Aktiivinen subwoofer-suodin

Suosituksi tullut 100/1:n suodinosa oli käytössäni noin kolme vuotta. 100/1:n suodin toimii hyvin, mutta sen suunnittelusta on kulunut kohta 20 vuotta. Tänä aikana on löytynyt uusia tekniikoita, joilla saadaan samat toiminnot aikaan paremmilla ominaisuuksilla. Päätin rakentaa itselleni uuden suotimen, joka muokattaisiin omaan järjestelmääni sopivaksi. Teknisiltä ominaisuuksilta vaadin: 24db/okt jakojyrkkyys, vasteen suoristaminen ja SMD -tekniikka. Tärkeä vaatimani ominaisuus oli myös häiriöttömyys ja hyvä häiriönkesto. Muuntajan rakensin erilliseen koteloon ja käyttöjännitteet toin tasasähkönä DIN -liittimellä suotimelle.

Prototyyppi toimi ensimmäisellä kerralla mutta tasonsäätöä piti hieman muuttaa. Suodin ei aiheuttanut mitään hurinaa. Uuden suotimen ansiosta bassotoisto yhtenäistyi pääkaiuttimien kanssa. Subbaria ei enää erota äänikentästä. Bassorumpu iskee ajallaan eikä jää soimaan. Urut tuntuvat välillä kehossa mutta kuminasta ei ole tietoakaan. Refleksistä tuttu puhiseminen hävisi. Taajuusvaste menee -3dB:nä 30 Hz:iin ja ryhmmäviive pysyy suhteellisen pienenä koko kuuntelualueen. Elokuvia varten levyllä on padi ennen korjauskytkentää, siihen voi rakentaa korostuksen ohituksen kovempia kuunteluvoimakkuuksia varten. Vaihtokytkimen toinen sisääntulo kytketään korjauskytkennän ulostuloon ja keskimmäinen nasta alipäästön R15 toiseen päähän. Ohituskytkin on kuitenkin osoittautunut käytön aikana tarpeettomaksi, sillä korjaus vain parantaa elokuvien efektejä. Mitään tehon loppumista tai elementin liikealueen ylittämistä ei ole tapahtunut. Hyvin laitteistoon integroitunut subbari ei tarvitse eri asetuksia elokuville.

Linkwitz-transformilla vasteen saa ulottumaan vaikka 10Hz:iin, mutta liikaa ei kannata ahnehtia. Liian matalalle valittu toisto syö helposti päätevahvistimen tehot ja elementin liikepoikkeama saattaa loppua kesken. Omassa systemissäni korjaus korostaa matalia taajuuksia kymmenkunta desibeliä, joten vahvistin joutuu antamaan 10 kertaisen tehon samalla signaalijännitteellä. Matalimmat taajuudet ihminen "kuulee" yliaaltojen perusteella koska korva ei enää pysty aistimaan niitä. Paperilla suunnitelma saattaa näyttää hyvälle mutta käytännössä siitä tulee tehosyöttö elementin särkijä. 20Hz alkaa olla mielestäni alin suositeltava taajuus toistettavaksi, 20-30Hz on aika hyvä arvo muunnokselle. Lopullinen ratkaisu tulee tehdä kuuntelutottumusten perusteella. Hyvä, riittävästi tehoa antava vahvistin on tärkeä osa systeemiä.

Elektroniikan rakentajilla tuntuu olevan kammoksuntaa pintaliitososia kohtaan. Suodin on rakennettavissa normaalilla hyvälaatuisella pienikärkisellä kolvilla. Hyväksi ovat osottautuneet ainakin Weller, Hakko, Metallic ja Antex. Antexin kanssa on tosin ollut yksilökohtaisia ongelmia, mutta käyttömukavuus niissä on kohdallaan.Tarkkuus on pintaliitososien kanssa tärkein taito. Kokoaminen tulisi suorittaa hyvällä alustalla, riittävässä valaistuksessa. Piirilevy tulee aluksi puhdistaa huolellisesti esim. Sinolilla.

Juottaminen

Pintaliitososat juotetaan paikalleen helpoiten pinseteillä ja hyvin ohuella tinalla. Lämmitä levyllä olevaa padia ja aseta siihen hieman tinaa. Ota komponentti vasemmassa kädessä olevaan pinsettiin ja paina komponentti levylle tina vasten. Pidä osaa siinä kevyesti levyä vasten painaen ja lämmitä kolvilla tinaa. Komponentti ottaa nyt toisesta päästään kontaktin. Käännä levy, kuumenna padia kolvilla ja työnnä liitokseen hieman tinaa. Juota toinen pää tarpeen mukaan vielä uudelleen. Tinaa SMD-osien kanssa ei tarvita nimeksikään, hyvä juotos on sellainen missä tina on sulavasti mennyt kapilaari-ilmiöllä liitokseen.

Piiri asennetaan vastaavalla tavalla. Laita tinaa yhdelle reuninmaisista padeista ja ota piiri pinsetteihin. Kiinnitä piiri levylle kuten muutkin komponentit. Tarkasta että kaikki jalat ovat paikoillaan, piiri suorassa ja hyvin lähellä levyä. Aloite juottaminen piirin vastakkaisesta päästä. Juotokset syntyvät parhaiten lämmittämällä varovasti padia ja samalla tuomalla 0,5mm tinaa jalan ja padin kontaktikohtaan. Riittävä lämpö imaisee tinan jalan alle ja syntyy siisti kontakti. Juota kaikki piirin jalat kiinni ja tarkasta ettei oikosulkuja ole.



Komponentit

Jos kaikkia osia ei ole SMD:nä, voi niitä korvata aivan hyvin normaaleilla läpijuotoskomponenteilla. Levylle tulee kuitenkin äkkiä ahdasta. Komponenttien kooksi on valittu 1206, koska se on isoin ja yleisin harrastelijoiden käyttämistä osista. Koko kertoo mitat tuuman sadasosissa, eli 12/100 " * 6/100 ", tutummin 3mm*1,5mm. Alkuperäisen piirin voi korvata muillakin samalla jalkajärjestyksellä olevilla piireillä. Muista kuitenkin tarkistaa käyttöjännite ja jännitteen napaisuus.



WinISD esimerkki

Linkwitz-transform

Olennaista suotimen rakennuksessa on sovittaa korostuskytkentä käytettyyn koteloon ja elementtiin. Helpoin tapa suunnitella kotelo on käyttää Winisd:tä. Omassa järjestelmässäni oleva muutaman vuoden ikäinen SPL Dynamics V-12s on 53l suljetussa kotelossa. Exel-taulukkoon sijoitetaan WinISD:n antamat Frc (53.148) ja Qtc (0,602). Sen jälkeen määritellään, minne asti subbarin kuuluisi toistaa (-3db). Omassa järjestelmässäni arvot ovat noin 30Hz ja 0,707. Taulukosta tarkastetaan, että laskennassa oleva K on yli yhden. Jos kaikki vaikuttaa olevan kunnossa, ovat komponenttien arvot vasemmalla laidalla taulukkoa.

WinISD on jokaisen kotelon suunnittelijan perustyökalu. Sen käyttö kannattaa opetella ja vertailla sillä eri koteloita ennen rakennusta. Suuret kiitokset Juha Hartikaiselle sekä Janne Ahoselle tästä suomalaisesta mestariteoksesta. Uusimmassa päivityksessä pystyy myös simuloimaan suotimet ja LT-muunnokset mukaan vasteisiin.

Viimeisimmät muutokset

Dokumentit

Kuvia prototyypistä

Sisältä puskuriaste Ei näin =)

Vertailua eri kotelotyypeillä

Sininen kuvaaja on 82,5l refleksissä noin 33Hz viritystaajuudella. Punainen kuvaaja on elementti suljetussa 53l kotelossa. Akustinen simulointi on ilman suotimia. Suotimeksi on simuloitu Linkwitz-Riley 65Hz 24dB/okt alipäästöllä ja LT-muunnoksella 30Hz:iin Q-arvolla 0,707 (suljetulle). Kuvaajat ovat tietenkin vain suuntaa antavia, lopullinen tulos muotoutuu myös monista muista asioista. Simuloimalla suljettu vaikuttaisi paremmalle musiikin kuunteluun ja kuuntelutesteissä suljettu toimi mielestäni paremmin. LT-muunnos vaatii enemmän tehoreserviä vahvistimelta, joten refleksiä voi harkita hyvällä mielellä kotiteatteriin. Hyvällä päätteellä suljettukin saa aikaan riittävän paineen hieman terävämmällä bassotoistolla.

Akustiset taajuusvasteet
Taajuusvaste Suotimella

Akustiset ryhmäviiveet
Ryhmäviive Suotimella

Akustinen vaihe
Vaihe Suotimella

Päivitys 7.4.2008

Sitä alkaa tulla vanhaksi tai jotain, mutta iso kaappi alkaa tuntua turhalle nurkassa. Tilalle mitoittelen Hertz HS200 8" elementtiä ja 20 litran MDF/hartsivalukoteloa.

Hertz HS200 + 20l kotelo