Изначально я собрал новые колонки для своего офиса скорее как столярный проект, не уделив особого внимания проектированию кроссовера и подбору качественных компонентов. В частности, твитер мог быть и получше, но тогда я этого не осознавал. Чтобы не вдаваться в подробности здесь, я снял видео, где показаны проблемы, которые я обнаружил при измерении амплитудно-частотной характеристики:
С момента первой сборки прошел год, и я решил доработать эти колонки. Я планирую три основные изменения:
- заменить твитер на более качественный,
- заново, но уже правильно, спроектировать кроссовер,
- переделать отделку корпусов.
Я тогда поторопился с отделкой, чтобы успеть снять видео о сборке, и у меня возникли проблемы с последним слоем лака-полиуретана: он отслоился. Кроме того, мне больше не нравится цвет — он слишком красноватый.
Как и старые, новые твитеры пролежали у меня много лет. Они лучше, но у них есть свой недостаток, который нужно решить. Рекомендуемая частота среза для них составляет 3000 Гц, в то время как для моего вуфера верхняя граница воспроизведения находится около 2600 Гц. Один из интересных способов заставить твитер работать на более низких частотах — использовать его с рупором. Проще говоря, рупор усиливает отклик твитера в нижней части его диапазона, что позволяет снизить частоту среза кроссовера.
Чтобы проверить эту идею, я быстро собрал рупор из фанеры толщиной 12 мм и установил на него новый твитер сзади.
Я установил его, провел замеры и увидел, что результат хороший, но еще не идеальный. Я был практически уверен, что для достижения желаемого эффекта рупор нужно сделать глубже.
Но прежде чем развивать эту идею, я решил провести контрольный эксперимент и установил твитер заподлицо с поверхностью, после чего измерил его характеристики:
К сожалению, я потерял все результаты замеров, когда случайно выдернул шнур из ноутбука. Я ничего не сохранил, а батарея в ноутбуке была нерабочей.
В общем, результаты измерений при установке заподлицо оказались неудовлетворительными. Возможно, мне и удалось бы улучшить ситуацию, перепроектировав кроссовер, но к тому моменту я уже твердо решил изготовить новый рупор для испытаний. Так я и поступил:
Этот рупор был сделан из березовой фанеры толщиной 18 мм. Он был глубже и шире, и это изменение оказалось решающим.
Я демонтировал старый кроссовер, измерил параметры как вуфера, так и твитера, установленных в корпусе, и использовал эти данные для проектирования новой схемы. Чтобы протестировать ее, я временно зафиксировал компоненты на месте с помощью термоклея:
И провел серию замеров как на оси, так и вне оси:
Я вносил изменения в схему кроссовера четыре раза и в итоге получил результат, которым очень доволен:
Для тех, кто незнаком с этим процессом, график, вероятно, мало о чем говорит. Но за ним стоит целый день работы: извлечение динамиков, замена того или иного конденсатора, резистора или катушки индуктивности, followed by сборка и повторное тестирование. Снова и снова...
Пока я занимался настройкой, я зачистил старое покрытие с другого корпуса:
Я проделал то же самое с первым корпусом и покрыл оба тремя слоями водного полиуретанового лака. На этот раз покрытие на колонках не отслоилось! И мне очень нравится новый цвет.
Параллельно я заказал новые детали для финальных кроссоверов и собрал их:
Если вы планируете экспериментировать со сборкой акустических систем, вам необходимо иметь под рукой запас компонентов для проектирования и тестирования кроссовера. А когда вы окончательно подберете нужные значения, можно заказать детали для финальной сборки.
Финальные замеры были проведены после сборки колонок с новыми кроссоверами. Первым делом я измерил полное электрическое сопротивление (импеданс):
Оно очень близко совпадает с импедансом, спроектированным в программе Xsim:
Затем была измерена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) на оси и вне оси:
Красный график — АЧХ на оси, зеленый — со смещением на 20 градусов по горизонтали, синий — на 40 градусов. На оси наблюдается спад в несколько децибел выше 10 000 Гц, но при смещении характеристики выравниваются очень равномерно.
Я также проверил вертикальную характеристику вне оси:
Примерно на 25 см выше и ниже оси. Я буду использовать эти колонки в своем офисе для монтажа видео, и полученная характеристика — это небо и земля по сравнению с тем, что было до всех изменений.
В качестве эталона для сравнения во время этих замеров я достал похожий по размеру динамик Elac, который у меня есть, и измерил его:
Зеленый график — характеристика на оси, синий — со смещением на 20 градусов. Характеристика очень ровная (масштаб графика отличается от предыдущего замера).
Вот окончательный вариант схемы кроссовера, который я выбрал:
Для твитера используется простой фильтр первого порядка с одним конденсатором и L-аттенюатором, чтобы снизить уровень выходного сигнала для согласования с вуфером. Для вуфера применена коррекция ступеньки диффузора (baffle step compensation), фильтр второго порядка и зобель-цепь для компенсации возрастающего импеданса.
Крупный план этого рупора:
И готовые колонки: