Zelfbouw Z2 luidspreker
Met deze beschrijving wil ik beginnende zelfbouwer(s) een idee geven hoe in grote lijnen een luidsprekerbox ontwerp tot stand komt. Voor de gevorderde bouwer zal dit meer een beschrijving zijn hoe en waarom bepaalde keuzes zijn gemaakt. Dit ontwerp is uitdrukkelijk alleen bedoelt voor "doe het zelf" bouwers. Het is niet toegestaan zonder toestemming op welke wijze dan ook dit ontwerp te gebruiken voor commerciële doeleinden. Wanneer er interesse is voor een commerciële toepassing van een produkt, vul dan het contact formulier in.
- Gestelde eisen aan ontwerp
- Uitwerking eisen
- Bouwgegevens bepalen
- Bouwen kast
- Het scheidingsfilter
- Testen en corrigeren
- Eindresultaat
Gestelde eisen aan ontwerp
Omdat het een kwalitatief goede luidspreker moet worden, zijn de volgende eisen gesteld aan het ontwerp:
* Kast moet compact worden, het idee van een boekenplank-luidspreker
* Het lage kantel punt op -3dB op maximaal 50Hz of lager,
* Het hoge weergave bereik moet vlak doorlopen tot zeker 22kHz,
* De vervorming moet zo laag mogelijk blijven (liever geen consessies hieraan),
* Voldoende ruimtelijke/rondom weergave,
* Goede balans tussen belastbaarheid en de compactheid,
* Kwaliteit staat voorop, maar liever niet duurder dan 250 euro per stuk.
Uitwerking eisen
Een van de gevolgen van een compact systeem is dat het een 2-weg systeem wordt. Gezien de afmetingen is er maar plaats voor 2 units, waardoor het weergave bereik van de speakers goed op elkaar aan moet sluiten.
Voor de basweergave wordt er gekozen voor een basreflex systeem omdat daarmee het volume van de kast relatief klein te houden is. De bas-reflex opening komt aan de voorzijde omdat dan de afstraling directer is en de plaatsing in de ruimte niet of nauwelijks kritisch is.
De frequentie van de poort wordt in combinatie met het volume van de kast zo gekozen dat er een goede impuls gedrag is, dit is de belangrijkste eis dat de weergave zo ideaal mogelijk is. Bij de huidige keuze is de (elektrische) belastbaarheid ondergeschikt gemaakt aan de lage vervorming.
De luidspreker-units zijn gekozen op weergave bereik en lage vervorming en op de eis dat de weergave op de 0' as en de 30' as nagenoeg identiek zijn (zeer goed rondom afstraal gedrag). Dit laatste is ook hier een eis, omdat een natuurlijke bron ook rondom straalt (punt-straler), daarom moet dit ook zo dicht mogelijk worden benaderd.
Voor de hoge-toner is even getwijfeld tussen de Focal TC90TD5 en de Seas 27TFF, de keuze is gevallen op de 27TFF omdat deze een lagere resonantie frequentie heeft en iets beter belastbaar is (omdat ik de tweeter op een vrij lage frequentie wil filteren).
De mid/woofer is de Seas W15CY001 geworden. De keuze is mede bepaalt door de lage vervorming, goede belastbaarheid en het brede weergave bereik. Aangezien ik al hele goede ervaring heb met deze speaker was de keuze niet zo moeilijk.
Bouwgegevens bepalen
De kast wordt een klein tafel model waarvan de hele inhoud als bas-reflex wordt gebruikt door de mid/woofer.
In dit ontwerp is gelijk een correctie doorgevoerd om het looptijd verschil tussen de hoge en lage toner te compenseren, dit is gedaan door de mid/woofer verder naar voren te monteren. In het wisselfilter hoeft nu geen looptijd correctie meer gedaan te worden.
Met de eisen en uitwerkingen in de hand is nu de bouwtekening voor de kast gemaakt.
Er wordt in verhouding niet zoveel verstevigingen aan gebracht om de paneel resonanties te dempen, omdat de wanden voldoende dik zijn en ze worden bekleed met dempings materiaal. Alleen als er grote acoustische belasting op zouden treden (bassen) is het raadzaam om wel meer verstevigingen aan te brengen. Er zijn op dit moment op de zij-panelen stroken van anti-dreun materiaal aangebracht, niet omdat het nu per se nodig is maar om te experimenteren en zo de invloed te bepalen.
Bouwen kast
Als de lijm uitgehard is komt een intensief karwei, het schuren van de kast. Eerst wordt begonnen met een vrij grove korrel om de oneffenheden weg te werken. Daarna een steeds fijnere korrel totdat de kast echt glad is.
Na de kast een paar keer gelakt te hebben ben ik verder het filter gaan bouwen. De bedoeling is om de kast pas definitief af te lakken als alle 'mechanische' arbeid aan de kast klaar is.
Het scheidingsfilter
Het ontwerpen van het filter heeft even tijd gekost. In Excel heb ik de weergave gegevens van de speakers gezet en bepaalt welk filter nodig is voor de gewenste weergave karakteristiek van de box. Daarna heb ik van dit filter een simulatie gemaakt in eSketch. Aan de hand van de simulatie zijn verschillende veranderingen in het filter doorgevoerd. Een van de uitgangspunten hoort te zijn dat bij een overname (kantel) punt tussen 2 speakers, het onderlinge fase verschil zo klein mogelijk moet blijven. Dit kun je bereiken door bij beide speakers de weergave karakteristiek
inclusief het filter van gelijke orde te maken. Dan wordt de weergave karakteristiek symmetrisch bij het overname punt.
Ook belangrijk is dat elke speaker ruim binnen z'n eigen weergave bereik moet blijven voor een lage vervorming.
Zie voor het eerste filterontwerp het pdf bestand Z2-filter.
Maar dan er nog een leuke klus: het corrigeren van de kamer-acoustiek (heel belangrijk!). Zeker in het laag-frequente bereik, ongeveer tot 500Hz, speelt de kamer-acoustiek een niet te verwaarlozen rol die mijns inziens zeker gecorrigeerd dient te worden. Een nadeel is dan wel dat de box positie dan zo goed als vast ligt.
Testen en corrigeren
Dit is een van de meest belangrijkste punten uit bouwen van en luidsprekers. Het vergelijken of de uitkomst overeen komt met de berekeningen en verwachtingen.
Een van de belangrijkste redenen om eerst te gaan testen en dan het filter te gaan corrigeren is omdat de invloed van de luister-ruimte en de kast zelf niet in de berekeningen zijn meegenomen. Gelukkig zijn er geen grote ingrepen gepland omdat de weergave redelijk goed overeenkomt met de verwachting zodat ik overweeg om het filter zo te laten.
Eindresultaat
Een aandachtpunt verdient de (laag) belastbaarheid, voor hogere vermogens met diepe bassen is toch echt een sub-woofer nodig. Heeft eigenlijk niets met de prestaties van deze box te maken...
Een klein puntje van kritiek (ik probeer objectief te blijven!): in vergelijk met de Z3 luidspreker box is er (minimaal) verschil te horen in de hogetonen. De Z3 is iets net iets meer gedetailleerder, maar als er naar de Z2 afzonderlijk wordt geluisterd valt dit (mij) niet meer op.
En, was het deze 'investering' waard?
Qua kosten voor een volledig afgewerkt setje (dus 2 stuks) moet je gaan denken aan iets meer dan 600 euro. Als ik de boxen beoordeel op geluidskwaliteit, de zeer lage (eigen) vervorming zie en hoor, als ik ook hoor wat een geluid er uit zo'n klein systeem komt en er van uit ga dat deze boxen jaren mee gaan, dan kom ik tot de conclusie dat het een heel goed setje luidsprekers is.
(Het blijft ook een beetje hobby om zo'n systeem in elkaar te knutselen.)
Voor degenen die van de prijs zijn geschrokken, wees gerust want er zijn goedkopere zelfbouw systemen. Hou er wel rekening mee dat een kwalitatief goed setje nooit de goedkoopste is.
(Binnenkort komt er een budget-bouwbeschrijving voor een vergelijkbaar systeem, dit gaat ongeveer 200 euro kosten).
Nog vragen?
Heb je nadere vragen? Stuur een gerust een email.
Op de pagina contact vind je meer informatie en een contactformulier.
