczyny wykonania zwrotnicy w takiej a nie innej konfiguracji były trzy:

1) Wytrzymałość mocowa głośnika GDWK 9/80/1. Wyższa częstotliwość podziału to bezpieczniejsze warunki pracy. Głośnik pracuje bez dzielnika oporowego więc chroni go jedynie filtr trzeciego rzędu i ewentualnie limiter w postaci żarówki samochodowej 12V/21W przed filtrem, którego ja akurat w swoim zestawie nie zamontowałem ponieważ w miarę możliwości staram się nie wysterowywać go pełną mocą wzmacniacza.

2) Zagadnienia dotyczące przebiegu fazowego. Przy tej częstotliwości podziału (5000 Hz) stosunkowo łatwo można uzyskać zgodny przebieg faz sygnału głośnika średniotonowego i wysokotonowego bez dodatkowych komplikacji układu, filtrów wszechprzepustowych LC, zmiany głębokości montażu głośnika wysokotonowego względem średniotonowego, itp.

3) Względy estetyczne. Głośnik GDWK 9/80/1 ładnie prezentuje się z dedykowanym pierścieniem wykonanym z diamentowanego aluminium pomalowanego na czarno. Załączyłem w pierwszej wiadomości rysunek techniczny, który można przesłać do Tonsilu celem zamówienia wykonania takiego pierścienia. Tego typu rozwiązanie było stosowane w fabrycznych zestawach głośnikowych "Dynamic Speaker" HX-100.

Środkiem zaradczym mogłaby być wymiana GDWK 9/80/1 na jakiś współczesny, wytrzymały głośnik wysokotonowy oraz obniżenie drugiej częstotliwości podziału do 3000 - 3500 Hz. Tak niskie częstotliwości podziału stosuje się jednak raczej w dwudrożnych monitorach studyjnych małej mocy. Można by też podejść do tematu w sposób nieszablonowy i spróbować "zmusić" oryginalny głośnik GDWT 9/100 FP do pracy z tak niską częstotliwością podziału. Jego cewka jest chłodzona w szczelinie powietrznej ferrofluidem co zwiększa wytrzymałość mocową. Efektywność tego głośnika i tak trzeba by obniżyć o 10 dB SPL dzielnikiem oporowym, dzięki czemu głośnik byłby dodatkowo zabezpieczony przed przeciążeniem. Wadą takiego rozwiązania byłaby jednak bardzo duża kierunkowość emisji sygnału wynikająca z faktu, że jest to głośnik tubowy. Zaletą byłoby zachowanie wyglądu zewnętrznego oryginalnego zestawu Altus 300 oraz możliwość skorzystania z fabrycznego pierścienia dekoracyjnego (w przypadku GDWK 9/80/1 taki pierścień trzeba sobie dorobić). W bieżącym projekcie priorytetem było przydzielenie głośnikowi średniotonowemu możliwie szerokiego zakresu pracy w paśmie przepustowym. Obejmuje on całą dekadę (500 Hz - 5000 Hz). Ważne było też zgranie fazowe, odpowiedni podział mocy zabezpieczający głośniki przed przeciążeniem oraz wypadkowa charakterystyka modułu impedancji w funkcji częstotliwości umożliwiająca współpracę z dowolnym rodzajem wzmacniacza. Głośnik GDM 18/80 to bardzo dobry i wytrzymały przetwornik. Niestety w oryginalnych Altusach 300 jest on filtrowany filtrem pasmowoprzepustowym pierwszego rzędu bez żadnej kompensacji i dzięki temu gra jak megafon. Filtr pasmowoprzepustowy trzeciego rzędu w konfiguracji typu "T" z tłumieniem i kompensacją pozwala efektywniej wykorzystać zalety tego głośnika. Mało który głośnik wysokotonowy Tonsilu wytrzyma za filtrem więcej niż 1,5 - 2,5 W RMS. A to narzuca zastosowanie nieco wyższej częstotliwości podziału i koło się zamyka...

[Tomek Janiszewski]

Jeśli komuś bardzo zależy na tym, żeby się to wszystko fazowo idealnie zgadzało to należy

...stosować filtry rzędu parzystego. Przy najpowszechniej stosowanych filtrach rzędu drugiego (12dB/okt) wypadkowe przesunięcie faz wynosi 180 stopni, toteż głośniki należy łaczyć afazowo (w zespołach dwudrożnych); w zespołach zaś tródrożnych włączyć afazowo GDM względem obu pozostałych. Filtry czwartego rzędu (24 db/okt) dają wypadkowe przesunięcie faz 360st, i tam należy łączyć głośniki synfazowo.

Ale każdy kij ma dwa końce. Taki zabieg (manipulowanie pojemnościami raz już obliczonego z punktu płaskich charakterystyk mocy w paśmie przepustowym dostarczanych do poszczególnych głośników - przyp. mój) spowoduje zjazd minimum na charakterystyce modułu impedancji w funkcji częstotliwości z siedmiu omów na pięć omów a to minimum przypada akurat w obszarze, gdzie przykłada się do zestawu sygnał o dużej mocy i może to doprowadzić do przeciążenia stopnia końcowego wzmacniacza podczas pracy na pełnym wysterowaniu. Coś za coś.

Bo też i naturalną cechą filtrów rzędów nieparzystych są przesunięcia fazy na częstotliwościach podziału. Najprostsze filtry pierwszego rzędu dają przesunięcie fazy 90 stopni, rzędu zaś trzeciego - 270 stopni. Przy takich przesunięciach daleko jeszcze do pełnego wygaszania się sygnałów (jak to by było przy 180 stopni), toteż uważam że nie warto walczyć z przesunięciami fazy za tak wysoką cenę.

Nie ma sensu kruszyć kopii o to, która opcja lepsza ponieważ w projektowaniu filtrów rozwidlających do zespołów głośnikowych zawsze trzeba iść na jakieś kompromisy. Albo będzie w pełni prawidłowo od strony akustycznej kosztem pogorszenia parametrów elektrycznych. Albo będzie w pełni prawidłowo od strony elektrycznej kosztem pogorszenia parametrów akustycznych.

Cudów nie ma: jeżeli gdzieś tam impedancja zespołu spada poniżej znamionowej - to znaczy że kolumna pobiera większą moc niż powinna. Albo zatem pojawia się na tej częstotliwości lokalne rezonansowe podbicie i któryś z głośników otrzymuje napięcie większe niż doprowadzane do zacisków kolumny, albo dwa głośniki pracują równocześnie przetwarzając większą moc łączną niż powinny, albo wreszcie nadmiarową moc pobiera źle obliczony obwód Zobla, przetwarzając ją na ciepło wydzielające się w rezystorze. Tak więc w pierwszych dwóch przypadkach należy dodatkowo jeszcze oczekiwać lokalnego podbicia efektywności tam gdzie spada impedancja. Chyba już tylko to stanowi zbyt wysoką cenę za precyzyjne wyrównanie faz na sąsiadujących głośnikach.

[Tomek Janiszewski]

Nie polecam stosowania elektrolitycznych kondensatorów bipolarnych. Trwałość pianki poliuretanowej, z której wykonane są zawieszenia górne tych głośników wynosi około 15 lat. Bardzo prawdopodobne, że przy okazji okresowej regeneracji głośników trzeba też będzie wymieniać kondensatory bipolarne w zwrotnicy. One mają duży rozrzut parametrów i słabą stałość tych parametrów w czasie. Znacznie lepiej jest zastosować polipropylenowe kondensatory MKP, dobrej jakości cewki powietrzne i cieszyć się działającym układem bez konieczności okresowej wymiany poszczególnych elementów.

Również podzielam powyższą opinię. Niedawno zwróciłem uwagę na specyficzne zjawisko występujące w kondensatorach bipolarnych: zniekształcenia nieliniowe w stanach nieustalonych, nie do wykrycia gdy się bezmyślnie mierniczy najlepszym choćby sprzętem ale przy ustalonej amplitudzie napięcia:
https://www.forum-trioda.pl/viewtopic.p ... 99#p387899

[Krasul]

Każda zwrotnica to pewnego rodzaju kompromis. Ja to zrobiłem tak żeby fazowo się to zgadzało na drugiej częstotliwości podziału ponieważ tam wszelkie rozjazdy są wyraźniej słyszalne z punktu widzenia użytkownika. Wypadkowa charakterystyka modułu impedancji w funkcji częstotliwości poza obszarem rezonansów głośnika niskotonowego w obudowie basrefleks mieści się w tym zestawie w granicach od 6,8 oma do 9,2 oma. Na pierwszej częstotliwości podziału mamy odkłonienie wynoszące około 40 stopni ale w tym zakresie częstotliwości nie jest to aż tak wyraźnie słyszalne.

P.S. Korzystając z okazji przesyłam linka do strony internetowej rumuńskiego przedstawicielstwa handlowego firmy Tonsil, na której można znaleźć karty katalogowe produkowanych współcześnie głośników z danymi technicznymi i charakterystykami, których nie ma na stronie polskiej:

https://tonsil.ro/Drivers.htm

[Tomek Janiszewski]

Podejrzewam, że pewnie znowu była jakaś wojna z Panem Janiszewskim i dlatego edycja postów została zablokowana

Też takie wrażenie odniosłem...

[Tomek Janiszewski]

Każda zwrotnica to pewnego rodzaju kompromis. Ja to zrobiłem tak żeby fazowo się to zgadzało na drugiej częstotliwości podziału ponieważ tam wszelkie rozjazdy są wyraźniej słyszalne z punktu widzenia użytkownika. Wypadkowa charakterystyka modułu impedancji w funkcji częstotliwości poza obszarem rezonansów głośnika niskotonowego w obudowie basrefleks mieści się w tym zestawie w granicach od 6,8 oma do 9,2 oma.

Ależ nie zamierzam rwać szat o nierównomierności chrakterystyki impedancyjnej, o ile tylko maksima (nie licząc rezonansu lub rezonansów GDN w obudowie) nie przekraczają kilkunastu %. Przesunięcia fazy towarzyszące takim nierównomiernościom mieszczą się w kilkunastu stopniach i trudno obawiać się aby mogły one wywołać niepożądane zjawiska we wzmacniaczu, np. uruchomienie mostkowego zabezpieczenia pzwar. Natomiast obawiałbym się (z powyższej przyczyny, ale także i z powodu niebezpieczeństwa uszkodzenia tranzystorów o ile pracują one na granicy SOAR) spadków impedancji poniżej wartości znamionowej. Inna rzecz że ich powodem niekoniecznie musi być niedopracowana zwrotnica. Kol marma2 wspomniał niedawno o kolumnach Ampion Argon 3S, których charakterystyka impedancyjna prezentowana na forum wyglądała jak niżej. Brałeś zresztą udział w tamtej dyskusji, ale problem się rozmydlił:

O ile drastyczny spadek impedancji (do dwóch omów z ułamkiem, przy deklarowanej przez producenta impedancji zespołu 8 omów) w pobliżu 20kHz można wytłumaczyć skopaną zwrotnicą (najpewniej przedobrzono z kompensacją składowej indukcyjnej GDW a może i wyżyłowano mu efektywność stosując filtr z rezonansem na górnym krańcu pasma) o tyle trudno zwalać tylko na zwrotnicę tego co dzieje się w zakresie poniżej 200Hz. Impedancja spada do 6,2 oma dla prądu stałego (co potwierdził osobistym pomiarem sam właściciel), a nawet 5,6 oma w pobliżu 150Hz. Tymczasem na GDN stoi że ma on 8 omów. 6,2 oma rezystancji drutu w cewce drgającej (a najpewniej jeszcze nieco mniej, bo wypadałoby jeszcze uwzględnić ułamki oma wnoszone przez szeregowy dławik w filtrze) to można by oczekiwać po wysokosprawnym przetworniku o impedancji 8 omów tj. estradowym a może wręcz tubowym. Czyżby normą stało się już dowolnie luźne traktowanie tak istotnego parametru jak impedancja, w wyniku czego głośnik którego faktyczna impedancja znamionowa zawiera się w przedziale 5-7 oma jest wrzucany do wora z napisem: 8 omów? Gdyby tak istotnie miało być - należałoby mierzyć impedancję znamionową każdego głośnika jaki chce się zastosować, i w razie natrafienia na coś takiego sklasyfikować zespół nie jako ośmio- ale pięcio- lub sześcioomowy, i upewnić się czy wzmacniacz obliczany dla 8 omów podoła zwiększonemu obciążeniu. Na dołek w pobliżu 150Hz pracują najpewniej do spółki: mniejsza od deklarowanej impedancja znamionowa GDN, oraz (w mniejszym stopniu) także zwrotnica, np. przedobrzony obwód Zobla. Niestety schematu zwrotnicy nie zamieszczono na forum, a można by i dla niej przeprowadzić symulację.

[Krasul]

To wynika z nieporządków w normach określających tego typu pomiary. Jedne normy określają impedancję znamionową głośnika bądź zestawu głośnikowego jako minimum na charakterystyce modułu impedancji w funkcji częstotliwości, inne jako wartość zmierzoną przy pobudzeniu układu do drgań sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości 1000 Hz, itd., itp.

Ogólnie na rynku panuje w tym względzie "wolna amerykanka" a że "każda pliszka swój ogonek chwali", stąd obecność na rynku rozmaitych "potworów dźwiękowych" stanowiących dla wzmacniaczy obciążenie o charakterze reaktancyjnym i powodujących wydzielanie się w układzie mocy biernej. O ile z odpowiednio mocarnym wzmacniaczem półprzewodnikowym o niskiej impedancji wyjściowej ma to jeszcze szansę jakoś zagrać o tyle przy współpracy ze wzmacniaczem lampowym z transformatorami na wyjściu charakterystyka opóźnienia grupowego w funkcji częstotliwości będzie tak powyginana, że w ogóle nie będzie się dało tego słuchać. Głównie z uwagi na wysoką impedancję wyjściową takiego wzmacniacza.

[Krasul]

Z elektrolitycznymi kondensatorami bipolarnymi jest taki problem, że one nie tylko mają większy rozrzut pojemności niż kondensatory foliowe poliestrowe (MKT/MKSE) lub kondensatory foliowe polipropylenowe (MKP) ale dodatkowo ich pojemność zmienia się w czasie na plus lub na minus. Dodatkowo już od nowości mają dużo wyższą wartość zastępczej rezystancji szeregowej (ESR) w porównaniu z kondensatorami z dielektrykiem stałym, która dodatkowo rośnie w miarę starzenia się takiego kondensatora. Stosowanie elektrolitycznych kondensatorów bipolarnych ma uzasadnienie w produkcji seryjnej zestawów głośnikowych w przypadku gdy potrzebujemy np. filtra dolnoprzepustowego drugiego lub trzeciego rzędu o niskiej częstotliwości podziału co warunkuje zastosowanie elementu o dużej pojemności i dodatkowo nie chcemy żeby taki kondensator miał przesadnie duże gabaryty. Kondensatory tego typu są dużo tańsze od swoich foliowych odpowiedników, dzięki czemu wiele firm decyduje się na takie rozwiązanie w celu optymalizacji kosztów produkcji. W stanie wojennym Tonsil zastąpił na pewien czas praktycznie wszystkie kondensatory foliowe elektrolitycznymi kondensatorami bipolarnymi ale wynikało to bardziej z niedoborów na ówczesnym rynku podzespołów elektronicznych połączonych z koniecznością realizacji dużych zamówień i zachowania ciągłości produkcji. W zastosowaniach amatorskich rozsądne minimum stanowią kondensatory foliowe polipropylenowe (MKP) firmy "MANT" lub nieco droższe kondensatory firmy "JANTZEN". Zresztą nawet Polskie kondensatory foliowe poliestrowe (MKT/MKSE) firmy "MIFLEX" sprawdzą się w tego typu zastosowaniach lepiej od jakichkolwiek elektrolitycznych kondensatorów biploarnych.