Audiohobby.pl

3SM - Seas STX Studio Monitor

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:06
Autor projektu nie gwarantuje satysfakcji z jego budowy. Budowanie na własną rękę kolumn glośnikowych wymaga, przynajmniej podstawowej umiejętności obślugi narzędzi elektrycznych i wiąże się z ryzykiem odniesienia urazów, za które autor projektu nie ponosi odpowiedzialności.
Poniższy projekt jest darmowy i przeznaczony wyłącznie do użytku NIEKOMERCYJNEGO. Wszelkie prawa do projektu są własnością jego autora.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:13
WSTĘP

3SM stanowi skrót od Seas STX Studio Monitor. Konstrukcja była projektowana jako monitor bliskiego pola, choć może się sprawdzić również niewielkich/średnich pomieszczeniach. Priorytetem było uzyskanie mozliwie dużej wierności dźwięku przy zachowaniu niewygórowanych kosztów przetworników oraz pozostalych komponentów.
Na początek kilak zdjęć gotowych monitorów.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:14
OBUDOWA

 W bliskim polu z racji mniejszego udziału odbić w dźwięku, a co za tym idzie znacznie mniejszego wpływu tzw. "room gain" niż przy klasycznym odsłuchu bardziej liczy się bezechowe f3. Ten konkretny projekt dodatkowo, jako że posiada pasywną zwrotnicę nie może liczyć na pomoc elektronicznej korekcji niskich częstotliwości.
Port dla prawidłowego funkcjonowania w takich warunkach musi być umieszczony możliwie blisko słuchacza, czyli najlepiej na przedniej ściance. Nie chodzi tu wcale o odbicie od tylniej ściany, która często może znajdować się blisko kolumn, lecz o różnicę odległości między portem, przetwornikiem, a uchem słuchacza. Ze względu na znaczną różnicę odległości zamontowany z tyłu port może stracić nawet kilka db w stosunku do portu umieszczonego z przodu kolumny. Jak łatwo zauważyć zdecydowana większość komercyjnych konstrukcji o przeznaczeniu do odsłuchu w bliskim polu, ma właśnie tak umiejscowiony port.

W związku ze wspomnianym znikomym wpływem room gain w bliskim polu, początkowo założyłem dość płaskie strojenie w okolicach 45Hz. Jak się okazało w pomiarach impedancji, program symulacyjny się pomylił i wyszło około 40Hz. Po dłuższym odsłuchu zdecydowałem się pozostawić takie strojenie, choć w tym miejscu zachęcam do eksperymentów. Wystarczy kupić dwa komplety rurek, cała długość daje wspomniane okolice 40Hz, skracając drugi komplet można dojść w okolice 45Hz, group delay nadal jest dobry, zaś pojawia się odrobinę więcej średniego basu - oba rozwiązania są poprawne, kwestia osobistych preferencji. Wyższego niż 45Hz strojenia nie polecam. Strojenie w okolicach 50Hz i powyżej zaowocuje stereotypowym, monotonnym "graniem z rury", znanym z niektórych kolumn komercyjnych, gdzie konstruktorzy starając się za wszelką cenę wyciągnąć dużo basu z małych przetworników używają wysoko storjonych portów. Poza tym wysokie strojenie znacznie zwiększa ryzyko przesterowania wychyleniowego przetwornika poniżej częstotliwości rezonansowej bass reflexu, gdzie jego wytrzymałość amplitudowa drastycznie spada.


Z racji na ograniczoną ilość miejsca na przedniej ściance zdecydowałem się na użycie dwóch portów o średnicy 35mm, które dają łączną powirzchnię wylotu na zbliżonym poziomie do pojedyńczego portu 50mm (2x35mm = 19,2cm2 ; 1x50mm = 19,6 cm2). Wspomniane strojenie w okolicach 40hz zostało uzyskane przy użyciu całej długości rurek, równej 165mm.

Objętośc wewnetrzna obudowy to około 15 litrów netto. Od tego teoretycznie trzeba odjąc objętośc zajmowaną przez zwrotnice, przetworniki oraz porty bass reflex. W praktyce jest to równoważone przez wytłumienie objetościowe, które zwiększa objętośc "widzianą" przez głośnik. Wszystkie ścianki oprócz przedniej najpierw pokryłem matą bitumiczną redukującą drgania w zakresie rezonanasu materiałów drewnopochodnych. Wbrew pozorom nie ma potrzeby dokładnego wyklejania calej powierzchni ścianek, wystarczy wyklejenie większości ich powierzchni. Następnie wykleijłem całą obudowę oprócz frontu wytłumieniem filcowym o grubości około 12-15mm. Kluczowe obszary wnętrza, czyli odcinek góra/dół gdzie wytłumia się najdłuższą falę oraz tył gdzie poprzez dodatkowe tłumienie redukuje się powracanie odbitych fal przez membranę dodatkowo wytłumiłem wełną owczą. Zastosowałem czystą wełnę owczą z Polinku w formie maty, ktora bardzo dobrze się układa i zostaje na miejscu nawet bez kleju. Można tez użyć materiału z wełny z domieszkami poliestru typu MDM3 Monacora, ważne żeby wytłumienie nie blokowało wentylacji midwoofera oraz portów bass reflex.


Rys.1
Rysunek przedstawia dokładnie zwymiarowaną kopie egzemplarza, który został zbudowany oraz pomierzony. Najważniejsze przy budowie jest zachowanie dokładnie tych samych wymiarów przedniej ścianki i rozmieszczenia przetworników. Przesunięcie przetworników wpłynie na dyfrakcje, a co za tym idzie na charakterystykę przetwarzania optymalizowaną pod konkretny układ przedniej ścianki. To co jest za głośnikami należy już do Was, objetość można zmieniać porzez zwiększanie/zmniejszanie głębokości, czy zastosowanie grubszych ścianek. Lokalizacja portów bass refex również nie jest obowiązkowa, o tym więcej w rozdziale o opcjach.  

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:17
PRZETWORNIKI

Jako midwoofer pracuje STX GDN-18-140-8-AWX. Głośnik jest wykonany bardzo solidnie, ma odlewany alumniowy kosz, pierścienie symetryzujące w szczeline magnetycznej, wentylację pod dolnym zawieszeniem oraz duży, 120mm magnes. Przy bezpośrenim porównaniu jakością wykonania jest bardzo blisko Seas\'ów, wszystko dobrze spasowane, brak widocznych śladów po klejeniu. Początkowo miałem wątpliwości w kwestii optymalizacji przetworników, wrzucić miedź do napędu może właściwie każdy, jednak najważniejsze to umieć to zbrobić jak trzeba. STX wywiązał się z tego zadania, pierścienie faraday`a poprzez symetryzację pola magnetycznego w szczelinie znacznie redukują wzrost impedancji wraz ze wzrostem częstotliwości i skutecznie redukują zniekształcenia nielinowe na wyższym środku. Dodatkowo zwykle poprawiają linowość impedancji w funkcji wychylenia, niestety tym razem nie zdołałem wykonać odpowiednich pomiarów weryfikujących tą właściwość.

Górę pasma obsługuje, ostatnio coraz bardziej popularna kopułka Seas 27TBFC/G, znana z bardzo niskich zniekształceń nieliowych i zdolności do wytrzymywania niskich podziałów. Dodatkowo 27TBFC/G jest tłokowy w całym słyszalnym spektrum oraz ma odrobinę lepsze charakterystyki kierunkowe od standardowych kopułek 25mm, za sprawą phase shield, czyli foliowej naklejki na osłonie kopułki, która zabiera odrobinę SPL z osi. Tutaj Seas pracuje z podziałem akustycznie 4-tego rzędu w okolicach 1.9kHz, więc nie musi się zbytnio wysilać. Seas zarówno brzmieniowo, jak i wizualnie zadziwiająco dobrze zgrywa się z STX-em, przez wielu nielubiany hexagrid, czyli metalowa siateczka tutaj moim zdaniem prezentuje się świetnie, nawiązując do plecionki memebrany midwoofera i tworząc z nim zgraną całość.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:18
ZWROTNICE

Podział jest zbliżony do topologii akustycznie LR4, tweeter ma odrobinę bardziej stromy roll off w celu optymalizacji zgrania fazowego. Oś odsłuchu znajduje się na wysokości tweetera. Kompensacja baffle step ma około 3-4db, początkowo chciałem mocniej kompensować, jednak ten układ okazał się optymalny ze względu na kilka czynników. Po pierwsze kolumny są przeznaczone głównie do odsłuchu w bliskim polu, gdzie efekt baffle step odrobinę traci na znaczeniu ze względu na zmianę proporcji szerokości przedniej ścianki względem odległości odsłuchu. Po drugie, jak pokazują pomiary, gotowe kolumny mają malejące w kierunku wyższych częstotliwości zniekształcenia nielinowe. Generalnie ton zniekształcony jest odbierany jako głośniejszy, więc mając przetworniki o niskich zniekształceniach w zakresie średnicy i góry pasma można kompensować baffle step mniej, zachowując dobrą równowagę tonalną. Po trzecie, taki stopień kompensacji okazał się również optymalny podczas prób odsłuchowych w różnych warunkach.


Dobór komponentów do zwrotnicy zależy od Was, jednak warto pamiętać o kilku rzeczach:
-zdecydowanie polecam kondensatory polipropylenowe, są dokładniejsze już na starcie i znacznie lepiej zachowują pojemność w pełnym okresie użytkowania od elektrolitycznych.
-dobierając cewki należy pamiętać o zachowaniu odpowiednio niskich wartości rezystancji szeregowej (DCR) w torze midwoofera. Zbyt wysokie DCR spowoduje utratę efektywności w kluczowym zakresie basu i niskiego środka, lepiej nie wychodzić powyżej 0.2-0.4Ohm.
- radzę unikać rezystorów ceramicznych, w ich miejsce najlepiej użyć rezystorów metalizowanych bezindukcyjnych 10w.


Rys.1
Schemat zwrotnicy.
« Ostatnia zmiana: 01-01-1970, 01:00 wysłana przez lancaster »

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:21
POMIARY

Pomiary były wykonywane w dwóch fazach, pierwsza to pomiar samych przetworników w gotowej obudowie, druga to pomiar gotowej kolumny ze zwrotnicą.

Pierwsza seria pomiarów była wykonywana w pomieszczeniu i niestety zawiera sporo artefaktów. Kolumna była ustawiona na wysokości około 1 metra, mikrofon znajdował się na osi głośnika wysokotonowego, około 1 metr od kolumny. Symulacje zwrotnicy bazują właśnie na tych pomiarach. Ze względu na ich niedokładność, pomiary nie zostaną udostępnione.

Druga seria pomiarów, to pomiary na dworzu, w częściowo otwartej przestrzeni, z uzyciem 2 metrowej podstawy pod kolumnę. Mikrofon oddalony o około 1 metr od kolumny. Te pomiary dają znacznie lepszy obraz dolnej części pasma, choć wraz ze spadkiem częstotliwości również zaczynają się pojawiać odbicia. Wszytkie bezpośrednie pomiary przytoczone w tym opisie, są wykonane właśnie według tej drugiej metodologii.

Niestety pomiary nie są skalibrowane pod kątem SPL. Na podstawie stopnia kompensacji baffle step oraz efektywności referencyjnej przetworników mogę określić efektywność kolumn na około 86-87db 1w/1m. podczas pomiaru znieksztalceń nielinowych poziom był subiektywnie wysoki, jednak ze względu na wspomniany brak kalibracji ma on charakter wyłacznie poglądowy i nie nleży go porównywać do innych pomiarów z sieci. W miarę możliwości postaram się jeszcze uzupełnić dokumentację o skalibrowany pomiar charakterystyki częstotliwościowej oraz zniekształceń, jednak na dzień dzisiejszy nie mogę tego obiecać ani podać żdanego temrinu.


Rys.1
Pomiar charakterytyki częstotliwościowej pojedyńczych przetworników oraz ich charakterystyka wypadkowa. Podziałka co 5db pozwala dokładnie zobaczyć wszystkie anomalie. Widać między innymi dyfrakcyjny dołek tweetera w okolicach 3kHz. Wszystko się zgadza z symulacjami w Edge, przy takim ułożeniu gwizdka względem frontu dostajemy dyfrakcyjną górkę w okolicach 2kHz, a następnie niewielki dołek na 3kHz. Ponieważ zwykle dołki na charakterystyce są mniej słyszalne niż górki zdecydowałem się wypłaszczyć górkę na wspomnianych 2kHz, za cenę powstania dołka wyzej.
Podsumowując charakterystyka jest dosyć płaska i utrzymuje się w zakresie +/- 2db przez zdecydowaną większość przetwarzanego pasma.


Rys.2
Pomiar charakterystyki częstotliwościowej gotowej kolumny łączony w okolicach 200Hz z pomiarem w bliskim polu.


Rys.3
Pomiar charakterystyk kierunkowych w płaszczyźnie horyzontalnej. Na pomiarze widać szeroki zakres efektywnego współdziałania przewtworników, typowy dla niskiego podziału tweeter/midwoofer.


Rys.4
Pomiar zniekształceń nielinowych wskazuje na bardzo kontorlowane zachowanie w zakresie środka oraz góry pasma. Zniekształcenia maleją wraz ze wzrostem częstotliwości, zwłaszcza nieparzysta 3-cia harmoniczna.


Rys.5
Pomiar impedancji gotowej kolumny. Minimum impedancji nie schodzi poniŻej około 5.5-5.8 ohm.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:23
c.d.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:25
OPCJE

1. Podstawową opcją, do sprawdzenia której namawiam właściwie każdego budującego ten projekt, jest regulacja poziomu wysokich częstotliwości za pomocą szeregowego rezystora w l-padzie tweetera. Pomiary były wykonane z rezystorem o wartości 3.9 ohm, jednak po stosunkowo krótkim czasie zmieniłem go na 4.7 ohm. Wartość 4.7 ohm okazała się w moim przypadku optymalna, jednak jeśli chodzi o voicing dużą rolę odgrywają osobiste preferencje.


2. Port bass reflex standardowo znajduje się z przodu obudowy, z powodów które opisałem wcześniej, jednak jeśli kolumny nie będą przeznaczone do odsłuchu w typowym bliskim polu można przenieść port na tylną ściankę. W takim układzie polecam umieszczenie go na wysokości tweetera oraz zastąpienie dwóch rurek o średnicy 35mm, pojedyńczą 50mm. Dla dwóch rurek o średnicy 35mm powierzchnia wylotu to 19,2 cm2, podczas gdy pojedyńczy port o średnicy 50mm ma 19,6 cm2. Różnica jest na tyle nie duża, że można dla uzyskania bardzo podobnego strojenia zastąpić wspomniane 2 porty jednym większym o tej samej długości.


3. Zachęcam również do eksperymentowania z wytłumieniem. Dołożenie większej ilości wytłumienia objętościowego spowoduje odrobinę wcześniejszy, lecz łagodniejkszy spadek basu. Takie zestrojenie może się lepiej komponować z room gain w mniejszych pomieszczeniach (jeśli kolumny nie są odsłuchiwane w bliskim polu).

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:26
PRZYKŁADOWY WYKAZ CZĘŚCI

Poniżej zamieszczam przykładową listę komponentów, które zostały użyte w moim egzemplarzu.
W tym miejscu chciałbym zaznaczyć, że nie czerpię ŻADNYCH korzyści z zamieszczenia owej listy i ma ona służyć celom inforamcyjnym/ułatwiającym zamówienie.
Większość komponentów na liście ma przedstawiony swój index z Polinku, te które pochodzą z innego źródła mają zamieszczone odpowiednie adnotacje w opisie.

Zwrotnica:

CEWKI
INDEX  *1843 CEWKA   Cewka   0.47 mH  0.470 Ohm dr-0.80   2szt.  
INDEX  *1882 CEWKA   Cewka   0.82 mH  0.370 Ohm dr-1.20   2szt.  
INDEX  *5418 CEWKA   Cewka   2.20 mH  0.190 Ohm dr-1.20   2szt.  

KONDENSATORY
INDEX: 400/  8.20    2 szt.  
INDEX: 400/ 12.00    2 szt.

REZYSTORY
MET-TY10/  3.90  Resistor Ty-Ohm RSS 10Watt/  3.90 Ohm J   2 szt.
MET-TY10/  6.80  Resistor Ty-Ohm RSS 10Watt/  6.80 Ohm J   2 szt.

MET-TY10/  3.60  Resistor Ty-Ohm RSS 10Watt/  3.60 Ohm J   2 szt.
MET-TY10/  4.70  Resistor Ty-Ohm RSS 10Watt/  4.70 Ohm J   2 szt.

Opcjonalnie
INDEX: C /LISTWA POL28  Listwa do montazu zwrotnic - 28 punktow lutowniczych  1 szt.



Obudowa:

Porty bass reflex
INDEX: RURA BASS900019  fi-35x165mm.Czarny polipropylen.  4 lub 8 szt.

Terminale głośnikowe
INDEX: C /GN/6/27/BP2N  Para gniazd M-6/27 - satynowy nikiel (czerwone+czarne) 2 lub 4 pary


Wytłumienie:
\'A / WYG / WELNA 1    0.5 lub 1 m.b.

włóknina głusząca filcowa z allegro (grubośc ok. 12mm), można zastąpić Sonic Barrier:
Wytłumienie PE - 260 - 520 Pianka 460/610/12.7


Głośniki:
\'H1212-06  Seas 27TBFC/G  2 szt.

GDN-18-140-8-AWX 2szt. zakup bezpośrednio u producenta http://stx.sote.pl/gdn-18-140-8-awx.html


Kable:
Nie przywiązuję do tego tematu specjalnej wagi, polecam dorzucić kilka metrów zwykłego kabla OFC, o przekroju w okolicach 2,5mm2 do zakupów w Polinku lub STX.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:34
OPIS PROCESU BUDOWY

W tym dziale opiszę sam proces budowy. Nie jestem ekspertem w sprawach stolarki, więc osoby bardziej doświadczone mogą go sobie odpuścić. Moje rady sa oparte na własnych doświadczeniach i nie chcę w tym miejscu niczego narzucać.

c.d.n.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:35
zarezerwowane na dalszy ciąg opisu procesu budowy.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:35
zarezerwowane na dalszy ciąg opisu procesu budowy.

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:38
PODSUMOWANIE

W tym miejscu dochodzimy do tego, z czym będzie mi najtrudniej - opis brzmienia. Subiektywne opinie w tym temacie zawsze warto analizować z rezerwą, szczególnie gdy wypowiada się sam autor projektu, czyli osoba chcąc nie chcąc emocjonalnie z nim związana.

Kolumny były odsłuchiwane w różnych warunkach, od typowego ustawienia near field, na klasycznym ustawieniu stereo z dala od ścian, w ponad 30-to metrowym pokoju skończywszy. Równowaga tonalna jest najlepsza w mniejszych/średnich pomieszczeniach, choć nawet w dużym pomieszczeniu kolumny zadziwiająco dobrze dawały sobie radę. Monitory były przeze mnie strojone do pełnienia funkcji możliwie wiernego narzędzia do reprodukcji muzyki i mam nadzieję że choć po części cel został osiągnięty. Słychać na nich dużo, nawet to co realizator wolałby ukryć.

Na koniec chciałbym jeszcze serdecznie podziękować jzagaja, który ogromnie pomógł mi z pomiarami oraz rysunkiem technicznym obudowy.
« Ostatnia zmiana: 01-01-1970, 01:00 wysłana przez moderator3 »

Krs47

  • 1037 / 3544
  • Ekspert
06-12-2009, 23:44
F.A.Q.

Przez tydzień od publikacji przyjmuje na PW pytania odniśnie projektu. Po tygodniu postaram się z nich sformułować możliwie kompletny F.A.Q. - chciałbym uniknąć wielokrotnego, personalnego odpowiadania na te same pytania.

mordensiur

  • 932 / 3462
  • Ekspert
06-12-2009, 23:52
Widzę, że Szczecin rulez:)

Szczerze gratuluje tego projektu. Od doboru przetworników, po stronę wizualną  (świetne fotki) i opis. Niech STx wypuści jeszcze AWX 10-12\' to ładne 3 way by wyszło.


----------------------------------------------
Prawdę każdy ma swoją
Ulepszać - nie zmieniać