mod_El - przeróbka radyja

[El_liero]

Czas na coś innego. Model do przeróbki:
stary Ghetto boombox Sharp GF-8989.
Przewidywane modyfikacje:
1. wymiana wzmacniacza na kalsę D
2. zainstalowanie niestandardowych akmulatorów
3. sprawdzenie reszty elektroniki, przeczyszczenie potencjometrów i inne pierdoły
4. wymiana przetworników elektroakustycznych i dodanie sensownych wysokotonowych.
5. zaprojektowanie zwrotnicy
6. sprawdzenie czy dodanie jakiegokolwiek wytłumienia ma sens.
7. zadbanie o elektronikę ładującą akumulatory.
8. podniesienie napięcia dla niektórych dodatkowych modułów (klasa D)
9. Dodanie modułu bluetooth

Najlepszy jest pkt 4. To coś nowego gdyż będę projektować możliwie szerokopasmowce. Będę głównie opisywał ten proces. Nie będę przytaczał wzorów ani nie będę pokazywał symulacji, gdyż to oprogramowanie jest zastrzeżone prawami i tak dalej. Ale postaram sie opisać co i dlaczego, a co by było gdyby.
Poniżej model: :)

[dolphin123]

Wrzucaj obszerne opisy i dużo zdjęć z prac, bo ostatnio się tu nic nie dzieje :)

[RAZOR026]

Oldschool Ghettoblaster straight from tha hood! Oczywiscie czekam na dalsze efekty

[Rfck]

4. wymiana przetworników elektroakustycznych i dodanie sensownych wysokotonowych.

No jestem bardzo ciekaw jak Ci się uda to zrobić bez modyfikacji obudowy :)

[mglinski]

Obudowa przewiduje niby-wysokotonowe (pewnie piezo) na górze. Może tam się coś zmieści.
Fajnie byłoby zachować oryginalny wygląd.

[El_liero]

tak, będę musiał zmodyfkować obudowę, ale tylko na tweetery, czyli nie znacznie chcę. Kosze od szerokopasmowców wykorzystam. Nie będzie łatwo, bo sporo wymiarów mam narzucone i zamiast wybierać elementy pod "względem akustycznym", będę musiał kierować się centymetrami.
Tak są tam piezoelektryczne, wypieprzyć je i jakie softdomy, jak sie uda to aluminiaki może.
No to start:


Najpierw trzeba sie zapoznać, z techniką tamtejszych czasów, przydatne pomiary:
Liniowe parametry. Najważniejsze parametry to wysoka efektywność, wysokie Fs i wysoki Qts. Nie będzie łatwo.
Do wysokiej efektywności potrzebuję wysokiego Bl, ale wysokie Bl obniża Qts. Albo do wysokiej efektywności potrzebuję małej masy, ale mała masa podwyższa Fs, a chciałbym mieć względnie niskie. I jeszcze pare innych zależności. Ogólnie pewnie jakiś kompromis wyjdzie z tego, ale chcę osiągnąć:
80Hz fs
Qts > 2.5
efektywność 90dB SPL 1W @ 1m @ 2pi
Zmniejszyć zniekształcenia
trzymać szerokie pasmo częstotliwosciowe.


Impedancja:
Jakie miedzane, aluminiowe ringi pewnie polecą na rdzeń to zlinearizowania przebiegu, obniżenia indukcji właśnej cewki oraz zmniejszenia wariancji indukcji w funkcji wychylenia. Czyli więcej wysokich tonów, mniej 2nd harmonicznych.
W między czasie porównajcie ten wykres do nieliniowych zniekształceń.

Charakterystyka poziomu ciśnienia w funkcji mocy elektrycznej, napięcie zwiększane co pi, czyli SPL co teoretycznie +3dB.
Patrzcie co zrobiła duża dobroć przetwornika dla okolic fs, oraz lekki papierowa membrana + papierowe górne zawieszenie dla 5-10kHz.
Wykres ten ma też informować o stopniu kompresji ciśnienia akustycznego, Ten efekt jest najbardziej widoczny dla częstotliwosci w okolicy rezonansu oraz dla całego pasma poniżej fs. Tutaj wpływ ma głównie nieliniowość sztywności całego zawieszenia. Poprostu przetwornik dochodzi do punku wychylenia, gdzie zawieszenie limituje/naciąga się i ogranicza dynamicznie. Trzeba się na to godzić i tak należy projektować głośniki, bo inaczej cewką walniemy o dolny nadbiegunnik. Ale oczywiscie można to pominąć <diabel>
Wystarczy zmienić/zaprojektować bardziej liniowe zawieszenie, zmierzyć wychylenie membrany w domenie częsotliwosci w funkcji napięcia wejsciowego, patrząc tylko na pik rezonansu (wychylenie układu osiąga ekstremum, maksimum, zawsze w fs) i znleźć maksymalne napiecie, przy którym cewka jest ze 2;3;4mm (zależnie od aplikacji) zdala od dolnego nadbiegunnika. Mając napięcie, mamy maksymalną moc, potem zestroić elektronikę i mamy przetwornik z małą kompresją :)
Niestety pewnie bylo by tak, że wystarczy, ze ktoś "podkręci gałkę", cewka walnie pare razy o stal i dupa yyy cewka zbita. Zobaczymy co wybiorę.
Aha, średni poziom cisnienia akustycznego od Fs do 10kHz to 93.4 dB ... Gdzie się podziały te przetworniki :)

THD 1W 2nd 3rd i 6W:
Wokal mógłby by brzmieć lepiej.

Tutaj wykres, o którym mówiłem. Wychylenie układu w domenie częstotliwosci w funkcji napiecia na przetworniku. Pomijane są straty wiażące się z kablem za wzmacniaczem. Stałą składową, już gdzieś opisywałem detalicznie o co chodzi. To teraz łopatologicznie, ukazuje, dla których częstotliwości, układ drga niesymetrycznie a jego "położenie spoczynkowe" jest przesunięte.

Nieliniowość współczynnika Bl oraz sztywnośći zawieszenia w funkcji wychylenia. Nie wiem czy to widać, ale Bl jest ogólnie symetryczny, tylko cewka została nieprecyzyjnie umiejscowiona w szczelinie. Jest około 1mm "nad szczeliną". W cudzysłowiu, bo nie chodzi tutaj o szczelinę i jej wymiary geometryczne tylko o maksimum gęstości strumienia magnetycznego w szczelinie. Linie pola ukłądają się tak jak zaprojektujemy motor i potem trzeba znaleźć ekstremum.
Kms jest całkiem ok. Zwróćcie uwagę na połozenie minimum sztywnosć, jest tam offset. Mówiąc inaczej gdy układ drgający jest w stanie spoczynku, to nie jest to najbardziej "elastyczne"/podatne miejsce całkowitego zawieszenia. Teraz na wykresie DC component widzicie jak rośnie składowa w okolicy fs do +0.25mm (pozytywne wychylenie). Cewka dla fs szuka minimum sztywności zawieszenia, a to zaczyna się juz na +0.25mm (Kms (X)), dlatego ją tam "ciągnie". Symetryczne zawieszenie i po problemie. Tylko dodam, że dla tego przetwornika DC=+0.25mm to drobiazg.

No i ostatni wykres dla bardziej wtajemniczonych. Też chyba go opisywałem.

[Micwoj]

Chyba mało kto coś będzie komentował, bo to terra incognita dla większości, ale przeczytałem jak jakiś dobry kryminał :)

[Rfck]

Na pewno ten boombox drze jape to pewne :)

[El_liero]

Micwoj Rfck
Będę zadowolony jak ludzie będą czytać :) Oj darł darł. Ale jak na 5W RMS elektrycznej to w pokoju zrobił niezły "szum" :)

Rozbiórka SHARP'a:


Jest to przetwornik minimalnie underhang (wysokosc cewki jest mniejsza od wysokosci szczeliny).
Na ogół na rynku spotyka się overhangi. Jeden z powodów, to możliwosć zaprojektowania wysokiego liniowego wychylenia czy otrzymanie względnie niskiego Qts + względnie wysokiej efektywności, przy niezmienianiu reszty dziesiąt elementów. Można też dodać fakt o wzroście nieliniowych zniekształceń. PAtrz niżej.

Zniekształcenia underhang będzą zbliżać się do overhanga wraz ze zmniejszeniem współczynnika wysokość cewki do wysokości szczeliny. Dązeniem do wysokiej szczeliny + krótkiej cewki. Niestety głównie nieparzyste uwypuklają się, 3 harmoniczna 5; 7, podczas gdy na parzyste ma to znikomy wpływ.
Wszystkie gwałtowne zmiany w nieliniowościach, jak nagle strome zbocza (tak się dzieje głównie z BL(X) dla equalhanga), efektują znacznym wzrostem nieparzystych.
Co dalej, cały układ drgajacy ważył ze 2.4 grama, membrana uwalona jakąś cieczą, pewnie piwo :) , karkas cewki papierowy (ma być jak najlżej), niewentylowana ( a zmieniając to mogę kontrolować Qts), dolny resor z jakiegoś syntetycznego materiału (dobrze, bo jest narażony na warunki atmosferyczne), cewka dwu warstwowa (masa, masa), nawój prawdopodobnie z zwykłej miedzi, jest jeszcze CCAW (aluminium otoczone miedzą), napisze zalety potem :), nie ma miedzianego pierścienia, cieniutka kopułka przeciw pyłowa z jakiegoś tworzywa sztucznego, pewnie gęstość mniejsza od sprasowanego papieru (masa masa), stalowy kosz będzie powodował straty w indukcji magnetycznej w szczelinie.

Teraz muszę pomyśleć nad koncepcją cewka + motor.
Polecę w underhang, z czterech powodów.
- mała masa cewki - pomoże to w zwiększeniu efektywności przetwarzania górnego pasma oraz podwyższeniu Qts.
- przy odpowiednio szerokiej szczelinie, mogę dalej uzyskać duze wychylenie liniowe (2 - 3 mm pik to już sporo dla tej aplikacji) i nie martwic się o zniekształcenia
- cały zwój cewki będzie zatopiony w statecznym strumieniu magnetycznym, da to wysoką siłę BL a to da wysoki współczynnik elektrycznej dobroci. Przetwornik będzie bardziej kontrolowany przez wzmacniacz. Ciekawe czy to oznacza, że będzie bardziej wyłapywał "jego niedoskonałości", słyszalnie :)
- nad tym siedzieli już inżynierowie, wybrali underhang, z pewnością wiedzieli co robią :)

Masę membrany muszę założyć. Sztywność zawieszenia można łątwo manipulować. Rezystancję dobieram do wzmacniacza ( ~4ohm ). Ilość warstw zwoi na bank =2, masę cewki dobieram wraz z manipulacją wysokości czy grubości drutu (tak aby Rdc było stałe). Wysokość szczeliny do wysokości cewki pozwala mi dobrać liniowe wychylenie. Znając to znam ilość zwoi w szczelinie "l" , potem szukam odpowiedniej gęstości strumienia B, aby uzyskać BL i potem m.in. Qes, znając BL szukam odpowiedniego magnesu, potem pobawię się masą membrany i zawieszeniem, aby uzyskać resztę liniowych parametrów, potem stroję detalicznie i tak dalej i tak dalej, a jak nie wychodzi to zmiana koncepcji i od nowa.
A pomiędzy każdym wyżej wymienionym przecinkiem należy wepchnąc jeszcze multum innych zależności.

[Rfck]

Ty będziesz kleił nowy głośnik w ten kosz po sharpie ?

[El_liero]

Troche czasu minęło.
Zgadza się, już mam 4 wersje motoru:
1. Wyższy magnes = większa indukcja magnetyczna w szczelinie.
2. Wyższy magnes + miedzany pierścień - linearyzacja impedancji oraz wariancji indukcji w funkcji wychylenia oraz mniejsza indukcja względem opcji nr 1
3. Niższy magnes = mniejsza indukcja czyli na koniec mniejsza efektywnosć, ale większy Qts powórnując do nr 1
4. Niższy magnes + miedziany pierścień czyli połączenie wszystkiego po trochu.

Na razie jedyny problem jaki mam to, taki że stalowy rdzeń, przy zastosowaniu magnesu o tak wysokiej szczątkowej gęstości strumienia magnetycznego, nasyca mi go. Strumienie pola magnetycznego są blokowane. Oznacza to nic innego jak nieefektywne użycie magnesu. Można by pójść w magnes o bardziej zubożałym gatunku/klasy. Ale nie mam takiego i nie przeszkadza :)
Na zdjęciach opcja nr 1 oraz 2.



Czas na cewkę :)

Edit: tzn cewka już zaprojektowana, pod dane motory. Czas ją nawinąć :)

[Rfck]

Skąd masz wszystkie elementy ? kupujesz czy projektujesz sam ?
Fajnie że brniesz dalej , jestem ciekaw parametrów i pomiarów tych nowych głośników

[El_liero]

Projektuje, albo wykorzystuje istniejące. Cewki są:


Cewki zostały nawinięte przy użyciu drutu CCAW, czyli aluminiowy drut pokryty miedzą, albo miedzainy drut z aluminiowym rdzeniem, jak kto woli.
Po co to? Jak pisałemw cześniej potrzebuje jak najbardziej obniżyć masę. Aluminium posiada mniejszą gęstość od miedzi oraz większą rezystancję elektryczną. Powoduje to, że aby uzyskać tą samą rezystancję cewki, z użyciem CCAW potrzbujemy mniej zwoii. Oczywiście nie jest to złota reguła, że tylko i wyłącznie ten drut należy uzywać. Nagatywną cechą może być spadek BL, ponieważ mamy mniej zwoii w polu magnetycznym. Mniejsza masa, ale i mniejszy BL - zawsze szuka się kompromisu, ja w tym wypadku lecę "na masę" :) a raczej jej redukcję.
Grubość drutu, ilość zwoii została tak dobrana aby uzyskać ze 3.4 ohm oraz około 1.5mm underhang (liniowe wychylenie).
Karkas cewki, papier - mała masa, oraz zwiększenie Qms w porównaniu do aluminium, zła odporność na wyoskie temperatury.

Przetworniki zresztą też:

Testuje:
jeden motor jest z miedzianym pierścieniem na rdzeniu, drugi nie
jeden przetwornik ma sztywne dolne zawieszenie, drugi nie.
Więcej zmiennym nie da się porównać, za jednym razem. Kolejnym krokiem będzie wybranie motoru, testowanie innej membrany oraz innego górnego zawieszenia.
Co robi sztywne zawieszenie to proste - większy Fs, większy Qts, gorsze dolne pasmo, być może większa nieliniowość. Z miekkim zawieszniem jest na odwrót.
Co robi miedziany pierścień? JEst temat na forum. Ale zastanawiam się nad sensem jego użycia przy tak małej induktancji cewki. Pomiary powiedzą :)
Ładne przetworniki sklepałem :P ?

[ruffpl]

Wsadź w to jakiegoś androida/ raspberry albo ssd w miejsce kaseciaka :)

[El_liero]

hmm, no ciekawa propozycja. Z wielką chęcią dodałbym jeden z tych bajerów, zastanawia mnie tylko rozbiórka mechaniki i kłopoty z tym związane.
Póki co pomiary dwóch przetworników:

widzicie te górska w oktawie o częstotliwosci srodkowej około =fs? Całkowita dobroć przetworników =3.5 oraz 4.2 robi swoje. Przetwornik ze sztywniejszym zawieszeniem oczywiscie ma wyższy fs oraz Qts. Średnia efektywność w paśmie 0.1k - 8kHz = 90.4dB SPL
Brak nieliniowości BL oraz Kms w wychyleniu +/-2mm.

Drugi przetwornik wygląda podobnie, tylko ma mniejszy BL, pośrednio przez miedziany ring oraz większą wartość Kms, bezpośrednio przez sztywniejsze zawieszenie.

Wnioski:
Miedź podbija mi pasmo powyżej 3kHz, jednocześnie zmniejszajac efektywnosć poniżej.
Sztywniejsze zawieszenie daje mi niezwykle wysoki Qts, czego szukam, ale niestety za wysoką częstotliwosć rezonansową
Pójdę w kierunku bardziej miękkiego zawieszenia oraz motoru bez miedzi na rdzeniu.

Czas potestować różne membrany oraz gęstość strumienia magnetycznego w szczelinie, czyli lżejsze membrany + mniejszy magnes = manipulacja efektywnoscią, Qts oraz odpowiedzią częstotliwościową - na to będę zwracał uwagę.

[dan124]

Niesamowite zaangażowanie w ten projekt.

[Echo1]

Ile taka aparatura Klippela kosztuje?

[Micwoj]

Ciekaw jestem więc zapytam, chociaż spora szansa że nie odpowiesz i też zrozumiem. Projektujesz to służbowo do wykorzystania później w jakimś urządzeniu, czy po godzinach dla siebie?

[El_liero]

dan124 dzięki.

Ile taka aparatura Klippela kosztuje?

zależy od rodzaju licencji, ale mówiąc po polsku - w hooj :)
Micwoj - Dla doświadczenia.

[Rfck]

Już niedługo w sklepach nowe głośniki Liero_acoustics