とりあえず自作から

双眼鏡、リフォーム、オーディオ
シリコンで作ったエッジは強度がなく小型箱に大排気量のSPを組み合わせた場合内圧で潰れる又ストロークが足りない。色々探し、アルパインのDDLタイプのギャザードエッジを切り出して使う事にした。
エッジ幅約8mmでストロークは±15mmほど、通常エッジの2.5倍のストロークが取れる!
左上が8mm幅ストローク15mmのギャザードエッジ、右が20mm幅ストローク16mmの普通のエッジ、
左下が10mm幅ストローク7mmの普通のエッジ、中下が潰れてしまう自作した12mm幅ストローク10mmのエッジ。
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ギャザードエッジを最下端まで沈めたところ
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ギャザードエッジを最上端まで引っ張り上げたところ
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ギャザードエッジ、ニュートラル位置
コーンの径と合わないので3cmほど切って径を小さくして使う事にしたが接続方法が難しい、重ねるとその部分が堅くなってしまいストレスで破損するかもしれない。ギャザードのおかげでかなり強度があり内圧で潰れる事はなさそう。
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ギャザードエッジ部のストローク/排気量特性を確認した。
非常に優秀、エッジ面積が振動板の25%近くあるのでこの排気量のリニアリティーは大事な性能。
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ギャザードエッジはストローク/反力特性が中間位置で少し凸凹した感じになり違和感はあるが、それほど大きな歪要因になる事はないと思う。


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ユニット完成したので特性確認
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7Lの箱に入れたときの歪と周波数特性
以下の問題山積
・1.5k以上のf特が非常に悪い⇒ボイスコイル(22g)と振動板(10g)の質量比が原因、2kHzがメインコーンの振動、7kHzがキャップの振動というのが結果のようだ。WFはこのままとし、1.2kHzまで使えるTWを使う方向で検討。
・500Hzからの盛り上がり⇒何かの共鳴だと思う、共鳴対策ポートの追加とSP裏の構造見直ししてみる。
・ボトミング寸前でコイルのスレ音⇒ギャップをギリギリまで詰めたのが原因⇒ボイスコイルφ0.35mm⇒φ0.3mmに変更し組み立て精度の見直しを行う。後日追加:エッジのストローク限界を超えたところでエッジがコーンを偏って引っ張ってしまいコーンが傾くのも要因としてありそう。
・低域の過渡応答時間が短いため低音域打楽器のアタックでボトムしパワーが入らない⇒リニアストローク±8mmを±6mmまで短くし、メカストロークを±10mm⇒±12mmまで拡大する、その結果大入力時のアタック音はボトムする前の段階から歪始める事になるがソフト歪なので大きな影響はない。
・低域のだら下がり特性を何とかしたい⇒過渡特性を犠牲にしたくないので電気的な補正で考える。
・3ヵ所エアー漏れがあり音がする⇒ふさぐ
・ボビンの空気抜き穴から風切り音⇒バッフルを付けると聞こえにくくなるのでこのまま?
・±3mmくらいから内圧でエッジが引き込まれ潰れる⇒シリコンでは弱すぎ、丈夫なラバーエッジを探す。後日追加:最大振幅でエッジが伸ばされ、エッジの繊維とバインダー(シリコン)がはがれてしまい、エッジが弱くなってしまうのが直接の要因のよう。エッジ幅を広くしストロークを長くするか別構造のエッジが必要だがいまのところいい案ない。

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箱に入れたときのステップ応答
細かな凸凹がなく帯域内に分割供振や共鳴が少ない、1、5kHz以下で使えば良い結果が得られると思う。
40Hzが1/3波長位で立ち上がるので高い分解能の低音を再生できる可能性がある。

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カメラの設定間違いで色が・・・
アルミダイキャスト箱の改造は補強リブの一部カットとSP穴取りつけ穴の加工まで完了、あとは共鳴打ち消しポートを付ければ完成。それにしてもこの箱はメチャクチャ豪華。
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表から見たフレーム
箱幅と同じサイズの大型ダンパを押しこみfoを極限まで下げる。
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裏から見たところ
磁気回路の寸法精度のない所にフレームを付けているので組みあげ寸法精度がかなり低い、なので箱取りつけは現物合わせ。紙製のダンパホルダに息抜き穴を設けた、気休めほどの効果だと思うが。
SP横にある4本の取りつけネジで箱の両サイドから締め付け取りつける
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仮組みしてみた、加工精度の問題はあるが大きな間違いは無さそう。
バッフル板とフロントフレーム間はクッションでシールし浮かす、マグネットユニットはフレームを介し箱の両サイドに結合する、これで箱とマグネットが一体構造物として、コーン紙の振動を受け止めるので・・・といいのだが。
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                                                              続く

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サブウーファーを作る過程で低域再生に必要な性能を少し理解したので、その数値をデスクトップSPで実現させるべくがんばってみる。

目標仕様と実現方法
・再生周波数30〜3kHz(0〜-6db)⇒重い振動系、大型ダンパ、小さい振動板、アンプ側で低域補正
・fo30Hzでの歪率は最大振幅の1/2入力で0.5%以下⇒磁気回路の性能しだい
・立ち上がり時間はfo30Hz1/4波長8.3msで63%以上、12msで100%⇒大きな密閉箱+大きな磁石

その他
・箱の容積効率を高める⇒板厚4mmのアルミダイカスト製パイオニアSX−20(7L)の密閉箱を改造使用
・極低域でも十分な音量⇒振動板径10cm、リニアドライブ幅±8mmメカ幅±11mm
・強力な磁気回路で強引にQを下げる⇒アルニコ総磁束27万Wbを使用
・重いコーン紙要因の首振りをなくす⇒ボビン長を60mmまで長くする、そのためフレームは専用に作る
・定位⇒同軸2wayにする
・Qの低い密閉箱なのでで70Hz以下のレベル補正が必要⇒アンプ側で電気的な補正を行う
・磁石ユニットとバッフル間の共振⇒磁石と箱側面を最短で強固に結合しバッフルとSPフレームはフローティングさせる
・音響共鳴⇒共鳴吸収ポートを設ける、できれば吸音材を使用しない

という事で書いた図面が以下

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サブウーファーを作る

ようやくサブウーファーアンプができたのでデータ取り
アンプの最大出力は35Wx2/7ΩでSPより先に飽和してしまいそう、100Wx2位欲しかった。歪は十分に小さそうなので測定しない、SW電源なのでセットからの不要送出が大きい、後で対策考える。

SP単体の特性は以下
・思ったより高域が悪い、450Hz位に少しピークがあり、その先も凸凹している⇒たぶん振動版と外空間の距離が15cm位あるので、それが原因、対策は難しいのでこのまま。
・低域は思った以上になだらかな減衰なので過渡特性はかなり良いはず、30Hzを6db位補償すればそれなりになりそう。
・箱振動は非常に小さい、この事が音質にどの様に影響するのかは分からないが、少なくとも床鳴りはかなり減る。

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専用アンプと組み合わせたときの特性は以下
・三土会SPとは高域を120Hz/12db/octで、なだらかに切って繋ぐつもり。
・箱実装foが25Hzな事もあって歪は30Hz0.3%で非常に良い、磁気回路の設計も良いのだと思う。
・高域は少し伸ばしすぎかもしれない、1台しかないので高域を伸ばすとそこに音が寄ってしまうが、とりあえず周波数特性を優先させる。
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最終はもう少し高域を落とした(赤線)
最大出力時の入力はー7db@50Hzとなり少し低いがこのままでいく。
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箱実装時のインピーダンス特性は以下
foは25Hz、コイルが2層の24mm幅なので高域は頑張っても1.5kHz位までしか使えそうもない。                                                            

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ステップ応答は以下
fo25Hz(周期40ms)における立ち上がり時間は14ms/100%で十分に早く、超低域の波形再現性は良いといえる。


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まとめ
・再生帯域が50と30Hzでは全く音質が違う、30Hz(−6db)は必須できれば25Hzがが良い。
・最低再生周波数(fo)で測定したときの63%立ち上がり時間は1/4波長以下がよい、この時間が長いと連続したバースト音がつながって聞こえ単調な音になる。
・極低域の歪は1%以下が良い、大きいと2次3次歪周波数を基音に持つ楽器の音と重なってしまい、区別がつかなくなる。
どれも当たり前の事かもしれないが、当たり前の事を几帳面にやる事が大事。


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