A hangszóró felépítésének taglalását eredetileg el akartam kerülni, mert én sem voltam vele 100%-ig tisztában, pontosan mi hol van a motorban (nem is nagyon foglalkoztam eddig vele, elsősorban az érdekel, "mit" csinál, nem az, hogy "hogyan"). Elsőre el is rontottam a cséve helyét, de Pázmándi Laci segítségével sikerült helyrerakni a dolgokat. :-) Mentségemre legyen mondva, hogy nem láttam még kettévágott hangszórót és bár gugliztam erősen, mindig csak robbantott ábrát találtam. Viszont később annyi helyen hivatkozok a hangszóró egyes részeire, hogy úgy gondoltam muszáj lesz röviden leírni a hangszóró alkotóelemeit. Ha már ismered, akkor ezt a részt nyugodtan átugorhatod. A jobb oldalon egy hangszóró metszetének mórickarajza látható. Mivel a későbbiekben - illetve a gyakorlat során többször - találkozni fogsz egy-egy fogalommal, érdemes előre tisztázni, milyen részekből áll egy hangszóró. Jelen esetben egy teljesen hagyományos dinamikus hangszórót fogunk megvizsgálni. A hangszóró motorjával kezdjük, ami a vasmagból/pólusvasból (1.), a mágnesből (2.), a fedőlapból (3.), a tekercsből/csévéből (4.) és a csévetestből (5.) áll (ez utóbbi kettőt hívjuk együttesen lengőcsévének). A hangszóróban a vasmag, a mágnes és a fedőlap létrehoz egy nagyon erős fix mágneses teret a légrésben, ahol a lengőcséve is található. A csévetesthez hozzá van rögzítve a membrán (10.), melyet a kosárhoz (7.) rögzített pille (6.) és a membrán perem (11.) központosít, így a lengőcséve a légrésben csak előre és hátra tud mozogni. Az erősítő kimeneteit a hangszóró csatlakozóira (9.) kötjük, az elektromos áram így a bevezető szálon (8.) keresztül eljut a tekercsbe, mely a légrés fix mágneses terében a bemenő jeltől függő váltakozó irányú és nagyságú mágneses erőt hoz létre. Ez az erő a vonzás-taszítás törvényeinek engedelmeskedve elmozdítja a tekercshez rögzített csévetestet, ez pedig mozgásba hozza a rá erősített membránt. A membrán közepén található a porvédő sapka (12.), ami a nevéhez méltóan a portól és szennyeződésektől védi a légrést illetve javítja a hangszóró megjelenését. A hangszóró választásakor kicsit előre is kell gondolkodni. Amikor kiválasztunk egy hangszórót, akkor a hangolással illetve a hangváltóval kapcsolatban előre kell tervezni, mert elég kínos, ha a vásárlás után derül ki, hogy nem tudunk jó dobozt/hangváltót építeni a drága alkatrészhez. A szimulációs szoftverek ebben nagy segítséget jelentenek, igazából már a keresgélés közben aktívan szimulálva választhatjuk ki azt a hangszórót, ami majd jó lesz a célra. A szimulációhoz azonban elengedhetetlenül fontos, hogy a hangszóróról adatokkal rendelkezzünk. Egy hangszórót nagyon sok paraméter ír le. A legfontosabb mind közül a frekvencia átviteli görbe. Ez a görbe egy grafikon, melynek vízszintes tengelyén a frekvencia (általában logaritmikus skálán), függőleges tengelyén a hangnyomás (dB-ben) szerepel és valahogy így néz ki: Ez a görbe írja le a hangszóró viselkedését, azt, hogy egy bizonyos bemenő jelre az egyes frekvenciákon mekkora hangnyomást produkál. A mérést általában IEC mérőtáblában végzik, ami egy 1,35x1,65 méteres lap, aminek a közepébe beépítik a hangszórót. Ennek az a hatása, hogy a frekvencia átvitel 100 Hz körül kb. 3 dB-es kiemelést "szenved". Lényegében elmondható, hogy a mérőtáblában mért átvitel 300-400 Hz felett nagyából megfelel annak, ahogy a hangszóró a dobozba építve viselkedni fog. 200-300 Hz alatt a Thiele/Small (ld. később) paraméterekből lehet megjósolni a hangdoboz átvitelét. Az általánosan elfogadott elvek szerint akkor jó az átvitel, ha az lineáris. Én inkább azt mondanám, hogy akkor jó az átvitel, ha kevés alkatrésszel a hangváltóban jól sikerül lineárisra illeszteni a hangszórókat. De erről bővebben majd a hangváltó tervezésekor. Az átvitelhez használt mérőjel általában egy fix feszültség a teljes átviteli tartományban és megfelel a hangszóró névleges impedanciáján 1W teljesítményhez tartozó feszültségszintnek. Ha kiindulunk a P=U^2/R (teljesítmény = feszülség a négyzeten / ellenállás) képletből, akkor könnyen kiszámítható a feszültség nagysága, 8 ohmos hangszórónál 1W=U^2/8ohm, ebből U=2,83V. 4 ohmos hangszórónál a képlet 1W=U^2/4ohm, tehát a mérőfeszültség 2V. Egyes gyártók azonban minden esetben 2,83V-os bemenő jellel mérnek, ami alacsony impedancián nagyobb értékeket ad. Ezzel el is érkeztünk a következő paraméterhez, ami az érzékenység. Ez a paraméter mutatja meg, hogy a hangszóró mekkora hangnyomást képes előállítani. Ehhez tudni kell, hogy a tapasztalati kutatások azt állapították meg annak idején, hogy a fülünk kb. 3 dB hangnyomás növekedést érzékel határozottabban hangosabbnak, míg szubjektíve a 10 dB hangnyomás növekedést érzékeljük kétszeres hangerőnek. Elektromos oldalon 3 dB növekedéshez dupla teljesítmény, 10 dB-hez tízszeres (!) teljesítmény kell, nem mindegy tehát, mi a kiinduló pont. Míg a 100 dB hangnyomás eléréséhez egy 80 dB/1W érzékenységű hangszórónál 100W kell, addig egy 90 dB/1W-osnál elég 10W, egy 100 dB/1W-osnál pedig 1W. Ugyanakkor a távolság kétszeresre növekedésével a hangnyomás 6 dB-lel csökken. Tehát az a hangszóró, ami 1 m távolságban 90 dB-t tud, az 2 m távolságban már csak 83-mat. Jó tudni, hogy "átlagos hallgatási pozícióban" 80 dB/1m hangnyomásszint egy szobai háttérzenélés hangereje, 90 dB/1m már kicsivel szobahangerő felett van, 95 dB/1m pedig kimondottan hangos zenehallgatásnak felel meg. A hangdobozunk céljától függően ennek a paraméternek a jelentősége felértékelődhet. Míg egy monitordoboznál, ami a fejünktől fél méterre van gyakorlatilag az érzékenység lényegtelen, addig egy szabadtéri hangosításnál, ahol a színpadtól 50 méterre is 100 dB hangnyomást szeretnénk elérni óriási jelentőséggel bír. Visszatérve az előző bekezdéshez, ezek után látható, hogy ha egy nem 8 ohmos hangszórót 2,83V feszültséggel mérnek, akkor az érzékenység adat torzul. Jellemző, hogy 4 ohmos hangszórókat mérnek így, ez esetben a mérés eredménye 3 dB-lel lesz magasabb, hiszen P=2,83V^2/4ohm=2W volt a hangszóróra jutó teljesítmény, ami az 1W-nak duplája, így adódik a +3 dB. Ebben is van ráció, hiszen egy "korszerű" erősítő feszültséget erősít, neki mindegy, hogy hány ohmos hangszóró van rákapcsolva (nyilván van egy alsó korlát). Azonban az erősítők legnagyobb kimeneti feszültség szintjét nem szokták megadni, míg a teljesítményt - a tipikus terhelő impedanciákon - igen. És máris itt van két újabb paraméter, az impedancia és a teljesítmény. Az impedancia nem más, mint a hangszóró ellenállása. A hangszóró ellenállása azonban nem egy fix érték, hanem a frekvencia függvényében változik. Van egy púp a rezonancia frekvenciáján, majd a púp elcsendesülése után elkezd emelkedni. Normális esetben az impedancia menetet egy hasonló görbe formájában adja meg a gyártó: Az impedanciát a hangszóró beépítetlen állapotában mérik. Jól látható a púp a rezonancia frekvencián (a konkrét esetben 52 Hz). Az ábrán szaggatott vonallal látszik az impedancia fázisa is, ez ugyan nem egy lényegtelen paraméter, de ez nem villamosságtan oktatás, ezért most átsiklunk felette. :-) Az ábrán az is leolvasható, hogy ez egy 4 ohmos hangszóró, a görbe legalacsonyabb pontja 4 ohm környékén van. Láthatjuk, mennyire elnagyolt állítás egy hangszóró impedanciáját egy számmal jellemezni, a 4 ohm itt is egy nagyon durva egyszerűsítés. Az impedancia menetnek a hangváltó tervezésekor lesz nagy jelentősége. Az impedanciával összefügg a teljesítmény. Egy hangszórónak nem szoktuk mérni a teljesítményét (lehetne, de borzasztóan rossz hatásfokú szerkezet és amúgy is jobban szeretjük a dB-t, mint mértékegység), ellenben szokás megadni, mekkora elektromos teljesítményt visel el rövidebb/hosszabb távon károsodás nélkül. A rossz hatásfok (egy átlagos hifi hangszóróé 0,5-1%) miatt a hangszóró az elektromos teljesítmény túlnyomó részét egyszerűen elfűti. A teljesítmény paraméter mutatná meg a hangszóró elektromos terhelhetőségét. Hogy szebb legyen az élet, számtalan módon mérik ezt a paramétert és sok gyártó azt választja, amelyik a legnagyobb. Emiatt ez a paraméter már teljesen komolytalan, sokkal többet mondhatnak a hangszóró mechanikus paraméterei, ez alapján - ha mást nem - el tudjuk dönteni, mennyire lehet igaz a megadott teljesítmény adat. Az impedancia és a teljesítmény fontos az erősítő miatt. Minden erősítőnek van egy minimum impedanciája, ami alá nem szabad menni, mert a túl nagy áramok miatt az erősítő tönkremehet. Ha az erősítőnk minimum 4 ohmos hangdobozt kíván, akkor olyan dobozt kell rákötni, amelyik legalább 4 ohmos. Ha az impedancia nagyobb, attól az erősítőnek nem lesz baja, csak a kivehető teljesítmény csökken. Ha a P=U^2/R képletből indulunk ki, a teljesítmény az impedanciával arányosan csökken, ez azonban a gyakorlatban nem minden esetben teljesül, de erre most itt nem térek ki bővebben. A teljesítménynél pont fordítva kell eljárni, a hangszóró "teljesítménye" legyen nagyobb, mint az erősítőé, így nem lehet azt túlterhelni. Ez azonban csak elméleti, a szokásoktól is sok függ. Általában elmondható, hogy az erősítő teljesítményének felére specifikált hangszóró is biztonságosan üzemeltethető, ha az erősítőt nem vezéreljük torzításba. Természetesen kellő óvatossággal akármilyen kis teljesítményű hangszórót használhatunk. ;-) Egy hangszóró adatlapján még számtalan paramétert találunk, ezek egy része a "feltalálókról" kapta a nevét, ezek a Thiele/Small (röviden T/S) paraméterek. E paraméterek segítségével modellezhető a hangszóró hangdobozba épített átvitele. A T/S paraméterek leírják a hangszóró idealizált átvitelét. Nézzük meg őket. Az első a szabadon mért rezonancia frekvencia, melynek jele Fs. Minél alacsonyabb ez az érték, annál jobb mélyátvitelre számíthatunk. Egy "tipikus" mélyközép sugárzó rezonancia frekvenciája a 40-50 Hz-es tartományban mozog, a mélysugárzóké a 25-35 Hz-es tartományban, persze mint mindenhol, itt is vannak kivételek. A második az ekvivalens térfogat, rövidítve Vas. E paraméter előrevetíti, mekkora dobozba kell építenünk a hangszórót, illetve mekkora érzékenységre számíthatunk. Minél nagyobb a Vas, annál érzékenyebb a hangszóró, de a dobozméret is vele nő. Van még egy nagyon fontos paraméter, ez pedig a hangszóró teljes jósága, amit Qts-ként jelölnek. Minél kisebb a paraméter értéke, annál kisebb lesz a hangszóró érzékenysége a mélytartományban. Ugyanakkor ha ez túl nagy, a hangszóró mélyben ki fog emelni. Általánosan elfogadott tény, hogy zárt dobozba a 0,5-0,6 körüli Qts a kedvező, reflex dobozba a 0,3-0,4 körüliek, persze ettől el lehet térni, ha a felhasználási terület úgy kívánja (a hangolásról még később esik szó). A túl magas jóság (0,9 és felette) nem jó, nagyon erős kiemelést okoz, ami miatt a hangdoboz basszusa búgós lesz, egy bizonyos hangon nagyon fog szólni, ami hosszú távon fárasztó. Ez a három paraméter együtt már megadja, hogy milyen átvitelre számíthatunk. Ha visszaemlékszünk az alsó határfrekvencia/dobozméret/érzékenység kompromisszumra, akkor azt láthatjuk, hogy ezek a számok szintjén e három paraméterben csapódnak le. Az alacsony Fs, magas Vas és "optimális" Qts jó érzékenységet és nagy dobozméretet vetít előre, az alacsony Fs, alacsony Vas alacsony érzékenységet, de kis dobozméretet ígér. Ha már kellően sok hangszórót átfuttattunk valamelyik szimulátoron, a paraméterekről "ránézésre" látni fogjuk, mire számíthatunk a mélytartományban az adott hangszórótól. A paraméterek sora itt még nem ért véget. A jóság két tényezőből áll, a mechanikus jóságból (Qms) és az elektromos jóságból (Qes). Előző a hangszóró mechanikus felépítéséből (felfüggesztés keménysége, membrán tömege, csillapítottsága, mozgó tömeg), utóbbi a hangszóró "motorjának" erejéből (mágneses tér nagysága a tekercsnél (légrésben), tekercs által létrehozott erő nagysága) adódik. Általában a hangszóróknál azt figyelhetjük meg, hogy a Qms (Qts-hez képest) magas, ezért Qts-t elsősorban Qes nagysága determinálja, a hangszóró jósági tényezőjét alapvetően a motor határozza meg. Az erős motorhoz nagy légrésindukció kell, ami erős mágnest és szűk légrést kíván. Ez precíz gyártástechnológiát igényel, ami drágítja a hangszórót. Vannak még egyéb paraméterek, amik szintén sokat elárulnak a hangszóróról. Az egyik ilyen az engedékenység (Cms), ami a felfüggesztés keménységére utal. Minél kisebb ez a szám, annál keményebb a felfüggesztés. Alapvetően a 0,3-0,4 alatti Cms-sel rendelkező hangszórók számítanak kemény felfüggesztésűnek, ezeknél a membrán megmozdítása (kézzel) nehéz. A kemény felfüggesztésű hangszórók "jól bírják a gyűrődést", a felfüggesztés megakadályozza, hogy a membrán "lendületből" túl nagyot mozduljon. Jellemzően a hangosítási célú és az autóhifis hangszórók rendelkeznek nagyon alacsony Cms-sel, érthető okokból. A lágy felfüggesztésű hangszórók ebből a szempontból kevésbé védettek, ott fokozottan kell figyelni a megfelelő hangolásra. Másik érdekes paraméter a mozgatott tömeg, rövidítve Mms. Ez egy komplex paraméter, mely nem csak a mozgó tömeget tartalmazza, hanem "bele van kalkulálva" a membrán által mozgatott levegő tömege is. Mindenesetre ebből következtetni lehet a membrán illetve a cséve mozgó tömegére is. Ha ez az érték alacsony, akkor könnyű a membrán, ami jó közép/magasfrekvenciás átvitelt és magas érzékenységet ígér, azonban ezzel együtt nő a rezonancia frekvencia is. Az ellenkező oldalon a nagy tömegű membránok állnak, amik a kimondottan mélysugárzókra jellemzőek. Nyilvánvaló, hogy egy nehezebb membránt nehezebb mozgatni is, ezért a nagy membránhoz erős motor kell, különben a hangszóró érzékenysége pocsék lesz, jósága megnő, hangja lomha lesz. Az erős motor drága, ez az egyszerű magyarázata annak, hogy miért kerül sokba egy nagy, de jó mélyhangszóró. A motor erejét mutatja az erőtényező (BxL). Minél nagyobb az érték, annál erősebb a hangszóró "motorja", ami jó érzékenységet és gyorsaságot ígér. A hangszóró impedanciájával függ össze az egyenáramú ellenállás (Re vagy Rdc), mely a hangszóró egyenáramon mért ellenállását mutatja meg. Egy hangszóró impedanciája itt a legkisebb. E paraméter értéke nagyon gyakran a névleges impedancia alatt van (8 ohmos hangszórónál nem ritka a 6,8 körüli Rdc), ami azért nem baj, mert az erősítő nem látja ezt az értéket (ha látja és egyenáram jön ki, akkor meg már régen rossz - a hangszórónknak is). Az "aktív" hangtartományban az impedancia már jelentősen Rdc felett van. Szintén az impedanciával kapcsolatos az induktivitás (Le), mely a hangszórónak a várható váltási frekvencián tapasztalt induktivitását közelíti. Az induktivitást a feltekercselt drót produkálja, egyelőre röviden csak annyit róla, hogy olyan jelenség, mely a frekvencia növekedésével emelkedő ellenállást okoz (bővebben erről a hangváltó tervezésnél). E paraméter a hangváltó tervezésekor bír majd kiemelt jelentőséggel. A számolt paramétereken kívül van még jónéhány tulajdonság, ami leírja a hangszóró felépítését. Az egyik ilyen a csévetest átmérője és anyaga. Az angolszász hagyományokból adódóan ezek legtöbbször a coll-os méreteket követik. Minél nagyobb a csévetest, annál nagyobb a terhelhetőség (a csévetest a hőelvezetésben legaktívabban résztvevő alkatrész). Egy átlagos mélyközép hangszórót legtöbbször 25 mm-es (1 collos) csévetesttel szerelnek, a mélysugárzók általában legalább 37 mm-es (1,5 coll), de inkább 50, vagy akár 75 mm-es (3 collos) csévével is rendelkezhetnek. A csévetest anyaga is fontos. Hagyományos anyag a papír, ami könnyű, azonban rossz hővezető, az ilyen hangszóróknak alacsony a terhelhetőségük. A papírhoz hasonló hangzással, ám annál jobb hővezető képességekkel rendelkezik a presspán. A legtöbb mélyközép hangszórót alumínium csévetesttel szerelik, ez egy jó kompromisszum a hővezetés/súly arányban. Ezen kívül léteznek még egyéb anyagok is, pl. a Kapton, üvegszál, stb., ezeket általában drágább hangszórókban találjuk meg. Egy 1 collos alumínium csévetestre tekercselt mélyközép hangszórótól reálisan tartósan 40W körüli terhelhetőséget várhatunk el. A hangszóróban keletkező hőt természetesen el kell valahová vezetni. Ez hagyományosan a porózus porvédő sapkán illetve a mágnesen és a lágyvason keresztül távozik, de a nagy teljesítményű hangszóróknál egyéb eszközöket is bevethetnek. Pl. a kifúrt pólusvason keresztül hátrafelé a hangszóró mozgásával "kipumpálódik" a hő, vagy ennek fordítottjaként, fázisjavító kúp alkalmazása esetén a kúp mellett előrefelé szellőzik a csévetest. Szellőző nyílásokat lehet elhelyezni a membránon is a porvédő sapka mögött és még számtalan lehetőség van a hő elvezetésére. Nagyon nagy teljesítményű hangszórók esetén nem ritka a hűtőborda alkalmazása sem. A hangszóró hangkeltő eszköze a sugárzó felület (Sd). Ez az a felület, ami a hangkeltésben részt vesz. Mérete a mechanikus terhelhetőség megállapításakor fontos, mert minél nagyobb a membrán felülete, annál nagyobb hangnyomást képes kelteni ugyanakkora elmozdulás hatására. Ezzel szorosan összefügg a maximális lineáris illetve a maximális mechanikus kitérés (Xmax és Xmech) paraméterek. Előbbi azt mondja meg, mekkora az a membránkitérés, ahol a membrán mozgása még lineáris. Ez túlléphető, legfeljebb a hangszóró jobban torzít (a tervezéskor majd tapasztaljuk, hogy a legtöbb esetben a membrán elmozdulása csak néhány wattig marad Xmax-on belül). Az Xmech ellenben a mechanikaliag maximálisan lehetséges elmozdulást adja meg. Ha a membrán ennél nagyobbat szeretne mozdulni, arra fizikailag képtelen, például mert elfogy a légrés és a csévetest beleütközik a pólusvasba, vagy a cséve kiugrik a légrésből, esetleg a pille hozzáér a kosárhoz. Ezek a hangszóró fizikai sérülésével is járhat (elferdül, eldeformálódik a csévetest, súrlódik, extrém esetben megszorul). Az eddig felsoroltak a hangszóró lényeges paraméterei. A személyes jótanácsom, hogy óvakodjuk az olyan hangszóróktól, ahol a gyártó spórolt a paramétereken. Egy "tipikus" példa, amikor az adatlapon semmilyen átviteli görbe nincs és csak az alábbi semmitmondó paraméterek közlésére szorítkoznak: Teljesítmény - Legtöbbször ez is gyanúsan nagy szám, de ez igazából nem egy nagyon lényeges paramétere a hangszórónak, ráadásul a mérési módszerek sem mindig ismertek. Frekvencia átvitel - Az alját a doboz határozza meg, esetleg a felső frekvencia lehet érdekes, de mit ér, ha nem tudjuk, a kettő közt mi történik? Impedancia - Ezt jó, hogy megadják, nade a többi paraméter hol van? Mágnes tömege - A mágnesek sem egyformák. Ráadásul az erős mágnes nem sokat ér, ha a légrésbe "belefér a kisujjam". Tömeg - Hát igen, ha postán rendeljük a hangszórót, akkor fontos a tömege... Egyébként kit érdekel? Csévetest, kosár anyaga - Nos igen, ezek fontosak, de nem furcsa, ha a gyártó a hangszóró valóban érdekes paraméterei helyett csak ezekre büszke? A fenti adatok mindegyikére jellemző, hogy a hangdoboz tervezéshez gyakorlatilag nem, vagy csak nagyon kevés segítséget nyújtanak, mindenesetre ezek alapján meghallgatás nélkül még csak ötletünk sem lehet, hogyan szólhat a hangszóró és mérőfelszerelés hiányában az esélyeink is leredukálódnak arra, hogy jó dobozt építsünk belőlük. Én úgy gondolom, hogy egy jól specifikált adatlap az előzőekben leírt sok-sok paraméter túlnyomó többségét illetve a hangszóró frekvencia átviteli és impedancia görbéit is tartalmazza. Ha ezeket a gyártó nem közli, akkor alapból legyünk gyanakvóak. Még akkor is, ha a hangszóró drága. Lehet, hogy most azt gondolod: "jól van, elég volt a rizsából, mondjad már meg, melyik a jó hangszóró"! Nos, ez esetben csalódást kell okozzak. Nem fogom megmondani. Ez ugyanis még mindig a felhasználás céljától függ. :-) Ezt neked kell eldöntened. A nehezén már túljutottunk az I. részben, ezért ezt most rövidere fogom. Nem véletlenül került ez a cikk ide, ugyanis a megértéséhez ismerni kell a zárt dobozok hangolását is. Alapvetően a közép- és magassugárzók két csoportba sorolhatók: vannak zárt és nyitott kosaras hangszórók. A dómsugárzók gyakorlatilag kivétel nélkül zártak, a kónuszos hangszórók közül a magassugárzók általában zártak, a középsugárzók között vegyesen találunk zártat és nyitottat. Egy nyitott közép vagy magas hangszórót éppen úgy lehet hangolni, mint egy mélysugárzót, hiszen ezeknek is éppen úgy vannak Thiele/Small paramétereik. Jellemzően a kónuszos középsugárzók között találunk nyitott rendszerűeket, illetve akkor szembesülünk a helyzettel, ha mélyközép hangszórót szeretnénk középsugárzónak használni. Ilyen esetekben mindenképpen zárt dobozt építsünk a hangszórónak. Javasolt az "akusztikus felfüggesztés" hangolást követni, vagy ha ez aránytalanul nagy dobozméretet eredményez, próbálkozhatunk kisebbel. Egy középsugárzónak jellemzően 3-7 literes zárt teret szoktak leválasztani a dobozból. Ha a jóság emiatt magasabb lesz, az nem feltétlenül baj, ha a hangváltó tervezésekor számolunk vele. A zárt kosaras hangszórók esetében a gyárban légmentesen lezárják a kosarat. Az érzékenyebb illetve mélyebbről indítható középsugárzók esetében gyakori, hogy a kosár és a membrán hátfala közötti levegő nagyon magas jóságot eredményezne, ezért ilyen esetekben fizikailag egy zárt teret csatolnak a hangszóróhoz. Akárhogyan is van megoldva, ezek a hangszórók egy zárt hangdobozt alkotnak. Vegyük észre, hogy minden esetben egy zárt dobozt kapunk, a különbség csak annyi, hogy a nyitott kosaras hangszóróknál mi magunk dönthetjük el a hangolást, míg a zárt kosarasoknál ezt már a gyárban eldöntötték helyettünk. A kétféle típus tisztázása azért lényeges, mert másképpen kell értelmezni az adatlapon szereplő paramétereket. Egy nyitott kosarasnál a paraméterek pontosan ugyanazt jelentik, mint egy mély/mélyközép hangszórónál, míg a zárt kosarasoknál gyakorlatilag egy zárt doboz paramétereit adják meg. Ez esetben Fs gyakorlatilag Fb, tehát a zárt doboz rezonancia frekvenciája, Qts pedig valójában Qtc, a hangszóró és a doboz együttes jósági tényezője. A gyártók kínálatában előfordul, hogy ugyanazt a hangszórót (jellemzően magassugárzó dómot) kétféle változatban árulják, egyikben nagyobb a "doboz" mérete (ezt úgy valósítják meg, hogy a dóm kupolája mögött átfúrják a pólusvasat és a mágnes mögött hoznak létre egy csatolt légteret). Ezeknél megfigyelhető, hogy a nagyobb légterű hangszóró jósága és rezonancia frekvenciája alacsonyabb. A hangszóró választás szempontjából elsődlegesen itt is a frekvencia átvitel és az impedancia görbe a fontos, utóbbi a hangváltó tervezése miatt. Mivel ez egy zárt rendszer, a rezonancia frekvencián az impedancia görbében egy púp van, ami bonyolítja a hangváltó tervezését. Gyakori, hogy a magassugárzók légrésébe ferrofluidot töltenek, aminek hatására simul az impedancia menet és nő a hangszóró terhelhetősége (a folyadék hűti a csévét). Sokmindenről beszéltünk, de egy hangszórónak egyéb bajai is vannak. Ezeket a paramétereket (ártól függetlenül) sajnos csak nagyon ritkán találjuk meg a gyári adatlapokon. Az egyik a torzítás. A harmonikus torzítás az a jelenség, melynek köszönhetően a sugárzott hangban az eredeti frekvenciákon kívül azok többszörösei is megjelennek. Általában az első két harmonikust szokták mérni (K2 és K3), ebből a 3. harmonikus a zavaróbb, hiszen a 2. harmonikus pontosan egy oktávval az alapjel felett van, ami szubjektíve még lágyatja is a hangzást. A torzítás természetesen a frekvencia és a hangerő függvénye is, a fenti ábrán négy jelölés van, a kék/piros 85, a türkiz/lila 95 dB-nél mutatja a hangszóró 2. és 3. harmonikusainak arányát a kimenő jelben. A fenti ábra már ismerős lehet, ez a hangszóró frekvencia átviteli görbéje. Jó tudni azonban, hogyan viselkedik a görbe, ha nem pontosan a hangszóró tengelyében mérünk. Ilyen esetben a hangszóró méretétől és kialakításától függően a magasabb frekvenciákon az átviteli görbe esik. Ez olyankor fontos, ha a hangdoboznak minél egységesebben kell besugároznia a teret, ilyenkor a keresztezési frekvenciát úgy kell megválasztani, hogy lehetőleg ne legyen (sokkal) feljebb annál a pontnál, ahol a tengely irányú illetve az ezen kívüli átviteli görbe elkezd szétválni. A nem tengelyirányú mérést általában 15/30/45 foknál végzik, természetesen ettől el lehet térni, sőt, a fentieket nagyon sokféleképpen lehet még mérni. Van (többek közt) még egy görbe, ami árulkodik a hangszóró átviteli tulajdonságairól, ez a vízesés diagram. Ez a görbe a nevét a formájáról kapta, azt ábrázolja, hogy az egyes frekvenciák egy impulzus után hogyan csillapodnak nullára. Ez akkor ideális, ha a hasznos frekvencia sávban minél gyorsabban és minél egyenletesebben, parazita utórezonanciák nélkül csillapodik el az átviteli görbe. Itt 1800 Hz körül és 3500 Hz felett láthatunk némi bizonytalanságot, de alapvetően ez a diagram a szebbek közül való. Az ideális eset az lenne, ahol csak egy vonal van a 0. időpontban, majd ezután a jel megszűnik. Ilyen sajnos nem létezik. A lecsengést egyfajta "tárolt energiaként" is felfoghatjuk, hiszen ez a lecsengés a forrásjelben nem szerepelt. Egy hangdoboz lehet egyutas, kétutas, sőt több. :-) Az átviteli sávot több részre oszthatjuk, ami ezt determinálja. Ha a hangdobozban egy szélessávú hangszóró van, akkor egy egyutas dobozról beszélünk, ha a sávot kétfelé osztjuk mélyközép és magas hangszórókra, akkor egy kétutas konstrukcióról van szó, és ezt még lehet fokozni. Minél többfelé osztunk, annál bonyolultabb lesz a hangváltó és annál nehezebb lesz a hangszórókat összehozni. Alapvetően átlagos szobai felhasználásra a kétutas konstrukciók tökéletesen megfelelőek, de mint minden, ez is az egyéni ízléstől és a céloktól függ. Hogy kicsit bonyolódjon a dolog, a neten erre-arra találkozhatsz olyannal, hogy 2.5 utas hangdoboz. Ez olyan állatfajta, ahol két azonos mélyközép hangszóró van, de az egyik csak a mélytartományban dolgozik (pl. 400 Hz-ig). Ennek célja, hogy a baffle stepet kompenzálják (erről később a hangváltóknál). Tulajdonképpen ez is egy háromutas doboz, de nem a klasszikus hangolással, ezért a megkülönböztető .5 jelzés. Egy ilyet valamelyest könnyebb behangolni, mint egy igazi háromutast. De még ez sem elég, hiszen egy hangdoboz lehet kétutas attól függetlenül, hogy három hangszóró van benne. Ez úgy lehetséges, hogy azonos frekvencia tartományt több hangszóróval sugárzunk egyszerre. Tipikus példa, amikor egy dobozban két mélyközép és egy magas hangszóró dolgozik olyan módon, hogy a mélyközép hangszórók ugyanazt a jelet kapják. A hangszórók többszörözésének vannak nyilvánvaló előnyei, hiszen nő az érzékenység és a terhelhetőség. Ezzel szemben viszont nő a doboztérfogat is illetve drágul a konstrukció. A dobozméret a hangszórók számával egyenes arányban nő, tehát pl. két hangszórónál dupla, négy hangszórónál négyszer akkora doboz kell, mint amekkora egy hangszórónál ideális. A többszörözést jellemzően kis hangszóróknál használják, például két 16 centis hangszórónak nagyobb a sugárzó felülete, mint egy 20 centisnek és ha a rezonancia frekvencia is kellően alacsony, jó mélyátvitelt érhetünk el úgy, hogy közben a mozgó tömeg nem növekszik. A hangszórókat egymással sorosan és párhuzamosan lehet kapcsolni. Előbbi esetben az eredő impedancia (az, amit a hangváltó illetve az erősítő "lát") a két hangszóró impedanciájának összege lesz, utóbbi esetben pedig a "replusz" képlettel számolható. Egy kis matek következik. Ha a hangszóróink impedanciája R1, R2, (R3, stb.), akkor soros kapcsolás esetén az eredő impedancia R1+R2(+R3, stb.) lesz, párhuzamos kapcsolás esetén pedig 1/(1/R1+1/R2(+1/R3, stb.)). A párhuzamos kapcsolás esetén azonos impedanciát (R1, R2, R3, stb.) feltételezve a képlet leegyszerűsödik, az eredő impedanciát ilyen esetben az R/n képlettel lehet számolni, ahol R az egyes hangszórók impedanciája, n pedig a hangszórók száma. Két hangszóró esetén például az impedancia feleződik. Ezen kívül vegyes kapcsolás is lehetséges, négy hangszórót például lehet sorosan-párhuzamosan kapcsolni úgy, hogy az impedancia ne változzon. Ekkor két-két hangszórót sorosan, majd ezeket a párokat egymással párhuzamosan kötjük. Hogyan változik az érzékenység az egyes kapcsolásoknál? Ennek megértéséhez tudnunk kell, hogy ha két hangforrás ugyanazt a jelet és azonos fázisban sugározza, akkor összeségében 6 dB-lel nő a hangnyomás. Tegyük fel, hogy van két 8 ohmos hangszórónk. Vizsgáljunk először feszültség szintre. Legyen a bemenő feszültség 2,83V (1W 8 ohmon). A hangszórók soros kapcsolása esetén mindkét hangszórón fele feszültség esik, így az egyes hangszórókra 1,41V jut. A már ismert képlettel (P=U^2/R) számolva ez azt jelenti, hogy az egyes hangszórókra 0,25W teljesítmény jut (1,41^2/8). A teljesítmény feleződése 3 dB hangnyomás csökkenést eredményez, 0,25W esetén tehát mindkét hangszóró 6 dB-lel szól halkabban. A jelek összegződése azonban 6 dB növekedést eredményez, így visszakapjuk azt az érzékenységet, mintha csak egy hangszóró szólna. Párhuzamos kapcsolás esetén mindkét hangszóró azonos feszültéget kap, tehát mindkettőre 2,83V jut, így a teljesítmény egyenként 1W (2,83^2/8), összeségében tehát az érzékenység 6 dB-lel magasabb, mintha csak egy hangszórót használnánk. Innen nézve a soros kapcsolásnak semmi értelme nincs, hiszen a doboz nem lesz hangosabb, csak a terhelhetősége és a dobozméret nő, ellenben a párhuzamos kapcsolással, ahol jelentős, 6 dB hangerőtöbbletet kapunk. Figyelembe kell venni azonban, hogy míg a soros kapcsolásnál az impedancia növekszik, a párhuzamosnál csökken, esetleg olyan mértékben, amit az erősítő nem tud kezelni. A soros kapcsolás értelme akkor lesz nyilvánvaló, ha megnézzük, hogyan változik az érzékenység azonos bemenő teljesítményre számolva. Legyen a bemenő teljesítmény 1W, a hangszóróink továbbra is 8 ohmosak. Ha a két hangszórót sorosan kapcsoljuk, akkor az eredő impedancia 16 ohm lesz, amihez 4V feszültég tartozik. Soros kapcsolás esetén a hangszórókon fél feszültség esik, tehát hangszórónként 2V, ami 0,5W teljesítménynek felel meg (2^2/8). Ez azt jelenti, hogy az egyes hangszórók külön-külön 3 dB-lel halkabbak, viszont mivel ketten vannak, 6 dB-lel nagyobb hangnyomást hoznak létre, így összeségében 1W bemenő teljesítményre nézve 3 dB a nyereség. Párhuzamos kapcsolás esetén a két 8 ohmos hangszóró eredő impedanciája 4 ohm, az ehhez tartozó feszültség szint 2V. Ekkor mindkét hangszórón 2V feszültség esik, ami 0,5W teljesítménynek felel meg (2^2/8). Ugyanoda értünk vissza, mint a soros kapcsolásnál, mindkét hangszóró 3 dB-lel halkabb, összeségében viszont 3 dB-lel hangosabb, mint külön-külön. Összegezve tehát feszültségszintre nézve a soros kapcsolással ugyanakkora a hangnyomás, párhuzamos kapcsolásnál 6 dB-lel nagyobb, míg 1W bemenő teljesítménynél vizsgálva összeségében 3 dB-lel lesz hangosabb a doboz, a kapcsolástól függetlenül. Itt nyer értelmet a soros kapcsolás, hiszen ha az erősítőnk csak 8 ohm és afeletti impedanciákat szeret, akkor sorosan kapcsolva két 4 ohmos hangszórót 8 ohm eredőt kapunk, amit az erősítő is szeret és teljesítménnyel számolva mi is megkapjuk az érzékenység növekedését. Ettől függetlenül ha az erősítő bírja, a párhuzamos kapcsolást érdemesebb előnyben részesíteni, már csak azért is, mert így a hangszórók kevésbé hatnak egymásra, a rendszer hibatűrőbb (elsősorban hangosításnál fontos ez), ha valamelyik hangszóró meghibásodik, a másik továbbra is szólni fog. A soros kapcsolásnak ezen kívül is van értelme. Tegyük fel, hogy van egy erősítőnk, ami 8 ohmos impedanciát szeret és van egy 8 ohmos hangszórónk. A probléma az, hogy a hangszóró túlságosan nagy mechanikai igénybevételnek van kitéve, túl nagyot kell mozdulni a membránnak. Ez orvosolható, ha még egy hangszórót használunk, viszont a párhuzamos kapcsolás nem lehetséges, mert az impedancia túlságosan alacsony lenne. Sorosan kapcsolva nincs ilyen gond. A dupla sugárzó felület miatt jóval kisebb mozgásra van szükség, bár a teljes hangnyomásban nem nyerünk semmit sem, hiszen az erősítő kimeneti feszültsége azonos (máshonnan megközelítve 1W-ra nyerünk ugyan 3 dB-t, de az erősítő teljesítménye a felére csökken). Nézzük meg a teljesség kedvéért a soros-párhuzamos kapcsolást is. 8 ohmos hangszórókat feltételezve az eredő impedancia is 8 ohm lesz, hiszen a két-két párhuzamos ág eredője 4 ohm (8/2), de a soros kapcsolás miatt ez összeadódik (4+4). Ezért a feszültség és teljesítmény szintre számolt érzékenységre is azonos értéket kell kapnunk. Ha a bemenő jel 2,83V vagy 1W, akkor az egyes párhuzamos ágakon 2,83V feszültség esik. Az ágakon belül a hangszórók sorosan vannak kapcsolva, tehát az egyes hangszórókra ennek a fele jut, 1,41V. Ez 0,25W, negyed teljesítmény, hangszórónként -6 dB, viszont a felület duplázása miatt 6 dB a nyereség, eredőben 0 dB, tehát az eredeti érzékenységet kapjuk vissza mindkét ágon. Viszont két ág van, ami újabb felület duplázást jelent, ami 6 dB nyereség, így összeségében +6 dB-t nyerünk a négy hangszóróval, akár feszültség, akár teljesítmény szinten nézzük. A soros kapcsoláshoz képest ez egyértelmű nyereség. A párhuzamoshoz képest ott mutatkozik a kapcsolás előnye, hogy az eredő impedancia nem csökken, illetve a nagyobb membránfelület miatt kevesebb mozgással lehet ugyanazt a hangnyomást előállítani (torzítás csökkenése). Fontos még azt is tudni, hogy ez a nyereség elméleti. Ahogy távolodnak egymástól a hangszórók és/vagy nő a frekvencia, úgy lesz egyre nagyobb a valószínűsége, hogy a hanghullámok nem azonos fázisban találkoznak. Ezért a 6 dB-re elsősorban a mélytartományban számolhatunk. A jelenséget a gyakorlatban sztereó rendszerekben könnyen megtapasztalhatjuk, ha csak az egyik hangdoboz szól, érezhetően kevesebb a basszus, mintha mindkettő dolgozik, ugyanez a közép és magastartományban kevésbé érzékelhető. Érdemes-e egyáltalán nekifogni az egésznek? Nos, mindenképpen tisztázni kell, mi a cél. Ha csak annyit szeretnél, hogy legyen egy pár hangdobozod, de nem szeretnéd magad beleásni a tervezés nyűgjeibe, akkor vagy vegyél a boltban egy gyári dobozpárt, vagy építs meg egy más által már kikísérletezett, bevált konstrukciót, esetleg vásárolj kit-et. Ha érdekel az egész és hajlandó vagy ezt egy hobbinak tekinteni, amire időt kell áldozni és pénzt kell költeni, továbbá képes vagy elviselni az első dobozok okozta kudarcokat akkor vágj bele! Ez egy nagyon szép, kreatív hobbi. :-) Van egy tévhit, mely szerint olcsóbb a "csináld magad", mint boltban megvásárolni készen. Nos, ez egy bizonyos szintig talán igaz, de csak akkor, ha nem számoljuk a ráfordított időt és az első kudarcok költségét. Akinek ez egy fontos szempont, mindenképpen egy más által már kikísérletezett tervet vagy kitet építsen. Figyelem! Ha egy már kész tervez építesz meg, akkor azt úgy készítsd el, ahogy le van írva. Ha más hangszórókat, más hangváltót, más dobozt használsz, azzal egy teljesen más dobozt építesz, aminek a hangja semmilyen kapcsolatban nem lesz az eredetivel! Minden kezdtet nehéz. Hogy kicsivel könnyebb legyen, először is, légy tisztában az alapvető dolgokkal. Az elméleti ismeretek hiányában gyakorlatilag semmi esélyed sincs egy jó doboz összerakására. Alapvető irodalom a Klinger: Hangdobozépítés könyv, ami egy jó bevezetés a hangdobozépítés világába. Az internet is jó forrás, ha tudsz angolul vagy németül, relatíve bőséges irodalmat találhatsz a témában. Magyar nyelven viszonylag kevés a témában az internetes tartalom, ezen oldalon kívül a linkek között találsz még néhányat. A témában talán a terminal.hu elektro fóruma az egyik legjobb, akik az alapokkal tisztában vannak, azoknak mindenképpen javaslom a teminal fórum témák (ld. linkek) átolvasását is (tudom, hosszúak, különösen a Hangfal hangolása). Másodszor, ez valamennyire asztalos munka. A dobozt összerakathatod bútorasztalossal is, de attól szép ez a hobbi, hogy a dobozt is saját magad készíted. Ez utóbbi esetben elengedhetetlenül szükséges, hogy legyen a közeledben egy lapszabászat (ahol lehetőleg képesek 0,5 mm tűrésen belül dolgozni). A lapok otthoni, saját méretrevágását én a magam részéről csak akkor tartom jó ötletnek, ha ehhez kellő gyakorlattal, gépekkel és hellyel rendelkezel. Ha a lapok leszabása megoldott, akkor az építéshez még minimum szükséges egy szúró (dekopír) fűrész, forrasztópáka (akár a csőrös is megteszi), alapvető szerszámok és sok-sok türelem, kitartás. Harmadszor, tisztázd, mi a célod a dobozzal. Ha nem tudod, mire kell, akkor talán nincs is rá szükség, ez esetben pedig felesleges nekiállni. Tehát tudd a célokat és ismerd a lánc többi elemét is. A hangdobozépítés kompromisszum és más-más kompromisszumokat lehet kötni egy házimozi/hifi, egy hangosítási célú, egy "háttérben zörögjön valami" típusú hangdoboznál, de a kompromisszumok mérlegelésekor figyelembe kell venni azt is, hogy mekkora helyiségben milyen hangerőt szeretnénk elérni és ehhez milyen elektronika áll rendelkezésre. Negyedszer, egészséges egyensúlyt kell találni az elmélet és a gyakorlat között. Véleményem szerint az egészséges az, ha kb. fele-fele arányban áll a tervezésre és a kivitelezésre fordított idő. Ha túl sokat őrlődsz az elméleten, soha nem fogsz építeni semmit, mert mindig találsz majd egy másik lehetőséget, ami esetleg jobb lehet. Viszont ha hűbele-balázs módjára állsz neki, szinte garantált a nem kielégítő végeredmény. Ötödször, a hangdobozépítéshez hozzátartozik a hangváltó. A hangváltó kell, ő a szükséges rossz, általában még egyutas rendszereknél is szükséges az átviteli anomáliák korrigálása miatt. A boltban készen kapható hangváltókat felejtsd el. Ezek "univerzális" célokra készültek, márpedig ami mindenre jó, az nem jó semmire sem. A hangváltó nem űrtudomány. Háromféle alkatrész van benne, általában néhányféle kombinációban. A hangváltó készítéséhez nem feltétlenül kell egyetmi szintű villamosságtan ismeret (persze nem árt, ha van). Itt vagyok én, az élő példa. Egy csőrös pákám van és egy kezem, ami finom munka végzésekor azonnal remegni kezd. Egy félévig tanultam villamosságtant (távoktatáson, műszaki informatika szakon), de az itt megszerzett ismereteimmel nem dicsekednék. Nyákot életemben nem készítettem, nem is tudom, hogyan kell. Ha körülnézel az általam készített dobozok fotói között, látni fogod, hogy semmi ördöngősség nincs a hangváltó fizikai kivitelezésében. A tervezése már más dolog, de egy univerzális hangváltónál nem nagyon lehet rosszabbat tervezni. A kísérletezéshez azonban elengedhetetlen, hogy legyenek alkatrészeink. Többféle értékű kondenzátor, ellenállások, tekercsek, főleg utóbbi fájdalmas, mert ez a legdrágább. Én egy-egy doboz megszületésekor az alábbi lépéseket végzem el: A doboz céljának meghatározása, a környezet (elektronikák) felmérése • A hangszórók kiválasztása, a hangdoboz hangolásának meghatározása • A hangdoboz megtervezése, hozzávalók beszerzése, megépítése • A hangváltó tervezése gyártói vagy saját mérés alapján, majd elkészítése, módosítása, áttervezése a hallottak alapján Mindenek előtt el kell döntenünk, mire szeretnénk a dobozunkat használni. Nyilvánvalóan eltérő követelményeknek kell megfelelnie egy átlagos lakószobába készített hifi hangdoboznak és egy hangosítására készült nagy ládának. Fontos azt is tudni, hogy milyen elektronika áll rendelkezésre. Kevésbé kritikus az érzékenység például egy olyan hifi hangdoboz esetén, amelyhez egy (valódi) 2x50 wattos erősítő áll rendelkezésre, ugyanakkor ez a paraméter már kiemelten fontos egy 2x2-3W-os esetén. Nézzünk néhány konkrét esetet: Sztereó rendszer, 2x50W körüli erősítő: a doboz menjen kellően mélyre, az érzékenysége lehet átlagos, vagy egy kicsivel akár alatta is, ha elég kraft van az erősítőben. Lineáris átvitel. Házimozi rendszer: átlagosan érzékeny doboz, külön szub használata esetén nem feltétlenül kell nagyon mélyre mennie. Lineáris átvitel. Sztereó rendszer, néhány wattos erősítő: a doboz menjen kellően mélyre, az érzékenysége legyen kiemelkedő, vagy legalább átlagon felüli. Lineáris átvitel. Bulidoboz: legyen terhelhető, kiemelkedően érzékeny, nem kell annyira mélyre mennie (ha igen, akkor ezt külön mélyládával célszerű megoldani), kisebb átviteli egyenetlenségek nem jelentenek akkora problémát. Az anyagiakat sem hagyhatjuk figyelmen kívül. Ne kövessük el azt a hibát, hogy egy hangdoboz tervezésekor csak a hangszórók árával számolunk. Egy Primair szintű állódoboz költsége darabonként 10.000 Ft magasságában mozog, holott ebben a dobozban a világon semmi extra nincs, közönséges MDF, tapétázva, de az összes apró vacakkal együtt mégis ennyire jön ki. Egy minimál hangváltó sem nagyon áll meg 3-4.000 Ft alatt, de mire a végleges kialakul, ennek többszörösét is elkölthetjük olyan alkatrészekre, amiket végül nem építünk be. A Primair esetében a hangszórók árának kb. kétszeresét költöttem a dobozra és a hangváltóra. Alaptétel 1. Minden hangdoboz kompromisszum. 2. Ha valamelyikre azt mondják, hogy kompromisszumoktól mentes, akkor az 1. pont lép életbe. Hozzuk meg hát a saját kompromisszumainkat. Az első és legszívbemarkolóbb az alsó határfrekvencia - érzékenység - dobozméret hármas. Mindannyian olyan dobozt szeretnénk, ami kicsi, érzékeny és nagyon mélyre megy. Sajnos ilyen nincs, a három kívánságunkból csak kettő teljesülhet: • Lehet kis dobozunk, ami mélyre megy, de érzéketlen lesz; • Lehet kis dobozunk, ami érzékeny lesz, de nem megy mélyre; • És lehet érzékeny és mélyre menő dobozunk, de akkor az nagy lesz. A második kompromisszum a pénztárcánkba markol, az igényeink és az anyagi lehetőségeink között kell olyan döntést hoznunk, ami mindkét szempontból megfelelő. Általában (de nem mindig) igaz, hogy a drágább jobb, azonban ha nincs meg a kellő tudás, tapasztalat, a jobban lévő potenciál rejtve maradhat (kapcsolódó példa a Ramona Center, amiben viszonylag drága hangszórókkal a hiányos ismereteim miatt nem sikerült jó eredményt elérni). Soha ne kezdd az első dobozodat drága hangszórókkal. Az esetleges kudarcélmény a ráfordított anyagiakkal négyzetes arányban, a sikerélmény viszont csak egyenes arányban nő. Ugye egyértelmű, mennyivel rosszabb érzés, ha egy 200.000 Ft-os doboz teljesít a várakozásokon alul, mintha egy 40.000 Ft-os teszi ugyanezt? Ráadásul eleve mások az elvárások is... Ha mégis elsőre drága hangszórókat veszünk, keressünk egy tervet, amit már többen is megépítettek és bevált nekik, majd ezt építsük meg illetve igazítsuk a saját ízlésünkhöz. Ha tudjuk, mi a célunk, meghoztuk a kompromisszumokat, eldöntöttük, mekkora dobozt szeretnénk, mekkora hangerőt szeretnénk vele produkálni, felmértük az elektronika képességeit, tisztában vagyunk az igényeinkkel/elvárásainkkal és meghatároztuk az anyagi keretet akkor nekiállhatunk az egyik leghosszadalmasabb, vívódásokkal teli lépésnek: a hangszórók kiválasztásának. Kell doboz? Ha nem is doboz, de valami mindenképpen kell, a hangszóró csupaszon nem képes mélyhangok lesugárzására. Nézzük, miért. Képzeld el, hogy a membrán előrefelé elmozdul. Ezzel "tolná" maga előtt a levegőt, ami megindul. Ugyanakkor a membrán hátulja is elmozdul, ahol most "hiány" van, ide valahonnan levegőnek kell jönnie, hogy a nyomás kiegyenlítődjön. A természet alapvetően lusta, a membrán elejétől menekülő levegő egyszerűen megkerüli azt és feltölti a membrán mögött keletkezett hiányt. Ez egy pongyola, de szemléletes magyarázat. A valóságban az történik, hogy a membrán eleje és hátulja ugyanazt a hanghullámot állítja elő, ám a két hullámforma egymással ellentétes fázisban sugároz, ami kioltja egymást. Ezt a jelenséget nevezik akusztikus rövidzárnak. Ahogy a képen is látható, a membrán mozgása azonos, de ellentétes fázisú (a koordinátatengelyben amikor a membrán eleje 1-es amplitúdót produkál, a hátulja -1-est) hanghullámokat hoz létre, melyek eredője a csend (-1+1=0). A dologhoz az is hozzátartozik, hogy a hanghullámok csak addig "kerülik meg" a hangszórót, amíg a hullámosszuk jóval nagyobb a membrán átmérőjénél. A hang hullámhosszát a hangsebesség/frekvencia képletből lehet kiszámítani, ahol a hangsebesség kb. 345 m/s. Ebből látszik, hogy egy 100 Hz-es hang (ami igazán már nem is annyira mélyhang) hullámhossza 3,45 méter, ami jóval nagyobb, mint a hangszórók, amiket általában használunk. :-) Magas frekvenciákon a hangszóró iránysugárzóvá válik, ezért a közép- és magastartományban az akusztikus rövidzár nem jelentkezik (természetesen a valóságban ez egy folyamatos átmenet, tehát nem úgy jelentkezik, hogy pl. az 1999 Hz még teljesen kioltódik, a 2000 Hz pedig már nem). Ez a magyarázat arra, hogy a doboz nélkül kipróbált hangszóró miért csak cincog és miért nincs egyáltalán basszusa. Az akusztikus rövidzár elkerülésére a hangszóró elejét és hátulját el kell választani egymástól. Ennek legegyszerűbb módja a hangfal (nem a hangdoboz!), ami azt jelenti, hogy a hangszórót egy falba építik be, így a membán eleje és hátulja két különböző légtérbe sugároz. Ez gyakorlatilag egy végtelen nagyságú zárt dobozként fogható fel. Ha a hangfalat összehajtogatjuk és a hangszóró mögött létrehozunk egy zárt teret, akkor máris eljutottunk a zárt hangdobozig. A zárt dobozban a membrán mögötti levegőt egy meghatározott térfogatba zárjuk, így a membrán hátoldalán keletkező hanghullámok onnan nem tudnak kiszabadulni, a sugárzásban csak a membrán egyik fele vesz részt. A zárt doboz pazarlás, hiszen a membrán hátoldalánál keletkező hangokat a dobozba folytjuk, ezzel romlik a hatásfok. A "dobozba zárt" hanghullámok felhasználásának legegyszerűbb módja a basszus-reflex (röviden reflex) doboz, melyet egy, a dobozba helyezett csővel lehet hangolni. A cső a benne lévő levegővel illetve a hangdobozzal együtt alkot egy rendszert. Minél hosszabb a cső, annál mélyebb frekvenciára hangolunk, ezen a frekvencián (illetve a környékén) a hangdobozba zárt hanghullámok felerősítve, a hangszóró membránjáról lelépő hanghullámokkal azonos fázisban lépnek ki, így a zárt dobozhoz képest a hangszóró alsó frekvenciás átvitele lefelé kiterjeszthető és a mélyfrekvenciás hatásfok növelhető. Egy hangdoboz basszus átvitelét általában az F3 ponttal jellemezzük. Ez az a frekvencia, ahol a hangdoboz átvitele 3 dB-lel az átlagos érzékenysége alá csökken, általában ezt szokták alsó határfrekvenciának nevezni. A gyári hangdobozoknál azonban gyakori, hogy a -10 dB-es pontot adják meg, aminek az egyetlen oka, hogy így szebb adatot írhatnak az adatlapra. Fontos paraméter még az impulzus válasz, ami azt mutatja meg, hogy az egységnyi amplitúdójú jelre a hangdoboz hogyan reagál. Minél rövidebb idő alatt áll vissza 0-ra és minél kevesebb hullámmal ez a görbe, annál feszesebb a hangszóró hangja. Az örök kérdés, hogy milyen dobozt építsünk. Ez olyan, amire megint csak nincs örökérvényű válasz. Nézzük meg, melyik doboztípusnak mi az előnye és mi a hátránya. Fontos: képleteket itt nem fogsz látni, amikor ezt olvasod, legalább 2006-ot írunk, szerintem van számítógéped is, tessék használni a szimulációs szoftvereket, sok van, van köztük ingyenes is, sőt olyan is, ami nem csak ingyenes, de jó is. Én a UniBox-ra esküszöm, ehhez csak egy Excel kell. Jól számol és ingyen van. A hangszóró önmaga egy rezgő rendszer (ezért van rezonancia frekvenciája), zárt dobozba építve egy újabb rezgő rendszer jön létre, új rezonancia frekvenciával. A dobozba zárt levegő légrugóként viselkedik és "keményíti" a felfüggesztést. Ebből következik az a rossz hír, hogy az új rezgő rendszer (azaz a zárt doboz) rezonancia frekvenciája (Fb) és jósága (Qtc) mindenképpen nagyobb lesz, mint a csupasz hangszóróé. Ez azért baj, mert a rezonancia frekvencia alatt az átvitel 12 dB/oktáv meredekségű csökkenő tendenciát mutat, vagyis a rezonancia frekvencia alatt a hangdoboz már csak egyre alacsonyabb hangnyomást tud produkálni, konkrétan a frekvencia feleződése esetén (1 oktáv) 12 dB a hangnyomás csökkenés. A rezonancia frekvencia azonban önmagában kevés, a végleges átvitel meghatározásához a jóságot is ismerni kell. A jóság a doboz nagyságától és a hangszóró teljes jóságától (Qts) függ. A képen jól megfigyelhető az átviteli karakterisztika változása az egyes hangolásoknál. Minél nagyobb a doboz, annál kisebb a jóság, és ahogy Qtc csökken, úgy fog egyre inkább csökkenni Fb is, ami így egyre közelebb kerül Fs-hez. A végtelen nagy dobozban (hangfalban) aztán Qtc=Qts, Fb=Fs lesz. Qtc csökkenésével az átviteli görbe is egyre hamarabb kezd el esni, tehát bár a hangszóró szabadon mért rezonancia frekvenciája (Fs) alatt nagyobb hangnyomás érhető el, ezért cserébe Fs felett érzékenységet veszítünk, F3 pont egyre magasabbra tolódik. Ellenkező esetben a doboz méretének csökkentésével Qtc és vele Fb is egyre magasabb lesz, az átvitelben Fb felett egyre nagyobb púp keletkezik és az F3 pont is egyre feljebb tolódik. Bár Fb felett érzékenységet nyerünk, a felfelé tolódó F3 pont illetve a púpos átviteli görbe miatt alatta nagyon hamar "elfogy" az érzékenység, bár a zárt dobozra jellemző 12 dB/oktávos csökkenés megmarad, a púp miatt érzésre sokkal meredekebbnek tűnik. Ha a púp túl nagyra nő, akkor a hangdoboz hangjában ez a frekvencia tartomány nagyon hangsúlyos lesz, megjelenik az "egy-hangjegyes basszus" jelensége. A zárt doboz "klasszikus" hangolása az akusztikus felfüggesztés, amikor a doboz térfogatát (Vb) Vas/3 méretre választjuk. Ez jó a membránkitérés szempontjából, a doboz légrugója elég keményen fogja a membránt, viszonylag sok esetben ezzel már eleve egy elég kellemes hangolás adódik. Kiindulópontnak mindenesetre ez tökéletes, aztán a szimulátor eredményei alapján lehet rajta finomítani. Az ábrán látható, hogyan befolyásolja a dobozméret illetve a hangolás a membrán által végzett maximális kitérést. Ahogy csökken Qtc és nő a dobozméret, a légrugó egyre kevésbé csillapítja a membránt, ilyenkor nagy teljesítmény mellett mélyfrekvenciákon viszonylag könnyen elérhető a maximális mechanikai kitérés (Xmech), ezért az ilyen dobozhangolás esetén fokozott figyelmet kell fordítani a mechanikus terhelhetőségre vagy kemény felfüggesztésű hangszóró kell, ahol a felfüggesztés eleve megakadályozza Xmech elérését. Qtc-nek vannak "kitüntetett" értékei. Az egyik a 0,5, ekkor lesz a hangszórónak a legjobb az impulzus válasza (ld. a jobb oldali ábrán). Ekkor Fb frekvencián az átviteli görbe 6 dB-lel alacsonyabb, mint a névleges érzékenység. A következő kitüntetett érték a 0,707, ekkor Fb=F3, itt érhető el a legalacsonyabb alsó határfrekvencia. Mivel Fb=F3, ezért a rezonancia frekvencián az átviteli görbe 3 dB-lel alacsonyabb a névleges érzékenységnél. Az impulzus válasz itt még jó, bár enyhén hullámozhat, de gyors lefutású. A következő érték a Qtc=1, ekkor F3 már feljebb tolódott és megjelenik Fb felett egy 1,25 dB-es kiemelés (púp). Őt követi a Qtc=1,3, ekkor a doboz már nagyon csillapított, F3 még feljebb tolódik és 3 dB-es kiemelés lesz az átvitelben. A jóságot 0,5 alá nem érdemes vinni, mert az Fb alatti nyereség a gyakorlatban nem kárpótol az Fb feletti veszteségekért és az impulzus válasz is elnyúlik, nem beszélve arról, hogy a nagy dobozban a membránt csak a saját felfüggesztése csillapítja, ezért ilyen felhasználásra csak a kemény felfüggesztésű hangszórók alkalmasak. Minél nagyobb a doboz, annál közelebb áll mint akusztikai környezet a hangfalhoz. Igazi hangfalat nem szoktunk építeni, a dolognak inkább autóban van jelentősége, egy szedán kalaptartójába beépített hangszórónak a teljes csomagtartó a doboza, ami ha mondjuk 500 liter, akkor már elég nagynak számít ahhoz, hogy közelítse a hangfal fogalmát. Persze az ilyen hangszórókat eleve nagy Qts-sel tervezik (jellemzően 0,7-0,9 körüli értékekkel), ezért a Qtc ekkor sem tud nagyon alacsonyra csökkenni. Az ilyen hangszóróknak a felfüggesztése is merev. Az átvitel szempontjából optimális kompromisszum a 0,707-es Qtc, általában erre érdemes törekedni, ekkor lesz a legalacsonyabb az F3, miközben még jó impulzus válaszra számíthatunk. Erre azonban nem mindig van lehetőség. Előfordulhat például, hogy egy hangszórónak annyira magas a jósága (Qts) és az ekvivalens térfogata (Vas), hogy az optimális Qtc csak nagyon nagy dobozban érhető el. Ez helyproblémákat, vagy membrán csillapítatlansági gondokat is okozhat (nagy hangnyomás kis membránnal). Ilyen esetekben sincs feltétlenül gond. Egy 0,8-as Qtc szinte éppen olyan tökéletes, mint a 0,707, sőt, az impulzus válasz kivételével még jobb is. F3 minimálisan növekszik, a púp elhanyagolható (0,2 dB), viszont az átviteli görbe kicsivel később kezd el esni, mint a 0,707-es optimális jóság esetén. Ha ez sem megoldható, akkor már mérlegelni kell, esetleg el kell gondolkodni azon, hogy jó hangszórót válaszottunk-e. :-) Egy biztos, Qtc=1 fölé csak nagyon indokolt esetben, 1,3 fölé pedig csak akkor menjünk, ha tudjuk, mit csinálunk. Foglaljuk össze a zárt dobozt. Előnyei: Egyszerű, kisebb hibákat jól toleráló konstrukció (ha a 0,707-es Qtc helyett 0,6 vagy 0,8 sikerül, az gyakorlatilag észrevehetetlen). 12 dB/oktáv meredekségű átviteli görbe, F3 alatt is relatíve jól dolgozik. Kisebb doboz elég neki, mint a reflexnek. Magasabb jóságú (Qts=0,5-0,6) hangszórók többnyire csak zárt dobozban használhatóak értelmesen. Gyors lefutású, kellően alacsony Qtc esetén durva lengésektől mentes impulzus válasz. Nem túl nagy doboz esetén a dobozban lévő levegő keményen megfogja a membránt, ezzel védi a nagyon lágy felfüggesztésű hangszórókat a túlzott mértékű membránmozgástól. Természetesen vannak hátrányai is: Az elérhető alsó határfrekvencia magasabb, mint a reflex dobozé, ha a 0,707-es jóságra hangolunk, akkor jellemzően Fs 1,5-2-szeresére esik az F3 pont, ez a hangszóró jóságától (Qts) függ, minél kisebb ez utóbbi paraméter, annál magasabb lesz az F3 pont. A 0,4-es jóság alatti hangszórók csak extrém alacsony Fs esetén tudnak kellően mélyre menni, ez a jóság csökkenésével még tovább romlik. A manapság gyártott hangszórók túlnyomó többsége reflex dobozhoz optimalizált T/S paraméterekkel rendelkezik, zárt dobozba való hangszórókat általában csak az árskála két végén találunk. A reflex doboz úgy készül, hogy a zárt dobozba beépítünk egy csövet. A csőben illetve a dobozban lévő levegő együttesen kialakít egy újabb rezgő rendszert, mely egy bizonyos frekvencián (hangolási frekvencia) hangot kelt. Ha ezt a frekvenciát alkalmasan választjuk meg, a hangszóró mélyfrekvenciás átvitelére alul rásegíthet, így az alsó határfrekvencia - jellemzően 1 oktávval - alacsonyabbra kerül. Ennek árát a meredekebb átviteli görbe esésben fizetjük meg, a reflex doboz hangnyomása a hangolási frekvencia alatt 24 dB/oktáv meredekséggel csökken. Reflex dobozba jellemzően a 0,3-0,4 jóságú hangszórók építhetőek, de mint eddig is mindent, ezt is a felhasználás célja határozza meg döntően. A klasszikus méretezés szerint, ha Qts=0,383, akkor a dobozméret (Vb) Vas*0,707, a hangolási frekvencia (Fb) pedig megegyezik a a hangszóró rezonancia frekvenciával illetve ugyanitt lesz a hangdoboz alsó határfrekvenciája (Fb=Fs=F3). De a reflex hangolással sokféle átvitel létrehozható, ezek mind-mind az adott felhasználástól függően lehetnek jók. Nézzünk néhány példát. A kék szín az optimális hangolás, ekkor az átviteli görbe szépen, egyenletesen csökken és F3 törésponttal egy szép 24 dB/oktávos görbét hoz létre. A zöld görbe mutatja, hogy lehet még lejjebb is vinni az alsó határfrekit, azonban ezzel együtt az optimálisnál nagyobb doboz kell és az átvitel "teknősödik". A legnagyobb hátrány mégsem ez, hanem az ez által okozott ronda impulzus válasz. Alapvetően kerülni kell az olyan átvitelt, ahol a hangolási frekin magasabb a hangnyomás, mint felette. Ez két esetben szokott előfordulni: ha túl mély a hangolás és/vagy túl nagy a doboz. A barna görbe mutatja, hogyan lehet szépen behangolni egy magasabb jóságú hangszórót: ez esetben arra kell törekedni, hogy a görbén lévő kiemelés szépen "gömbölyödjön". Ugyanez követendő akkor, ha a hangszórót az optimálisnál kisebb dobozba tesszük. Az alacsony jóságú hangszórók sem menthetetlenek, ezeknél az átviteli görbét csökkenő tendenciára hangolva, majd utólag az erősítőn némi mélykiemelést használva elérhető az alacsony alsó határfrekvencia kis dobozban. A fenti átvitelekhez tartozó impulzus válaszok láthatóak az ábrán. Az impulzus válasz annál jobban elnyúlik, minél alacsonyabb az alsó határfrekvencia. Ugyanakkor a teknős átvitelnél még tovább romlik a helyzet, az impulzus válasz lengései szabálytalanná válhatnak, bár ehhez azért tényleg nagyon csúnyán kell hangolni. Látható, hogy minden esetben csúnyább a görbe, mint a zárt doboznál, ez az egyik ára annak, hogy mélyebbre megy. A reflex doboznak van még egy fontos tulajdonsága, a membránmozgás csillapítása. A hangolási frekvencián a reflexcső sugároz, ezért ezen a frekvencián illetve a környékén a membrán alig mozog. De gondolom már te is tudod, hogy az élet nem ilyen egyszerű és bizony ennek is van ára: a hangolási freki alatt a membrán gyakorlatilag csillapítatlan, csak a saját felfüggesztésében bízhat. A fenti ábrán jól látható, hogy a hangolási frekin alig kell megmozdulnia a hangszórónak, alatta viszont nagyon gyorsan emelkedik a maximális kitérés. Jó tudni, hogy az "átlagos" zenében 40 Hz felett vannak a nagyobb amplitúdójú jelek, ezért a hangdobozunkat nem javasolt 40-45 Hz fölé hangolni. Ha mégis fölé hangolunk, akkor fokozottan figyelni kell a membrán kitérésre. Nagyobb teljesítmény esetén akár aktív szűrésre is szükség lehet a hangolási frekvencia alatt. A reflexcsőben levegő van, ami mozog és ezzel hangnyomást kelt. Minél nagyobb a hangnyomás, annál több levegőt kell megmozgatni, ami csak úgy lehetséges, ha több levegő áramlik keresztül a csövön. Azonban ha a csőben a levegő túlságosan gyorsan mozog, előbb-utóbb problémás lesz átfurakodnia a szűk csövön. A levegő nekiütközik a cső falának, éleinek, ezzel egy érdekes, recsegő-kattogó hangot produkálva, ami ugyan zenével nem annyira feltűnő, de mindenképpen hallható és ha egyszer meghallod, utána állandóan arra fogsz figyelni. A fenti grafikon mutatja, mekkora sebességgel áramlik a levegő. Itt ki van emelve két érték, az egyik a hangsebesség 5%-a, a másik a hangsebesség 7,5%-a. Utóbbi érték átlépésekor gyakorlatilag garantált a recsegés, de célszerű, ha 5% alatt tudjuk ezt a grafikont tartani. Minden esetben a lehető legnagyobb átmérőjű csövet használjuk, illetve ha lehet, használjunk lekerekített ("trombita") végű csövet, ezzel kicsit magasabbra tolódik a recsegés küszöb. A cső általában egy valóban kerek cső alakú műanyag darab, de bármiből lehet. Sőt, még csak kereknek sem kell lennie. A fontos a cső hossza és "sugárzó felülete". Ez utóbbi egy 10 cm átmérőjű cső esetén 78,5 cm2 (az r^2*pi képletből), ez tehát nagyjából helyettesíthető egy 10x7,8 cm-es téglalap alakú "csővel", amit akár fából, a doboz anyagából is kialakíthatunk. Foglaljuk össze a reflex doboz előnyeit: • Alacsonyabb alsó határfrekvencia, mint a zárt doboznak. • Kisebb membrán mozgás a hangolási frekvenciáig. • A legtöbb gyártó reflex dobozba optimalizálja a hangszóróinak paramétereit. A hátrányok: Az alsó határfrekvencia alatt 24 dB/oktáv meredekségű esés. • Nagyobb doboz kell, mint zártban. • Kevésbé precíz, hosszabb impulzus válasz. • A hibákra érzékenyebb konstrukció. • A hangolási frekvencia alatt a membránt a doboz nem csillapítja. • Kis térfogatú doboz mélyre hangolása extrém hosszú csövet igényel. A kérdés már csak az, hogy lyukas legyen a doboz, vagy sem? Ha a számosságot nézzük, én több előnyt soroltam fel a zártnál, mint hátrányt, a reflexnél pedig fordítva. Ez alapján az lenne az egyértelmű végeredmény, hogy a zárt a jobb. Azonban minden egyes konstrukciónál más-más súlyok rendelhetőek az egyes szempontokhoz. Például egy mélynyomónál a legfontosabb szempont mindenképpen az alsó határfrekvencia, ami sok esetben a reflexdoboz felé viszi el a mérleg nyelvét, de hasonlóan előnyben van a reflex doboz, ha nagy hangnyomást szeretnénk elérni, de ebben a hangszóró mechanikai képességei korlátoznak. Én - hacsak lehetséges - a zárt dobozt pártolom, elsősorban a gyors impulzus válasz miatt, de ha úgy alakul, nem vetem meg a reflexdobozt sem. Ahogy írtam is, mindig minden a felhasználás céljától függ. A hangdobozépítés legmunkásabb része a doboz elkészítése. Eddig eljutottunk oda, hogy megterveztük a hangdobozunkat, kiszámítottuk a térfogatát és behangoltuk. Ideje hát elkészíteni hangszóróink föl