mod_El - przeróbka radyja

[raven1985]

Ile taka aparatura Klippela kosztuje?

https://www.klippel.de/fileadmin/kli...Price-List.pdf

[El_liero]

Wakacje mineły, czas wziąć się do roboty. Pisałem ostatnim razem:

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.

I tak się stało. Główną różnicą między ostatnią membraną a nową było górne zawieszenie - piankowe vs papierowe. Piankowe jest cięższe i sztywniejsze od papierowego. Czyli po użyciu papierowego powinienem mieć większą efektywność (redukcja masy drgajacej). Zmniejszajac masę zmniejszam Qts, + zmniejszajac sztywnosć zawieszeń obnizam Fs czyli Qts też leci w dół. Może to się zakończyć wykluczeniem z listych potencjalnych rozwiązań, ponieważ chcę mieć względnei wysoką dobroć całkowitą przetwornika.

Teraz gęstość strumienia magnetycznego w szczelinie - proste, zwiększając zwiększam sprawność przetwornika czyli efektywnosć (+ dla designu) oraz obniżam Qts ( - dla designu ). Też trzeba sprawdzić, wyciągnać wnioski wybrać jedną drogę i lecieć dalej.

Pierwsze pomiary porównawcze:
większy pierścień vs mniejszy magnesu ferrytowego (gęstość strumienia mag. w szczelinie)
aluminiowa vs PVC kopułka przeciwpyłowa (głownie wpływ na górne pasmo oraz częściowo na efektywność - aluminium cięższe > większy Mms > mniejsza efektywność)


Qts dla przetwornika o :
większym współczynniku Bl | 1.9
mniejszym współczynniku Bl | 2.3
Różnica efektywności zależna od przedziału częstotliwości, między 0.4dB a 1dB.



Piewszy rzut oka i wniosek - TRAGEDIA :P ale spokojnie, zaraz zajemiemy się "przeprojektowywaniem" membrany, aż się prosi o to.
Najpierw wnioski jake wyciagnąłem:
Ani PVC ani aluminiowa kopułka nie satystakcjonuje mnie swoim odcięciem górnych częstotliwości. Będę szukał dalej. Ze względu na większą efektywność i nie wielką różnicę w Qts, wybiorę większy magnes.

Teraz zabawmy się membraną i jej kraterem na szerokość oktawy o środkowej częstotliwosci około 1.2kHz. Po krótce:
każda membrana ma dwa rodzaje "break upów", po obwodzie oraz po promieniu. Po obwodzie występują zawsze pierwsze, ponieważ większa długość fali "zmieści się" w jej wymiarach, bądź połowa fali. Używając prostych wzorów obliczy się (albo używając stroboskopu, albo laserowego skanera), że w moim przetworniku górne zawieszenie jest sprawcą tego krateru. Podczas gdy membrana drga jak sztywny tłok, w jednej fazie, zawieszenie wpada w pierwszy mod drgań o przeciwnej fazie, teoretycznie -180 stopni. Ciśnienie akustyczne promieniowane przez membranę sumuje się z cisnieniem promieniowanym przez zawieszenie, znosząc się i wypadkowe SPL drastycznie opada. Więc zajmijmy się zawieszeniem. Niestety jak to zrobiłem, nie mogę się podzielić. Ale po 3 próbach uzyskałem taki efekt:
Przetwornik z PVC kopułką, czerwonym zaznaczyłem, czego oczekuję po swoim przetworniku, pisałem też w poprzednich postach :

Taki efekt osiagnąłem w ciągu 45 minut. Mam nadzieję, że przez kolejne pare dni jeszcze bardziej zniweluję break up surround'u.
Jeszcze totalne zniekształcenia harmoniczne, 3cia była dominująca.


Na koniec tego posta porównanie najlepszego przetwornika z membraną o piankowym zawieszeniu oraz papierowym:




Jak skoncze ulepszać obie wersje, pomierze je, przesłucham je, wybiorę i lecę dalej.
Wszystkie pomiary wykonane 2pi@1W@1m

[El_liero]

Zeskanowałem membranę dla wybranego pasma częstotliwościowego i przyjrzałem się co się dzieje dla częstotliwości około 1kHz. Tak jak pisałem, surround drga w przeciwfazie. Pomyliłem się natomiast co do modów. Jest tam mod obwodowy, o którym pisałem, ale to nie on wypromieniowuje największą część ciśnienia akustycznego w antyfazie tylko... mod radialny. W takim wypadku nie będzie łatwo ulepszyć to co już osiągnąłem. Nie ma tutaj składowych kwadraturowych (czy jak to przetłumaczyć - quadrature component), które mówiąc krótko nic nie robią i marnują efektywną powierzchnię promieniującego źródła.

https://drive.google.com/file/d/0B3q...ew?usp=sharing

[El_liero]

PROSZE O SCALENIE POSTOW
Krótki opis, co pokazują filmy. Na unieruchomiony przetwornik podawany był sygnał sinusoidalny o zadeklarowanym przeze mnie widmie częstotliwościwoym. Po określeniu gęstości punktów siatki, laser wykonał pare set pomiarów, mierząc przyspieszenie wychyleniowe każdego punktu siatki (membrany). Wewnętrzne algorytmy programu wyrzuciły mi wykres 3D drgań. Pozwala to na indentyfikację modów membrany (radialne, obwodowe), oraz kompomentów skumulowanego przyspieszenia drgań (w fazie, przeciw fazie, kwadraturowe).





Jeżeli składowa w antyfazie jest bliska albo przewyższa amlitudową składową w fazie, występuje znoszenie się ciśnienia akustycznego. To proste.


Filmiki pokazują amplitudowy rozkład wychylenia ukłądu drgajacego, mówiąc bardziej zrozumiale, to co czerwone reprezentuje ujemne wychylenie układu, to co niebieskie pozytywne.
Dałem w loopie 3krotnym oraz macie możłiwosć zwolnienia odtwarzania filmiku, w prawym dolnym rogu, aby się przyjżeć.

Może pokażę jeszcze jak drga membrana dla 600Hz (drga jak sztywny tłok)
https://drive.google.com/file/d/0B3q...ew?usp=sharing

oraz dla 2kHz (powyżej nie skanowałem), zbyt czasochłonny proces (13 godzin)
https://drive.google.com/file/d/0B3q...ew?usp=sharing

Takie pomiary tylko na diyaudio.pl :)

[Echo1]

Jaka jest średnica membrany? Mógłbyś zamieścić przebieg impedancji?

[El_liero]

Średnica membrany jest równa 139mm - liczona wraz z połową szerokości górnego zawieszenia.
Impedancja jednego z przetworników z papierową membraną:

Widać, na wykresie małe zafalowanie impedancji w okolicach 1kHz. Jest to break up zawieszenia. Prosty układ o jednym stopniu swobody masa (surroundu) + sztywność (surroundu). Nie drga on w fazie z resztą układu, dlatego obserwujemy zachwianie w fazie elektrycznej i w funkcji amplitudy impedancji.
W życiu codziennym żadko widuje się takie pomiary (przynajmniej nie chińskich) przetworników, ponieważ w tych wypadkach masa samego górnego zawieszenia jest względnie mała w porównaniu do masy całego układu i jej rezonans nie nie zakłóca przebiegu imedancji. Albo po prostu przetworniki są prawidłowo projektowane, tak aby zniwelować jakie kolwiek tak hardcorowe rezonanse jak tutaj widzimy :)
PS: mój układ drgajacy ma masę około 4 gramów wraz z masą powietrza. Sam układ takto ze 2.5 grama.

Na koniec screeny, dobitniej ukazujące ekstrema fazowe układu drgającego dla częstotliwości 1.2kHz. Wszystko jest opisane na grafice i wykresach. Mówiąc prościej jest to to samo zjawisko, które pokazałem na filmikach z kolorami czerwonym i niebieskim, tylko tutaj uchwycone zostały momenty, w których membrana ma przyspieszenie bliskie zeru, zaś jej wychylenie jest maksymalne - nie ważne czy pozytywne czy negatywne (dla danego sygnału pobudzającego). To czy pozytywne czy negatywne zamieni tylko wzajemnie kolorami.
Mówiąc jeszcze prosciej, kolor żółty to obszar w fazie a czerwony w przeciwfazie. Poniżej wykresy dla modu radialnego. Zwróćcie uwagę, na charakterystyki kierunkowości. Widać z nich, że radialny mod górnego zawieszenia znosi ciśnienie akustyczne w szerokim kącie osi przetwornika, podczas gdy mod obwodowy "działa" tylko w wąskim kącie na samej osi przetwornika.


Obwodowy mod powierzchni drgającej:


Zestawienie obydwu rodzajów modów:


Na dole każdego screen, pokazany jest wykres ciśnienia akustycznego z funkcji częstotliwości, dla danego modu. Widać tam, że mody obwodowe w całym zmierzonym paśmie nie mają znaczenia na wypadkową charakterystykę poziomu ciśnienia akustycznego. Ich znaczenie nabiera roli dla wyższych częstotliwości, gdzie efektywna powierzchnia membrany maleje, ze wzgledu na występowanie kolejnych, wyższych modów radialnych. Mody obwodowe odgrywają też ważną rolę w kształtowaniu charakterystyki kierunkowości przetwornika, tak zwanych listków bocznych.

[Echo1]

Mógłbyś przebzykać Klippelem STX AWX żeby zobaczyć jak to jest z modami plecionej z włókien węglowych membrany?

[El_liero]

srednio srednio, poniewaz nie mam tego przetwornika.
Moge zapytac, po co ci taki pomiar?

[Echo1]

Mnie tam specjalnie nie jest potrzeby ale panowie z STX mogliby się dowiedzieć jak jest z tym ogromnym modem na średnicy. Zamiast opłacać naganiaczy kupiliby sobie Klippela bo nawet czeski TVM ma ten sprzęt.

[El_liero]

A guzik mnie interesuje ich problem z designem.

PS: Już mi się marzy otwierać konkurencję. :)

[Echo1]

Miałeś do czynienia z przetwornikami BMR? Ciekawe rozwiązanie głośników szerokopasmowych http://www.tectonicelements.com/products/



Mając taką kosmiczną aparaturę pewnie byłbyś w stanie opracować dobre głośniki DML

[El_liero]

Nie na temat...

jedyne co zwróciło moją uwagę to zastosowanie "diagramowego zawieszenia", z plastiku albo ze stali szlachetnej (wzbudzacze). Ciekawe jak to wpływa na creep factor dla pasma częsotliwościowego poniżej Fs przetwornika, gdzie sztywność zawieszenia jest głównym czynnikiem determinującym zachowanie wchylenia układu drgającego. Pochwale się, że jestem w trakcie projektowania woofera względnie pozbawionego wszelkich nieliniowości, potem przyjdzie czas na średniotonowca + kupny tweeter i będzie zestaw glosnikowy

[Sound Wave]

Moge zapytac, po co ci taki pomiar?

Sprawa jest prosta kolega Echo1 jak zwykle szuka powodów do kłótni.

Bardzo ciekawe pomiary ci wyszły - niestety to nadal bardzo lichy głośnik - moim zdaniem czas na drastyczne kroki czyli zastosowanie innej membrany naprawdę utrata 2 dB może być warta tego, żeby to coś jako tako grało.

[Echo1]

Nie na temat...

Sprawa jest prosta kolega Echo1 jak zwykle szuka powodów do kłótni. Nie mam czasu na takie głupoty

- - - - - aktualizacja - - - - -

moim zdaniem czas na drastyczne kroki czyli zastosowanie innej membrany

Najlepiej z włókna węglowego, materiału membrany od którego odeszli prawie wszyscy producenci

[El_liero]

Bardzo ciekawe pomiary ci wyszły - niestety to nadal bardzo lichy głośnik -

Wiem,
ale jeszcze z nim nie skończyłem :)

Najlepiej z włókna węglowego,

Nie mam takiej membrany.

[Echo1]

Nie mam takiej membrany.

Jaki materiał uważasz za najlepszy?

[El_liero]

Holenderski, meksykański, kolumbijski :)
Daj spokój
zależy od pierwszych założeń oraz ostatecznego zastosowania/aplikacji przetwornika.

[gucio.]

kolumbijski :)

uważam za najlepszy materiał... na membranę na membranę oczywiście

[El_liero]

Dalsze poczynania:
Porównanie na czym stanąłem ostatnio a co uzyskałem aktualnie.
Teraz mam górkę na 2.3kHz, pasmo powyżej wywalcowane w stosunku do poprzednich osiągnieć. Jak widzicie bawiłem się z podatnością zawieszenia i usykałem "taką małą" dobroć w rezonansie :) (czerowny wykres)



Całkowite nieliniowe zniekształcenia delikantnie wzrosły. Są około 35dB cichsze od ciśnienia fundamentalnego. W domienie amplitud napięć zniekształcenia są minimum 60 razy mniejsze od fali pierwotnej. Ja tego nie usłyszę, może ktoś jest taki :) a różnicę miedzy charakterystykami powinienem wyłapać lekką ręką, więc jestem zadowolony.



charakterystyki juz bardziej nie zlinearizuję bez strat na efektywności. Liczę, że zwrotnicą załatwię resztę. Ostatnia rzecz to dobranie podatności dolnego zawieszenia, to wyżej jest za sztywne (czerwony wykres), rezonans jest za wysoko. Za to całkowita dobroć przetwornika jest duża, co chciałbym zachować, ale się nie da, coś za coś.

[El_liero]

W miedzy czasie elektroniki troche:

Nawet nie ma kiedy się wysrać :)

Powierzchownie zmierzyłem pare parametrów kostki wzmacniacza w radiu oraz porównałem z klasą D, który miał lądować w projekcie.
Radio (sam tor wejściowy wzmacniający sygnał):
w stanie jałowym pobiera Pn=150mADC@12VDC = 1.8W DC
Pod obciązeniem 4ohm@3.3Vrms_out@1kHz pobiera 890mA łącznie dla obu kanałów, co daje 10.68W DC
Na wyjściu dla 40Hz jest około -6dBV spadku napięcia.
Szumy na poziomie 17mVpp dla zwartego wejścia i pod obciążeniem, @szerokopasmowe

Klasa D (wzmacnaicz jest zasialny z przetwornicy DC DC, która podnosi napięcie z 12VDC do 32VDC):
jałowo 2.16W DC
pod obciążeniem 9.84W DC
Dla 40Hz -5dBV
Szumy 600mVpp @wąskopasmowe, głównie 300kHz...

Coś niewiele zaoszczędzam na energii pochodzącej z amkumulatorków, do tego obwiednia sygnału wyjściowego z klasy D jest szeroka. Dla większych sygnałów mzoe nie było by problemu, ale dla 3.3Vrms słabo. Porównując do mocy zasilajacej układ, sprawnosć wynosi około 27% dla obydwu wzmacniaczy.