Hangládák - Reflex doboz

Sugárzásjavító foglalatok ...

Reflex doboz.

Amíg a zártrendszerű doboznál a hangszóró membrán hátoldaláról kisugárzott hanghullámok a hangdoboz belsejében elnyelődnek és így nem játszanak szerepet a hangvisszaadásban, addig a reflexrendszerben egy második, basszusreflex- vagy fázisfordító nyíláson át hallhatóvá válnak. Ez a nyílás lehet cső, ill. alagút formájú, esetenként a nyílás szerepét átveszi a passzív sugárzó, egy mágneskörétől, lengőcsévéjétől megfosztott hangszóró. Maga az elv a klasszikus Helmholtz-rezonátor elméletén alapszik. Helmholtz a kísérleteit hosszúnyakú gömb alakú palackokkal végezte, az is igaz, hogy a hangtér káros rezonanciáinak elnyelésére használta őket, vagyis külső gerjesztés történt. Az analógia teljes, mi ugyan a csövet befelé fordítottuk a dobozba, de a gerjesztés is belülről jön, ezáltal a teljes rendszer sugárzása két részből tevődik össze, az egyik maga a sugárzó (driver), a másik a nyílás (port). Az alábbi ábrából kiderűl, hogy miért is írtam, hogy képes a rezonancia pontig, sőt kevéssel alatta is sugározni.

A reflex-doboz készítése nem csupán abból áll, hogy meglékeljük a már elkészült zártdobozt és belenyomunk egy darab műanyag lefolyócsövet, hiszen a dobozban és az alagútban lévő levegő együtt, egy csatolt rezgőkört alkot. Éppen emiatt, a megszokott Thiele-Small paraméterek, a Q_ts, V_as, és F_s, mellé még bejön a képbe egy fontos paraméter: a Q_l, a hangsugárzó rendszer vesztesége, ami a következők miatt lép fel, mint pl. a csillapítatlan oldalfalak, vagy a sugárzó kosara, avagy az oldalfalak berezgése. Ennek a paraméternek az értéke függ a doboz űrtartalmától és 3÷20-ig terjed, minél kisebb, annál nagyobb a veszteség. Richard Small a használható értékeket 5, 7 és 10-ben maximálta, és úgyszintén kifejezhetők elektromos felüláteresztő szűrők átviteli függvényeként. Ez utóbbi paramétert kivéve, a többihez a sugárzó gyári adatlapjáról juthatunk hozzá, vagy magunk is megmérhetjük a alapján.

Mint minden sugárzásjavító foglalat esetében, itt is létezik egy optimális értéksor, amely egy „veszteségmentes” konstellációt eredményez: Q_ts = 0,383, h = F_b / F_s = 1 és alfa = V_as / V_b = 1,414. Az így méretezett doboz egy 4.rendű Butterworth-szűrő tulajdonságaival fog megegyezni, ahol Q_l = 7 . Egyéb esetekre a következő táblázat nyújt segítséget. A táblázat a sugárzó Q_ts-e szerint rendezett, további paraméterek a h, és az alfa. A két utolsó oszlopban a módus, hogy melyik szűrőtípussal van rokonságban felmenő ágon és a szűrő, amely azt mutatja, hogy az optimális doboztérfogattól való eltérés esetén, milyen típusú elektronikával tudjuk a frekvenciamenet egyenetlenségeit korrigálni.

Talán a felépítése révén, de az egyik legellentmondásosabb doboz konstrukció a világon, szabadalmaztatása (1930) óta, számtalan kisebb-nagyobb névtől jelent meg publikáció, természetesen teljesen másképp értelmezve a paramétereket és használatukat. Létezik, egy akusztikailag és matematikailag is teljesen korrekt eljárás, a hálózatszintézisen alapuló tervezési módszer, a Weinberg-Lampton féle, de a mátrixszámítás „gyönyöreit” általában mindenki kihagyja. Én is inkább az eredeti Thiele-Small ajánlásokat használom, figyelembe véve a sugárzásjavító foglaltok eredendő célját, a sugárzó rezonancia frekvencián mutatott anomáliáinak csillapítását, mélyfrekvenciás javulással egybekötve. Ebből a szemszögből nézve, a következő ábra egy optimálisra méretezett és tuningolt rendszer impedancia-menetét mutatja.

A vörös diagram a sugárzó impedanciája szabadon, a kék a beépített állapot. Jól látható, hogy az egy, igen nagy méretű 27,5 -os csúcs 56 Hz-nél, két kisebb, egyenként 20,7 -os ( 38,5 és 78,7 Hz) púppá szelidűlt, az eredeti rezonancián pedig 15,5 -ra csökkent. Az impedanciagörbe vizsgálata egyébként sem haszontalan ténykedés, jelen esetben még a következőkről ad információt: a reflex alagútba zárt levegő, mint egy „dugattyú” működik és rezonancia pontja 38,5 Hz-nél van, míg maga a doboz ( tekintsük úgy, hogy a reflexnyílás be van falazva), 78,7 Hz-es rezonanciával működik. Felhívom szives figyelmüket, hogy a fenti ábrát nem én találtam ki, hanem valódi mérések eredménye.

Természetesen a Java Applet által rajzolt grafikont itt is csak tájékoztatási célzattal mellékelem, a jelleg minden esetben stimmel, az értékek nem biztos, hiszen az applet egy ideális esetet számol, amibe még beleszól a sugárzó, a doboz és a lyuk. Apropos, lyuk ! Következzen a fekete leves, miután kiszámoltuk a doboz térfogatát, ki kell számolnunk a reflex alagút paramétereit. Mivel, mint már említettem, a csőben lévő levegő, mint egy „dugattyú” mozog és ha nem jól méretezett, hangot is fog adni ennek a ténynek, pontosabban a turbulencia, lévén a „dugattyú” túl gyorsan mozog. Lesz tehát egy minimális reflex nyílás felület, aminél nagyobbra kell venni a tényleges méretet, de nem nagyobbra mint a sugárzó átmérője, ill. felülete. A huzat, akarom mondani, a légmozgás sebessége nem haladhatja meg a 15 m/s-ot, vagyis a hangsebesség 4,5 %-át. Az sem teljesen mindegy, hogy a cső, ill. alagút dobozban lévő vége szabadon áll, vagy egy terelőlapon landol (zárt), mert más a korrekciós érték. Akkor is más korrekciót alkalmazunk, ha alagútról van szó, ilyenkor praktikussági okokból az egyik oldalfal, esetleg akár három, alkotja az alagút oldalát is.

Az eddiekben kiszámoltuk a leendő doboz térfogatát egy feltételezett paraméter a Q_l szerint, majd kiszámoltuk a reflexnyílás minimális átmérőjét (felületét), hosszát. Ezekután már csak a doboz fizikai méreteit kell meghatározni és jöhet a fűrész, utána pedig az elektromos cizellátor, mármint a tuning, az egész összehangolása. Ha már eldöntöttük, hogy milyen formájú és mekkora átmérőjű reflexnyílást akarunk, a számított hosszt irányadónak véve, a tuningolást a hossz „belövésével”, pl. teleszkópos cső segítségével, végezzük, hangkártya + program ajánlott. Én a Loudspeaker LAB-ot használom impedancia mérésre, meglehetősen jó eredménnyel. Ha valami hasonlót látunk a diagrammon, mint a második ábrán, jó úton járunk, ezen már csak rontani tudunk a hangváltóval, csillapítóanyagok behelyezésével, reflexnyílás áthelyezésével ( elölről hátúlra és vica versa ), de némi mazohizmus árán, még kiszámíthatunk néhány dolgot, mint a már működő rendszer Q_l-je. Sok sikert !