2015. december 29., kedd

Hangsugárzó tervezés - 1. rész

Többször felmerült már bennem a kérdés ,hogy miért nem írok a hangsugárzó tervezésről a kezdeti lépésektől egészen a hangváltó tervezésen át a kész dobozig. Ebben a témakörben már sok írás készült ,de megpróbálok egy olyan példát végigvezetni ami beszerezhető hangszóró készletből épül, és nem lesz szükség speciális programokra , főleg nem feltört változatokra. A leírás teljes terjedelmében hétköznapi embereknek, hobbistáknak íródik, a túlzott szakmaiságot mellőzve. Amennyiben kérdés, vagy javaslat merülne fel akkor az oldal alján meg tudjuk beszélni.

Először-is fel kell tennünk egy nagyon fontos kérdést, hogy mire is szeretnénk használni ezt a hangsugárzót? Ugyanis nem mindegy, hogy egy kis polcsugárzó lesz vagy egy PA hangsugárzó a cél.

Alapos meggondolás után arra jutottam ,hogy egy olyan hangsugárzó párt szeretnék ami megfelel otthoni elvárásoknak ,ha kell lehessen vele házibulizni, vagy éppen egy sztereó rendszer részeként otthoni zenehallgatásra is használható legyen, és legyen univerzálisan meghajtható.

Ezek alapján már fel tudok írni egy paraméter listát.
  • ~70W zenei terhelhetőség
  • 8 ohm impedancia
  • 40~45 Hz közötti mélytartomány
  • Egyenletes hangnyomás az egész tartományban. (±3dB)
A következő lépés a megfelelő hangszóró kiválasztása. Ez esetben a Székesfehérvári H2000 Kft. HA25-451, vagy kerek kosárban HA27-451 hangszóróját választottam. Megfelel a fent leírt elvárásoknak, valamit megfizethető és magyar termék. A továbbiakban csak HA451-ként fogok hivatkozni rá.

1. ábra - 25 és Ø27-es kerek kosárban
Az adatlap letöltése után szükség lesz az UniBox szoftverre ami a Microsoft Excelben használható.Az UniBox letölthető innen ,vagy a szerző honlapjárol is.

Az unibox indítása után a következő kép fogad. 

A kék mezőkbe írhatunk, a piros színűek maguktól kalkulálódnak. Beírtam a HA451 adatait, valamint az Le2 és Re2 mezőket is kitöltöttem, azonban ha egy adatlap nem tartalmazná akkor írjunk nullát ,és az Le mezőbe a lengőcséve induktivitását kell felvezetni.

Első lépésként megvizsgáljuk a zárt doboz lehetőségeit. A standard design mezőben már ki is kalkulát pár értéket.Az autómatikus ajánlat 50.9 liter, és 60.01 Hz es alsó határ. Ez bizony nem túl mély , inkább kissé búgós.  A Design by Vb and Q mezőhöz tartozó damping estében a Heavy Fill-t a Leakage esetében a Minimal Leakage a jó  válaszás. Magyán szólva a dobozt meg kell tömni kitöltőanyaggal, és minimális lesz a doboz eresztése. Az optimális zárt doboz hangolása QTC: 0.707. Ha rányomunk az Optimise Vb for wanted QTC melletti Start gombra akkor ki is kalkulálja megfelelő dobozméretet. Ez esetben 37,3 liter, viszont az alsó határ (F3)  62,52 Hz ami viszont nem felel meg az elvárásainknak mivel 40~45 Hz közé szeretnénk azt belőni. A zárt doboz esetében nemsok lehetőség van a hangolásra csak doboz belső térfogata illetve némi játék a csillapítóanyaggal. Sajnos a doboz belső térfogatának extrém növelésével illetve a csillapító anyag csökkentésével sem sikerül 50 Hz alá vinni. A zárt doboz konstrukciót elvethetjük.


Reflex doboz esetében hozzájön még egy tényező mégpedig a reflexcső, amelyen keresztül a hangszóró membránjának a belső felülete is hallhatóvá válik. Ha ezt megfelelően hangoljuk akkor a mélytartomány akár 10-20 Hz-el is lejjebb kerülhet.

A Damping és a leakage már lett említve a zárt doboznál , a dampingnál viszont a minimal fill, vagy walls covered célszerű, mivel a reflex dobozok sokkal kevesebb csillapító anyagot kívánnak, és itt megjegyezném , hogy hatásukat leginkább a doboz közepe felé fejtik ki és nem az oldallapokra simítva.

A Port type cellában az alkalmazott reflexcső típusát kell kiválasztani, az alábbiak alapján.Attól függően ,hogy épp milyen alkalmas van. 


Itt is található egy Standard Design mező amiben egy automatikusan kiszámolt ajánlat található. 135.2 liter 31.34Hz-es hangolásal. Ez már akár tetszhetne is csak egy ilyen nagy doboz már extrém kategória egy ekkora hangszórónak. Első lépésként a minimálisan ajánlott Ø9.76 cső értékét kell megnézni. A port mezőben az inside port cellában át kell írni az értéket a minimálisnál nagyobbra. Most 11 cm mert épp ilyen van. Ha váltunk egy fület alul a Vented Box-ra akkor meg is találhatjuk azt a diagramot amiben a csőben létrejövő levegő sebességét ábrázolja. Az jó ha barna csík alatt van , de nem kell eltúlozni.
A következő lépés a doboztérfogat és az optimális hangolás arányának megtalálása. Első lépésként írjunk be egy kellően kis értéket Pysical Vb cellába pl. 20 litert. A wanted tuning peak mezőbe 3 dB-t , ami annyit tesz ,hogy a mélytartomány 3dB -t ki fog emelni (kívánatos).Viszont ha valaki totál egyenes átvitelt akar akar akkor ide 0 dB kell. Ha az alatta lévő start gombra kattintunk akkor kiszámolja az ehhez tartozó hangolási frekvenciát. Ami 48 Hz lett, de az F3 csak 66Hz. Addig növeljük a doboz nettó térfogatát amíg az F3 el nem éri a 45Hz-et.

Ezzel sikerült meghatározni a kiinduló dobozméretet.
Vb : nettó 60 liter - közepes mennyiségű csillapítóanyaggal
1 db Ø110-es cső  ~11,5 cm hosszban
Fb: 47.3 Hz
F3: 43.7 Hz
Ezekre szükség lesz majd a továbbiakban.

A cikk kiegészült egy kis táblázattal is amiben irányadó értékek szerepelnek reflex dobozokhoz. Amennyiben a megtervezett doboz ezen értékekkel harmonizál akkor nem lehet nagyon melléfogni.





Készítettem ,egy kis videót is amiben bemutatom a fent leírtakat.


A következő részben a doboz arányokat fogom meghatározni.