Po latach Scan-Speaki w moich monitorkach wyzionęły ducha. Postanowiłem popełnić nową konstrukcję, trochę większą i bardziej skomplikowaną. Koncepcja jest dość prosta (hehe).
W skrócie: kolumna podłogowa 2.5-way MTM, linia tasukowa strojona na ~35 Hz (symulacja: −3 dB @ 30 Hz), zwrotnica szeregowa, podział ~1200Hz/3kHz, efektywność ~87 dB (2,83V/1m), impedancja min. ~2ohmy. Na razie projekt i symulacje, budowa niebawem.
Głośniki
- 2× ScanSpeak 15W/8530K00: dolny gra pełne pasmo do tweetera, górny to 0.5
- 1× ScanSpeak R2004/602200: wysokotonowy
Obudowa
Wysokość: 100 cm (wewnątrz 38 cm komora głośników)
Szerokość: 17 cm
Głębokość: 36,8 cm (35 cm + front 18 mm)
Linia tasukowa
W kanale jest 12 tasuków: po sześć na ściance, naprzemiennie. Fizycznie kanał ma ~55 cm, ale tasuki spowalniają w nim dźwięk (szczegóły niżej), więc akustycznie linia zachowuje się tak:
Przekrój linii: 184 cm²
Długość efektywna: 110 cm (krętość α ≈ [??])
Linia jest strojona na ~35 Hz (minimum impedancji wypada w symulacji na 35,3 Hz). Według moich symulacji powinna zagrać −3 dB @ 30 Hz. Dla porównania dorzuciłem bass-refleks Fb 28,5 Hz o tej samej objętości ~38L - schodzi trochę niżej, ale ma prawie dwa razy większe opóźnienie grupowe (~24 ms vs ~13,5 ms).
Wszystkie trzy wykresy to symulacja dla 2pi (półprzestrzeń, bez baffle stepu i bez zwrotnicy). Ząbki powyżej 100 Hz to rezonanse samej linii. W kolumnie 'sprząta' je wytłumienie i zwrotnica.
Zwrotnica
Szeregowa 2.5-way. Starałem się ograniczyć liczbę elementów do minimum, ale bez trzech dużych kondensatorów (22/27 uF) i masywnej cewki 2,7 mH na górnym midwooferze się nie obejdzie...
Podbudowa teoretyczna
Od lat trwa spór, czy tasuki wydłużają drogę fali (jak labirynt), czy robią coś innego. Moim zdaniem odpowiedź jest taka: jeśli dźwięk idzie wolniej, to krótki tunel zachowuje się jak długi. Nie dlatego, że fala pokonuje dłuższą drogę, tylko dlatego, że tę samą drogę pokonuje wolniej. Rozstrzyga to skala: fala jest ogromna wobec struktury w kanale kolumny.
Gdyby długość fali była porównywalna z rozstawem tasuków, liczyłaby się droga wzdłuż nich i geometria zakrętów. Ale przy strojeniu ~35 Hz długość fali jest ~173 razy większa od rozstawu tasuków. Wtedy liczy się tylko to, ile powietrza jest w kanale i jak bardzo struktura utrudnia mu ruch wzdłuż osi.
Skoro fala nie widzi struktury, to powietrze w obrębie jednej komórki (tasuk plus przestrzeń do kolejnego) porusza się tak, jakby było nieściśliwe. Wszystkie punkty komórki widzą w danej chwili to samo ciśnienie. Taki ruch opisuje przepływ potencjalny: prędkość jest gradientem potencjału spełniającego równanie Laplace’a, a ścianki i tasuki tylko zakazują przepływu w poprzek siebie. To zadanie czysto geometryczne.
Z takiego rachunku dla jednej powtarzalnej komórki wychodzi jedna liczba: krętość alfa (ang. tortuosity). Mówi ona, ile razy bardziej bezwładne wydaje się powietrze w strukturze niż w pustej rurze o tej samej wysokości. Dźwięk w strefie tasuków biegnie wtedy z prędkością c/sqrt(alfa). Tasuki nie zmieniają sprężystości powietrza w kanale, tylko jego bezwładność. Dlatego linia gra tak, jakby była sqrt(alfa) razy dłuższa, choć fizycznie wcale nie jest. Krętość wynika wyłącznie z proporcji: rozstawu, grubości i prześwitu tasuka względem głębokości kanału. Liczę ją numerycznie, a potem wstawiam do zwykłego modelu linii transmisyjnej (symulacje hornrespem) jako odcinek z wolniejszym dźwiękiem. Straty i zachowanie na końcach strefy to osobny temat.
Najważniejsze jest to, że tej liczby nie dobiera się do pomiaru. Najpierw liczy się ją z geometrii, a dopiero potem buduje się obudowę i sprawdza, czy dolina impedancji wypadła tam, gdzie miała.
Jak to wyszło? Na podstawie hobbita, 2 obudów testowych i ślepego testu na małym monitorku z 11 cm STX-em mogę śmiało powiedzieć, że dobrze! (przewidziane 82 Hz, zmierzone 78 Hz, hobbit: przewidziane 51Hz, zmierzone 55Hz)
Słowo o nazwie
NazgulNG upamiętnia Comandante W (Witka), który poświęcił tasukom ostatnie dziesięć lat życia. To, co tu pokazuję, stoi na jego pracy. Ja próbuję ją „dokończyć”, policzyć i sprawdzić pomiarami.
Edit:
Na fotkach z symulacjami i 3d wkradł się mały błąd - kolumienki bedą mieć 100cm nie 101.
W skrócie: kolumna podłogowa 2.5-way MTM, linia tasukowa strojona na ~35 Hz (symulacja: −3 dB @ 30 Hz), zwrotnica szeregowa, podział ~1200Hz/3kHz, efektywność ~87 dB (2,83V/1m), impedancja min. ~2ohmy. Na razie projekt i symulacje, budowa niebawem.
Głośniki
- 2× ScanSpeak 15W/8530K00: dolny gra pełne pasmo do tweetera, górny to 0.5
- 1× ScanSpeak R2004/602200: wysokotonowy
Obudowa
Wysokość: 100 cm (wewnątrz 38 cm komora głośników)
Szerokość: 17 cm
Głębokość: 36,8 cm (35 cm + front 18 mm)
Linia tasukowa
W kanale jest 12 tasuków: po sześć na ściance, naprzemiennie. Fizycznie kanał ma ~55 cm, ale tasuki spowalniają w nim dźwięk (szczegóły niżej), więc akustycznie linia zachowuje się tak:
Przekrój linii: 184 cm²
Długość efektywna: 110 cm (krętość α ≈ [??])
Linia jest strojona na ~35 Hz (minimum impedancji wypada w symulacji na 35,3 Hz). Według moich symulacji powinna zagrać −3 dB @ 30 Hz. Dla porównania dorzuciłem bass-refleks Fb 28,5 Hz o tej samej objętości ~38L - schodzi trochę niżej, ale ma prawie dwa razy większe opóźnienie grupowe (~24 ms vs ~13,5 ms).
Wszystkie trzy wykresy to symulacja dla 2pi (półprzestrzeń, bez baffle stepu i bez zwrotnicy). Ząbki powyżej 100 Hz to rezonanse samej linii. W kolumnie 'sprząta' je wytłumienie i zwrotnica.
Zwrotnica
Szeregowa 2.5-way. Starałem się ograniczyć liczbę elementów do minimum, ale bez trzech dużych kondensatorów (22/27 uF) i masywnej cewki 2,7 mH na górnym midwooferze się nie obejdzie...
Podbudowa teoretyczna
Od lat trwa spór, czy tasuki wydłużają drogę fali (jak labirynt), czy robią coś innego. Moim zdaniem odpowiedź jest taka: jeśli dźwięk idzie wolniej, to krótki tunel zachowuje się jak długi. Nie dlatego, że fala pokonuje dłuższą drogę, tylko dlatego, że tę samą drogę pokonuje wolniej. Rozstrzyga to skala: fala jest ogromna wobec struktury w kanale kolumny.
Gdyby długość fali była porównywalna z rozstawem tasuków, liczyłaby się droga wzdłuż nich i geometria zakrętów. Ale przy strojeniu ~35 Hz długość fali jest ~173 razy większa od rozstawu tasuków. Wtedy liczy się tylko to, ile powietrza jest w kanale i jak bardzo struktura utrudnia mu ruch wzdłuż osi.
Skoro fala nie widzi struktury, to powietrze w obrębie jednej komórki (tasuk plus przestrzeń do kolejnego) porusza się tak, jakby było nieściśliwe. Wszystkie punkty komórki widzą w danej chwili to samo ciśnienie. Taki ruch opisuje przepływ potencjalny: prędkość jest gradientem potencjału spełniającego równanie Laplace’a, a ścianki i tasuki tylko zakazują przepływu w poprzek siebie. To zadanie czysto geometryczne.
Z takiego rachunku dla jednej powtarzalnej komórki wychodzi jedna liczba: krętość alfa (ang. tortuosity). Mówi ona, ile razy bardziej bezwładne wydaje się powietrze w strukturze niż w pustej rurze o tej samej wysokości. Dźwięk w strefie tasuków biegnie wtedy z prędkością c/sqrt(alfa). Tasuki nie zmieniają sprężystości powietrza w kanale, tylko jego bezwładność. Dlatego linia gra tak, jakby była sqrt(alfa) razy dłuższa, choć fizycznie wcale nie jest. Krętość wynika wyłącznie z proporcji: rozstawu, grubości i prześwitu tasuka względem głębokości kanału. Liczę ją numerycznie, a potem wstawiam do zwykłego modelu linii transmisyjnej (symulacje hornrespem) jako odcinek z wolniejszym dźwiękiem. Straty i zachowanie na końcach strefy to osobny temat.
Najważniejsze jest to, że tej liczby nie dobiera się do pomiaru. Najpierw liczy się ją z geometrii, a dopiero potem buduje się obudowę i sprawdza, czy dolina impedancji wypadła tam, gdzie miała.
Jak to wyszło? Na podstawie hobbita, 2 obudów testowych i ślepego testu na małym monitorku z 11 cm STX-em mogę śmiało powiedzieć, że dobrze! (przewidziane 82 Hz, zmierzone 78 Hz, hobbit: przewidziane 51Hz, zmierzone 55Hz)
Słowo o nazwie
NazgulNG upamiętnia Comandante W (Witka), który poświęcił tasukom ostatnie dziesięć lat życia. To, co tu pokazuję, stoi na jego pracy. Ja próbuję ją „dokończyć”, policzyć i sprawdzić pomiarami.
Edit:
Na fotkach z symulacjami i 3d wkradł się mały błąd - kolumienki bedą mieć 100cm nie 101.
