Audiohobby.pl

Niskie podziały bas - środek

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
02-08-2008, 20:29
Przyszedł czas na zmianę tematyki a więc systemy monitor plus subwoofer.

Zaczynamy od aktywnego systemu 2.2 z subwooferami w podstawkach monitorów a więc system o możliwie największym WAF, jednak bez nadmiernego poświęcania jakości dźwięku a w szczególności zejścia basu. Na początek zakładamy że baffle steps obu przetworników zostały skompensowane - midwoofera poprzez podział średnie - wysokie oraz woofera przez umieszczenie go na bocznej ściance. To bardzo upraszcza symulacje - nie trzeba ładować plików z edge.

W tym momencie pojawia się problem. Z jednej strony chcielibyśmy zrobić podział jak najniżej celem uniknięcia problemów z odbiciami dźwięku promieniowanego przez woofer na jego osi (skierowanej w bok), gdzie wykazuje on pełen baffle step (podbijający częstotliwości już powyżej 100Hz), z drugiej mamy problem dopasowania mocowego. Znowu dla szacowania możliwości głośników w dziedzinie SPL limitowanego termiką mnożymy efektywności referencyjne przez moce RMS.

Woofery 18cm - jednym z lepszych pod względem jest Excel W18EX - efektywność prawie 0.4% i miedziany korektor fazy odprowadzający ciepło z napędu podobnie jak metalowa membrana. W rezultacie moc RMS jest 100W przy średnicy cewki 39mm. Razem moc akustyczna limitowana termiką jest na poziomie 0.4W. Magnezowe Excele mają co prawda problemy z pracą przy dużych wychyleniach, ale temu właśnie ma zaradzić połączenie z subem.

Subwoofery zdolne do uzyskania sensownego zejścia w małych objętościach - Dayton RSS210HF-4 ma n0=0.12% i P_RMS=280W. Akustycznie daje to 0.33W i oznacza że dla mniej więcej równego nagrzewania się cewek należałoby przeprowadzić podział gdzieś w okolicach 200Hz a raczej nie niżej od 150Hz. Jak zwykle - w większości przypadków duży może więcej. Można oczywiście wybrać woofer o ekstremalnie niskiej efektywności - tutaj Scan 23W4557 jest dobry - ma n0 równe tylko 0.07% i moc RMS równą 225W co oznacza termicznie limitowaną moc akustyczną na poziomie 0.16W. Za to nisko schodzi w bardzo małych obudowach zamkniętych i w porównaniu z Daytonem ma znacznie większe Vd (Sd*Xmax) co oznacza więcej SPL na samym dole. Ten właśnie głośnik czyni sensownym bardzo niski (100-120Hz) podział w układzie 2.2 z W18EX.

Drugim rozwiązaniem problemu dopasowania mocowego byłoby zastosowanie monitorka w układzie MTM z dwoma midwooferami. Wtedy nawet dla typowych 15cm mielibyśmy te 0.6W (akustycznie) i w takim przypadku Dayton RSS210HF-4 z jakąś membraną bierną mógłby być dobry do bardzo niskiego podziału, choć pojawiłby się problem utrzymania rozmiarów podstawki subwooferowej w obrysie węższego monitora. To jednak niewiele zmienia w sposobie przeprowadzenia podziału - trzeba tylko właściwie dobrać wzmocnienia poszczególnych końcówek i być może dopasować f3 filtru highpass do Fc i Qtc zastosowanego monitora i częstotliwości podziału. Dlatego przykład 23W4557 + W18EX powinien wystarczyć.

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
02-08-2008, 20:34
Na początek obudowa dla midwoofera - przyjmuję rezystancję szeregową cewek filtru pasywnego na poziomie 0.5ohm, powiedzmy że robimy 6dm3 wytłumione objętościowo - daje to dobroć ok. 0.62 i rezonans gdzieś przy 80Hz. Taką obudowę można zrobić naprawdę solidnie (sandwich plus komora na gwizdek i zwrotnicę) i zachować niewielkie gabaryty zewnętrzne.

Subwoofer - przyjmuję objętość 18dm3 - żeby WAF był wysoki ale bez oszczędzania na wzmocnieniach budy. Tłumienie objętościowe - mało albo w ogóle. To daje nam Fc=38.5Hz oraz Qtc około 0.85. Jak na przyjęte założenia konstrukcyjne jak i osiągnięty WAF jest rewelacyjnie, można liczyć na f3 w okolicach 33Hz i spadek 12dB/okt poniżej.

Efektywności napięciowe dla pełnej kompensacji baffle step są równe odpowiednio 82.3dB dla midwoofera (z rezystancją szeregową 0.5ohm) oraz 78.3dB dla subwoofera. To oznacza 4dB różnicy a więc żeby dostać bezechowo płaskie SPL - wzmocnienie napięciowe końcówki subwooferowej powinno być ok. 1.6 raza wyższe niż obsługującej środek i górę.  

Filtracja - jako się rzekło aktywna, na początek dajemy 2nd LR @ 120Hz dla subwoofera i 1st @ 160Hz dla midwoofera. Ten ostatni trochę niżej niż te standardowe 1.4 raza bo rezonans midwoofera jest dość blisko podziału a dobroć nie jest za wysoka.

Obrazki - konfiguracja i krzywe SPL z udziałem filtrów. Same przetworniki - to robi WinISD, dlatego nie będę prezentował rzeczy banalnych.

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
02-08-2008, 20:34
I znowu od pierwszego kopa jest dobrze, nic nie trzeba poprawiać. Słowo daję - od takich filtrów zaczynałem symulacje. Efektywności na wykresach wyglądają na bardzo niskie, bo żeby trzymać się konwencji wyznaczonej przez poprzednią konstrukcję aktywną na RSS315HF-4 i ER18RNX - wykresy są dla 2.83V RMS na wyjściu końcówki subwooferowej. Na midwooferze jest 1.6 raza mniej a więc 1.77V. To pozwala porównać możliwości tych dwóch konstrukcji w dziedzinie SPL, pamiętając przy tym o większej mocy RMS Dayton\'a RSS315HF-4. No cóż - WAF wymaga poświęceń. Gdyby chcieć to porównywać z klasycznymi pomiarami, dodanie 4dB do wykresów będzie oznaczało tak jakby 2.83V RMS na monitorku (i 4.53V na subie).

Maksymalne wychylenie W18EX jest równe ok. 3.2mm (w okolicach 70Hz) dla 27V RMS (minus atenuacja filtru w danym miejscu) na wyjściu końcówki średniowysokotonowej, co odpowiada ok. 100W RMS na samym głośniku (i 110W na głośniku i 0.5ohm rezystancji szeregowej filtru). Ponieważ Excele W18E(X) nie lubią dużych wychyleń - nie obniżamy podziału bardziej mimo że termika mogłaby jeszcze na to pozwolić. Wykresów z wychyleniami nie prezentuję bo wyglądają bardzo podobnie do wcześniejszych - midwoofer w OZ filtrowany highpassem 1st. Drugim powodem dla którego nie warto IMHO bardziej obniżać podziału jest fakt tłumienia objętości obudowy midwoofera - lepiej nie zbliżać się z podziałem za bardzo do jego rezonansu przy 80Hz, dlatego te 120Hz wyglądają na bardzo dobry kompromis.

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
03-08-2008, 13:00
Temat prawie wyczerpany z punktu widzenia moich pomysłów na istotnie różne konfiguracje kolumn, na koniec zostawiłem sobie system 2.1.

Powiedzmy że audiofil z zacięciem do DIY ale niewielkim budżetem zbudował sobie monitorki na 15cm Seasach ER15RLY. Dostroił 8dm3 do 50Hz i na początku był nawet zadowolony. Po pewnym czasie zaczęło mu jednak brakować basu a charczenia pojawiające się przy oglądaniu filmów również sprawiły że zaczął przemyśliwać nad udoskonaleniem swojego systemu. Postanowił zatem dodać subwoofer. Z przyczyn finansowo - lokalowych niestety jeden.

Co można w takiej sytuacji doradzić? Na pewno podział przy 80Hz - w końcu twórcy standardu THX odsłuchowo ustalili że dopiero tak niski podział uwalnia nas od problemów z lokalizacją źródeł pozornych w systemie z jednym subem. Subwoofer powinien stać możliwie blisko jednego z monitorków, rozstawionych możliwie symetrycznie w pomieszczeniu, żeby warunki odbiciowe były podobne - wtedy symulacje najlepiej pokrywają się z rzeczywistością jako że przybliżają one pojedyncze źródło basu.

Liczymy zatem obudowę zamkniętą dla ER15RLY i pojawia się problem. Dla Qtc=0.7 (najniższe możliwe f3) fc jest w okolicach 100Hz. Dla dobroci 0.55 rezonans jest niewiele poniżej 80Hz - a więc praktycznie nie ma żadnego nadmiaru SPL na cięcie filtrem highpass - nieważne jak wysokiego rzędu by nie był. Sam głośnik traci prawie 6dB przy tych 80Hz. Co gorsza - przy wysterowaniu zbliżonym do mocy RMS głośnika już przy tych 80Hz brakuje nam wychylenia tak więc podbijanie SPL przy pomocy filtrów o dużej dobroci nie ma większego sensu.

Co można zrobić w tej sytuacji? Znanym sposobem podbicia SPL przy redukcji wychylenia jest zastosowanie obudowy BR. Ma ona jednak wadę w postaci drastycznego zmniejszania wytrzymałości mocowej poniżej strojenia. Skoro jednak BR fazowo zachowuje się jak filtr 4-tego rzędu, dlaczego nie spróbować przefiltrować go highpassem 1st i spróbować połączyć jakoś z subem.

Przystępujemy zatem do dzieła - na początek wybieramy driver do suba. Ma być nie za drogi, solidny i łatwy do napędzenia, najlepiej 8ohm. A więc Visaton TIW200XS i wsadzamy go w 20dm3 obudowę zamkniętą. W ten sposób w małym pomieszczeniu możemy usłyszeć całkiem niski bas bez wielkiego strachu o przesterowanie infradźwiękami. Fc równe 52Hz przy dobroci 0.77 a więc f3 na poziomie 48Hz to może nie mistrzostwo świata ale poniżej mamy łagodny spadek SPL obudowy zamkniętej. Potencjał mocy limitowanej termiką jest na poziomie 0.28W - przy podziale 80Hz pasuje to do tych monitorków, które pracując razem (sterowane tym samym sygnałem) są w stanie dać ok. 0.72W (0.18W każdy).

Teraz filtracja monitorków - spróbujmy wstępnie zostawić objętość 8dm3 i strojenie 50Hz. Przy 80Hz mamy praktycznie pełną efektywność, dlatego możemy ustalić częstotliwość f3 filtru highpass 1st na 120Hz - może ochroni midwoofer poniżej jego strojenia i zredukuje turbulencje w porcie przy 50Hz. Sam BR ma przy 80Hz przesunięcie fazy do przodu na poziomie 105 stopni więc żeby dostać 180 jak to miewają filtry 4th trzeba jeszcze dodać trochę od filtru, 1st @ 120Hz będzie miał jakieś 55 stopni przy 80Hz, razem daje to 160 stopni. Zobaczymy jak wyjdzie połączenie z subem - którego przefiltrujemy 4th LR @ 80Hz, co na pewno pomoże lokalizacji źródeł w stereo, skoro ostro cięty sub nie będzie przeszkadzał na środku.

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
03-08-2008, 13:02
Niestety - filtr monitorka za mało kręci fazę poniżej podziału - nie wzięliśmy pod uwagę dość wysokiego, 52Hz rezonansu suba leżącego bardzo blisko podziału. Dlatego zmieniamy filtr highpass monitorka na 2nd order Butterworth @ 104Hz - tak żeby mieć f6 filtru przy 80Hz. To daje nam dodatkowy zysk - następuje dalsza redukcja wychyleń midwooferów. W przypadku filtru 1st @ 120Hz maksymalne wychylenie dla wysterowania 20V RMS (ok. 60W RMS na głosniku) było ok. 5mm przy 25Hz a więc spore i na dodatek kompletnie bezproduktywne. Dla filtru 2nd jest ono minimalnie większe niż 4mm przy 95Hz a więc w zakresie pracy monitorka, powyżej podziału. Ostrzejszy filtr lepiej odciąży też port od turbulencji. Do tego SPL w okolicach podziału jest bardziej płaski, łagodny filtr 1st trochę za dużo zabierał powyżej podziału. Same zalety...

Obrazki - ostateczna konfiguracja, przebiegi SPL oraz wychylenia midwoofera dla wysterowania 20V RMS

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
03-08-2008, 13:03
Wniosek - godząc się na zniekształcenia fazowe podziału monitorki - sub 4th order i wspomagając się obudową BR monitorków można zrobić podział nawet 80Hz przy użyciu midwooferów 15cm o wysokim Fs/Qts. Tak niski podział mógłby być trudny do realizacji głośnikiem 18cm w obudowie zamkniętej, z podziałem akustycznie 2nd, mogłoby zabraknąć wychylenia przy pełnej mocy. Może podział akustycznie 4th na filtrach 4th / 3rd by się udał - ale fazowo wyszłoby mniej więcej na to samo co dla 15cm BR filtrowanego 2nd. W przypadku midwooferów 18cm można zresztą zastosować BR i zejść z podziałem np. w okolice 70Hz.

Podaję to jako przykład rozwiązania na pierwszy rzut oka wariackiego (zamknięty sub a satelity w BR) a jednak dającego sensowne rezultaty. Problemem w praktycznej realizacji tego pomysłu jest rzecz jasna konieczność implementacji filtrów Sallen-Key przed końcówkami monitorków. Filtr 1st order realizuje się łatwo, Sallen Key niestety wymaga wtórników. Do tego jak wiadomo obudowy BR potrafią się bardzo różnić między sobą - oprócz Qts i alfa = Vas/Vb jest dodatkowy parametr H = fb/fs tak więc tego typu podział należy modelować zawsze pod konkretne głośniki i strojenia - tu można stracić znacznie więcej niż przy obudowie zamkniętej dla średniaka z filtrami 2nd / 1st.

EMiL

  • 531 / 6090
  • Ekspert
03-08-2008, 15:33
Pieknie to opisales:) Caly temat jest wyjatkowo interesujacy.
Naturalnym kandydatem wsrod pietnastek bylby seas w15cy lub revelator.  

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
03-08-2008, 15:49
>> eMiL, 2008-08-03 15:33

Dzięki za uznanie, sam sobie zresztą też uporządkowałem sporo spraw przy okazji pisania w tym wątku.

W15CY, W16NX czy 15W853(0/1)K00 - tych to IMHO szkoda na system 2.1 z midwooferem pracującym w zakresie mocno już rezonansowym, zwłaszcza że Seasy Prestige mają akurat dość niskie zniekształcenia na samym dole, lepsze choćby od Exceli starszej generacji (np. W15CY).

Ostatnią symulację zrobiłem po przejrzeniu wątków typu "chcę dodać suba do monitorków" na forach audio i użyłem przetwornika i strojenia IMHO dość reprezentatywnego. Nie uważam tej konfiguracji za ósmy cud świata tylko raczej ostatnią deskę ratunku.

Krs47

  • 1037 / 6103
  • Ekspert
03-08-2008, 16:59
Te 3 symulacje to takie schodki od konstrukcji niemal bezkompromisowej, poprzez rowiązanie kompaktowe aż do wspomnianej "ostatniej deski ratunku" ;)

Podmiana konkretnych przetworników zaprponowanych przez misiomora w tych 3 symulacjach na inne o zbliżonych parametrach to już kwestia stosunkowo niewielkich modyfikacji. Najważniejsze IMHO jest przedstawienie trzech bardzo zróznicowanych koncepcji niskiego podziału oraz zamknięcie tego wszystkiego w obszarze jednego wątku. To wszystko znacząco ułatwia sprawę optymalnego wyboru pod własne warunki oraz sprawia, że jest to pierwszy tak rozbudowany i kompletny wątek w tym temacie, który do tej pory widziałem w sieci.

Szczerze mówiąc misiomor nawet bardziej od Twojej wiedzy podziwiam chęć i cierpliwość do dzielenia się nią z innymi ;)

P.S. usilnie "kolekcjonuję" wiedzę, by móc założyć kompetentny "konkurencyjny" wątek na temat klasycznego 3way z wyższym podziałem w okolicach 200-300Hz ;)

Pozdrawiam
   

abuq1

  • 51 / 6105
  • Użytkownik
03-08-2008, 20:51
Również przyłączam sie do gratulacji w storzeniu tak wartościowego wątku.
P.S. na forum AS, bez takiego specialisty od kolumn jakim jest misiomor dział DIY prawie kompletnie umarł  ;]

kondrax

  • 96 / 6010
  • Użytkownik
03-08-2008, 20:56
A do mnie koledzy napisał Pan Jurek z Harpi po przeczytaniu tego wątku :D
cytuje:
"Witam
W Amstafie Mini na środku jest MCA15 a nie MCA 12.
Atlas ma na dole Beymę a Triode i 300B Eminence.
Pozdrawiam
Jurek Herzyk
Harpia

Zapytałem o beyme i otrzymałem taką odpowiedz: "To jest BEYMA SM 112N"

Krs47

  • 1037 / 6103
  • Ekspert
03-08-2008, 21:04
No to z tą Beymą w Atlasie trafiłem ;)

misiomor

  • 2094 / 6105
  • Ekspert
05-08-2008, 08:40
Jeszcze mała modyfikacja systemu 2.1 na ER15RLY oraz TIW200XS - powiedzmy że nasz audiofil zapragnął więcej niskiego basu. Zwiększamy zatem budę do 27dm3 i dodajemy membranę bierną XLS10 strojoną do 22Hz (Mmp=400g) bez zmian w filtrach (zostają lowpass 4th LR @ 80Hz i highpass 2nd But @ 104Hz).

Jak widać na podział nie wpłynęło to za bardzo pomimo że jest on bardzo blisko zjawisk rezonansowych suba - w zakresie okolic rezonansu obudowy zamkniętej i powyżej, przesunięcia fazy wnoszone przez oba systemy obudowy są podobne (dla tego samego głośnika i zbliżonych wielkościowo obudów), BR/PR zaczyna mocniej kręcić fazę dopiero w okolicach swojego strojenia i poniżej. Tak więc w większości przypadków niskich podziałów aktywnych zmiana systemu obudowy (sub)woofera z OZ na BR/PR albo odwrotnie nie powinna wprowadzać większych zaburzeń do samego podziału.

  • Gość
12-08-2008, 09:39
>> misiomor, 2008-07-22 13:20:16

Misiomor, wpisem tym rozpocząłeś zabawę w symulację ewentualnej konstrukcji kolumny głośnikowej. Dla jej potrzeb (symulacji) przyjąłeś śerokość ścianki frontowej 33 cm. Po czym opracowałeś (dla założonej ścianki frontowej i przyjętych głośników) odpowiednią zwrotkę.

Teraz moje pytanie. Gdybyś chciał odpowiedzieć profanowi.
Przypuśćmy, że dla tak opracowanej kolumny (tej czy innej) chciałbym wprowadzić modyfikację polegającą na zaokrągleniu krawędzi pionowych (np. r=3cm) ścianki przedniej, ale bez zmiany projektu zwrotnicy.
Czy jest na to jakiś "przepis" ? Czy będzie to 3+33+3 ? Czy może "wejść" trochę z zaokrągleniem na przyjętą do obliczeń szerokość 33 cm ? Czy .... ect. ?
Problem który podnoszę wiąże się oczywiście z koncepcją "design\'u" kolumny. Czy można projekt kolumny "prostokątnej" przerobić na bardziej obły bez zmiany projektu zwrotnicy ? Jak ?

  • Gość
14-08-2008, 12:59
Witam czytam ten wątek i zastanawiam sie nad podobnym projekcie tylko che użyc 2x 225 rs dayton co onich sądzicie w ilu litrach je dac