Hangszórók bekötése.

Sokszor elhangzik a kérdés: 8 ohm-os az erősítőm de a hangfalamra 4 ohm-van írva. Nem lesz baja? Vagy van két 8 ohm,-os hangszóróm párhuzamosan kötve az 4 ohm lesz ? Sajnos még mindig sokan ellenállásnak nézik a hangszórót. Persze ez nem az ő hibájuk, hiszen a gyártó sok esetben ennyit ír a hangszóróra meg azt ,hogy hány wattos. Ilyen és hasonló "kirakat" paraméterekkel árulják. Egy tisztességes adatlapnak tartalmaznia kellene az impedancia-menetet ,a frekvencia átviteli görbét , aminél nem árt ha azt is megadja ,hogy milyen körülmények között mérték .Például szabványos IEC baffle , vagy egy zárt doboz ,esetleg egy hangolt reflex doboz. Ezenkívül a T/S paraméterek ,és még néhány igen fontos paraméterre van szüksége a felhasználónak. Ilyen pl az érzékenység, vagy az ajánlott max kitérés.(xmax) A legfontosabb viszont az, hogy a valóságot tükrözzék az ott leírt adatok. Ez viszont sok gyártóra nem jellemző. 5-8% tűrés még belefér ,de annál nagyobb már minőségi problémákra utal. Ha erről meg akarunk győződni akkor viszont meg kell mérnünk magunknak. Ez a cikk azért íródik, hogy tisztábban lássuk ezt a témát is.

Példaképpen egy jó adatlap: HA17-1544-582

Vizsgáljunk meg egy impedancia menetet. Azt kell tudni róla ,hogy ez egy grafikon ,és azt lehet kiolvasni belőle, hogy frekvencia függvényében mekkora terhelést jelent a vizsgált hangszóró. Nulla Hz -nél tekinthetjük egyedül ellenállásnak, ezt lemérhetjük egy ellenállásmérővel akár. Általában Re nek vagy R-dc nek nevezzük. Ami nem más mint a lengőtekercs egyenáramú ellenállása. Innét kezdve akár ezt el is felejthetjük mert minden más váltóáramúlag történik a rendszerben, sőt az egyenáram nagyon nemkívánatos. Az erősítők többsége el van látva olyan védelemmel ami zárlat, vagy szakadás esetén a kimenetre kerülő egyenfeszültséget relével leválasztja a hangszóróról. Hisz az csak egy irányba mozdítaná ki a lengőrendszert, és az óriási terhelés hatására elég a lengőtekercs. Visszatérve az impedancia menethez megfigyelhető, hogy kezdetben emelkedik egy kissé,majd hirtelen csúcsra fut , ezután hirtelen csökkenés után enyhe íven mélypontra megy. Ezt követően már emelkedni fog. Ebben az esetben itt keresendő az igazi nagy terhelés forrása, illetve az adatlapokon megadott névleges impedancia (Z) is ellenőrizhető, a minimumpont 20 (maximum 25)%-kal lehet alacsonyabb a megadott névleges értéktől. Tehát például Z=8 ohm esetén Rmin>= 6,0ohm.

A képen két egyforma hangszóró mérése van egymáson. A sárga színű görbe mindegyik következő mérésen fog látszani. Ezeknek a hangszóróknak az Re értéke 6.5 ohm. De már 20 Hz-nél eléri a 10 ohm-ot. Gyakorlatban 30-35 Hz től kezdjük használni őket. A rezonancia csúcson már 80 ohm, de 230Hz -nél már újra mélyponton van, és 6,94 ohm lett az impedancia. Gyakorlatban ez azt jelenti ,hogy a névleges impedancia 8 ohm, de ha egy 232 Hz-es szinuszt kötnénk rá akkor az terhelné legjobban az erősítőnket (ez csak a félvezetős-feszültséggenereátoros, magasabb DF-ú erősítőkre igaz, a kimenőtrafós csövesekre nem). De arról azért ne feledkezzünk meg, hogy ez esetben a hangszóró doboz nélkül lett mérve, a szemléltetés kedvéért.

A két hangszórót sorosan kötve összeadódnak az impedanciák.

Párhuzamosan kötve viszont az eredő impedancia a két impedanciával végzett replusz művelet szerint alakul. 230 Hz nél az már csak 3.39 ohm , ez már károsíthat egy 8 ohm-os erősítőt.

Mi van olyankor ha egy magas sugárzót kötnénk párhuzamosan . A sárga csík a mély , a zöld a magas ezek a mérések külön külön vannak. Most párhuzamosan fogom kötni őket és megnézem ,hogy alakul az impedancia.

Ez bizony nagyon alacsony impedancia lett szinte az egész sávban, tehát a párhuzamosan kapcsolt magashangszórót semmi nem védi meg a mélyebb tartományokban jelentkező elviselhetetlen mechanikai és elektromos terhelésektől, ahogy az erősítőt sem a teljes sávban alacsony impedanciaértéktől. Ebből nagyon szemléletesen látszik az, hogy miért nem használhatjuk hangváltó nélkül a hangszórókat.

A hangszórókat továbbra is párhuzamosan kötöttem ,de a magas elé sorosan betettem egy 3.3 uF fólia kondit. Igen jól gondolod ,nemcsak az átvitelben képződik vágás ,hanem az impedanciában is. Ebben a formában már jóval felhasználóbarátabb, és erősítő barátabb lett a legegyszerűbb hangváltónk.

A megfelelő hangváltó nem ilyen egyszerű, sok tervezőmunkát igényel aminél a fő szempontok a következők:

 - Az impedanciaérték megfelelő szinten tartása a teljes hangfrekvenciás tartományban
 - Az átviteli görbe linearizálása.
 - Fázishelyes váltás.

Az impedancia menetről már írtam eleget , az átviteli görbéről még néhány szó. Az elsődleges cél két hangszóró összeváltásánál , hogy egymást kiegészítve lineáris átvitelt kapjuk. A vágás meredekségétől függően halkul a mély sugárzónk ,de a magas pont annyival hangosodik. A két érték kiegészíti egymást. Az átviteli görbét további beiktatott , áramkörökkel lehet formázni .Az eltérő érzékenységeket soros ellenállással, vagy L-Pad -al lehet egymáshoz igazítani. (Magyarán lehet halkítani a hangosabb hangszórón). A notch filterrel lehet úgymond legyalulni , az átviteli görbe kiugró púpjait. Ezekről az áramkörökről már bőven van leírás magyarul is.

Ezek után megválaszolnám az eredetileg feltett kérdésre a helyes választ. Aki végigolvasta és megpróbálta értelmezni az itt leírtakat az már tudja mit is kellene válaszolni. Csak és kizárólag mérések vagy pontos és részletes adatlapok alapján lehet ilyen kérésekre biztosan válaszolni. Az hogy mire kell figyelni ,mit is kell nézni azt itt leírtam.

Dobozméretezés

Két egymással párhuzamos visszaverő felület között mindig egy alap félhullámú rezonancia alakul ki, plusz ezek felharmonikusai. Egy hangdobozban (a lap és térátlók között fellépő állóhullámokat elhanyagolva) általában 3 ilyen felület szokott lenni. Hogyha ezek a frekvenciák egymáshoz eléggé közel kerülnek akkor felerősítik egymást, és durva rezonanciák lesznek az átvitelben.  Kerülni kell tehát hogy a belső oldalélek megegyezzenek, vagy egymás egész számú többszörösei legyenek. Az alap félhullámú rezonanciák és felharmonikusok között legyen legalább 50 Hz távolság, akkor kevésbé fognak ütközni, az első 8-10 harmonikust általában elegendő vizsgálni. Persze ezt könnyű mondani ,de ha valaki nekiáll  kiszámolni akkor hamar ráébred ,hogy ez hatalmas meló, igazi számítógépes feladat. Ez segít megérteni ,miért csinálnak egyesek olyan elképesztő formájú hangdobozokat, miért döntenek meg egy-egy oldalt. Készítettem egy kis programocskát , amivel ez jelentősen leegyszerűsödik, és segít a jó-minőségű hangdoboz megtervezésében. Egy példán mutatom be a program használatát. Első lépésként szükségünk van a leendő hangdoboz tervezett űrtartalmára literben , és a hangszóró fizikai méreteire , hisz ez határozza meg az előlap ,és a mélység minimális méretét. Jó esetben a hangszóró gyártója tesz ajánlást a megfelelő űrtartalomra ,illetve reflex doboznál a hangolásra is. A példában a H2000 által gyártott HA 22 1544-599 hangszórót választottam. Ennek 35-40 literes reflex doboz szükséges 40 Hz-re hangolva. A beépítési átmérő 172mm de szemből a kosár 222mm. A teljes mélysége 81mm. Ebből már bizonyára rájöttél ,hogy már most meg kell határozni a doboz anyagvastagságát, ami most 18 mm-lesz. Gyorsan ki is számoltam , hogy a hangszóró méretei legalább 186 X 186 X 81 belső méretű dobozt kívánnak meg. De ennél biztosan nagyobb lesz. Most jöhet a program: adjuk meg neki a kiszámolt minimális méreteket. Az első és a harmadik sor tiszta narancssárga, hiszen ugyanazok a frekvenciák szerepelnek benne. Alul a grafikonon is a piros csík alá lógnak az értékek. A piros csík a beállított küszöbérték, ez legyen legalább 50 Hz. Itt jöhet az egyéni elképzelés a formáról, Tegyük fel, hogy olyant szeretnénk ami inkább hosszúkás és a hangszórónál alig szélesebb, de hátra mélyebb is lehet. Az X irányban akkor majdnem meg is van a méret, ezt már csak kis mértékben mozdítjuk majd el, de mindenképp nagyobb, lesz majd a minimális 186-nál. Úgy gondolom, ha 236mm-re növelem akkor már kivitelezhető lesz a doboz, és akár a függőleges éleket is le tudjuk majd kerekíteni.

Mivel azt mondtuk, hogy hátrafelé lehet mélyebb mint az előlap szélessége, és egyenlő nem lehet azzal, ezért Y irányban is húzzuk ki több, mint 236mm-ig, most legyen a példa kedvéért 370mm. Ha most Z irányban addig növeljük a magasságot, hogy meglegyen a 40 liter , akkor bizony azt látjuk, hogy ezek a méretek nem optimálisak, azonkívül nem lett túl hosszúkás, mert csak 459 mm magas a dobozunk. Most jön a dolog neheze, úgy kell beállítanunk a csúszkákat ,hogy ne legyen egy érték sem a piros vonal alatt, és a térfogat is 40 liter maradjon.

Kis gyakorlással biztosan sikerülni fog. Nekem most fél órámba telt mire sikerült: 242 X 262 x 629. Nagyon fontos, hogy kipróbáljuk azt, hogyha egy két millimétert mozdítunk bármelyik csúszkán akkor ne történjen komoly változás. Az nem okoz problémát ha valamelyik érték 49 lesz és nem 50, csak ne ugorjon 0-ra egy csomó érték. A csúszkák húzogatása, közben gyakran érdemes jegyzetelni a méreteket, mert nagyon könnyű elkalandozni. Ne feledkezzünk meg arról sem, hogy itt a doboz belső méreteivel számolunk.

Pár tanács doboztervezéshez:

• Tervezzünk bele keresztmerevítést, és ezeknek a merevítőléceknek a térfogatával is számoljunk.
• A hangszórókat, különösen a magasat süllyesszük be az előlap síkjába.
• A függőleges éleket akár le is kerekíthetjük (diffrakciók hatásának csökkentése miatt).
• A hangszórók elhelyezésénél kerüljük a szimmetriát, a magas és mélyközép-hangszóró eltolása akár 1cm-rel is, sokat számíthat (diffrakciók, és a belső állóhullámok miatt is).
• Lehetőleg kerek reflexcsövet használjunk, ne a doboz anyagából kialakított szögletes formát, mert nehéz a hangoláson utólag változtatni, és új párhuzamos felületek lépnek be a számításba.
• Ha nem teljes sávban fog szólni a hangdoboz akkor csak frekvenciatartományon belüli értékekkel kell számolni. Pl: szubládánál nem baj, ha 3000 Hz-nél narancsszínű lesz egy két érték.

Ha sikerül jó méreteket összehozni a programmal akkor oszd ,meg velünk!

A progit itt tudod letölteni:

Standing Waves