Zwrotnica Alt/18 do Altus 110

[Kacki17]

Witam!
Jako dumny posiadacz Altusów 110 z czasem zacząłem kombinować nad poprawą ich dźwięku (nowy materiał tłumiący, tunele BR, wysokotonowy GDWK 9/80/1) i z każdą zmianą odczuwam widoczną poprawę dźwięku. Zorientowałem się również, że nic innego jak tylko zbliżam się do wersji eksportowej (Dynamic Speaker HX-80). Żeby tego dopełnić złożę nową obudowę i... no właśnie, zwrotnica. Nie mogę dotrzeć do zwrotnicy altusów 110 z wersji eksportowej dlatego zdecydowałem się na zwrotnicę alt/18, obszernie opisaną tutaj:
http://www.kolisz.pl/audio/8-alt18.html
Po drodze znalazłem jednak temat w którym jest poruszana podobna tematyka i pojawiła się u mnie niepewność jeśli chodzi o bezpieczeństwo zastosowania tej zwrotnicy.
viewtopic.php?f=20&t=22389
Tutaj moje pytanie; czy znajdzie się dobra duszyczka, która przesymuluje mi ową zwrotnicę alt/18 (głównie pod względem bezpieczeństwa czyli wykresu impedancji), bo ja kompletnie nie znam się na obsłudze wspomnianego w temacie programie SPICE?
Pozdrawiam serdecznie

[gustaw353]

Napisz do kol. Tomka Janiszewskiego - być może Ci pomoże.

[Kacki17]

tak też zrobiłem, mam jednak jedynie nadzieję, gdyż kolega Janiszewski nie był aktywny na tym forum od kilku miesięcy... liczę na jego powrót!

[Krasul]

W celu uzyskania równomiernego przebiegu charakterystyki modułu impedancji w funkcji częstotliwości całego zestawu głośnikowego można postąpić w sposób następujący:

1) W programie komputerowym (np. Speaker Workshop) zmierzyć charakterystyki impedancyjne posiadanych głośników.

2) Do każdego głośnika dobrać obwód kompensacyjny Zobla złożony z opornika i kondensatora.

3) Przeprowadzić obliczenia wartości elementów zwrotnicy np. przy pomocy programu w DOSie ze strony Alt-18.

Przy prawidłowym doborze wartości elementów (częstotliwości podziału najlepiej skorygować aby uzyskać wyniki zgodne z szeregiem wartości kondensatorów i uniknąć składania nietypowych wartości pojemności z kilku sztuk) powinno się uzyskać liniowy przebieg charakterystyki modułu impedancji w funkcji częstotliwości całego zestawu głośnikowego (jeśli zastosuje się cewki powietrzne o odpowiednich przekrojach drutu nawojowego oraz kondensatory foliowe, odchylenia od wartości znamionowej nie powinny być większe niż + 2 omy, oczywiście nie biorąc pod uwagę dwóch "górek" rezonansowych głośnika niskotonowego pracującego w obudowie bass reflex).

Jeśli ma się taką możliwość, warto wykonać pomiary charakterystyk poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości w komorze bezechowej dla każdego głośnika bez filtracji, z filtracją oraz charakterystyki wypadkowej całego zestawu. Z praktyki wiadomo, że warto jest stłumić głośnik średniotonowy dzielnikiem napięcia o kilka decybeli w stosunku do głośnika niskotonowego oraz kopułki wysokotonowej aby uzyskać równomierną charakterystykę wypadkową.

Wykonałem podobne zwrotnice dla zestawów w obudowach od Altusów 300. Wykorzystałem głośniki: GDWK 9/80/1 (Tonsil wykonuje na zamówienie ozdobne pierścienie aluminiowe dla głośników kopułkowych pasujące do tych zestawów - na życzenie mogę przesłać rysunek wykonawczy), GDM 18/80 oraz GDN 30/60/3 kobalt. Zwrotnica ma nachylenie 18 dB/okt. dla wszystkich częstotliwości podziału. Częstotliwości podziału to: 500 Hz oraz 5 kHz. Każdy głośnik ma indywidualnie dobrany obwód kompensacyjny Zobla. Głośnik średniotonowy jest tłumiony dzielnikiem oporowym o - 3 dB w stosunku do reszty głośników. Cewki powietrzne wykonano na zamówienie. Średnice drutu nawojowego: 1,4 mm dla GDN, 1,0 mm dla GDM oraz 0,7 mm dla GDWK. Wykorzystałem kondensatory foliowe MKP.

W obudowach trzeba było poszerzyć otwory pod głośniki wysokotonowe (oryginalnie w Altusach 300 pracują głośniki tubowe i średnica otworów wynosi fi 78 mm, żeby tam zamontować głośnik kopułkowy należy powiększyć otwory do wymiaru fi 80 mm). Zwrotnica została podzielona na dwie części. Część niskotonowa została zamontowana na ściance dolnej natomiast część średnio- i wysokotonowa na ściance tylnej. Zestawy wytłumiono watoliną na wszystkich ściankach oprócz przedniej. Strojenie BR jak w oryginale (dwa kanały o wymiarach 70 x 195 mm czyli strojenie na około 33,5 Hz).

Zestawy grają bardzo naturalnie, liniowo i przyjemnie, zwłaszcza z gramofonem i wzmacniaczem lampowym. Głośniki niskotonowe z uwagi na niską częstotliwość podziału i duże nachylenie filtrów pracują w zakresie pracy tłokowej dzięki czemu można uniknąć zjawiska dzielenia się membrany. W Altusach 110 nie można jednak zastosować tak niskiej częstotliwości podziału z uwagi na to, że zastosowano tam zupełnie inne głośniki. Głośnik średniotonowy przy filtracji trzeciego rzędu pracuje w komfortowych dla siebie warunkach i nie brzmi jak "megafon". Wadą zwrotnicy Alt-18 jest jednak niedostateczna filtracja górnoprzepustowa tego głośnika z uwagi na jego rezonans w obudowie wynoszący około 150 Hz. Moduł impedancji w szczycie rezonansu ma wartość około 50 omów a zwrotnica jest obliczona dla wartości 8 omów więc w praktyce tłumienie w pasmie zaporowym będzie znacznie mniej skuteczne. Na pewno warto zrobić część średniotonową w konfiguracji filtru pasmowoprzepustowego typu "T" jak proponuje autor na stronie Alt-18 zamiast kaskadowego połączenia filtru górno- i dolnoprzepustowego (które ma większe zafalowania w pasmie przepustowym). Głośnik wysokotonowy jest dość dobrze zabezpieczony przez filtr z uwagi na wysoką częstotliwość podziału oraz duże nachylenie, jednak podobnie jak w przypadku głośnika średniotonowego, filtracja górnoprzepustowa jest niedostateczna z uwagi na rezonans występujący dla tego głośnika przy częstotliwości 1,5 kHz (moduł impedancji w szczycie wynosi 16 omów zamiast znamionowego 8 omów).

Reasumując. Pomysł jest dobry i można przy jego pomocy uzyskać ciekawe rezultaty. Ma on jednak pewne ograniczenia. Ogólnie z zestawami głośnikowymi jest jak w socjalistycznym dowcipie o mądrości, uczciwości i partyjności. Bardzo trudno jest uzyskać wszystko na raz. A w zestawach mamy do zoptymalizowania:

1) charakterystykę poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości

2) charakterystykę fazową

3) charakterystykę modułu impedancji w funkcji częstotliwości

Przykładowo. Jeśli będziemy chcieli wyrównać charakterystykę poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości w taki sposób, aby nachylenie AKUSTYCZNE zespołów filtrów i głośników zgadzało się z wykresami wynikającymi z teorii metodą modyfikacji obliczonych wartości elementów zwrotnicy to w efekcie rozwalimy charakterystykę modułu impedancji w funkcji częstotliwości. Można to oczywiście zrobić zachowując liniową charakterystykę impedancyjną, ale wówczas musielibyśmy dodatkowo dobrać do każdego z głośników pułapki rezonansowe RLC co znacznie podwyższy koszt wykonania i tak drogiej i skomplikowanej zwrotnicy. Na upartego moglibyśmy nawet zastosować pułapki rezonansowe RLC tłumiące dwie "górki" rezonansowe głośnika niskotonowego pracującego w obudowie bass reflex ale potężne wartości indukcyjności i pojemności takich pułapek sprawią, że tego typu rozwiązanie będzie absurdalnie drogie i nieopłacalne. W praktyce dla zestawów współpracujących ze wzmacniaczami lampowymi w zupełności wystarcza kompensacja charakterystyki impedancyjnej z pominięciem tych "górek" rezonansowych.

Cała powyższa pisanina stoi oczywiście w opozycji do "audiovoodoo" uskutecznianego przez rozmaitych "audiofili" twierdzących, że filtracja pierwszego rzędu jest najdoskonalsza. Ma ona oczywiście swoje zalety przykładowo w postaci mniejszych zniekształceń fazowych ale na pewno nie nadaje się do tonsilowskich głośników, które przy filtracji 6 dB/okt. grają paskudnie. Altusy to była masówa eksportowa, która miała być łatwa i tania w produkcji. Oryginalna zwrotnica nie spełnia nawet podstawowej swojej funkcji polegającej na ZABEZPIECZENIU głośników przed przeciążeniem, co owocowało częstokroć spaleniem cewek w wykręcających uszy na drugą stronę tubach wysokotonowych.

[Kacki17]

Dziękuję za wyczerpującą odpowiedź!
A więc tak, z tego co zrozumiałem to:
1) zwrotnicę tak dzielić żeby trafić w szeregi wartości elementów (co jest dla mnie jak najbardziej zrozumiałe i logiczne)
2) o komorze bezechowej (jak również jakiejkolwiek ) mogę zapomnieć, więc warto zwyczajnie przyciszyć średniotonowy, bo taka jest popularna tendencja.
3) dla każdego głośnika obwód Zobla, w celu ujednolicenia impedancji w całym jego paśmie pracy. Przy czym tutaj moje pytanie: czy po dołączeniu takiego obwodu, jeszcze raz trzeba przeliczać wartości elementów zwrotnicy, czy granice podziału częstotliwości się nie przesuną? Ewentualnie, czy zmiany będą na tyle małe że nie jest to warte 'zachodu'?
4) skąd wezmę indukcyjność pasożytniczą głośników (bo rozumiem, że to jest właśnie krytyczny parametr do przeliczenia obwodu Zobla), w danych od Tonsila jak teraz sprawdzam to się nie postarali, ale to dość popularne głośniki, więc może ktoś to mierzył? Bo moja przygoda z pomiarami to multimetr uniwersalny...

[Krasul]

1) Częstotliwości podziału należy dobrać biorąc pod uwagę przebieg charakterystyk poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości wykorzystanych głośników. Zwrotnica powinna dzielić pasmo w taki sposób, aby każdy z głośników przetwarzał w pasmie przepustowym zakres częstotliwości, w którym pracuje on z możliwie małymi zniekształceniami. Zwrotnica powinna także zabezpieczać głośniki przed uszkodzeniem. Po określeniu częstotliwości podziału można je ewentualnie skorygować w taki sposób aby trafić w wartości pojemności kondensatorów z szeregu E24 (indukcyjnościami cewek nie musimy się przejmować ponieważ można je wykonać na zamówienie).

2) W przypadku braku dostępu do komory bezechowej warto przynajmniej wykonać pomiar metodą MLS (program Speaker Workshop daje taką możliwość) w pomieszczeniu o możliwie dużej kubaturze (np. w sali gimnastycznej). Projektowanie zwrotnicy bez wykonywania pomiarów nie ma sensu ponieważ nie będzie można zweryfikować w jaki sposób wyniki obliczeń przekładają się na rzeczywisty przebieg charakterystyk zespołu filtrów i głośników.

3) Obwód Zobla poprawia skuteczność tłumienia filtrów dolnoprzepustowych w ich pasmie zaporowym. Wzory pozwalające obliczać wartości elementów filtrów odnoszą się do obciążenia o charakterze rezystancyjnym (linia prosta na poziomie np. ośmiu omów w całym pasmie akustycznym). Głośnik oprócz składowej rezystancyjnej posiada składową pochodzącą od reaktancji indukcyjnej uzwojenia cewki (co powoduje przyrost wartości modułu impedancji w funkcji częstotliwości). Oprócz tego istnieje częstotliwość rezonansu mechanicznego zależąca m.in. od ciężaru membrany, podatności zawieszeń i konstrukcji obwodu magnetycznego. Moduł impedancji przy częstotliwości rezonansowej stanowi wielokrotność jego wartości znamionowej co z kolei sprawia, że wyniki obliczeń przeprowadzone dla filtrów górnoprzepustowych nie pokrywają się z rzeczywistymi wynikami pomiarów.

4) W obwodzie Zobla obliczamy jedynie wartość rezystancji opornika podstawiając do wzoru rezystancję cewki głośnika a następnie dobierając najbliższą występującą w szeregu wartość. W kartach katalogowych nie podaje się indukcyjności pasożytniczej. Można ją wyznaczyć traktując głośnik jako szeregowe połączenie rezystancji cewki głośnika oraz indukcyjności jej uzwojenia. W tym celu należy zmierzyć rzeczywistą charakterystykę impedancyjną głośnika i ze wzoru na reaktancję indukcyjną wyznaczyć wartość indukcyjności. W praktyce nie ma sensu tego robić ponieważ współczesne programy symulacyjne pozwalają dobrać wartość pojemności kompensującej metodą eksperymentalną.

Poniższy rysunek przedstawia zmierzoną charakterystykę modułu impedancji w funkcji częstotliwości dla głośnika GDM 18/80:



Po określeniu rezystancji opornika musimy dobrać najmniejszą możliwą wartość pojemności, która skompensuje nam nieliniowość charakterystyki impedancyjnej i poprawi działanie filtrów dolnoprzepustowych (w tym konkretnym przypadku wartość jest akurat za duża, obwód jest przekompensowany i charakterystyka obniżyła się poniżej wartości znamionowej):



Po przeprowadzeniu symulacji powtarzamy pomiar charakterystyki impedancyjnej dolutowując uprzednio do zacisków głośnika opornik i kondensator o wyznaczonych wartościach i sprawdzamy czy wyniki symulacji pokrywają się z rzeczywistością.

W celu prawidłowego zaprojektowania zwrotnicy trzeba dysponować PRZYNAJMNIEJ jednym systemem pomiarowym, mikrofonem, mostkiem RLC, wobulatorem i wiedzą na temat zachowania się filtrów obciążonych obiektem o nieliniowych charakterystykach modułu impedancji w funkcji częstotliwości oraz poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości. Jeszcze raz podkreślam, że obliczenia odnoszą się do obciążenia o charakterze rezystancyjnym. Wykonanie optymalnie i prawidłowo działającej zwrotnicy bez przeprowadzenia pomiarów jest w praktyce trudne do realizacji. Możemy oczywiście manipulować wartościami elementów kompensacyjnych i korygować wartości elementów składowych filtrów starając się uzyskać możliwie zlinearyzowany przebieg charakterystyki impedancyjnej i zwrotnica będzie poprawnie wykonana z elektrycznego punktu widzenia ale nie będziemy mieli wówczas żadnej informacji na temat tego, jak nasze zabiegi wpłynęły na kształt charakterystyki poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji częstotliwości oraz charakterystyki fazowej. Najsłabsze ogniwo układu stanowią bowiem głośniki i tak naprawdę interesuje nas sygnał AKUSTYCZNY jaki zostanie przez nie wypromieniowany, nie zaś sygnał ELEKTRYCZNY, którym zostaną pobudzone do drgań.

[Kacki17]

To co mi Pan uświadomił tym postem, to fakt, że bez jakichkolwiek pomiarów to nie robota, będę musiał uzbroić się w jakiś sprzęt pomiarowy oraz zaznajomić z programami do tychże celów.

[chrzan49]

Proponuję sprzedać badziewne Altuski bo tu niewiele da się zrobić.Narobisz sie a efekty bez pomiarów na wlasciwym sprzęcie marne.Lepiej kupic coś grającego.Stare Tonsile sprzed ery Altusow graly o niebo lepiej.
Tomasz