PÄÄSIVU
SISÄLLYS
ESIPUHE
NÄYTESIVUJA
JÄNNITEOHJAUKSEN VAKAVAT VIAT
SÄRÖESIMERKKEJÄ
VAHVISTINKYTKENTÖJÄ
PROJEKTEJA
> PUHDASVIRTAKAIUTIN CCS-7
> TRANSKONDUKTANSSIVAHVISTIN
> KAIUTIN CS-12
> KAIUTIN CS-8
> A-LUOKAN PÄÄTEVAHVISTIN
> SERT-VAHVISTIN
VAIMENNUKSESTA
REKISTERÖITYJÄ IDEOITA
TEKIJÄSTÄ
OTA YHTEYTTÄ
KESKUSTELE


Kaiutinprojekti CS-8

Kuva virtakaiutinprojektista CS-8Tässä esitellään virtaohjattava suljettua 8 litran koteloa käyttävä täyspassiivinen 1,5-tie-projektikaiutin (Current Speaker 8). Suuntausportaan (baffle step) ohella myös bassoresonanssi on kompensoitu passiivipiirein, joten syöttävän transkonduktanssivahvistimen taajuusvaste voi olla suora. Yksityiskohtaiset suunnitteluperiaatteet ja -prosessi optimoiduilla elementtimalleilla ja simulointituloksin on esitetty kirjan kappaleessa 11.5.

Elementti

Käytetty elementti on Vifan 4½-tuumainen, 4-ohminen PL11WH09-04, jonka toiminta-alue yltää virtaohjattuna 10 kHz:iin saakka mahdollistaen näin diskanttielementin pois jättämisen. -6 dB:n alarajataajuudeksi saadaan 56 Hz, joka on tässä kokoluokassa varsin kilpailukykyinen tulos.

Elementin resonanssitaajuudeksi on ilmoitettu 67 Hz ja mekaaniseksi Q-arvoksi 1,8, jotka lukemat pitävät myös yllättävän hyvin paikkansa. Tehollista pinta-alaa kertyy kahdesta elementistä 116 cm2, joka riittää sivistyneeseen kuunteluun vielä hyvin.

Kytkentä

Piirikytkentä on esitetty alla. Elementti A saa virtaa lähinnä vain pienillä taajuuksilla elementin B toimiessa laajakaistaisena. Taajuustasapainon säätämiseksi A saa kuitenkin hieman virtaa myös korkeilla taajuuksilla 33 Ω:n vastuksen kautta.

Virtakaiuttimen CS-8 kytkentä

Resonanssin kompensointi on toteutettu elementin B yli kytketyllä sarja-RCL-piirillä. Tässä tapauksessa riittää käyttää kompensointia vain B-elementille, koska A:n resonanssikorostuma jää sellaisenaankin melko vähäiseksi.

Koteloitujen elementtien resonanssitaajuus vaimennusaineen ollessa paikallaan on n. 85 Hz. Mekaaniseksi Q-arvoksi saatiin 1,5, mikä mahdollistaa vielä passiivisen korjauksen ilman merkittävää haittaa elementin lähdeimpedanssille.

Suodatuskomponentit

Molemmat kelat ovat tässä ferriittirunkoisia. Keloja ei kannata sijoittaa vierekkäin eikä mielellään samansuuntaisesti.

40 mH:n kela voidaan käämiä itse. Kooltaan sen ei tarvitse olla suuri, sillä sen resistanssi ei ole kriittinen, ja langan halkaisijaksi käy parhaiten 0,4-0,5 mm. 20 Ω:n sarjaresistanssi voidaan jakaa tämän kelan ja varsinaisen vastuksen kesken.

Kelan valmistamiseksi kannattaa ensin purkaa jokin valmis kela ja laskea siihen tarvittu kierrosmäärä. Jos puretulla kelalla oli induktanssi L0 ja kierrosmäärä N0, haluttu induktanssi L saadaan aikaan samalle rungolle kierrosmäärällä N0*sqrt(L/L0). Lankojen paksuuserolla ei ole olennaista merkitystä, mutta kierroksia kannattaa laittaa aluksi hieman reilusti, jotta lopullinen säätö voidaan suorittaa kierroksia vähentämällä. Kirjan kappaleessa 13.4 on annettu ohjeet induktanssin tarkkaan mittaamiseen.

Koostaan huolimatta molemmat kondensaattorit ovat muovieristeisiä, mieluiten polypropyleeniä.

Vastusten tehonkestoksi riittää 5 W, mikäli niiden ympärillä on vapaata ilmaa. Kaikkien komponenttien toleranssin olisi oltava 5%.

Linjaus

Kaiuttimen sekä kummankin elementin simuloidut taajuusvasteet on esitetty alla. Tässä elementtien oletetaan toimivan äärettömässä etulevyssä ja ideaalisin kalvoin.

Virtakaiuttimen CS-8 vastesimulointi

B-elementin vastetta on muokattu ainoastaan resonanssialueella, jolloin vasteet ovat matalilla taajuuksilla melko hyvin tasapainossa. A-elementin vaste taas on muotoiltu siten, että kokonaisvasteeseen saadaan tarvittava suuntausporraskorjaus (lasku välillä 100 Hz - 1 kHz). Samalla A kuitenkin osallistuu hieman myös ylätaajuuksien toistoon, mikä on havaittu tarpeelliseksi siitä huolimatta, että virtaohjaus pyrkii jo sinänsä voimistamaan tätä aluetta.

Kokonaisvaste nousee matalilla taajuuksilla resonanssikäyttäytymisen vuoksi hieman yli 0 dB:n tason, joka vastaa korostumatonta ja vaimentumatonta toistoa. Tämä lieventää hieman vaimennustarvetta korkeilla taajuuksilla parantaen hyötysuhdetta.

Rakenne

Kotelon mitat on esitetty alla. Suositeltavalla 19 mm:n ainevahvuudella nettotilavuudeksi tulee reilut 8 l. B-elementti asennetaan ylempään reikään, joka on lähempänä levyn keskustaa.

Virtakaiuttimen CS-8 mitat

Elementin rungon ilma-aukot ovat sen verran kapeita, että kunnollista levypaksuutta käytettäessä ne saattavat peittyä liikaa. Tämän vuoksi etulevyn reikiä on syytä viistää tai pyöristää sisäpuolelta tarvittavassa määrin (kuten sivukuvassa esitetty). Ruuvien kohdat voidaan kuitenkin jättää viistämättä, jotta niihin jää tarpeeksi paksuutta.

Elementtien upotus voidaan toteuttaa myös etulevyn päälle liimattavalla korotuslevyllä, johon on tehty laipan kokoiset reiät. Näin saadaan myös hiukan lisää jäykkyyttä.

Kotelo sullotaan täyteen suikaleiksi revittyä puuvillakangasta (saadaan parhaiten lakanoista) niin, että Q-arvo saadaan riittävän pieneksi. Elementin ympärille jätetään tyhjää sen verran, että asennettaessa se ei ota kiinni mihinkään. Tärkeää on täyttää myös elementtien välinen tila tiiviisti, sillä tällä on suuri merkitys resonanssiparametreille.

Etusuojaksi suositellaan vaahtomuovimaskia samaan tapaan kuin projektissa CS-12.

Suodatuskytkennät on sijoitettu omaan takakoteloonsa, jotta niitä ei tarvitse varoa vaimennusainetta sullottaessa. Ratkaisu helpottaa myös mahdollisia huoltotöitä. On kuitenkin huolehdittava, ettei tällainen kotelo pääse synnyttämään resonointeja värähdellessään muun massan mukana.

Vaste

Mitatut virtataajuusvasteet on esitetty alla. Asteikko vastaa 0,354 A:n virralla saatavaa äänenpainetta 1 m:n etäisyydellä. Bassoalue on mitattu erikseen lähikentästä.

Virtakaiuttimen CS-8 mitattu vaste

Edestä mitattu vaste on yleisluonteeltaan hieman nouseva, millä kompensoidaan tehovasteen laskua elementtien suuntaavuuden kasvaessa. Mitattu bassovaste vastaa hyvin simulointitulosta, ja vaimenemisjyrkkyydeksi näyttää tulevan kummassakin tapauksessa 14 dB oktaavilla.

Yläpäässä toisto ulottuu vielä yli 10 kHz:n taajuuksille joskin vain noin puolella amplitudilla. 9 kHz:n kohdalla näkyvälle piikille ei löydy vastinetta elementin käyrästöstä, joten kyse lienee yksilöpoikkeamista.

Päivitys

Koska Vifa-elementtejä ei ole enää saatavilla eikä vaste- ja resonanssiominaisuuksiltaan suoraan vastaavaa tyyppiä ole löydettävissä, kytkentä sellaisenaan ei ole tällä hetkellä käyttökelpoinen. Jos kuitenkin hyväksytään 8 Ω:n elementit sekä se, että kaiuttimen kokonaisimpedanssi sarjamuotoisessa kytkennässä kasvaa vastaavasti, tällöin tilalla voidaan käyttää Seasin tyyppiä CA12RCY, joka on melko samanlainen mutta impedanssiltaan Vifaan nähden kaksinkertainen.

Tällöin kaikki piiri-impedanssit tulee skaalata vastaavasti, eli resistanssit ja induktanssit on tuplattava ja kapasitanssit puolitettava. Tarvittavat muutokset ovat seuraavat:

3.3 mH -> 6.8 mH
33 Ω -> 68 Ω
47 uF -> 22 uF
12 Ω -> 25 Ω
40 mH -> 80 mH
20 Ω -> 40 Ω
55 uF -> 27 uF

Asennusreikien tulee myös olla hivenen pienemmät kuin piirroksessa edellä.