Pojednostavljen metod za određivanje nekih od Thiele-Small parametara

[Doca]

Moderan pristup dizajnu zvučnih kutija podrazumeva poznavanje takozvanih Thiele-Small parametara drajvera koji planiramo da koristimo. Na žalost, vrlo često ne znamo nikakve podatke osim nominalne impedanse i snage, dakle baš one dve karakteristike koje nam za proračun kutije i skretnice NISU potrebne. Možda će ovo mnogima izgledati čudno, ali to je stvarno tako jer snaga zvučnika ne figuriše nigde u proračunu, a za pravilan proračun pasivnih skretnica nam treba prava tj. izmerena impedansa drajvera na predviđenoj prelomnoj frekvenci a ta impedansa NIKADA nije jednaka nominalnoj impedansi!

Koji su to parametri koji su nam neophodni i šta oni znače? Postoji više desetina Thiele-Small parametara ali nam za proračun, na sreću, treba samo nekoliko i to:

Fs = rezonantna frekvenca drajvera u slobodnom prostoru
Rzv = omska otpornost kalema drajvera
Qes = električni Q-faktor (faktor "dobrote") drajvera
Qms = mehanički Q-faktor drajvera
Qts = ukupni Q-faktor drajvera
Vas = odgovarajuća zapremina vazduha koja ima istu komplijansu kao vešanje drajvera
Zrez = impedansa drajvera na rezonantnoj frekvenci

Renomirani proizvođači najčešće daju prilično iscrpan spisak parametara za drajvere koje proizvode i to se u barem 90% slučajeva uglavnom odnosi na dubokotonske drajvere, takozvane "woofer"-e jer se od prilike isto toliki procenat celog proračuna (ako ne i više!) odnosi na proračun kutije u kojoj će raditi woofer. Na žalost, ako smo kupili neki nepoznati drajver najčešće za njega niti imamo niti je moguce doći do parametara, osim da ih sami izmerimo i proračunamo. Za taj posao nam treba nekoliko instrumenata i to:

Audio Signal-Generator što boljeg kvaliteta i sa mogućnošcu promene izlazne frekvence i izlaznog nivoa. Za ova merenja je vrlo bitno tačno očitavanje frekvence signala pa je neophodno da generator ima što tačniju frekventnu skalu. Ako nije tako, morate nabaviti i frekvencmetar za tačno očitavanje frekvence generatora.Umesto klasičnog signal-generatora može izvrsno da posluži i što kvalitetnija zvučna kartica u vašem PC-u uz neki od brojnih softvera koji se nalaze na Internetu (mnogi su besplatni). Tada vam neće trebati frekvencmetar.

Prosečno kvalitetno audio pojačalo manje snage ( više je nego dovoljno 10W jer će već 1W zadovoljiti veći deo potreba)

Audio voltmetar ili neki od kvalitetnijih današnjih digitalnih "univerzalaca" - multimrtara

Otpornik snage 2 do 3 W i otpornosti između 5 i 10 oma/1% ali NE žičani već metal-film ili ugljeno-slojni, dakle sa što manjim parazitnim induktivitetom.

Download-ujte fajl "TS_proracun.xls" (13KB)koji se nalazi kao dodatak uz ovaj tekst. Potrebno je da u PC-u imate instaliran Microsoft - Excel (koji je deo Microsoft-Office paketa) da bi mogli da koristite ovo pomagalo koje će vam automatski proračunati potrebne parametre kada u njega budete ubacivali podatke u procesu merenja.

Ovih nekoliko gore navedenih stvari treba povezati kao što je to dato na slici

PROCES MERENJA

Upisujte merne podatke SAMO U ZASENČENA POLJA u proračunu, a vrednosti u svim ostalim poljima će program sam automatski proračunati!!!

Povežite Signal generator i pojačalo kao na šemi i uključite ih bar 15 minuta pre merenja. Za početak postavite i izlazni nivo generatora i "Volume" na pojačalu na minimum

Izmerite om-metrom što preciznije otpornost serijskog otpornika "Rser" i otpornost kalema zvucnika "Rzv" i upišite te vrednosti u odgovarajuća polja u proračunu
Podesite frekvencu generatora na oko 150-200Hz a njegov izlazni nivo na nekih 300-500mV

Na izlaz za zvučnik pojačala priključite serijski otpornik i zvučnik kao na šemi. PAŽNJA! Zvučnik MORA biti bukvalno u slobodnom prostoru tj. nigde oko njega ne bi smelo biti bilo čega blize od nekih 70cm do 1m. Najbolje bi bilo okačiti ga na jačem najlonskom kanapu da visi sa plafona ili tako nekako

Postavite audio voltmetar na opseg oko 2-3V priključite ga direktno na zvučnički izlaz pojačala i podešavajte "Volume" na pojačalu dok ne dobijete očitavanje tačno 1V i to upišite kao "Vpa" u odgovarajuće polje u proračunu

Sada premestite Audio-voltmetar da meri napon na Rser baš kao što je na šemi postavljen

Na generatoru polako smanjujte frekvencu gledajući na pokazivanje Audio-voltmetra i pokušajte da pronadjete frekvencu na kojoj je očitavanje napona na "Rser" najmanje. To je rezonantna frekvenca "Fs" drajvera u slobodnom prostoru i upišite je u proračun

NE DIRAJUĆI I NE MENJAJUĆI NIŠTA, očitajte napon na "Rser" koji u tom momentu pokazuje audio-voltmetar i to je "Vrez" pa i njega upišite odgovarajuće polje u proračunu

Obratite pažnju na vrednost u polju parametra "Napon pri -3dB" tj. "V-3".

Sada vrlo polako podešavajte frekvencu na generatoru i to i ispod i iznad rezonantne frekvence da pronadjete dve tačke (jedna je ispod a druga iznad rezonanse) na kojima je napon koji očitava Audio-voltmetar isti kao vrednost koja piše pored "V-3".
Frekvencu iznad rezonanse na kojoj se to događa upišite u proračun u polje kod "Fh (-3dB)" a frekvencu ispod rezonanse u polje "Fl (-3dB)"

Ostalo vam je još da odredite "Vas" i da bi to izveli moraćete da napravite malu drvenu kutiju oblika kocke čija je svaka ivica (spoljna) malo veća (2-3cm) od prečnika membrane ili još tačnije "korpe" drajvera. Na primer, za woofer sa membranom od 10" (oko 250mm) trebaće vam kutija-kocka čije su sve spoljne ivice oko 27-29cm. Nema potrebe da ova kutija bude nešto specijalno kvalitetno urađena ali je potrebno da solidno dihtuje. Dovoljno je koristiti ivericu debljine 15-18mm. Kada napravite kutiju, izmerite tačno njene unutrašnje dimenzije i izračunajte zapreminu u litrima. U koliko ste sa unutrašnje strane postavljali po spojevima nekakva ojačanja (letvice ili slično) morate njihovu zapreminu oduzeti od pune zapremine koju bi kutija imala da one nisu ugrađene. Takva ojačanja za ovu svrhu inače nisu neophodna. Na jednoj stranici kutije treba napraviti otvor precnika kao membrana. Zvučnik se montira SPOLJA na kutiju ali ne kao kod izrade prave kutije da mu magnet bude unutra već ovde magnet ostaje spolja a membrana gleda u unutrašnjost kutije. Pazite kod pravljenja otvora da ostane dovoljno mesta za šrafove kojima ćete pričvrstiti zvučnik! Pre nego što pričvrstite zvučnik, izmerite tačan prečnik otvora koji ste napravili i taj podatak zajedno sa ostalima koji su potrebni pod "Proračun zapremine konusa" upišite u odgovarajuća polja.

Povežite sada zvučnik ponovo kao što je dato na šemi i menjajući frekvencu Signal-generatora pronađite sada novu rezonantnu frekvencu na isti način kao što ste to uradili kada je bio u slobodnom prostoru. Sada će ta frekvenca biti viša nego ona predhodna. Taj podatak je "Rezonansa u kutiji" tj. "Fb" i taj podatak unesite u odgovarajuće polje u proračunu. Program će automatski preračunati sve ostale podatke i tog momenta ćete imati sve parametre koji su vam potrebni za projektovanje zvučne kutije za taj drajver.

Moj vam je savet da za dalji proračun koristite jedan više nego zadovoljavajući (I UZ TO BESPLATAN) program koji se zove "WinISD" a možete ga naći na adresi:

http://www.linearteam.org/download/winisd/winisdbeta.exe (oko 830KB)

Uzmite u obzir da ono što gotovo svi mi samograditelji tj. DIY-majstori radimo, ipak nije High-End i da zato nema potrebe da tragate i ko zna šta platite za neki super-profi softver. "WinISD" će više nego savršeno odraditi sve ono što je potrebno za jedan DIY dizajn.

DA SE RAZUMEMO!!! Ja ne kažem da niko od DIY entuzijasta nije sposoban ili neće nikada napraviti nešto što je High-End, ali ako želite da stvarno uđete i savladate ove "vode" audio dizajna, morate pre svega biti realni, sagledati šta i koliko u nekom momentu znate i možete i još važnije da kroz sve to idete postupno praveći sve bolje i bolje dizajne kako se povećavaju vaša znanja i veštine. Svaki drugi prilaz, u stilu... "ma sad' ću ja odmah u startu da uradim jednu High-End kutiju..." a do tog momenta niste napravili ni jednu-bilo kakvu, vodi vas skoro sigurno do razočarenja. To što ste možda dali ko zna koliko Eura za bog-zna-kakve drajvere, još uvek ne znači da će te sa njima napraviti High-End kutije. Drajveri su važan ali ne presudan deo igre...

[batka]

Многу пати со некои членови на Форумов сум се спорел на ова тема - Thiele-Small параметри. Често пати  ме прозивале како сум бил против нив! Во секој случај ,како што рече и Дока 90% од параметрите и од мерењата нивни ,се сведуваат на прорачун на димензиите на кутиите.
Цитирам:
Renomirani proizvođači najčešće daju prilično iscrpan spisak parametara za drajvere koje proizvode i to se u barem 90% slučajeva uglavnom odnosi na dubokotonske drajvere, takozvane "woofer"-e jer se od prilike isto toliki procenat celog proračuna (ako ne i više!) odnosi na proračun kutije u kojoj će raditi woofer.

Значи,се слагаме дека параметрите го даваат волуменот на кутијата и нивната пресметка се однесува само на вуферот.
Е,за да поедноставам јас направив една проста табела која го прикажува соодносот на големината на басот ( во инчи ) и волуменот на кутијата.И да земете да мерите ,или ако сакате побргу да ги видите димензиите ( волуменот) на кутијата во табелата - резултатите се скоро исти.

Значи,дури дозволив,ако Qts е релативно низок  да се  намали волуменот на кутијата со тоа да се зголеми овој параметар до пристојни граници,ако за тоа има разумна процена ( пример намалување на димензиите на кутијата поради неможноста за физичко сместување,транспорт итн.)

При градба на звучна кутија не смее да се занемари и разместувањето на високотонецот и евентуално среднотонецот,ако кутијата е тросистемска.Постојат правила и мерења каде ,на кое растојание треба да се постави високотонецот во однос на вуферот .Поедини конструктори дури прават и поместување на површините за да дојде до правилно фазирање на басот и високотонецот,Ова значи дека високотонецот се сместува во посебна кутија која се поставува малку поназад од кутијата на басот.За среднотонецот е најдобро да се постави ( затвори) во посебна кутија-во-кутија за да се спречат несакани резонанции.

Значи се слагам дека самите звучници,макар колку да се скапи,не одлучуваат дали кутиите ке бидат High-End.Мајсторијата на градителството се состои од избор на материјалот,неговото сечење,лепење,склопување,финишот,дампирањето,монтажата....

И на крај - свртниците.Сметам дека се многу битни и на нив не треба да се импровизира и штеди.И уште - усвирувањето - подесувањето,слушањето со денови,менување на компоненти,додека звукот не му легне на увото.

Најбитно е - што сакате и како сакате да го  слушате за вас вистинскиот звук .

[Maki]

Добро е што Doca постираше програмче за мерење ТС параметри,али да ги потсетам членовите на форумот дека сличен програм од Емилијан Иљоски Presmetka na TS.xls беше даден пред 6 години у Емитер 2/2007 и тој може да се симне од линкот на страната

Code: [Select]

http://emiter.com.mk/poveke.php?napis_id=1025
На истата страна може да се симне програмот NCH tone generator и програмот за прорачун на звучни кутии WinISD.
Споено мислење: [time]06 Мај 2013, 14:02:36[/time]

Значи,се слагаме дека параметрите го даваат волуменот на кутијата и нивната пресметка се однесува само на вуферот.
Е,за да поедноставам јас направив една проста табела која го прикажува соодносот на големината на басот ( во инчи ) и волуменот на кутијата.И да земете да мерите ,или ако сакате побргу да ги видите димензиите ( волуменот) на кутијата во табелата - резултатите се скоро исти.

Она што не се слагаме е тоа што сите книги кажуваат дека со ТС параметрите  се рачуна колкава кутија треба и може да се предвиди колкава ќе биде f3 и каков ќе биде квалитетот на басовите,а ти кажуваш дека тоа нема везе. Замоли го Doca да ти објасни,ако не ми веруваш мене.
Табелата ти важи само за тие ефтините басови Simsonik и Biema што ги продаваш,нема везе таа табела со стварноста и со квалитетни басови.

Значи,дури дозволив,ако Qts е релативно низок  да се  намали волуменот на кутијата со тоа да се зголеми овој параметар до пристојни граници,

Неколку пати ти кажувам дека грешиш за ова,а ти никако да отвориш книга за ТС параметри и да се увериш дека грешиш.
Параметарот Qts не можеш да го зголемиш со намалување на волуменот на кутијата!Параметарот Qts е сопствен Q фактор на вуферот,него не можеш да го промениш,види и кај Doca што напишал.
Она што се менува со друг волумен на компресиона кутија е параметарот Qtc, не е тоа Qts параметарот.

[Doca]

Ne znam sta je i kako odradio Emilijan Iljoski, ali taj tutorijal i XLS fajl su na mom sajtu od 05 Maja 2005god. Moguce da je to koristio kao osnovu... a mozda je i sasvim drugacije?!