Tervezés

A végcél egy mutatós, kisméretű szatelitdobozokból álló sztereó rendszer, alul mélyládával kiegészítve. A rendszernek tudnia kell legalább a 40 Hz - 20 kHz tartományt, pontos, monitorsugárzó-szerű hanggal. A szatelitektől elvárnám legalább a 80 Hz feletti tartomány önálló lesugárzását, hogy a mélyládát ne lehessen lokalizálni. Fontos a jó iránykarakterisztika, a pontszerű hangsugárzás. Ez utóbbi miatt sokat gondolkodtam szélessávúban, de végül úgy döntöttem, hogy nem vállalom a vele járó kompromisszumokat és egy kétutas megoldást választottam. Mivel ez egy monitor doboz és közeltéri hallgatásra van használva, a hangnyomás irreleváns, ez lett az én fő kompromisszumom1 ennél a rendszernél.

Az autóhifiben szerzett jó tapasztalatok miatt teljesen aktív rendszerben gondolkodtam, az odavezető utat pedig a korábbi autóhifi projektekből megmaradt komponensek kövezték ki. A Touranból megmaradt rádiót2 nem tudtam felhasználni a Lancerben. Az első Lancer beépítésből is maradt egy Blaupunkt GTB 8200 A3 aktív mélyláda, ami oda kevésnek bizonyult. Ezzel az elektronika tulajdonképpen meg is volt, már csak egy táp és egy pár szatelitdoboz kellett a boldogsághoz.

Tápnak egy Mean Well LPV-150-124-et választottam, ami egy teljesen zárt 12V-os, 10A-es, egyfázisú passzív kapcsolóüzemű LED táp. Ez a táp a teljesítményével kiszolgálja ezt a rendszert illetve zaj/brumm és földhurok mentes tápot ad.

Ennek ellenére előfordulhat, hogy az egyébként zajmentes rendszeren a külső hangforrás rákapcsolása után megjelenik a brumm. Nálam is ez történt, miután később lecseréltem a PC tápegységét. Ennek oka, hogy a fejegység és a külső hangforrás eltérő földpotenciálon van. A megoldás egyszerű, a fejegység burkolatát összekötöttem a PC házzal, így a probléma megszűnt (lényegében védőföldre kötöttem a rádiót).

Hangszóró választás

Évekkel ezelőtt vettem egy pár Monacor SPH-100C6 karbon-membrános hangszórót egy korábbi elképzeléshez (amiből természetesen nem lett semmi), mert tetszett, hogy le lehet velük menni 40 Hz környékére egy viszonylag kis reflexdobozban. Ez egy masszív kis dög öntvény kosárral, de a mélytartományt leszámítva messze nem problémamentes hangszóró. 10 cm-es mérete ellenére nem nagyon lehet 1,5 kHz fölé engedni, mindenféle ronda rezonanciái vannak szegénynek.

Magassugárzónak gondoltam kipróbálok valami újat. Szeretek jó áron jó dolgokat találni, ezért úgy döntöttem, kipróbálom az SB Acoustics SB19ST-C000-47-et. Ez a hangszóró itthoni forrásból elérhető (általában raktárról), frekvenciamenete elfogadható. Kis mérete ellenére 1 kHz-es rezonancia frekvenciája van, amire szükség is lesz, mert eléggé le fogom engedni. Lineáris kitérése elég nagy, reméltem, hogy működni fog a két hangszóró együtt, hiszen nem várok túl nagy hangnyomást a rendszertől.

Dobozméretezés, tervezés

A mélyláda eleve adott, a szateliteknél sem gondoltam túl a dolgot. Mivel van mélyláda, az alsó határfrekvencia nem kritikus. A gyári paraméterek szerint Fs 50 Hz, Qts 0,44, Vas 6 liter, egy másik mérés szerint8 Qts 0,6, Vas 3,7 liter. Akárhogy is van, egy 3 liter körüli zárt doboz pont jó lesz neki ebben a felhasználásban.

A múló évek rajtam is hagynak nyomokat. A sok közül az egyik, hogy a doboz esztétikájától jóval többet várok már el, mint huszonévesen. :) Erre két népszerű megoldás létezik, az egyik a festés, a másik a furnérozás. Mivel mindkettőt nagyon el lehet rontani, én egy harmadik utat választottam: tömör keményfából építettem a teljes dobozt. Ez azért jó, mert a keményfát bárhogy lehet vágni, csiszolni, a textúrája mindenképpen szép lesz.

Ilyen kis projektekhez keményfát úgy lehet könnyen értelmes mennyiségben szerezni, hogy az ember bemegy a barkácsboltba és vásárol 18 mm vastag ragasztott polclapot. Ennél a két kis doboznál egy 120x30 centis bükk lapot választottam, ami minimális hulladékkal pont kiadja a két dobozhoz szükséges anyagot.

A polclapot magam vágtam tovább. Mivel a célra csak egy dekopír fűrészem volt, egyszerű szabásmintát akartam bő ráhagyással, hogy tolerálja a kisebb-nagyobb hibákat. Először hosszában kettévágtam a lapot, így kaptam két 15 centi vastag csíkot, melyek egyenként egy-egy doboz alapanyagát adják. Ezeket aztán tovább vágtam, mindkét csíkból 4 db 150 x 216 mm-es és 2 db 150 x 110 mm-es darabot vágtam. Így a teljes anyaglista a két dobozhoz az alábbi:

18 mm-es keményfa

• 150 mm × 216 mm - 8 db - elő-, oldal- és hátlapok
• 150 mm × 110 mm - 4 db - alsó és felső fedlapok

A fentieket összeállítva egy meglehetősen rosszul illesztett dobozt kaptam, ami szándékos volt. A fedlapok csak 110 mm szélesek, erre rájön a két oldallap vastagsága, 2 × 18 mm, ami még mindig csak 146 mm. Ezt azt jelenti, hogy az elő- és hátlapok kb. 2-2 mm-rel túlnyúlnak a dobozon. A túlnyúlást a doboz összeállítása után szintbe kellet csiszolnom. Komolyabb vágóeszköz esetén felesleges ekkora ráhagyás, igazából már itt is túlzás volt, 1-1 mm is bőven elég lett volna.

A kész doboz belső méretei így 110 mm szélesség, 180 mm magasság és 150 mm mélység, ami kb. 3 liter. A külső méretek 146 mm szélesség, 216 mm magasság és 186 mm mélység. Ez nagyjából a legkisebb magasság, amibe ezt a két hangszórót be lehet építeni. A mélyközepet még így is át kell "lapolni" a magasra Dynaudio stílusban.

A szatelitek építése

Első lépés a dobozok összeragasztása az előlapok kivételével.

Azért ennyire nem volt tragikus az összes illesztés, de szándékosan a legrosszabbat akartam megmutatni. Némi csiszolás után ugyanis ezt kaptam:

Ezt az egy fedlapot szigorúan a tudomány kedvéért megcsináltam kézi szerszámokkal, de senkinek sem ajánlom. Egy alap excentercsiszoló alig 10 ezres, jóval egyszerűbb és gyorsabb vele a munka. A csiszolást ugyanis az összes oldalon meg kell csinálni.

A legnagyobb falat az előlap elkészítése. Első lépés a hangszórók helyének feljelölése. Az átlapolással a magassugárzó középpontját az előlap tetjétől 58, a mélyközép sugárzót 150 mm-re jelöltem fel az előlap középvonalában. Akusztikai szempontból jobb lett volna a magassugárzót kicsit oldalra tolni, de az asszimetria nekem egyszerűen nem adja ki, a fene vinné azt a fránya esztétikát, ugye. Nagyon amúgy sem lett volna értelme tologatni, mert akkor meg a doboz teteje és az egyik oldala közt lesz szinte azonos távolság. Maradt tehát az egész a középvonalban. A magassugárzó süllyesztve lesz beépítve, a külső mérete 88 mm, a kör is ezt jelzi. A mélysugárzó felületszerelt és amennyire lehet át lesz lapolva a magassugárzó előlapjára, ezért itt a kör a beépítési méretet jelöli, ami 96 mm.

Látszik, mennyire kevés anyag marad a süllyesztés és a mélysugárzó kivágása között, ez aztán később problémát is okozott (pedig ebbe a csapdába már korábban is beleestem10). A magassugárzó nyílását egy 65 mm-es lyukfúróval vágtam ki, így csak a középpontot kellett feljelölni. Az előlapot két pillanatszorítóval rögzítettem az asztal széléhez.

A mélysugárzó kivágását dekopírral csináltam. Ehhez az első feladat egy 10-es fúróval a kivágás szélén készíteni egy "induló" lyukat, amibe be lehet állítani a fűrészt. Ezután szépen a jelölés mentén haladva meg kell csinálni a vágást.

A mélyközép hangszóró masszív mágnese, kis kosara és az előlap vastagsága miatt lekerekítettem az előlap belső oldalát, hogy könnyebben terjedjenek a hanghullámok a membrán hátoldalától a doboz belseje felé. Elsőként reszelővel 45 fokban kialakítottam a megfelelő lecsapást mindkét oldalon, majd reszelővel és csiszolópapírral ívesre formáltam.

A doboz kétségkívül legérdekesebb része a magassugárzó szintbe süllyesztése. Különösen azért, mert kézi szerszámokkal terveztem megcsinálni. Ennek csak részben oka, hogy sajnálom a pénzt felsőmaróra. Sajnos volt egy balesetem egy láncfűrésszel egy évvel ezelőtt, azóta kissé bizalmatlan vagyok a gépi erővel hajtott vágószerszámokkal szemben.

Bajt csinálni persze lehet kézi szerszámokkal is, akármennyire is egyszerűnek tűnik egy asztalosvéső, azért ésszel kell azt is használni. Ezt a videót ajánlom megnézni11. Angolul van, de a lényeg talán annak is érthető, aki nem beszéli a nyelvet.

Nade térjünk a lényegre. A süllyesztéshez elsőként a hangszóró külső méreténél valamivel beljebb kezdtem el az anyag függőleges vágását. Miután ez megtörtént, vízszintesen folytattam és szépen, kb. fél milliméterenként faragtam egyre beljebb az anyagba. Az első 1-1,5 mm elkészülte után kicsit gyorsabban tudtam haladni úgy, hogy a süllyesztés belső részén egy vastagabb réteget levéstem, majd a széle felé a maradékot a vésővel letoltam.

Mindezzel együtt is számomra ez egy rendkívül lassú és sziszifuszi munka volt, bár a vágás pontosságával magamhoz képest egészen elégedett vagyok. Egy 20 centis hangszórónál azért nem biztos, hogy ennek nekiállnék kézzel. Az adatlap szerint a magassugárzó előlapja 3 mm vastag, de - nagyon helyesen - van rajta egy rezgéscsillapító szivacs is, ezért nem volt egyértelmű, pontosan mennyire kell mélyen süllyeszteni. Ezért amikor elértem a 3 mm-t, nagyjából letisztáztam a süllyesztés szélét és bepróbáltam a hangszórót.

Még kb. 1 mm hiányzott. Bár akusztikailag ez már így is elég jó lenne, de az átlapolás miatt mindenképpen be kell teljesen süllyeszteni az előlap síkjába. A magassugárzó előlapjának egyébként van egy enyhe íve, de ez annyira kicsi és az átlapolás is annyira minimális, hogy nem fog külön problémát okozni. Még egy kis vésés után a hangszóró szintbe került.

Kicsit lekerekítettem a dobozok előlap felőli alsó élét is belülről, mert a mélysugárzó előlapi kivágása beér az alsó fedlap alá. Kissé szükös ez a doboz, nem is értem, miért nem csináltam 1-2 centivel magasabbra.

A kész előlapot most már rá lehet ragasztani a dobozra. Látható, hogy a süllyesztés és a mélyközép hangszóró kivágása közti vékony anyag nem élte túl a vésést. Itt vastagabbra kellett volna hagynom a mélyközép kivágását és utólag reszelővel méretre egyengetni. Utólagos javításként fakittel pótoltam, szerencsére ez úgysem fog látszani a hangszóró átlapolás miatt.

Most, hogy összeállt a doboz, már csak a túlnyúlások szintbe csiszolása, az élek lekerekítése és a lakkozás van hátra. A dobozt egy dróttal fellógattam, majd oldalanként négy réteg selyemfényű lakk sprayt fújtam rá. Ennek is megvan a technikája, kb. 30 centiről kell fújni, egyenletesen haladva nem túl gyorsan, nem túl lassan. Érdemes próbadarabon gyakorolni előtte.

Kész a doboz, be lehet szerelni a hangszórókat és a csatlakozó terminált. Terminálnak a legegyszerűbb Somogyis 4-es csiptetős csatlakozót vettem, ami a célnak megfelel, de sajnos van egy olyan hibája, hogy nem zárt hátulról. Ezért miután ráforrasztottam a kábeleket és becsavaroztam a dobozba, a kábelek mellett ki kellett tömítenem. Ehhez festhető akril tömítőt használtam, mert egyrészt volt itthon, másrészt a szilikonhoz hasonlóan rugalmas, viszont nem párologtat magából ecetes gázokat.

Nem tudom, mennyire hatásos ebben az esetben, de mivel volt itthon, a doboz belsejére ragasztottam egy réteg StP Black Silver bitumenes csillapító anyagot. Nem az StP-ben vagy a bitumenben kételkedek, mert tapasztalatból tudom, hogy hatékony. De hogy ebben az esetben ezeken a kicsi, de vastag bükk paneleken számít-e ez az egy rétegnyi bitumen, abban szkeptikus vagyok. Mindegy, kéznél volt, rosszabb biztos nem lett tőle.

Csillapító anyagból először egy kevés, nagyon lazára húzott szövetdarálék került a dobozba. Legfőbb szerepe megakadályozni, hogy a kábelek hozzáérjenek a doboz oldalához, emellett talán valamelyest az állóhullámokat is csillapítja (ezért van úgy elhelyezve, hogy a doboz "közepén" legyen.

Később a méréseken feltűnt egy 1,9 kHz-es rezonancia, ami akár a dobozban kialakuló állóhullám miatt is lehetett. Ezért ragasztottam még egy réteget bitumenlemezt az oldalfalakra és a dobozokat 7,5 méter kártolt gyapjúval töltöttem fel. Ez a két módosítás semmilyen hallható vagy mérhető változást nem hozott, de legalább a dobozok a bitumentől még nehezebbek lettek. :) Ezekről a módosításokról nem készült kép.

A mélyközép beszerelése előtt a kosár hátuljára egy réteg textilszalagot ragasztottam a doboz és kosár közti érintkező felület rezonanciáinak elkerülése érdekében.

Hangolás

Aktív rendszert jó hangolni, mert nem kell forrasztani. :) Ráadásul mivel itt nincs pontatlanság a passzív alkatrészek szórása és egymásra való kölcsönhatása miatt, a szimuláció 100% pontosan és megbízhatóan működik. A hangolás első lépése ebben az esetben is a dobozba épített mélyközép és a magassugárzó átvitelének megmérése.

A mély vízesés diagramja14:

Egy-az-egyben visszaköszönnek a hibák a Dibiramás mérésről8. Ami ahhoz képest újdonság, az az 1,9 kHz-es rezonancia. Ez elvileg lehetne a doboz miatt is, hiszen a belső magassága 18 cm, ami pont ennek a frekvenciának a hullámhossza. Viszont egy újabb belső bitumenréteg felragasztása és dobozonként 7,5 méternyi kártolt gyapjúval való feltöltés után is hajszál pontosan ugyanezt mértem, tehát valószínűleg mégis csak a hangszóróból jön. Figyelembe véve a vízesés diagramot nyilvánvaló, hogy ezt a hangszórót elég korán el kell váltani. Ugyanakkor a 65 Hz-es alsó határfrekvencia figyelemre méltó eredmény egy ennyire kicsi zárt dobozban, ezért jár a piros pont a Monacornak.

A magasnál a 3,5 - 5 kHz közti beszakadás szinte biztosan a doboz miatt van (mivel közeltéri mérésen egyre kevésbé mérhető). Egyébként gond nem nagyon van vele, de 2 kHz alatt már nem használható, ennél mélyebbre engedve hallhatóan szenved. Panaszom nincs, ez szerintem jó teljesítmény egy 19 mm-es dómtól. Nagyobb teljesítményű rendszerben azért 3 kHz feletti keresztezési frekvenciát javasolnék. A vízesés diagramja:

Az első feladat a tökéletesen illeszkedő keresztezési frekvenciák megkeresése. Nem gond, ha nem tökéletes a kapott átvitel, mert azt utólag korrigálni lehet a parametrikus EQ-val. Figyelembe véve a hangszórók tulajdonságait és a Clarion képességeit, túl nagy mozgásterem nem volt... Több hónapnyi kísérletezés után a legjobb eredményt másodfokú váltókkal, a mélyközepet 1,25 kHz-en, a magast 2,5 kHz-en vágva értem el. Ezzel viszonylag jó fázis együttfutást kaptam időkorrekció használata nélkül. A magassugárzót 11 dB-vel kell visszafogni, ezzel a hangváltók elektromos átvitele így alakul:

Igen, jól látod, a Clarionban a másodfokú szűrő Q=1 hangolású Chebishev... Ez elektromosan kb. 2,5 kHz-es keresztezési frekvencia. Ebben a felállásban a rendszer átvitele nem túl szép, de ez csak a kiindulópont az EQ-hoz (ennél van jobb eredményt adó hangváltó beállítás is).

Az akusztikus keresztezési frekvencia 1,8 kHz, a meredekség kb. 24 dB/oktáv, bár a mélyközép felől a 2 kHz-es betörés miatt jóval nagyobbnak látszik. Az alacsony keresztezésnek és az összehangolt fázisnak köszönhetően az iránykarakterisztika a függőleges síkban is kiváló, majdnem annyira stabil, mint egy szélessávú hangszóró esetén. A teljes fázisfordítás - leszámítva a zárt doboz hatását - 360°.

Az összegzett görbe csúnya és nem is szól szépen, viszont azonos polaritás mellett van kiváló fázis együttfutása (a keresztezési frekvencián megvan a 6 dB jelösszegzés) és jó kiindulópont az EQ beállításához. A rendszer valamiért nagyon hajlamos kiemelni a legkisebb hibát is az "f", "s", "sz" és "z" hangoknál. A fenti hangváltó beállítást és az alábbi EQ beállításokat több hónapnyi kísérletezés után sikerült megtalálni. Az EQ beállításai: -5 dB @ 1.250 Hz, Q1; -2 dB @ 1.600 Hz, Q3; -2 dB @ 2.500 Hz, Q3; -3 dB @ 3.150 Hz, Q3 -2 dB @ 8.000 Hz, Q3, átviteli görbéje:

A végleges átviteli görbe az EQ-val együtt:

Ez pedig a teljes rendszer vízesés diagramja. Elég jól sikerült kordában tartani a rezonanciákat:

A mélyláda eredetileg reflex, eléggé puffogós hangolással (ami nem csoda, mivel a doboz nagyon kicsi). Mivel a szatelitek lemennek viszonylag mélyre és a hangerő amúgy sem számít, lezártam a reflexcsövet és ELF/EAS16 hangolással használom a rezonancia frekvencia alatt. Ezt úgy értem el, hogy a váltási frekvenciát 25 Hz-re állítottam, ami a zárt doboz természetes 12 dB/oktávos esését pont kompenzálja. Így a mélyláda az eredeti f3 pontjáig (ami kb. 70-80 Hz között lehet) használható, onnan 12 dB/oktáv meredekséggel esik. A jobb szeparáció érdekében a láda saját szűrését 70 Hz-re állítottam, így még meredekebb a szűrés ettől a ponttól (a pontos meredekséget nem adta meg a gyártó, én pedig nem mértem). Mindemellett bekapcsoltam egy 6 dB/oktávos szubszűrést is 40 Hz-en, mert túl hangsúlyos volt a szubtartomány. Ennek pozitív hozadéka, hogy valamennyire a láda is védve van az extrém mély hangoktól.

Ezzel a hangolással a szub tényleg csak a legalsó tartományban segít rá a szatelitekre. A jelszintet fülre hangoltam, biztosan hangosabb, mint kellene, de kell egy kis móka is a rendszerbe. :) Az alacsony keresztezési frekvencia és a meredek szűrés miatt a helye nem lokalizálható.

Költözés a PC mellé

A szatelitek König & Meyer 2677217 asztali állványra kerültek, ezek a legmagasabb állásban pont fülmagasságba emelik a dobozokat.

Az állványokkal nagyon meg vagyok elégedve, masszív, átgondolt konstrukció, jól tapadó gumikorongokkal. Méretben jól passzolnak a dobozokhoz.

A fejegység egy IKEA SIGFINN monitor állvány19 alá felcsavarozva kapott helyet, kissé megdöntve felfelé, hogy tudjon szellőzni. Mivel ez elöl-hátul nyitott, elegendő a légáramlás a rádió hűtéséhez.

Itt elfér a fejhallgató erősítő/DAC és az egyéb csetreszek, mint a távirányító és az USB átkapcsoló nyomógombja. A kábelköteg az állvány hátsó részében már nem látható, a rádió beépítőkeretét pedig egy sötét öntapadós tapétával lefóliáztam, hogy oldalról nézve ne rögtön a szürke készülékház világítson.

A táp az asztal aljára lett csavarozva, a kábelek elrejtése itt lehetetlen, de amíg nem nézek direkt az asztal alá nem látszik. A táp 12V-os kimenője egy masszív csokival van bekötve, hogy szükség esetén legyen bontható csatlakozás. Masszív, jó hatásfokú tápegység, a napi használatban még csak langyos sem lesz.

A teljes rendszer szerintem kellően esztétikus, a rádió háttérvilágítását pirosra állítva a billentyűzettel is harmonizál. A mélyláda az asztal alatt kapott helyet, ahol egy darabig lábtartóként funkcionált, de túl magas volt, ezért később átkerült jobb oldalra.

Értékelés

A hangolás rendkívül sok időt és kísérletezést igényelt, nagyon nehezen lett meg az egyetlen olyan beállítás, amivel a rendszer jól szól. Nem akarok túlozni, de 50 feletti variációt próbáltam ki, mire a jelenlegi állapotot sikerült elérni. Ez persze nem csoda, a dobozoktól ugyanis kb. 70 cm-re ülök, a legkisebb probléma is azonnal hallhatóvá és zavaróvá válik ilyen közelről.

A közeltéri hallgatásnak viszont előnye is van: miután összeérett a rendszer rendkívül precíz, részletező hangja lett. Hozza a várt monitor-szerű hangot, jó hallgatni, nem válogat a zenei stílusok közt, viszont kőkeményen megmutatja a felvétel hibáit. Alapvetően semleges a hangzása minimális színezéssel a basszusban, pont amilyet szerettem volna. Nagyon "él" a hangja, kiváló a tere, szuper a tonalitása és masszív a basszusa. Mindemellett esztétikai szempontból is minőségi előrelépés a korábbi hangdobozaimhoz képest.

A rendszernek két hibája van, az egyik a fejegység viszonylag nagy konstans alapzaja (ez nem ért meglepetésként), a másik, hogy áramszünet után a hangváltó beállítások kivételével minden törlődik (azért legalább az EQ-t még megtarthatná). Szerencsére ez ritkán fordul elő, mindenesetre egy papírra fel van írva minden beállítás, hogy kéznél legyen, ha szükséges. :)