Głośniki do gitar basowych

A dziś dla odmiany coś o gitarach basowych, coby basiści nie czuli się gorzej. W końcu od wczoraj same artykuły o gitarach elektrycznych podaje. Tematem tego artykułu są specjalne głośniczki, w zasadzie masywne przetworniki, które współpracują z gitarami basowymi w innych skrzyniach niż standardowe głośniki gitarowe. Mają inne założenia akustyczne, gdyż sama gitara basowa jest inna niż gitara elektryczna. Inaczej się na niej gra i najczęściej bez przesterowania efektowego.

Z ciekawostek na wstępie można powiedzieć - że gitara elektryczna najlepiej gra, gdy górne jej pasmo jest obcięte do 5000Hz. Specjalna konstrukcja głośników i wzmacniaczy gitarowych pozwala na to. 

Gitara basowa gra niższym pasmem, to każdy wie, ale jej łagodniejsza barwa pozwala na pracę w wyższych częstotliwościach niż gitary elektrycznej. Pozwala to na lepszy dźwięk przy grze SWAPem, TAPPINGiem czy KLANgiem oraz lepsze uwidocznienie szurania po owijkach. 

Założenia
4 głosniki 12" czy 1 głośnik 15"Driver wysokopasmowyZwrotnica: ZwrotkaBass reflex czy obudowa zamknięta.Parametry Thielle*a-Small*aRzeczywistość contra symulacja: ZACHOWANIE W OBUDOWIE ZAMKNIĘTEJRzeczywistość contra symulacja: ZACHOWANIE W OBUDOWIE WENTYLOWANEJ
Strojenie otworu BR INSTRUKCJA: posługiwania sie programem symulacyjnym WinISD.

Jak robić pakę basową

Założenia

Trzeba załozyć na poczatku całej dyskusji, że gitara basowa wymaga dość szerokiego pasma czestotliwosci, wydawało by się co po niektórym żę starczy pasmo 50Hz... 200-500 Herzów nic bardziej myslego, gitara basowa to nie tylko basy, rodem z subwooferów. To prócz perkusji element zespołu rytmicznego (wraz z perkusją) i tak jak ona wymaga dość szerokiego spektrum dźwięków. Chodzi generalnie o uwypuklenie brzmienia, większy rozdział dźwieków od siebie, rozszerzenie warstwy brzmieniowej, przy graniu Swapem, Klangiem, solówkami wtopionymi w utwory.

BasForum: Głośniki gitarowe

podyskutuj na forum o tematyce głośników gitarowych

Wydawac by się mogło, że paki basowe to to samo co Subwoofery kina domowego, duże średnice głosników do tego otwory Bass Reflex. Nic bardziej mylnego. Podobnie jak w artykule o głosnikach gitarowych i głośniki gitar basowych to przetworniki z twardym zawieszeniem (czyli nie zobaczymy tu pianki czy gumy), niekoniecznie o wielkim skoku. Ważne dla przyszłego zespołu powinno być postawienie na warunkowo dobrym sprzęcie. Chodzi generalnie o głosniki o sporej skutecznosci, a przy tym i ciekawym zejściu w okolice 50Hz. Głośnik basowy nierzadko trzeba umacniać w charakterystyce poprzez dodatkowy głośnik wysokotonowy lub Driver, zwykle jest to głosnik estradowy wysokotonowy tubowy rozszerzajacy pasmo gitary do jakichś 12-14 kHz. W tym przeypadku nie powinno byc w tych okolicach śmieci - jak w przypadku przesterów do gitary elektrycznej.

Głośniki gitar basowych można generalnie ładować w skrzynie na zasadach podobnych jak głosniki paczek estradowych. Obudowy jakie wchodzą w gre to obudowa zamknięta i obudowa wentylowana Bass-Refleksem. Bardzo żadko stosuje się paki otwarte.

Pytanie: 4 głosniki 12" czy 1 głośnik 15"

Głośniki basowe porzadnych firm na przykład Eminenców mają dość spore skutecznosci. Cztery głosniki to więcej roboty, wyższa cena, ale za to wyższa skutecznosć niz jednego głosnika 15" podobnej klasy. jedynie ilość wyliczeń jest podobna. Może się okazać, że nawet jeden głosnik 12" bedzie grał lepiej niż paczka na pietnastce. jest w sprzedażygłosnik 10" znakomicie nadający się do nagłaśniania basu, laczy w sobie szerokie pasmo i dużą skutecnzosć, z dość ciekawym brzmieniem.

Driver wysokopasmowy

Duży głośnik 15-calowy to z założenia gorsze pasmo średnio-wysokie, ktore w wielu przypadkach bedzie trzeba uzupełnić wysokotonowym driverem. oczywiście przy tanich gitarach nie ma co inwestować w nie wiadomo jakie drivery, nie wiadomo nawet czy tania przystawka poradzi sobie z własciwą artykulacją najwyższych tonów.

Idea dodatkowych wysokotonowych głośników wzięła się stąd, ze nawet jesli głosnik szerokopasmowy estradowy wejdzie w okolice 8-9kHz to bedzie on obciążony na najglębszym paśmie sporą ilością mocy stąd ulec może zepsuciu jakosć wysokich tonów, dlatego buduje się kolumny mieszane w oparciu o głośniki wysokotonowe tubowe lub kopułkowe o dość dużej skutecznosci. Wazna jest tez ocena brzmienia, kopułka czy tubka ponoć lepiej gra niż nawet bardzo wysokie pasmo z głośnika membranowego.

Driverów na rynku jest dużo - mozna oczywiście kupować Eminency, Celestiony estradowe z serii PA (Profesional Audio) lub desygnowane do gitar. Jednak całkiem dobrze sprawują się w tym fachu głosniki polskiego producenta: Tonsila. Z tej firmy wyszły ostatnio głośniki na licencji Eminenca, które sa bardzo dobrą i tanią propozycją, ponoć w dodatku grają lepiej niż oryginały, dużo droższe. Jeśli nawet to bezie sie wydawało drogim rozwiązaniem, mozna pokombinować z tubkami firmy STX, lub starszymi przetwornikami tonsila GDWT.

Zwrotnica: Zwrotka

Ważną sprawą jest zwrotnica, powstrzymuje ona generacje czestotliwości szkodliwych dla głośnika wysokotonowego, obcinając je w jego obwodzie. Aby dowiedziec się w którym miejscu najlepiej dać cięcie wystarczy obejrzeć charakterystyke zastosowanego głośnika basowego i dane nadane przez producenta wysokotonowca, jesli ich nie bedziemy mieć, od biedy starczy nam wiedza o samym basowcu. Chodzi o koniec charakterystyki przenoszenia głośnika basowego. Bada się w którym miejscu na charakterystyce basowca istnieje spadek skutecznosci od skutecznosci średniej.Gdy już ta wiedze sprawdzimy na wykresie, wystarczy podstawić do odpowiednich wzorów na zwrotnice.

Zwrotnica to urządzenie elektrotechniczne, którego zadaniem jest tłumienie pewnych częstotliwosci, na skutek zmiany impedancji w funkcji czestotliwości dla takich elementów elektrycznych jak cewka czy kondensator.

Ograniczymy się do przypadku, w którym ciąć bedziemy tylko jeden głośnik za pomocą zwrotnicy,

Najprostsza zwrotnica, nazwijmy ją wysokotonową, górnoprzepustową lub dolnozaporową jest pojedyńczy kondensator wpięty w szereg z głośnikiem. Jest to tak zwany filtr 1-ego rzedu (od ilości elementów). Częstotliwość charakterystyczna dla niej to moment, w którym reaktancja kondensatora (opór dla prądu zmiennego), dla danej czestotliwosci zrówna się z impedancją głośnika. Jeśli bedizemy mieli kilka głosników połaczonych w szereg czy równolegle bedzie trzeba zastosować wzory na impedancje zastępczą.

[1]

Gdzie f - czestotliwość, C- pojemnosć, Z - impedancja głośnika wysokotonowego lub impedancja zastepcza zespołu głośników polaczonych szeregowo, równolegle lub inaczej.

Powyższe wyliczenia są w jednostkach pojemności, wystarczy, że przemnożymy je przez 1000000 i otrzymamy pojemnosć w jednostkach praktycznych - mikroforadach. Teraz wystarczy zaopatrzyć sie w najbliższy wartości obliczonej kondensator dobrej jakosci - chodzi tu o kondensatory o dielektryku stałym na napiecie 250 Volt lub wyższe.

Jest jedna uwaga - należy stosować głośniki wysokotonowe o impedancji równej lub wiekszej od głośników basowych. Oraz podobnej skutecznosći.

Poszukajcie na stronie eminence.com charakterystyki Eminence Beta 12. Weźcie sobie PDF i... Oto charakterystyka głosnika nadającego się do gitary basowej Eminence Beta 12. Jak widać z tamtejszego grafu charakterystyka jest poszarpana. Jednakże taka nieliniowość dobrze zazwyczaj wpływa na jakość dźwięku z głośnika.

Przyjmijmy że średnia skuteczność wynosi 98dB dla jednego głośnika Pasmo wyraźnie się kończy w okolicach 5 kHz. Dobrze byłoby więc posiadając wiedze z zakresu budowy zwrotnic wstawić w tych okolicach "cięcie". Załózmy że nasz głosnik wysokotonowy ma 101dB przy jednym wacie i impedancje 8 Om

Opisałem tutaj zwrotnice pierwszego rzędu dla prostoty, wiedze na ten temat mozna otrzymać na większości stron internetowych dotyczących DIY Audio. Można tez skorzystać z programu: AUDUA SPEAKER WORKSHOP

Po podstawieniu do wzoru powyższego wartości 5000 Hz, impedancji 8 Om otrzymujemy pojemność:

Około 4 mikrofarady. Najbliższą wartością z szeregu dostępnych w Polsce sa kondensatory 4,7 uF. Możliwe jest też łaczenie szeregowe lub równolegle tychże elementów. Na przykład połączenie 4 kondensatorów 1uF równolegle da nam jeden kondensator 4 uF. (jest dokąłdnie na odwrót jak w przypadku lączenia impedancji).

Schemat takiego rozwiązania - zwrotnica z jednym kondensatorem oraz tłumikiem na rezystorze poniżej. Pamiętajmy, ze opornik dodaje się we wzorze do impedancji głośnika wysokotonowego.

Bass reflex czy obudowa zamknięta.

Już od dawien dawna głosniki skategoryzowano, w XX wieku Thielle i Small podali zasady kategoryzowania głośników podług parametrów, od ich nazwisk te parametry nazywają się parametrami T-S. Nie jest to zbyt nowoczesne podejście, gdyż sa inne metody symulacji, ale jakiś jakosciowy osąd na przykłądzie tych parametrów można wyrazić.

Mozna oczywiście podać jak te parametry przy odpowiedniej obudowie BR, lub zamkniętej wpływają na charakterystyke głosnika w funkcji częstotliwosci, ale to wszystko obliczą za nas programy symulacyjne na przykład WINISD ze strony http://www.linearteam.dk

Obudowa zamknięta to szczelnie osłaniająca głośnik skrzynia, możliwie najbardziej szczelna jak się da na przykład z MDF, sklejki, dykty ITP, o odpowiedniej wielkości i masie (im większa moc i waga głośnika tym masa większa).

Obudowa BR, wentylowana, to obudowa jak wyżej, z tym że zazwyczaj z przodu albo z tyłu znajdują sie otwory rezonansowe, przy krótkich długoścach są to zwykłe dziury w obudowie, przy dłuższych - odpowiednio rury lub przewody o innym przekroju - kwadrat, trójkąt.

Parametry Thielle*a-Small*a

V_AS - objętość ekwiwalentna w litrach lub decymetrach sześciennych. Jest to objętość zastępcza obliczana na podstawie podatności zawieszenia i powierzchni membrany, czym te obie wartości są większe tym VAS jest większe.

Q_ms - dobroć mechaniczna, czyli tarcie występujące na górnym zawieszeniu oraz resorze.

Q_es - dobroć elektryczna

Q_ts - dobroć całkowita określana wzorem: Qts=(Qms*Qes)/(Qms+Qes). Na podstawie tego parametru w połączeniu z Fs i VAS możemy określić charakterystykę głośnika w zakresie niskich częstotliwości. Do obliczenia obudowy należy obliczyć Qts zastępcze: Qts(zastępcze)=Qts*(Re+Rs)/Re ( Re - rezystancja cewki głośnikowej, Rs - rezystancja cewki włączonej szeregowo z głośnikiem). Obliczenie tego parametru pozwala na wybór obudowy najodpowiedniejszej dla danego typu głośnika Qts - jest podane w katalogu.

F_S - częstotliwośc rezonansowa głośnika

dia, d - Diameter - czyli średnica mierzona w różny sposób. Najwazniejsza w obliczeniach jest średnica liczona od polowy zawieszenia. Ale w celach konstrukcyjnych można podac średnice pomiedzy wkrętami albo zewnętrzną średnice głosnika.

Sd - powierzchnia membrany która promieniuje dźwięku (powierzchnia membrany + powierzchnia połowy zawieszenia) podawana zazwyczaj w centymetrach kwadratowych

Efektywnosć - jest to miara ciśnienia akustycznego w pewnej odleglości od głosnika przy pomocy sygnału napięciowego lub mocy.

Standardowo podaje się dwa typy efektywości: mocową gdzie sprawdza sie natężenie ciśnienia akustycznego w odległosci metra przy użyciu mocy 1Wata oraz napieciową, zwaną też czułością głosnika

EBP = Fs/Q_es - parametr określający czy dany głosnik nadaje się do obudowy z bass refleksem czy zamknietej.

a) Jeśli EBP jest mały, mniejszy od 50, wówczas możemy zastosować obudowe zamkniętą, głośnik, w takiej obudowie dobrze będzie przenosił najniższe częstotliwości za to w obudowie zamknietej mogą pojawić się zamulenia i neiciekawe brzmienie.

b) Jesli jest większy od 50 wówczas głośnik bedzie miał upośledzone pasmo najniższych czestotliwości w obudowie zamknietej, charakterystyka będzie płasko opadać ale przy stosunkowo wysokich częstotliwościach około 100Hz. Czasami warto zrezygnowac z zejscia kosztem niskich opóźnień czasowych.

Nie zapominajmy o opóźnieniach czasowych, jakie są wewnątrz kolumn głośnikowych. Aby nastąpił ruch membrany pod wpływem zmiennego pola magnetycznego cewki musi upłynąć trochę czasu, jest to potęgowane przez sprężyste właściwości powietrza. W dodatku rzadzą tym skomplikowane procesy sprzężone z przesunieciami fazowymi. Ważne aby nie przesadzać ze strojeniem jeśli chodzi o dolne pasmo częstotliwości. Im niższe strojenie tym niestety wolniejsza praca głośnika, większe opóźnienia. Co w przypadku kina domowego jeszcze by przeszło, na estradzie lub próbie już nie przejdzie.

Rozbieżności między programami symulacyjnymi a rzeczywistością.

W wielu przypadkach okazuje się, ze głośnik wrzucony do obudowym wyliczonej przez program na przykłąd WinISD, dla której charakterystyka powinna być liniowa na dole, okazuje się, że tak nie jest. Bierze sie tak z przekonania, że to co jest na wykresie podawanym przez ten program jest święte. Programy podają na wykresie wpływ parametrów obudowy na zmiane charakterystyki głosnika podanej przez producenta na przykład podany wcześniej:

Jego parametry to: fs=50Hz, Qes=0,57, Qms=5,82, Qts=0,52, VAS=114,7litra

Wyliczone przez podany wczesniej wzór EBP wynosi 88 co jakby desygnuje ten głośnik do obudowy Bas Refleks.

Rzeczywistość contra symulacja

ZACHOWANIE W OBUDOWIE ZAMKNIĘTEJ

Na powyższym wykresie kolorem granatowym, podano typowy przebieg charakterystyki podanej przez programsymulacyjny. Jest to mała obudowa zamknięta 32 litry. Kolorem turkusowym oznaczono rzeczywistą charakterystyke głośnika w obudowie BR. Jak widać w rzeczywistości pasmo przy -3dB kończy się w 100Hz a pasmo zakładane symulacyjne pokrywa się z realnym. Co oznacza że robienie obudów zamknietych, nie wentylowanych, po pierwsze jest prostsze a po drugie otrzymujemy pewniejsze zejście, mniejsze opóźnienia i dodatkowym atutem jest to, że czy to 30 litrów czy 50 litów dużego blędu nie będzie. Obudowa zamknięta ma stabilniejsze parametry dla rożnych wielkości obudowy. Wnioskując z wykresu widać od razu, ze w rzeczywistości tłumienność głosnika realnego jest dużo większa cniż takiego z wykresu.

⇑ Na górę ⇑

Rzeczywistość contra symulacja

ZACHOWANIE W OBUDOWIE WENTYLOWANEJ

Kolorem niebieskim oznaczono charakterystyke głośnika w obudowie BR, zaleconej przez program symulacyjny - 157 litrów (o jaka wielka!) strojona na 41 Hz. Tylko popatrzcie jakie idealne kształty. Charakterystyka lekko opada i uzyskujemy 40Hz przy -3dB i aż 35Hz przy -6 dB.

Kolorem fioletowym widzimy nagą prawdę: zejście przy -3dB wykres przecina się w 90Hz a -6 dB 50Hz. Jak widać lepiej polegać na sobie niż na programie.

Teraz już można tylko dolac do oliwy do ognia programom symulacyjnym: Kolorem zielonym ukazano zejście wg symulacji czyli 70Hz, dalej jest to więcej niz na wykresie jasnobrązowym 85Hz, ale mimo, iż obudowa jest mniejsza, to wykres jasnobrązowy w mniejszej obudowie 80litrów (dwa razy mniejszej niz polecana przez program) i strojeniu 70Hz, jak widać głośnik schodzi niżej niż 90Hz o 5 Hz, nie jest to dużo, ale Eminence Beta 12 to specyficzny głośnik o małym skoku membrany, przy innym głośniku, przy większych skokach membrany rozrzut zejść w przypadku różnych wielkości obudowy i rożnych tunelów między charakterystykami idealnymi a z udziałem charakterystyki głośnika mógłby być o wiele więskzy!

Sztuczki kruczki otworów BR

To jak wielki i jak długi jest otwór rezonansowy zalezy od wielu czynników. Kazdy przecież wie, że BR to rura lub kwardat wycięty w obudowie, skierowany od krawędzi kolumny do środka. O pewnej średnicy i o długości (większość ludzi zapomina o niej). Wewnątrz takiej rury lub rur zachodzi rezonans Helmholtza, który podbija pewne pasmo częstotliwosci w dolnych partiach pracy głosnika basowego. Tak oto można w skrócony sposób pokazac co sie dzieje z czestotliwoscią otworu, gdy bedziemy zmieniać parametry otworu:

1. Wydłużenie rury czy tez otworu liczonego od krawędzi zewnętrznej obudowy do końca rury wewnątrz czy też końca otworu prostokątnego wewnątrz obudowy powoduje zmniejszenie częstotliwości rezonansowej otworu. Skrócenie - zwiększenie częstotliwości - tracimy pasmo u dołu.

2. Poszerzenie otworu rezonansowego niesie za sobą zwiększenie czestotliwości rezonansowej, tracimy pasmo czestotliwości u dołu. Jeśli będziemy zmniejszać otwór do pewnych granic częstotliwosć rezonansowa spadnie, będziemy mieli głębsze pasmo. Stosowanie zbyt wąskich otworów powoduje swisty powietrza

3. Dwa otwory rezonansowe o tych samych częstotliwościach rezonansowych, a rożnych średnicach mają odpowiednio wielkie długości. Im większa średnica tym większa długość.

4. Zwiększenie ilości otworów rezonasnsowych niesie za sobą konieczność wydłużenia każdego z nich nawet o kilka razy.

5. Im większy przekrój otworu BR tym mniejsze świsty z otworu.

6> Zwiększenie obudowy pozwala na skrócenie otworów BR na daną częstotliwosć. W małej obudowie strojenie 50Hz może być wykonane bardzo długim BR, a w 150 litrach bardzo krótkim. Jak zbudowac BR na daną częstotliwość

Trzabe skorzystać z jednego z dwóch wzorów: Wzór pierwszy odpowiada otworowi o przekroju kołowym o danej średnicy. Drugi wzór odnosi się do przekrojów innych niż okrągłych, gdzie wystarczy podać pole otworu, drugi wzór jest uniwersalny. 

Gdzie:
Dv = średnica wewnętrzna otworu (portu) (cm) Fb = częstotliwość rezonansowa wybrana przez nas (Hz) Vb = wielkosć obudowy wybrana przez nas (litry) Lv = Długość otworu obliczona (cm) Np = ilość otworów S = pole przekroju otworu

Oba wzory nie uwzględniają poprawek związanych z korekcją na końcu otworu

INSTRUKCJA OBSŁUGI WINISD BETA: przydatne przy BR.