Пенкилер Форум

Новите ми Хай-Енд средночестотни говорители
Или иначе казано новите ми high end драйвери за средни честоти

Всичко, което правя и документирам в настоящата тема е в резултат на разбирането ми за конструиране и дизайн на тонколони, което описвам тук: http://penkiller.com/index.php/topic,1750.0.html

Производител: Високоговорители Благоевград АД;
Обхват: широколентова среда, от 500 до 8000 цикъла в секунда;
Импеданс: около 8 ома;
Мощност: около 60 вата;
Чувствителност: 86 децибела на 1 метър при 1 ват.

Тази среда се приема за идеална в комбинация с Хай-Енд ниско-средночестотните ВКН12211/311.
Комбинациите с високочестотни говорители са практически неограничени, заради големия обхват до 8 килохерца отгоре. От опита ми с 6 и 8 инчови професионални среди знам, че добра мембрана с добра капачка без проблем достигат използваеми 6 килохерца и по-нагоре дори до 9-10 килохерца за целите на филтрирането.

Затвореното шаси е източник на големи митове и откровено погрешни интерпретации.
Говори се, че шасито, което е близко зад мембраната отразява звукови вълни напред през мембраната и това влошава звука. Това не е вярно.
Разстоянието между мембраната и шасито е много малко. За да се отрази една вълна тя трябва първо да бъде излъчена, а за да окаже влияние върху звука, тя трябва да бъде отразена, приета и отново излъчена от мембраната. В малък обем в който целия въздух е прикачен към мембраната и в който налягането във всички краища на кухината следва диктуваното от движението на мембраната няма никакви условия да се развият вълни в дисонанс с мембраната, които повторно да отдадат енергия, която първо са отнели.

За да приключим със затворените шасита.
За да се излъчи звукова вълна е необходимо разстояние по-голямо от нейната полу-вълна. Тоест, да може поне половината цикъл да се побере физически в наличното пространство. 15 мм са половината цикъл на 30 мм вълна. Тоест, в 15 мм пространство, най-ниската честота, която теоретично може да се излъчва и отрази е 11.433,33 херца. 8 килохерца са доста под въпросната "фатална" честота.

Новите говорители нямали звукопоглъщащ материал в кухината. И по-добре. За разлика от празния обем, звукопоглъщащ материал може да генерира звуци, да глупави и да бражди. Добро конструкторско решение.

Всеки цикъл всъщност протича така:
- моторът на драйвера (говорител казано по човешки) оказва движеща сила в синхрон със сигнала;
- окачването започва да се отмества от средното си положение започвайки да складира енергия;
- въздуха в кухината между мембраната и шасито започва да променя обема си също складирали енергия;
- поглъщащите енергия елементи на окачването започват да се нагряват и да отдават топлина;
- металното шаси започва да обменя топлина с околния въздух, който обикновено е в кутията на озвучителните тяло. При свиване въздуха се нагрява, а при подналягане/разширение изстива, съответно се появяват условия за топлообмен.

Както виждате, говорителите със затворено шаси губят енергия по два начина през Qms на окачването както и останалите говорители и през въздушното окачване затворено в шасито.
Какво означава това за поведението на говорителя?
- намален резонансен характер над резонансната честота на системата;
- постепенно изключване на мембраната отвън-навътре без изразена честота на пречупване при която дадена част от периферията престава да работи изведнъж, при което продължава да излъчва в дисонанс.
Съвременните хай енд говорители се конструират да работят като твърдо бутало в честотната си лента. Проблемът, че извън нея излъчват с изкривявания и резонанси генерирани от самият говорител. Това поведение се компенсира със сложни филтри и стратегии при конструирането. Главното оръжие са последователни и паралелни ноч (notch) филтри, които колкото и да е странно не е съвсем изучено как действат. Дали блокират мотора на говорителя през неговия EDN (обратната индукция) или блокира сигнала от усилвателя или и двете (във формулите има константи не кореспондират със законите на физиката, които са опитно установени). До колко може да бъде подтиснат механичен резонанс в периферията на говорителя с електрически честотно зависими елементи, които действат през мотора на говорителя, който е посредата е сериозен въпрос. С очевиден отговор.
Другият подход, който е по-старата концепция са говорители, които над определена честота не се пречупват, а започват плавно да си намаляват ефективния излъчващ диаметър. Нищо не пречи с измервания да бъде определено коя е най-високата честота при която говорителя се държи като твърдо бутало и той да бъде използван само до нея.

ВКС0931 са с уплътнение за заден монтаж. Нещо позволяващо използване на кухина със звукопоглъщащ материал пред предното окачване на говорителя, което е основен източник на не линейни изкривявания заради камшичния ефект от работата на мембраната с къси вълни.

Разкошно!
Бърз преглед на частите показа,че имам точните 18.4 мФ и 4.72 мХ за високочестотен филтър Линквиц-Райли 2-ри ред на 540 херца.
Както казах, разкошно.
Слушах и сами, пуснах и 5-минутните тонколони за фон.
Пробвах и с първи ред на 300 херца и 2.5 килохерца. Отдолу малко, отгоре действа ама слабо.
Изкушавам се и от трети ред Бътъруърт. Точните ми части 22 и 68 мФ и 1.6 мХ са точно като за 600 херца.
600 херца е и удобна честота за лицев панел поставящ цялото повдигане в лентата на средата.

Чувствителността от 86 децибела е много удобна, защото ВКН12211 е 91 дб/ват, при 4 ома става 94 дб/ват при 2.88 волта, или 8 децибела разлика при 2.88 волта, което е много удобно. Компенсирането на повдигането от лицевия панел ще стане без допълнителни части на BSC, само с правилен избор на ширината на озвучителните тяло.

Прикачам и бърза симулация с The EDGE на лицев панел 350х750 мм с ВКС0931 на него.

Имам го същия говорител...Интересува ме подробности около бобините на филтъра... Говорителят наистина е чудесен...

Заповядай снимка, има данни и инвентарен номер, другото ще го намериш.
Тази бобина става само за паралелна, защото има относително високо съпротивление. За твоите цели е идеална.
* * *

Поиграх си още малко с говорителите.
Резонанси и отражения няма. Има обаче феномен типичен за всеки затворен обем, подчертаване на честотите около системния резонанс Fc/Fb в случая 400-450 херца.
Явлението е едва забележимо при 2-ри ред Линквиц-Райли на 540 херца. Ако говорителя беше в система, това за което говоря нямаше да може да се чуе дори с ухо в него.
Прослушах ги няколко часа с разнообразна музика отблизо. Просто съм очарован. Свирят нежно, леко, линейно и детайлно.

Постигнах приятен резултат от раз. Нещо, което не ми се е случвало много често.
Даже повечето говорители без Зобел и L-pad дават просто парадоксални резултати.
Тук имам късмета като при TB871, от раз и стана супер. Това е възможно само с линеен говорител с ниска индуктивност и без резонанси. Така се филтрират и ВК12350.
Имал съм случаи със скандинавски говорители, уж Хай-Енд, уж много добри, ами студеното резонансно звучене никога не ги напуска, ако ще целия учебник по електрониката да им препишеш във филтрите.

Тук ще използвам трети ред отдолу и може би Зобел за улеснение на филтъра отгоре, който ще бъде четвърти ред.

Мерки срещу системния резонанс на говорителя мама да вземам, защото при трети ред той остава отдолу и няма да има какво да го възбужда.

Малко измервания и изводи от източник различен от мен.
Намерих ги след като реших да проверя дали наблюденията и изводите ми са верни.
Ключовите думи са толкова специфични, че може да ги намери само човек, който знае какво търси.

Вижда се, че преимуществото на средночестотния говорител със затворено шаси е в пълната липса на отражения и резонанси заради малкото пространство в което не могат да се развият звукови вълни.
Като недостатък са посочили, че има типичният ефект на затворената кутия като при бас в затворен обем.
Твърдението, че среда с отворено шаси е по-добра в голяма кутия се основава на липсата на повдигане в долния край на обхвата.
Категорично не съм съгласен, че каквато и да било кутия с разумни размери може да предотврати обратното излъчване на звукови вълни през мембраната. Пробвал съм направо с тръба натъпкана с вата, минават средни и даже високи честоти и то с не пренебрежимо ниво. Това е причината всяка кутия да оцветява звука и оупън бафъл системите да са толкова популярни.
Характера на повдигането е не интерферентен, тоест, не се дължи на наслагване на различни вълни, а на собственият резонанс на системата, където скоростта на сигнала съвпада със естествената скорост на колебания.
Тоест, съзнателното комбиниране на АЧХ на говорителя с кривата на затихване на електрически филтър ще даде равна АЧХ без изкривявания. Без филтър говорителя има АЧХ подобна на филтър Чебишев. Т,ябва да се внимава резултатната функцияна затихвне да няма произволен качествен фактор, а да остане между 0.5 и 0.7, колкото са Линквиц-Райли и Бътъруърт.
Очевидно издутината в долния край на АЧХ ще трабва да съвпадне с точка в началото на затихването на електрическия филтър за да се използва за продължаване на АЧХ надолу и за да не се покаже в системната АЧХ ако бъде оставена да модифицира кривата на затихване без да е свързана със равната част от АЧХ на говорителя в системата.

Съвременни производители на говорители със затворено шаси:
Високоговорители Благоевград АД: http://vissokogovoriteli.bg/products/VKS-0921_31.htm сайт: http://vissokogovoriteli.bg/products-01-03-bg.htm
Селесчън: http://celestion.com/product/115/tf0410mr/ - имат  и други модели, прегледайте;
Има също и Еминенс и други.

Повода да разровя Интернет по темата за проблемите с обема и размера на кутията на средночестотния говорител е скорошен проект публикуван в друг форум.
Хората са вложили много пари в направата на този проект на Троелс Гравесен: http://www.troelsgravesen.dk/The-Loudspeaker.htm името му е гръмкото "Тонколоната" или "The Speaker".
Използва професионални говорители, 18 инчов бас, 10 инчова среда, компресионен драйвер с хорна за високи и супер високочестотен говорител...
Всичко е прекрасно... обаче, първо Троелс не дава стойностите на елементите на пасивния филтър, второ колоните са основно за би-ампинг между баса и горните три ленти и има някакъв проблем с оформлението на средата.
Разделителни честоти: 200, 1300 и 9000.
Отзад-напред, готов съм да се заям още на избора на разделителни честоти. Пак отзад напред, 9000 е единствената логична от трите. Опита ми с моята 4 лентова система показва, че по-високо дори 4-ти ред филтър не е достатъчно стръмен за да даде равен отговор от ВЧ.
200 е прекалено високо за 18-ка и за какъвто и да било суб бас, най-естествено звучене имат колони разделени около 85-100 херца. Установено с много проби. По-високо от 85 херца гласовете стават неестествено дебели и плътни. За почти 37 години не съм разговарял с човек, който говори или пее по начина по който звучат записи пуснати през колони със суб отрязан над 100 херца.
1300 е даже още малко по-зле. Огромно междуцентрово разстояние между хорна и 10-ка. При мен 12-ките са ок до към 800 сами по себе си, след това стесняват излъчването. Комбинацията между 5 инчова висока среда и 12-ка трябва да бъде още малко по-ниско за добро хомогенно звучене, разбирайте за прилична диаграма на излъчване на големия говорител и прилична диаграма около разделителната честота.
1 килохерц използва Зигфрид Линквиц в LX-монитор за разделяне на плътно долепени 3.5 и 8 инчови говорители.

Само в разделителните честоти намираме учебникарски грешки.

Да видим сега обема на средата... 380х255х185 или 18 литра. 18 литра звучат добре. Дълбочината от 185мм съответства на 1/2-ра от дължина на вълната от 37 см  или 929 Херца. По-високите честоти ще се отразват от задната стена и ще се връщат през мембраната.

И така, гледайте първата картинка... средата на троелс в 18 литра и след това в 3 и 5 литра... отврат, макар, че намаляването на обема подобрява нещата. Трябват и зобел и ноч филтър и още неща, да може да се изправи, но защо да пикаме гърбавия да ходи на параолимпийски игри?
Накрая на файла Троелс има произволна 5 инчова среда от партс експрес да видим дали няма да е по-добре. По-добре е...

Вижте сега файла Тошко... пак е средата на Троелс, но в изключително малък обем... и с по-различен - подчертавам: прост филтър
Не съм се старал да оптимизирам...

Освен това: звука е гаден и по още една причина и тя е че има отражения от кутията излизащи през мембраната. Накратко: отврат!
Още повече: често подобен гаден, но по-лесно лечим звук имат безидейните и необосновани проекти за ОБ с говорители с покачващ се импеданс и разделителни честоти не съобразени с ширината на бафъла.

п.п. като човек направил добре звучащи и тихи гърнета за Мустанг, който преди това е разработил акустичен модел в Маткад и в Akabak имам един жокер с който тази среда ще я изпъна като струна в какъвто си искам обем. Ама няма да го дам. 

Смятам, че казаното и показаното е достатъчно за да се види, че един професионалист подвежда информационното общество, а други "професионалисти" му се връзват и с парите на клиента строят система нуждаеща се от изчисличелна мощност на супер компютър само за да си въведе корекциите.

Внимавайте със средите, те прецакват 99% от системите на любителите на DIY!

Ку-ку, пак съм аз...
Дойде ми една идея (лилавото)... разбира се, няма нищо лошо и в клауд изчисленията на корекции в реално време както го правят други...

Факта, че с магарии да се изправи гърбица не променя факта на самата гърбица. Не е случайно, че класическите образци на студийни монитори от подобен тип са поне двойно по-големи. Не е случайно, че оупън бафъл е толкова популярно оформление, както и че масово използваните среди са значително по-малки, че се правят 2.5, 3.5 и т.н. лентови колони, които нямат отделна среда, а единия мидбас е пуснат по-нагоре.

Какво обаче е хай-енд? Формула-1 или семейна кола с мощност на Формула-1? Орела и охлюва водят разговор на върха на планината.
Спомням си, че преди Троелс беше по-честен и в подобни ситуации поставяше средата във вентилиран обем.
разгледах му последните проекти, повечето са с вентилиран обем на средата с порт натъпкан с вата. Приказки от селски вечеринки  масово използва активно разделяне с вградени усилватели. Има една затворена среда, която е еквализирана с пасивни елементи. Явно вече освен говорители и части за филтри продава и усилватели. Мерси!

Колкото и да търсих онлайн за специфичните проблеми на поставянето на среда в затворен обем не намирам нищо. Това е изненада.
Аз самият стигнах до ОБ след като имах неприятен сблъсък със среда в затворен обем.

Всичко това ме амбицира да направя проект със среда с отворено шаси в затворен обем. Явно е едно от предизвикателствата в аудиото.

Допълнение: това, че с триста зора докарах равна АЧХ по оста (пробвах и 4-ти ред филтъра отгоре, който присъства на схемата на Троелс) не означава, че звученето ще бъде приемливо. Моя опит с профи среди в малка кутия беше същия, на измервания при това с MLSSA всичко беше ОК, линейна АЧХ, прилична фаза и даже сфазиране и т.н. звука обаче беше ужасен. същите среди на ОБ с доста по-малко усилия зазвучаха изключително добре.

Отговор при импулси...
И аз не знам как да го интерпретирам. Определено филтъра необходим да се изправи това нещо в кутия е... различен...

Публикувано по повод адаптирането на средночестотната и вероятно високочестотната част на Визатон Лабел в друг проект.

Когато относително голям средночестотен говорител от 5-6 инча нагоре бъде поставен в малък като геометрични размери затворен обем става доста сложно. Намесват се феномени, които не са типично обхванати от частта от науката, която аудио любителите използваме. (Турболенция, механика на флуидите при взаимодействие на мембраната с обема, статика, инерция, звукопрозрачност на мембраната и други)
Самия Визатон B-200 има мека и лека мембрана.
Обема в който е сложен в Лабел не е просто произволен обем. Основната му характеристика е че е плитък. 9 см е 1/2 вълна на 18 см или почти два килохерца, бих казал, че и до малко отгоре няма как да има вътрешни отражения, а това е много важно.
Ватата в обема също се разполага по специален начин, едното парче вата се навива стегнато и се слага в средата на обема, а другото се разделя на две, под и над него. Очевидно са обърнали внимание на евентуални стоящи вълни по дългата страна, те биха могли да бъдат на 400 и на 800 херца, което би оцветило звука много.
Ето защо, плиткия изразено правоъгълен обем за средата предоставя лесна възможност за преодоляване на оцветяването, понеже е плитък говорителя работи общо взето до началната честота на отраженията и на не много по-къси вълни, които биха се разхождали свободно. По вертикала се оправят много елегантно. Същевременно имат достатъчно обем за да стигне нужната честота отдолу.
Съответно, ако искаш да слезе още по-ниско, просто трябва да удължиш обема нагоре, като увеличиш сечението на ватата в това направление. Мисля, че с трети ред филтриране и точен обем говорителя ще се оправи с една пълна декада ширина на лентата без да оцветява. В оригинала е на -3 между около 320 и 1800, 180-1800 би трябвало да са възможни, особено предвид, че можеш да добавиш в далечния край на обема плътна вата, която да го намали при нужда да се стегне отдолу.

Истината е или затворено шаси с неговите ограничения, или наистина голям обем и работа като на безкраен екран (подобна...), или кутия с размери съобразени с честотната лента. Последното води до огромно количество писане, смятане и гадаене, дори с прости сметки, но върши работа. Иначе стават инциденти включващи R&D колкото за два сезона развиване на състезателен автомобил и не дай Боже собственика да е упорит и богат, системи накачулени като коледни елхи с два шкафа периферия и домашен компютър. (нямам предвид никой конкретен) (всъщност имам)

Мисля, че най-после измислих съществена аудио иновация.