Om esthetische redeneren is het niet mogelijk om de woofer met aan de voorzijde zichtbare schroeven vast te zetten. Daarnaast dient ook de bevestigingsring waaraan de woofer wordt vastgezet om dezelfde reden zoveel mogelijk onzichtbaar te zijn. Hierdoor dient er een oplossing gezocht te worden om dit zo goed mogelijk te realiseren. Wat is praktisch? De bevestiging van de woofer moet zo gemakkelijk mogelijk zijn. De woofer moet in een korte tijd te monteren zijn en daarnaast ook in een korte tijd te demonteren zijn. Dit monteren en demonteren moet zowel mogelijk zijn bij de productie van de luidspreker als ook wanneer dit voor onderhoud of modificaties nodig is. Het monteren en demonteren van de woofer moet mogelijk zijn zonder dat hiervoor gebruik van speciaal gereedschap noodzakelijk is. Daarnaast moet mogelijke beschadiging van de woofer of van de behuizing zoveel mogelijk voorkomen worden tijdens het monteren of demonteren van de woofer. Wat is belangrijk voor het geluid? Naast dat de woofer op een zo praktisch mogelijke manier bevestigd dient te worden en dat de bevestiging van de woofer geen nadelige gevolgen mag hebben op het uiterlijk van de luidspreker, dient deze ook zo te worden bevestigd dat dit geen nadelige gevolgen heeft voor het geluid. Om dit te garanderen is het belangrijk dat de woofer wordt aangekoppeld aan de behuizing en dat deze aankoppeling volledig luchtdicht is. Hiermee wordt voorkomen dat de woofer afzonderlijk van de behuizing gaat resoneren of dat de werking van de bass-reflex behuizing wordt tegengewerkt doordat er lucht kan ontsnappen tussen de woofer en de behuizing. Als laatste is het voor het geluid ook belangrijk dat alle hoeken welke zich mogelijk binnen het bereik van de geluidsgolven bevinden worden afgerond met een zo maximaal mogelijke radius. Dit zorgt ervoor dat de kans op ongewenste resonanties afneemt. Wat maakt het moeilijk? Bij de meeste luidsprekers wordt de woofer aan de voorzijde met schroeven vastgezet aan de behuizing. Hierbij dient de woofer vaak ook als toegangsluik tot de binnenzijde van de luidspreker. Onderdelen zoals de wisselfilters en het akoestische dempingsmateriaal worden aangebracht door de opening van de woofer. Bij het produceren van de luidspreker wordt de woofer eerst doormiddel van kabels aan het wisselfilter gesoldeerd waarna deze pas gemonteerd wordt. Bij het ontwerp van de huidige luidspreker is dit niet mogelijk. De woofer dient aan de achterzijde te worden gemonteerd en doordat de behuizing op een paar kleine openingen voor bass-poorten en dergelijke na volledig gesloten is, dient er een andere oplossing gevonden te worden zodat de woofer toch binnen de behuizing geplaatst kan worden. Wat zijn de specificaties van de woofer? De gebruikte woofer binnen de luidspreker dat is een woofer met een totale diameter van 385,1 mm. De woofer dient bevestigd te worden doormiddel van 8 bevestigingsgaten, ieder met een diameter van 6,4 mm. Deze bevestigingsgaten bevinden zich aan de buitenzijde van de woofer op een diameter van 352,3 mm van elkaar. De bevestigingsrand van de woofer is zowel aan de voorzijde als ook aan de achterzijde van de woofer voorzien van schuim waardoor de woofer zich aan beide zeiden luchtdicht kan afsluiten. Wat is de meest voor de hand liggende oplossing? De meest voor de hand liggende oplossing om de woofer te bevestigen dat is door de woofer aan de achterzijde van de baffle doormiddel van bevestigingspunten vast te schroeven en hierbij aan de onderzijde een luik te maken wat minimaal 385,1 mm breed is zodat de woofer hierdoor heen past. Het lastige bij deze oplossing is mogelijk dat hierbij het monteren en bij het demonteren van de woofer er iedere keer 8 lastig te bereiken schroeven moeten worden ingeschroefd of dat deze moeten worden uit geschroefd. Door de basket en de magneet van de woofer is het mogelijk dat sommige bevestigingsgaten zich achter het maximale gezichtsveld van de monteur bevinden. Hierdoor kan deze mogelijk de bevestigingsgaten niet vinden en hierdoor kan deze mogelijk lang bezig zijn met het monteren en het demonteren van de woofer. Daarnaast kan deze doordat hij mogelijk niet ziet waar hij mee bezig is de woofer of de behuizing beschadigen. Bij deze oplossing is het wenselijk dat de woofer bij het monteren zoveel mogelijk zelf richtend is. Wanneer mogelijk dan moet de woofer zo te monteren zijn dat de bevestigingsgaten van de woofer automatisch overeenkomen met de bevestigingspunten in de behuizing. Wanneer dit niet mogelijk is dan moet het op een andere manier duidelijk zijn hoe de woofer gepositioneerd dient te worden. Een sponning? Om ervoor te zorgen dat de woofer automatisch gecentreerd wordt met de grote opening voor de woofer in de baffle kan er een sponning worden gemaakt in de baffle van de luidspreker. Dit betekent dat er een kleine verdieping in de baffle wordt gemaakt met de diameter van de woofer waar deze invalt. Op deze manier weet de monteur automatisch of dat de woofer zich op de juiste positie bevindt. Het is met deze oplossing nog wel mogelijk om de woofer te roteren binnen deze sponning waardoor de bevestigingsgaten in de woofer mogelijk nog steeds niet overeenkomen met de bevestigingspunten in de behuizing. Omdat de toegepaste woofer een volledig ronde rand heeft en de woofer op de bevestigingsgaten na geen verdere vlakken heeft waarop de woofer gepositioneerd kan worden zal er bij deze oplossing gebruik gemaakt moeten worden van andere indicatoren welke duidelijk maken dat de woofer juist gepositioneerd licht. Een mogelijke manier om dit te doen dat is door zowel de woofer als de behuizing van een stikker te voorzien welke op elkaar aansluiten wanneer de woofer juist gepositioneerd is. Hierbij dienen er nog wel 8 schroeven in de behuizing geschroefd te worden maar deze schroeven bevinden zich dan wel automatisch op de juiste positie. Wat is een mogelijke andere oplossing? Een andere mogelijke oplossing dat is door de woofer te voorzien van een bevestigingsplaat waaraan de woofer met 8 schroeven kan worden vastgezet. Door deze bevestigingsplaat aan de buitenzijde te voorzien van bevestigingssleuven en vlakken waarop deze zich richt met de behuizing kan ervoor worden gezorgd dat de woofer met een beperkt aantal schroeven kan worden vastgezet en dat deze volledig zelf richtend is. De monteur hoeft zich bij deze oplossing zowel niet te maken over de positie van de woofer omdat deze op iedere mogelijke manier zelf richtend is. Een nadeel van deze oplossing ten opzichte van de eerdergenoemde oplossing is dat een extra plaat noodzakelijk is en dat er extra schroeven nodig zijn. Een voordeel van deze oplossing dat is de monteur de woofer sneller zal kunnen monteren en demonteren en dat hierbij het risico op schade afneemt omdat er niet meer in de woofer hoeft worden geschroefd binnen de behuizing waar het zicht slecht is. Daarnaast zal wanneer de luidspreker tijdens gebruik een stevige stoot krijgt eerder de plaat beschadigen dan de woofer of de behuizing waardoor deze met minder kosten te repareren zal zijn. Net zoals bij de eerdergenoemde oplossing blijft bij deze oplossing het toevoegen van een toegangsluik noodzakelijk. Wel zijn er bij deze oplossing geen stikkers nodig doordat de positie door de bevestigingsplaat al volledig zelf richtend is. Een derde mogelijkheid? Bij de bovenstaande oplossingen wordt ervan uit gegaan dat de bevestigingsgaten van de woofer worden gebruikt. Voor de technische functionaliteit van de luidspreker is dit echter niet belangrijk. Het is belangrijk dat de woofer stevig op zijn plaats gehouden wordt. Dat de bevestigingsgaten in de woofer exact overeenkomen met de bevestigingspunten op de behuizing is enkel van belang wanneer deze bevestigingsgaten gebruikt worden. Wanner deze niet gebruikt worden dan maakt het niet uit of dat de woofer gedraaid op zijn positie staat. Hierdoor zou er ook voor gekozen kunnen worden om de woofer vast te klemmen. Hierbij klemmen deze klemmen zich vast op de rand van de woofer. Wanneer er dan daarbij vervolgens voor gekozen zou worden om de baffle van een sponning te voorzien dan is het niet meer aannemelijk dat de woofer onjuist geplaatst wordt. Het nadeel van deze oplossing is dat deze klemmen of na het positioneren van de luidspreker, bevestigd moeten worden of vooraf aangebracht moeten worden. Bij het vooraf aanbrengen loopt de monteur het risico dat hij door de klemmen de woofer beschadigd tijdens het plaatsen en wanneer deze achteraf worden aangebracht dan zullen deze klemmen mogelijk lastig te positioneren zijn. Dit laatste probleem is mogelijk op te lossen door voor iedere klem een sponning aan te brengen. Een vierde mogelijkheid? De klemmen van de bovenstaande oplossing zouden ook vervangen kunnen worden door een sleuf waarin de woofer kan worden geschoven. Voor het blokkeren van de woofer zou vervolgens een klem of een schroef gebruikt kunnen worden. Het nadeel van deze oplossing dat is dat hierbij het luik direct onder de sleuf moet zitten. Daarnaast is er bij deze oplossing geen controle over de druk waarmee de woofer tegen de behuizing wordt aangedrukt. Hierdoor kunnen er mogelijk lekkages ontstaan in de behuizing. Het voordeel van deze oplossing dat is dat de woofer doormiddel van een enkele schuifbeweging en een enkele schroef-handeling kan worden vastgezet. Een laatste mogelijkheid? Naast dat de woofer kan worden vastgeschroefd of kan worden vastgeklemd is het ook mogelijk om deze vast te lijmen. Bij deze oplossing wordt de woofer in een sponning gelijmd. Het voordeel van deze oplossing is dat er hierbij geen extra onderdelen nodig zijn. Het nadeel is dat de woofer nooit meer gedemonteerd kan worden. Opsomming De belangrijkste functie van de luidspreker dat is geluid weergeven. Om dit te kunnen garanderen dient de woofer volledig luchtdicht aan de behuizing te worden bevestigd. Hiervoor is het noodzakelijk dat de woofer met kracht tegen de behuizing aan wordt gedrukt. Wanneer de woofer doormiddel van schuiven zou worden gemonteerd dan is er geen controle over deze kracht. Hierdoor ontstaan er mogelijk lekkages. Om deze reden valt de vierde mogelijkheid direct af. De woofer welke gebruikt wordt in de luidspreker is kostbaar. Iedere kleine beschadiging aan de woofer kan voldoende zijn om deze niet meer naar behoren te laten functioneren. Wanneer deze niet meer naar behoren functioneert moet deze vervangen worden. Daarom is het van groot belang dat de woofer niet beschadigd bij het monteren. Hierdoor is het onmogelijk om schroeven of klemmen voor het monteren van de woofer aan te brengen in de behuizing. Dit omdat de woofer hier bij het monteren mogelijk overheen kan schaven. In de laatste plaats moet de woofer makkelijk en snel te monteren en te demonteren zijn. Hierdoor valt de vijfde mogelijkheid direct af omdat de woofer bij deze oplossing niet te demonteren is. Hierdoor blijven de eerste de tweede en de derde oplossingen over. Bij de eerste oplossing moeten er 8 schroeven worden gemonteerd nadat de woofer is gepositioneerd en moet de woofer en de behuizing worden voorzien van stikkers zodat bevestigingsgaten in de woofer overeenkomen met de bevestigingspunten op de behuizing. Bij de derde oplossing is het niet noodzakelijk om stikker aan te brengen omdat de woofer hierbij volledig zelf richtend is. Wel zal de monteur moeten zoeken naar de bevestigingspunten voor de klemmen in de behuizing omdat deze om schade aan de woofer te voorkomen pas na de positionering van de woofer geplaatst kunnen worden. Bij de tweede oplossing kan de woofer buiten de luidspreker gemakkelijk en met volledig zicht aan zijn bevestigingsplaat worden geschroefd en door de vorm van deze plaat zal deze van zelf op zijn plaats komen te liggen. De enkele schroeven welke vervolgens nog noodzakelijk zijn kunnen doormiddel van zelfzoekende randen in de bevestigingsplaat gemakkelijker worden aangebracht. Conclusie
De tweede oplossing heeft als nadeel dat hiervoor een extra onderdeel noodzakelijk is. Dit onderdeel is door zijn vlakke vorm echter gemakkelijk te produceren. Het voordeel dat hierdoor de woofer makkelijker te monteren en te demonteren is en dat hierdoor de woofer minder risico loopt op beschadigingen zorgt ervoor dat ik gekozen heb voor de tweede oplossing.
0 Reacties
De behuizing waarin de luidsprekerdriver wordt gemonteerd heeft een grote invloed op de geluidskwaliteit van de luidspreker. Niet alleen moet deze over de juiste inhoud en een goed afgestelde bass-reflex poort beschikken maar daarnaast moet deze er ook voor zorgen dat er geen ongewenste resonanties van zowel de luidsprekerdriver als ook van de behuizing zelf naar buiten treden. Deze resonanties ontstaan door zowel mechanisch contact met de luidsprekerdriver als ook door de akoestische resonanties die ontwikkeld worden door de geluidsgolven welke de luidsprekerdriver aan de achterzijde afstraalt. De mechanische resonanties De resonanties welke worden ontwikkeld als gevolgen van de resonanties van de luidsprekerdriver moeten ergens tot uiting komen. Deze kunnen worden geabsorbeerd door de behuizing of deze kunnen worden doorgegeven door de behuizing. In de praktijk komt het er vaak op neer dat dit een combinatie van beide zal zijn. Hoe deze verhouding ligt zal grotendeels afhangen van het materiaal waarvan deze gefabriceerd is maar zal daarnaast ook afhangen van de vorm van de behuizing. Het is wenselijk dat de behuizing zoveel mogelijk resonanties opneemt en zo weinig mogelijk ongewenste resonanties uitstraalt naar buiten toe. Dit kan op een aantal manieren worden beïnvloed. Interne verstevigingen Een veel toegepaste oplossing om de resonanties in de behuizing te beïnvloeden dat is door deze intern op strategische punten te verstevigen. Hierdoor heeft de behuizing minder vrijheid om te resoneren en een deel van de resonanties zal worden geabsorbeerd door de interne verstevigingen. De vorm van deze interne verstevigingen kan zo simpel zijn als een enkel stuk hout maar kan ook zeer complex zijn afhankelijk van wat ervoor de luidspreker nodig is. De materiaaldikte Een andere oplossing dat is door een juiste keuze van de materiaaldikte. Ongeacht welk materiaal gebruikt wordt, ieder materiaal absorbeert in bepaalde maten geluid. De dikte van het materiaal bepaald hoeveel geluid er geabsorbeerd wordt. Om geen materiaal te verspillen en om het gewicht van de luidspreker minimaal te houden worden er vaak meerdere materiaaldiktes binnen een luidspreker gebruikt. Hierbij wordt er dan bijvoorbeeld voor gekozen om de baffle waarin de luidsprekerdriver zich bevindt, twee keer zo dik uit te voeren dan de rest van de behuizing. De akoestische resonanties Zoals eerder al vermeld heb je naast mechanische resonanties ook nog akoestische resonanties welke het gevolg zijn van de geluidsgolven welke de luidspreker naar achteren uitstraalt. Ook deze resonanties moeten zoveel mogelijk binnen de luidsprekerbehuizing blijven. Alleen de frequenties welke bestemd zijn voor de bass-reflex poort mogen de behuizing door de bass-reflex poort verlaten. Staande golven De interne wanden van de luidspreker zullen de geluidsgolven van de luidsprekerdriver voor een groot gedeelte reflecteren. Omdat de luidsprekerbehuizing voorzien wordt van een bass-refex poort mag de behuizing aan de binnenzijden niet van een geluidsabsorberend materiaal worden voorzien. Wanneer dit wel wordt gedaan dan zal de bass-reflex poort niet meer functioneren omdat het geluidsgolven dan voor een deel geabsorbeerd zijn voordat deze bij de bass-reflex poort aankomt. Hier hangt echter wel een probleem aan vast. Doordat het geluid namelijk blijft reflecteren is de kans binnen de behuizing zeer groot dat er twee geluidgolven exact met elkaar in fase komen te staan en hierdoor zal het geluid op dat specifieke punt versterkt worden. Dit versterkte geluid zal te uiting komen door de zwakte plaat binnen de behuizing wat meestal de luidsprekerdriver zelf is. Om deze reden is het verstandig om de behuizing van de luidspreker zo te vormen dat de kans dat er staande golven ontstaan minimaal is. Een kubus De slechtst mogelijke vorm voor het tegengaan van staande golven dat is een kubus. Bij een kubus is namelijk iedere zijden parallel aan elkaar en daarnaast is ook de afstanden tussen deze zijden op alle plaatsen gelijk. Een rechthoek Wat al beter is dan een kubus dat is een rechthoek. Dit omdat de zijden hier wel parallel aan elkaar staan maar dat de afstanden tussen deze zijden wel verschillen. Hierdoor is de kans op staande golven al minder aanwezig. Een trapezium Om ervoor te zorgen dat er minder wanden parallel aan elkaar staan zou er ook gekozen kunnen worden voor een trapezium. Omdat een trapezium maar twee zijden parallel aan elkaar heeft is de kans op staande golven kleiner dan bij een rechthoek. Een trapezium met bolle zijdes Om de kans op staande golven nog verder te verkleinen zou er ook gewerkt kunnen worden met bolle zijdes in plaats van rechte zijdes. Hierbij is de kans dat er staande golven optreden nog kleiner omdat de richting waarin de geluidsgolven worden gereflecteerd een grotere variabele hebben.
Een cilinder Een vorm die mogelijk praktischer toe te passen is dan een bol dat is een cilinder. Een cilinder heeft twee parallellen zijden maar deze kunnen eventueel schuin tegenover elkaar gezet worden op deze manier Een druppelvorm Een van de beste vormen om staande golven tegen te gaan dat is doormiddel van een druppelvorm. Een druppelvorm heeft namelijk de eigenschappen dat deze geen parallellen zijden bevat en dat deze daarnaast een terugloop heeft welke niet over een constante radius beschikt. Hierdoor is de kans op staande golven nog kleiner. Deze druppelvorm is eventueel ook in de vorm van een cilinder toe te passen wat de praktische haalbaarheid vergroot. Conclusie
De ideale behuizing beschikt over een druppelvorm, is intern verstevigd op strategische plaatsen en heeft een variabele materiaaldikte. Het gebruik van een conische hoorn kent vele voordelen. Zo biedt een conische hoorn een vrijwel lineaire versterking van het geluid van de luidsprekerdriver en heeft deze een zeer goede directiviteit. Een nadeel van een conisch geladen hoorn is dat deze om de nodige laagfrequenties weer te geven een behoorlijk forse hoorn nodig heeft. Om frequenties tot 60Hz weer te kunnen geven is er al een conische-hoorn noodzakelijk van 2,2 meter lang. Deze lengte overnemen is praktisch niet haalbaar. Een luidspreker van dergelijk formaat plaatsen is zelfs voor de meest fanatieke muziekliefhebber met een aparte muziekruimte lastig te realiseren. Om deze reden zal deze hoorn compacter gemaakt moeten worden. Dit kan op een aantal manieren gedaan worden. De hoorn opvouwen Een van de meest gebruikte oplossingen om een grote hoorn wat compacter te maken dat is door deze op te vouwen. Bij deze oplossing wordt de hoorn op een x aantal plaatsen omgebogen om deze zo in een praktischere behuizing te laten passen. Het voordeel van deze oplossing dat is dat er met relatief weinig ruimte een zeer grote hoorn te realiseren is en dat de kamer waarin de luidsprekerdriver zich bevindt volledig gesloten kan blijven wat zorgt voor een betere controle over de luidsprekerdriver. De nadelen van deze oplossing zijn dat iedere bocht welke in de hoorn wordt gemaakt zorgt voor reflecties en hiermee het geluid verstoord. Een ander nadeel is dat bij deze oplossing de binnenkant van de hoorn een andere lengte kent dan de buitenkant. Hierdoor zullen er tijdverschillen ontstaan wat kan resulteren in dat bepaalde frequenties worden versterkt of worden uitgedoofd door dat deze in fase of in tegenfase met elkaar komen te staan. Een hybride hoorn Een oplossing welke onder meer door Blumenhofer wordt gebruikt waarbij de luidspreker aan de voorzijde is voorzien van een hoorn welke is afgesteld op een relatief hoge frequentie en de lage frequenties worden versterkt doormiddel van een bass-reflex poort aan de achterzijde van de luidsprekerdriver. Doordat de begin frequentie van de hoorn relatief hoog is hoeft deze minder groot te zijn dan wanneer deze de laagste frequenties zelf zou moeten weergeven. Doordat de bass-reflex poort deze overneemt gaat er weinig tot niets van het frequentiebereik of van de gevoeligheid verloren. Daarnaast heeft deze oplossing het voordeel dat hierbij de hoorn een stuk korter is waardoor het tijdsverschil waarin het geluid de oren bereikt tussen de lage frequenties en de midden frequenties minder groot wordt. Een mogelijk nadeel van deze oplossing dat is dat de bass-reflex poort een hele andere directiviteit heeft dan de hoorn. Dit nadeel is echter deels verwaarloosbaar omdat frequenties naarmate deze lager worden minder directief worden. Wanneer dit principe goed wordt toegepast dan zal het zo goed als niet waarneembaar zijn dat het om een hybride hoorn gaat en dat het laag niet volledig hoorn-geladen is. Een compound hoorn Een variatie op de hierboven genoemde hybride hoorn dat is de compound hoorn. Bij deze oplossing wordt de bass-reflex poort aan de achterzijde vervangen door een tweede hoorn. Het voordeel hiervan is dat de eerste hoorn op een andere frequentie kan worden afgestemd dan de tweede. Door de hoorn welke zich aan de voorzijde van de luidsprekerdriver bevindt af te stellen op een hoge frequentie en deze direct te laten stralen en de hoorn aan de achterzijde van de luidsprekerdriver af te stellen op een lage frequentie en deze te vouwen is het mogelijk om een hoorn te bouwen die compacter is dan wanneer men enkel een grote direct stralende hoorn toepast. Daarnaast is deze oplossing beter dan een hoorn enkel vouwen omdat de nadelen voor de kritische hogere frequenties dan te niet worden gedaan. Deze oplossing is echter wel behoorlijk complex te realiseren en zal in de praktijk vaak ook een stuk forser zijn dan wanneer er een luidspreker wordt ontwikkeld op basis van een hybride hoorn. Een voorbeeld van een compound hoorn dat is de Blumenhofer Wiki. Ondanks dat deze luidspreker ruim 2 meter hoog, 1 meter breed en bijna 2 meter diep is, is deze luidspreker voor een hoorn-geladen luidspreker welke moeiteloos tot 30Hz weer kan geven best compact te noemen. Een hoorn in combinatie met een passieve resonator Een minder vaak toegepaste oplossing is door de hoorn aan de voorzijde op een hogere frequentie af te stellen en de ruimte achter de luidsprekerdriver te voorzien van een passieve radiator. Een passieve radiator is een luidsprekerdriver zonder magneet of spoel welke niet wordt aangedreven. Doordat deze passieve resonator zich in dezelfde behuizing bevindt als de luidsprekerdriver welke wordt aangestuurd zal deze gaan meebewegen met de aangestuurde luidsprekerdriver. Door deze niet aangedreven luidsprekerdriver van een te specifiek gewicht te voorzien is het mogelijk om deze passieve radiator op een gewenste frequentie te laten resoneren. Op deze manier kunnen frequenties worden aangesterkt en kan er een groter frequentiebereik worden bereikt. Het voordeel van deze oplossing is dat hierbij in tegenstelling tot een oplossing met een hoorn of een bass-reflex poort geen ruis kan ontstaan door de sterke luchtstroming. Wel kan er vervorming ontstaan doordat er altijd een bepaalde vertraging zit tussen het moment dat de aangedreven luidsprekerdriver een frequentie weergeeft en dat de passieve radiator deze weergeeft. De ruimte gebruiken Een oplossing die vaak in combinatie met een van de hier bovenstaande oplossingen wordt gebruikt dat is door de hoorn korter te maken doormiddel van de hoorn zo uit te laten monden dat deze verder loopt over de muren of hoeken van de ruimte. Dit principe wordt in combinatie met een gevouwen hoorn gebruikt in de wel bekende Klipschorn. Deze luidspreker dient volledig in de hoek van een ruimte geplaatst te worden. Het geluid van de bass-luidspreker wordt hierbij via de achterzijde van de luidspreker over de aanliggende muren versterkt. Afhankelijk van de afmetingen van de ruimte kan hierdoor een frequentieverloop ontstaan wat mogelijk vlak is tot 30Hz. Dit terwijl de daadwerkelijke afmetingen van de luidspreker maar 1,3 meter hoog, 0,8 meter breed en 0,7 meter diep bedragen. Een hybride hoorn: Voordelen: 1.1.1. De daadwerkelijke hoorn hoeft minder lang te zijn doordat de bass-reflex poort de laagste frequenties weergeeft. 1.1.2.De mond van de hoorn hoeft minder groot te zijn doordat deze op een hoger frequentie is afgesteld. 1.1.3.De hoorn straalt direct vanuit de luidsprekerdriver. Hierdoor zullen er minder faseverschillen ontstaan. 1.1.4.Doordat de hoorn minder lang hoeft te zijn is het makkelijker om de group-delay af te stellen op die van de hoorn voor de midden-frequenties. 1.1.5.Doordat de hoorn minder lang hoeft te zijn zal de group-delay over de frequenties welke worden weergegeven door de hoorn beduidend lager zijn dan bij een gevouwen hoorn. 1.1.6.De vorm van de bass-reflex behuizing is in zekere maten vrij. (Staande golven in acht genomen) 1.1.7.Doordat de frequenties welke worden weergegeven doormiddel van de bass-reflexpoort niet directief zijn zullen deze in een kleinere ruimte beter tot hun recht komen. 1.1.8.Beter impulsgedrag dan een hoorn met een passieve resonator Nadelen: 1.2.1.De ruimte aan de achterzijde van de luidsprekerdriver is meestal groter dan de ruimte welke noodzakelijk is bij een gevouwen hoorn. 1.2.2.De luchtstroming in de bass-reflexpoort kan wanneer deze poort slecht ontworpen wordt, zorgen voor ongewenste resonanties. 1.2.3.Doordat de ruimte achter de luidsprekerdriver niet volledig is afgesloten is de druk minder constant als bij een gevouwen hoorn met een gesloten ruimte aan de achterzijde van de luidsprekerdriver waardoor de luidsprekerdriver minder makkelijk zal terugkeren in zijn nul-positie. Dit is niet goed voor het impulsgedrag. 1.2.4.Wanneer de bass-reflexpoort niet conisch of wigvormig is dan kunnen er staande golven in de bass-poort ontstaan. 1.2.5.De group-delay over de frequenties welke weergegeven worden doormiddel van de bass-reflexpoort zullen wanneer deze niet goed ontworpen wordt beduidend hoger zijn dan bij een gevouwen hoorn. Een compound hoorn: Voordelen: 2.1.1.Doordat een compound hoorn zowel aan de voorzijde van de luidsprekerdriver als ook aan de achterzijde van de luidsprekerdriver een hoorn bevat en deze beide op een eigen frequentiegebied kunnen worden afgesteld kan er een groter frequentiegebied worden weergegeven met een enkele luidsprekerdriver. 2.1.2.Doordat een compound hoorn meestal aan de voorzijde direct afstraalt en aan de achterzijde doormiddel van een gevouwen hoorn is er een grotere vormvrijheid dan wanneer de hoorn volledig direct afstraalt. 2.1.3.Doordat de hoorn welke de frequenties weergeeft die aansluiten op de hoorn voor de midden frequenties een korte lengte heeft is het gemakkelijk om deze op elkaar af te stemmen. Nadelen: 2.2.1.Een compound hoorn is complexer dan een hybride hoorn of een gevouwen hoorn. 2.2.2.Doordat het geluid de hoorn directief verlaat en de frequenties welke deze weergeeft, een zeer grote golflengte hebben, zal deze oplossing minder goed klinken in een kleine luisterruimte. 2.2.3.Om voldoende lage frequenties weer te kunnen geven is er een zeer grote hoorn nodig. 2.2.4.Het is lastig om de hoorn aan de voorzijde goed af te stellen op de hoorn aan de achterzijde van de luidsprekerdriver. Wanneer dit niet goed wordt gedaan dan kunnen deze elkaar ongewenst versterken of uitdoven of kunnen er andere complicaties ontstaan. 3.Een hoorn in combinatie met een passieve resonator: Voordelen: 3.1.1.De daadwerkelijke hoorn hoeft minder lang te zijn doordat de passieve resonator de laagste frequenties weergeeft. 3.1.2.De mond van de hoorn hoeft minder groot te zijn doordat deze op een hoger frequentie is afgesteld. 3.1.3.De hoorn straalt direct vanuit de luidsprekerdriver. Hierdoor zullen er minder faseverschillen ontstaan. 3.1.4.Doordat de hoorn minder lang hoeft te zijn is het makkelijker om de group-delay af te stellen op die van de hoorn voor de midden-frequenties. 3.1.5.Doordat de hoorn minder lang hoeft te zijn zal de group-delay over de frequenties welke worden weergegeven door de hoorn beduidend lager zijn dan bij een gevouwen hoorn. 3.1.6.De vorm van de behuizing is in zekere maten vrij. (Staande golven in acht genomen) 3.1.7.Doordat de frequenties welke worden weergegeven doormiddel van de passieve resonator niet directief zijn zullen deze in een kleinere ruimte beter tot hun recht komen. Nadelen: 3.2.1.De ruimte aan de achterzijde van de luidsprekerdriver is meestal groter dan de ruimte welke noodzakelijk is bij een gevouwen hoorn. 3.2.2.Doordat de ruimte achter de luidsprekerdriver niet volledig is afgesloten is de druk minder constant als bij een gevouwen hoorn met een gesloten ruimte aan de achterzijde van de luidsprekerdriver waardoor de luidsprekerdriver minder makkelijk zal terugkeren in zijn nul-positie. Dit is niet goed voor het impulsgedrag. 3.2.3.De group-delay over de frequenties welke weergegeven worden doormiddel van de passieve resonator zullen wanneer deze niet goed ontworpen wordt beduidend hoger zijn dan bij een andere hoorn. 3.2.4.Passieve resonatoren zijn bijzonder prijzig. 3.2.5.Voor iedere toegepaste luidsprekerdriver dient er een of meerdere passieve resonatoren worden toegepast met een oppervlakte dat twee keer zo groot is dan van de toegepaste luidsprekerdriver. De ruimte gebruiken: Voordelen: 4.1.1.Doordat de luidspreker zijn hoorn vergroot doormiddel van de ruimte kan de luidspreker compacter zijn dan wanneer dit niet wordt toegepast. Nadelen: 4.2.1.De luidspreker wordt ontworpen op een specifieke plaats in de luisterruimte (bijvoorbeeld direct in een hoek of tegen een muur), hier kan bij de plaatsing niet van worden afgeweken. 4.2.2.De luidpreker is in nog grotere maten dan gebruikelijk is afhankelijk van de afmetingen en aankleding van de ruimte. 4.2.3.Wanneer dit principe wordt toegepast dan wordt de luidspreker complexer. Conclusie:
Zoals hierboven staat vermeld heeft iedere oplossing vele voordelen en vele nadelen. Om tot een goede keuze te kunnen komen zullen er compromissen gesloten moeten worden. Bij het sluiten van deze compromissen zal er in de eerste plaats gekeken worden naar het frequentiegebied van 200Hz tot 800Hz. Dit is het frequentiegebied waarin het menselijk gehoor het meest nauwkeurig is omdat deze de meeste steminformatie bevat. In de tweede plaats zal er gekeken worden naar de complicaties en de ernst van deze complicaties welke optreden bij een mogelijke oplossing. In de laatste plaats zal er gekeken worden naar welke oplossing de luidspreker het meest compact maakt en welke het minst complex is. Om het frequentiegebied van 200Hz tot 800Hz goed weer te kunnen geven is het wenselijk dat dit gebeurd met een direct afstralende hoorn. Dit om ongewenste reflecties te voorkomen. Daarnaast is het wenselijk dat deze direct afstralende hoorn zo kort mogelijk is zodat de group-delay overeenkomt met die van de hoorn voor de midden frequenties. Hierdoor valt de gevouwen hoorn af. De luidspreker wordt berekend op een ruimte van ongeveer 40 vierkante meter. Voor luidsprekerbegrippen is dit een zeer kleine ruimte. Hierdoor is het wenselijk dat de laagste frequenties niet hoorn geladen zijn. Hierdoor vallen de compound hoorn en de mogelijk extra oplossing om gebruik te maken van de ruimte af. De keuze tussen de hybride hoorn en de hoorn met een passieve resonator blijven vervolgens over. Beide werken met hetzelfde principe maar allebei hebben ze wel een paar eigen voor en nadelen. De bass-reflex poort heeft meestal een beter impulsgedrag dan een passieve resonator omdat lucht gemakkelijker stil komt te staan dan een bewegende massa. De passieve resonator heeft echter geen last van ongewenste geluiden welke bij de bass-reflex poort ontstaan door de snelle luchtstroming. Dit laatste is echter grotendeels verwaarloosbaar door de bass-reflex poort voldoende breed te maken en te voorzien van de juiste vorm. Daarnaast is een passieve resonator complexer dan een bass-reflex poort en is het lastiger om deze goed te laten aansluiten op de luidsprekerdriver. Voor de situatie waarvoor de luidspreker ontworpen gaat worden is de hybride hoorn de beste oplossing. Op basis van dit principe zal de bass-hoorn worden toegepast. Om ervoor te zorgen dat de luidspreker een volledig frequentiebereik heeft maakt deze gebruik van drie luidsprekerdrivers. Een luidsprekerdriver voor de lage frequenties, een luidsprekerdriver voor de midden frequenties en een luidsprekerdriver voor de hoge frequenties. Omdat deze drie luidsprekerdrivers gezamenlijk een geluidssignaal moeten kunnen weergeven is het uitermate belangrijk dat deze goed met elkaar samenwerken. Waarom werkt het niet samen? De luidsprekerdrivers zijn zeer verschillend van elkaar. Niet alleen zijn ze verschillend van formaat en frequentiegebied maar daarnaast zijn er ook verschillen in impedantieverloop, gevoeligheid, fasegedrag, belastbaarheid, klankkleur en spreiding. Daar komt bij dat de hoorn waaraan de luidsprekerdriver zit bevestigd ook nog zijn eigen invloeden heeft op het geluid. Deze verschillen moeten op elkaar worden afgestemd. Deels gebeurt dit in de luidsprekerdriver keuze, deels gebeurd dit in het wisselfilter maar voor een heel groot gedeelte is dit ook de taak van de behuizing. Wat zorgt voor een goede samenwerking? Door goede beslissingen te maken bij het ontwerpen van de behuizing wordt er voorkomen dat er zware eisen aan de luidsprekerdrivers of aan de wisselfilters worden gesteld. Daarnaast zorgt een goed ontwerp er ook voor dat er minder compromissen hoeven worden gesloten en dat deze compromissen minder hinderlijk voor het geluid of het uiterlijk van de luidspreker zullen zijn. Wat is een baffle? Een cruciaal onderdeel van de behuizing van een luidspreker dat is de baffle. De baffle is het paneel waarin de luidsprekerdrivers of de horens zijn gemonteerd. De baffle zorgt er niet alleen voor dat de behuizing wordt afgesloten en dat de luidsprekerdriver of horens kunnen worden gemonteerd maar speelt ook een rol in de spreiding van het geluid, het fasegedrag van de luidspreker en zorgt er, wanneer goed ontworpen voor dat de luidsprekerdrivers goed met elkaar koppelen. Fasegedrag Het is belangrijk dat iedere luidsprekerdriver het oor op hetzelfde moment bereikt dan de andere luidsprekerdrivers. Omdat geluid het oor bereikt met een bepaalde snelheid kunnen er kleine tijdsverschillen ontstaan tussen de verschillende luidsprekerdrivers. Deze kleine tijdsverschillen zijn niet direct hoorbaar maar dit kan op de frequenties waarin het wisselfilter actief is wel voor een vervelend probleem zorgen. Wanneer namelijk een frequentie zowel door de ene luidsprekerdriver wordt weergegeven als ook door de andere dan kan het gebeuren dat door het kleine tijdverschil de geluidsgolven exact een halve golflengte uit elkaar komen te liggen. Wanner dit gebeurt zullen de golflengtes elkaar uitdoven. Doordat de golflengte groter wordt naarmate de frequentie lager wordt is het aannemelijk dat het risico dat dit gebeurt bij de overgang van de luidsprekerdriver van de midden frequenties naar de hoge frequenties groter is dan bij de overgang van de lage frequenties naar de midden frequenties. Om deze reden wordt er vaak voor gekozen om de akoestische centrums van de luidsprekerdrivers zoveel mogelijk in een rechte lijn met elkaar te zetten. Bij een hoorn geladen luidspreker is dit echter makkelijker gezegd dan gedaan. Het akoestisch centrum van een luidsprekerdriver met daarvoor een hoorn bevindt zich hierbij namelijk niet in de hoorn maar op het diafragma van de luidsprekerdriver. Doordat de hoorn voor de lage frequenties meestal een stuk langer is dan de hoorn voor de midden frequenties en dat de hoorn voor de midden frequenties ook weer een stuk langer is dan de hoorn voor de hoge frequenties kunnen deze om dit te bereiken niet samen in een vlakke baffle worden geplaatst. Daarom zie je vaak dat de hoorn van de luidsprekerdriver voor de hoge frequenties vaak dieper in de baffle wordt geplaatst dan de hoorn voor de midden frequenties. Spreiding Naast het fasegedrag heeft de baffle ook een grote invloed op de spreiding van het geluid. De hoorn welke zich voor de luidsprekerdriver bevindt straalt namelijk niet alleen geluidsgolven naar voren af maar straalt ook in mindere maten geluidsgolven naar de zijkant van de mond van de hoorn af. Wanneer de grote van de baffle minimaal is dan zullen deze geluidsgolven zich om de baffle naar de achterzijde van de luidspreker verplaatsen. Wanneer de baffle groter wordt dan zullen de geluidsgolven reflecteren op de baffle en zullen deze zich begeven in de richting waar de baffle ze naar toe stuurt. Dit zal er niet alleen voor zorgen dat er hinderlijk reflectie ontstaan doordat het geluid zich zal reflecteren op de muur achter de luidspreker maar zal er ook voor zorgen dat de gevoeligheid van de luidspreker wordt vergroot. Hierbij geldt dat hoe groter de baffle is, hoe lager de frequenties zullen zijn welke deze kan reflecteren. Koppeling De baffle bepaald ook voor een groot deel of dat de luidsprekerdrivers met daarvoor de horens goed met elkaar koppelen. Hiermee wordt bedoeld dat de luidsprekerdrivers op de frequenties waarop het wisselfilter actief is, elkaar aanvullen op een manier dat dit voor de luisteraar onhoorbaar is dat het om twee verschillende luidsprekerdrivers gaat. Hiervoor is het belangrijk dat de luidsprekerdrivers binnen een bepaalde afstand van elkaar worden gepositioneerd. Hoe korter deze afstand is hoe beter deze luidsprekerdrivers koppelen. Hierbij moet echter wel het hiervoor besproken fasegedrag en de spreiding in acht worden genomen waardoor het in de praktijk vaak verstandiger is om ook een bepaalde minimale afstand aan te houden. De vorm van de baffle? Niet alleen de afmetingen en de positionering van de horens bepalen de kwaliteit van de baffle. De vorm welke deze baffle heeft is ook belangrijk. Het maakt een groot verschil of een baffle aan de kanten scherpe overgangen heeft naar de zijden van de luidspreker of dat deze zijn afgerond. De reden hiervan is zoals je hiernaast kunt zien dat de geluidsgolven welke door de luidspreker worden opgewekt op deze hoeken ophopen. Doordat hierbij een geluidsgolf ontstaat welke de geluidsgolf van de luidsprekerdriver verstoort ontstaat er vervorming. Wanneer de baffle naar de zijden van de luidspreker is afgerond dan zullen de geluidsgolven geleidelijk meedraaien met deze afronding en dan zal deze vervorming voorkomen worden. De ideale baffle Een ideale baffle voldoet aan een aantal eisen. In de eerste plaats zorgt deze ervoor dat het fasegedrag van de verschillende luidsprekerdrivers op elkaar wordt afgestemd. Dat doet deze door middel van de akoestische centrums van deze luidsprekerdrivers zo te verplaatsen dat deze op de juiste afstand tot de luisteraar komen te staan. In de tweede plaats zorgt de ideale baffle ervoor dat de spreiding van de luidsprekerdrivers wordt verbeterd en dat de individuele spreiding van iedere luidsprekerdriver op elkaar kan worden afgestemd. Dit doet deze door de vlaktes welke zich naast de horens van de luidspreker bevinden van een bepaalde grote te maken. In de derde plaats zorgt de ideale baffle ervoor dat de luidsprekerdrivers goed met elkaar koppelen. Hiervoor is het belangrijk dat de horens van de luidspreker zich binnen een bepaalde afstand van elkaar bevinden. In de laatste plaats moet de ideale baffle dusdanig gevormd zijn dat deze geen scherpe overgangen heeft zodat vervorming kan worden voorkomen. In de praktijk
De bovenstaande gegevens kunnen op meerdere manieren worden toegepast. Zo kiezen sommige fabrikanten ervoor om problemen met het fasegedrag op te lossen door de gehele luidspreker naar achteren te laten hellen waardoor de luidsprekerdriver voor de hoge frequenties verder van de luisteraar komt te liggen dan de luidsprekerdriver voor de midden frequenties en zo het akoestisch centrum van beide luidsprekerdrivers op een gelijke afstand komt te liggen terwijl andere fabrikanten ervoor kiezen om de luidsprekerdriver voor de hoge frequenties verdiept in de baffle te bevestigen waarmee een soort gelijk resultaat wordt verkregen. Als laatste zijn er ook nog fabrikanten die ervoor kiezen om het fasegedrag te corrigeren in het wisselfilter van de luidspreker. Dit levert echter wel vervorming op als gevolgen van de extra componenten welke dan nodig zijn in het wisselfilter. Problemen met de spreiding van het geluid worden in de praktijk ook op verschillende manieren opgelost. Vele luidsprekerfabrikanten kiezen ervoor om de baffle zo klein mogelijk te maken omdat op zo’n manier zo min mogelijk frequenties worden gereflecteerd door de baffle waardoor de spreiding gelijk blijft over het gehele frequentiebereik. Voor een deel wordt deze oplossing ook vaak gekozen omdat de meeste consumenten een smalle luidspreker mooier vinden dan een brede en dat deze in de meeste woonkamers ook makkelijker te plaatsen is. Sommigen fabrikanten kiezen er daadwerkelijk voor om de luidspreker breder te maken. Voorbeelden hiervan zijn de luidsprekers van Grimm en Guru Een conisch geladen hoornluidspreker is een luidspreker welke hoorn geladen is doormiddel van een conisch oppervlakte. Dit conische oppervlakte zorgt ervoor dat de efficiëntie van de luidspreker stijgt en dat de directiviteit van de luidspreker verbeterd wordt. De opdracht is om een behuizing te ontwikkelen voor een conisch geladen luidspreker.
|