黒羽音響技研の実験室

黒羽音響技研のブログになります。 日常のことを書いていきます

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追憶のネットワーク編

こんばんわ!
連続投稿です。

どんなに優れたユニットでも複数のユニットを使うとディバイディングネットワークで良くも悪くもなる…
追憶のネットワーク編はじまります。


先日、シミュレーター上で組み上げたネットワークの定数が間違っていたので、まずは正しい回路図を掲載します。

00初期ネットワーク

ユニットの構成としては、ツイーターにAurum Cantus G2Si、ウーファーにRIT YS137G-PSCを使用しました。
ネットワークの構成としてはツイーターを2次のハイパスフィルターで2500Hzでクロスさせ、ウーファーはバッフルステップ補正回路を入れました。
そのためユニットが2つ搭載されていますが、1.5Wayとして組んでいます。

01初期ネットワーク

お金に余裕ができるまではケースに入れずにむき出しで使うように、綺麗に配線を心がけました。
ネットワークの配線に使用しているのは銀単線で半田はムンドルフの銀ハンダ(シュプリーム)を使いました。

こういう時以外、高価な線材とか使う機会がないです…

これで完璧!行けるぜ!
とかまぁ、思っていたのですがホワイトノイズで測定したところ特性が本当に酷い…

ツイッター上でホワイトノイズじゃなくてピンクノイズじゃないとダメだよというアドバイスを受けて測りなおした結果がこちら。

00初期特性

2kHzにディップができていて残念な感じです…
その後、ツイッター上で沢山のアドバイスをいただき

02改造

手持ち部品で何とかかんとかツイーターのクロスを3kHzにしてみたり
ウーファーに5kHzのディップフィルターを入れてみたり
トライアンドエラーを繰り返すこと数時間…
なんとかまともな感じになったので、バイト明けに麻布オーディオでネットワーク部品を購入しました。
ついでにウーファー側にいれるインピーダンス補正回路の部品も買ってみました。

帰宅後、ツイーターを3kHzクロスに変更したり、ウーファー側にインピーダンス補正回路を入れてみたり、外してみたり…

色々やってみた結果!

04改良後

2Wayに変更したほうが特性が良く出ました…

03完成

ダイナミックレンジを120でとっているので、本来より特性が綺麗に見えますが周波数特性と位相特性は以下のようになりました。

09-周波数特性

10-周波数特性

試聴する位置でマイキングをしたので、本当に自分専用な感じに仕上がりました!
久しぶりにスピーカーを製作しましたが、本当に面倒臭いのですが面白いです。
ネットワークはもはや沼だと思いますが、いずれはデジタルダイナミックプロセッサとマルチアンプでシステムを作りたいなと思っています。


08-運用

来週あたりに、スピーカーにアングルをつけるスタンドを作りたいと思っています。
それが終わったら、いよいよアンプの製作にかかります!


それでわ!!!


  1. 2014/01/18(土) 19:47:55|
  2. 製作
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黒い箱

こんばんわ!


前回の更新から1週間以上開いてしまいました…
前回までのBasta!でのシミュレーションの結果を踏まえてスピーカーを製作しました!

今回は、記事が長くなりそうなのでエンクロージャー製作とディバイディングネットワーク製作に分けて記事を書きます。

ここでは黒い箱… エンクロージャーの製作の話をします。


今回も例によって東急ハンズ新宿店で木材の切り出しを行っていただきました。
以下に加工受付で添付した図面を掲載します。
木材と加工費の合計は6千円ぐらいでした。

00切り出し1

00切り出し2

図面をクリックすると大きな画像が開きます。
東急ハンズにも一定の加工限界や決まり事があります。
そのため、丸穴や角穴のクリアランスが最低でも10mmはほしいとの事だったので初日に図面を持ち込んだ際は加工不可能ということで出直してきました。

この図面では修正していますが一部の木材の寸法をプラスに誤ってしまったので、後日レシートと正しい寸法を記載した局所図面を持って行き追加加工していただきました。
東急ハンズではレシートが有れば、端材等を後日でも加工してくれます。

ハンズに行った際にボンドも購入してきました。

01ボンド  

フランクリンのタイトボンドです。
割りと有名なボンドで、オープン時間5分、クローズ時間10分、クランプ時間20分という非常に高速に作業ができるボンドです。


オープン時間:木材にボンドを塗布してから貼り合わせるまでの時間
クローズ時間:張り合わせた後に動かせる時間
クランプ時間:荷重やクランプなどで固定する時間
○完全硬化まで24時間は掛かりますので、次の作業に移るまでの時間として見るのが良いと思います。


今回はシミュレーターとの整合性を高めるために、スピーカーユニットとエンクロージャーに段差を付けないように深ザグリ加工をしたかったのですが、東急ハンズ新宿店ではドリルビット以上の径では深ザグリが出来ません。
そのため、厚さ5.5mmと厚さ9mmのMDFを別々に加工して貼り合わせることにしました。

04バッフル断面  05バッフル追加工

ユニットを合わせこんでネジ穴を決めたかったたネジ穴に関しては自分で穴を開けました。

背面の板にはカーラッピングフィルムを貼り付けた後にスピーカーターミナルを取り付けました。

03裏側

スピーカーを自作する都度、見た目がMDFだといかにも自作であまりカッコヨクないなと思っていたので、ネット通販で中国製の安価なカーラッピングフィルムを購入しました。
屋外で使用できないとのことなので厳密にはカーラッピングフィルムではないと思います。

02カーラッピングフィルム

貼り付けるものよりも大きめにカットして、木材にスクィージーを使いながら貼り付けます。
角や曲面ではヒートガンを当てながらゆっくり伸ばしていくと綺麗に貼ることが出来ました。
余ったフィルムはデザインナイフでそぎ落として完成です。
※断面が少しベタつくので完璧な素材とは言えないかもしれません。3Mのダイノックシートとかなら違うのかな…

バッフルに貼り付け、穴に合わせてカットすると左のようになります。

06バッフルラッピング  07バッフルラッピングやりなおし

ヒートガンでうまく折り込んでもいいのですが、穴の側面に黒色の塗料で塗装したものが右になります。
小型のハケ付きの塗料で塗るだけなので、折り込むよりも圧倒的に楽です。

08仮組み

ボンドを使わずに仮組みしてみて大きさが間違っていないことなどを確認してから、ボンドを使用した組立をはじめます。

09組立1

11組立2  01ドットシタン

L字クランプを購入してきましたが、結局出番がありませんでした…

今回は9mmのMDFを使用し、比較的コンパクトに収めたかったので箱なりを防ぐために円柱状に加工されているシタンをエンクロージャー内部に多数貼り付けてみました。

11貼り付け

今のところ、極端な箱なりはしませんがドットシタンを使ったおかげなのかは今ひとつ不明です。
続いて、ポリエステル製の吸音材を入れてバックパネルとバッフルを貼りあわせていきます。

12詰め込み

13組立3

リボンツイーター用のバックキャビネットは本来不要といわれていますが、念の為に設けました。
ついでなので、吸音材をめいいっぱい入れてアコースティックエアサスペンションを狙います。

14詰め込み

15組立4

手早く確実に仕上げて、重石を乗せておきます。
荷重をかけると側面からボンドが滲み出てくるので、使い古したタオル等の毛羽立ちにくい物で拭き取っていきます。
この際に水拭きにするのですが、かたく絞ったほうが扱いやすいです。

念の為に、この最後の張り合わせ時間は1時間取りました。
この間に、ウーファーとツイーターの面をバッフルに揃えるためのスペーサーをフェルトで製作しました。

10スペーサー

OLFAのサークルカッターと穴あけポンチを使用すれば比較的簡単に製作できます。
サークルカッターでも、円状の刃のものでないと毛羽立ちますので注意してください。

最後に紙やすりで表面を整えて、おがくずを綺麗に拭き取ってからカーラッピングフィルムを貼り付ければエンクロージャーの完成です!

16仕上げ

途中で少しシワが出来た場合などは貼り直すか、小さな場合はヒートガンで温めて伸ばしました。
角の部分もヒートガンで温めて他の面のフィルムと溶着するように何とかしました…

18全体図

スピーカーユニットをフェルト製のスペーサーを入れてエンクロージャーに固定します。
全てのネジ穴には爪付きナットを打ち込んでおいたのでM4のステンレスネジを使用しました。

外観がCFRPに見えるのとウーファーが黄色いので、ぱっと見カッコイイ気がします。


次はネットワークの製作です!!

  1. 2014/01/18(土) 19:15:20|
  2. 製作
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ばすた!!

こんばんわ!
突然ですが、スピーカーをつくろうと考えています。

事の発端は年末の宅呑み忘年会でのこと…
友人数名にいい加減に小出力パワーアンプをいい加減に作れよと言われてしまいったことから始まります。

うっしゃ!アンプ作るぜ!
あ…手元にリファレンスに使えそうなスピーカー無いじゃん…
麻布オーディオで販売しているMONITOR ZERO CHFを購入しようと思ったのです。
ですが…7万円も出せないよ…

ということで、手元にあるユニットで卓上オーディオに特化したスピーカーを作ろうと元日に思い立ったのです。
可能な限り最低限の試行回数で比較的まっとうなスピーカーが作りたい…

そこで、前回出張の際に立ち寄った麻布オーディオ京都店で教えていただいたスピーカー設計支援ソフトの導入を考えました。
おすすめされたソフトはBodzio Softwareが販売しているSound Easyというもので、海外通販で$250で購入できるます。
国内だと麻布オーディオにて取扱があるのですが納期が不明です。

Sound Easy

上記のリンクページ内の中央辺りから紹介が始まっています。
TSパラメーターによる解析やバッフル板による回折や3次元のなにか色々なすごいことが出来そうなソフトです。
やりたいことをやれるだけ全て詰め込んだソフトなので一癖も二癖もあるため使いやすいソフトではないようです。

しかし…
年末年始の出費が凄まじいことになっていることに加え、スピーカー作るお金残らないじゃないということで

比較的有名なThe Edgeというバッフルステップをシミュレーションするソフトを出しているTolvan Dataから出ている
全く使用レポートを聞いたことのないBasta!というソフトを購入しました。

The Edge


The Edgeはバッフル板によって回折する音をシミュレーションし低域での音圧変動を可視化するソフトになります。

Basta!

Basta!は機能制限版のフリーソフトで25ユーロ、日本円にすると約4000円を支払うことで機能制限が解除されるライセンスキーが送られてきます。
正直に言うと機能制限版に関しては全く使い物になりませんでした。

ここからは、機能制限版では出来ないことをソフトを紹介しつつ説明していこうと思います。

00ドライバ

ドライバーのタブではTSパラメーターを入力します。
ユニットごとの物理特性を示したTSパラメーターを入力することでユニットの特性をソフトウェア上で再現させることが出来ます。
すべての項目を入力する必要は無く、計算によって求められるものはBasta!が自動的に計算します。

機能制限版ではアイソバリック(タンデム駆動)やスピーカーユニットの個数を設定することが出来ません。

01バッフルデザイナー

バッフルデザイナーのタブではユニットの配置やバッフル板の形状、マイクのポジションを設定します。
機能制限版では複数のユニットを配置したものを1つのマイクで計測するシミュレーションが出来ない他、後述する壁の設定もできません。

先の画像の状態ではバッフル板によるバッフルステップ(音の回折による音場の変化)を考慮しない設定になっています。

02無限大バッフル特性

バッフルステップが存在しないので、無限大空間に置いた際の特性になります。
言い換えれば、ユニットのカタログスペックに近い特性になります。

03バッフルデザイナー

バッフルステップのシミュレーションを有功にし、バッフル板から背面にある壁までの距離を設定した画面になります。
この2つの機能は機能制限版では使用できません。

04周波数特性

バッフルステップにより、位相の異なる反射音が混ざりジグザグな特性となりました。
この場合、ウーファーとツイーターの2つの曲線は加算されていないため、全体の特性がわかりにくいです。

05表示設定

そこで、表示設定からシステムレスポンスの加算を有功にし加算させるものにチェックを入れます。

06加算周波数特性

これで加算された曲線が表示されます。
重要な機能なのですが、機能制限版では使用できません。

マルチウェイスピーカーを設計する際にはネットワークの設計も必要不可欠となってきますが、Basta!にはネットワークの設計を支援する機能も有ります。

07ネットワーク

インピーダンス補正回路やアッテネータを利用することが出来ます。
しかし、バッフルステップを軽減するための回路を挿入する際にはアドバンスドネットワークを使用します。

08詳細ネットワーク

ユーザーインターフェースがSPICE的なノードを用いた入力になります。
煩雑では有りますが、RCL回路であればどのようなネットワークでも組むことが出来ます。
このアドバンスドネットワークは機能制限版で利用することが出来ません。



とまぁ…こんな感じで約4000円払わないとほぼ使えないソフトとなっています。
逆に言えば4000円でこの機能が手に入るのは非常にリーズナブルな気がします。

おまけとして、Aurum Cantus G2Siというリボンツイーターの特性を模擬してみたのでそのパラメーターを乗せておきます。
リボンツイーターなので、位相を常に0度としf0より上は完全にフラットに設定しました。
これが、現実的に通じるモデルなのかどうかはスピーカーが完成して測定してみないことにはわかりません…

ドライバのタブ設定
エラーが出ていますがTSパラメーターはこんな感じででっち上げました

09 G2Si設定ドライバ

先のTSパラメーターの結果、非常に能率が悪くなるため入力電圧を変更し規定の音圧まで上昇させました。

ソースのタブ設定

12G2Si入力電圧設定

250Vって…
まぁ、再現できればいいかなって…
ボックスは無限大バッフルもしくは無限大キャビネットに設定しました。

11G2Siアドバンス設定

インピーダンスが下がりすぎたので純抵抗をアドバンスドネットワークで挿入しました。

バッフルステップ無しの周波数特性

13G2Si周波数特性

正しいかどうかは非常に怪しいところですが、Basta!を使ってAurum Cantus G2Siをシミュレーションする予定のある方の参考になれば幸いです。



Basta!で設計したデスクトップスピーカーの概略

■基本構成
バックキャビネット数:2
ツイーターキャビネット容量:1リットル(アコースティックサスペンションとする)
ウーファーキャビネット容量:4.5リットル

■使用ユニット
ツイーター:Aurum Cantus G2Si (汐さんの忘れ物)
ウーファー:YSC YS137G-PSC (B級品処分で買いました)

SPK.jpg


■ディバイディングネットワーク構成
構成:1.5Way
ウーファー側:バッフルステップ補正回路のみ
ツイーター側:3.5kHz 2次HPF 及び減衰器

Network.png


■周波数特性のシミュレーション結果
306.jpg


自作するなら自分にとっていいものをと思いまして、視聴距離の設定などは私の座高と椅子の位置から算出しました。
使用する木材はMDFの9mmと薄いため、エンクロージャー内部にシタンのφ20mm t10mmのチップを30枚程度貼り付ける予定です。

シミュレーション通りには行かないと思うのですが、うまく行ってくれると嬉しいな…
最後まで読んでいただき、ありがとうございます!
それでは次回!!!


  1. 2014/01/10(金) 01:20:02|
  2. 設計
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明けましておめでとうございます

明けましておめでとうございます!
旧年中は大変お世話になりました。
本年は1つはキットを出したいと考えております。

電源回路のほうは不燃焼なきがするのですが、
ロードマップに従って展開すべくパワーアンプのキットを出したいと考えております

ハイエンドライン・・・やってみたいです。

今年もよろしくお願い申し上げます。


  1. 2014/01/01(水) 04:30:11|
  2. 日記
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基板の応力を考える

こんばんわ!
おそらく、連投ではこれが最後の記事になると思います。

数カ月前にcronos_svさんと基板に対して部品を実装する時、応力に敏感なデバイスはどのように配置すればよいかを相談したのが事の発端でした。
応力を実際に見ることは難しいので、大学の環境を利用しAutodesk Inventor2014にて構造解析を行いました。

3Dモデリングをやったことがなく、かなり戸惑いながらも何とかかんとか結果を掲載できる程度にはなりました。
基板の材質は特性が近そうなGFRCとし、厚さは1.6mm、荷重は0.100Nとしました。

■長穴を用いた応力分散
直近で頒布した電源回路の基板で用いた長穴による応力分散をシュミレーションしてみました。

荷重
via-荷重

固定面
via-固定

フォンミース応力
via-フォンミース

応力分散の結果、最も荷重の影響を受けないで済むのは長穴と平行する箇所でした。
この結果から頒布した電源回路の基準電圧ICの位置は不適切だということがわかります。


■片持ちSIP基板による応力分散
本体基板に対してピンヘッダなどで別の小型基板を搭載することを想定したシュミレーションをしてみました。
応力に敏感なデバイスを小型基板に実装し、応力を受けさせないことが目標です。
L字ピンの材質は銅としてシュミレーションを行いました。

荷重
sip-荷重

固定面
sip-固定

フォンミース応力
sip-フォンミース

シュミレーション結果を見たとおり、殆ど応力が発生していません。
解析手法を間違えたのかもしれませんが、ほかの歪等を見た感じ正しくシュミレーションできていそうでした。

一目瞭然の結果ですが、応力に敏感なデバイスを用いる時は片持ちSIPにするほうが性能面では良さそうです。

気になることとして、機械系の友人が言っていた1Nぐらいかけないと大きな差が出ない場合は、本当に影響があるのかどうかよく考えてと言われました。
確かに、長穴で応力分散しても分散はできていますし、現実的にそれだけの荷重をすることがあるのか・・・

というところは曖昧です。
しかしながら、片持ちSIPにしておけば取り敢えず大丈夫であろうという安心感は大きいです。

シュミレーション結果を含めもう一度よく考えてみたいと思います。
それでわ!


  1. 2014/01/01(水) 04:23:18|
  2. 日記
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プロフィール

黒羽トア

Author:黒羽トア
初めましての方初めまして!
こんにちわの方こんにちわ!
コミケでヘッドフォンアンプのキットを頒布していたりする黒羽音響技研のトアです。

こちらの方はブログになります。
日常のこと、ちょっと気になった技術ネタ等を書いていこうと思っています。

よろしくお願いします!

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