Needle: legendární štíhlý širokopásmový sloup, spočítaný a změřený

Needle patří k nejznámějším širokopásmovým reprosoustavám pro kutily: štíhlý sloup s jediným 10cm reproduktorem, který hraje s překvapivě velkým zvukem. Jednu jsem postavil a v Loudsmithu je jako hotová šablona. Tento článek porovnává, co říká původní návrh, co spočítá Loudsmith a co ukáže měření.

Needle v kostce

• Reproduktor: Dayton Audio RS100-4, 4" širokopásmový, 4 Ω
• Skříň: TQWT, vedení s rostoucím průřezem
• Rozměry: 160 × 950 × 196 mm (š × v × h)
• Vedení: délka 1 746 mm, 46 → 130 cm²
• Ústí: 25 × 110 mm vpředu dole
• Korekce: 2,7 Ω ∥ 0,18 mH ∥ 22 µF v sérii s reproduktorem

Odkud Needle pochází

Původní návrh nakreslil stavitel známý jako Cyburgs a sdílel ho na Hifi-Forum jako jednoduchý náčrt. Needle nevznikla kolem jednoho konkrétního reproduktoru a mezi domácími staviteli se rychle rozšířila. Udo Wohlgemuth z Acoustic Design Magazin požádal autora o svolení a přepracoval ji pro Dayton RS100. Aktualizovaný stavební návod vyšel v červenci 2017 jako „Needle aufgewärmt“.

Proč Dayton: malé širokopásmové reproduktory mívají rezonanci vysoko nad 100 Hz. RS100 ji má kolem 75 Hz, skoro o 40 Hz níž než reproduktory v původní Needle. Autor zvolil 4ohmovou verzi, protože na stejném zesilovači hraje asi o 3 dB hlasitěji než 8ohmová.

Jak funguje vedení TQWT

TQWT, zužující se čtvrtvlnné vedení, je příbuzné transmission line, ale řídí se jinými pravidly:

• Na uzavřeném konci má průřez zhruba jako membrána a směrem k ústí se rozšiřuje dvakrát až třikrát.
• Jeho délka je čtvrtina vlnové délky ladicího kmitočtu.
• Reproduktor sedí ve třetině až polovině délky od uzavřeného konce.
• Ústí je menší, zhruba polovina plochy membrány.

Myšlenka sahá k Paulu Voigtovi v roce 1934, proto se mu říká také Voigtova trubka. V Needle je vedení přeložené v polovině, šikmou přepážkou, která vede od 42 mm za přední deskou dole k 86 mm nahoře. Bočnice, strop a dno jsou z 25mm MDF, přední a zadní deska z 12 mm. Tlumení tvoří jediný 10 cm široký pruh polyesterové vaty vložený do vedení po celé délce.

Korekční člen

RS100-4 má mírně zvýšenou úroveň mezi 400 a 5 000 Hz, kterou úzká ozvučnice ještě zesílí. Korekční člen, rezistor 2,7 Ω, cívka 0,18 mH a kondenzátor 22 µF zapojené paralelně a celé v sérii s reproduktorem, zkrotí tento hrb kolem 2,5 kHz. Hodnoty pocházejí z původní stavebnice. Špičku na 18 kHz autor záměrně nechal být.

Co spočítá Loudsmith

Model ukazuje typický malý širokopásmový reproduktor: basy klesají pozvolna, o 6 dB kolem 65 Hz, a vedení je nese ještě níž, jen slaběji. Na 50 Hz dosáhne nejvýš asi 80 dB, než mu dojde výchylka 4 mm. Na 150 Hz zvládne 96 dB. To bohatě stačí na poslech zblízka v obýváku, ne na večírek.

Impedance je nejlepší zkouškou modelu vedení, protože ji tvaruje celá skříň. Původní článek uvádí naměřenou impedanci hotové Needle a porovnání s výpočtem vychází takto:

Kmitočet	Naměřeno (ADW)	Loudsmith
80 Hz	12,2 Ω	12,0 Ω
500 Hz	3,9 Ω	3,7 Ω
2,5 kHz	6,5 Ω	6,6 Ω
20 kHz	9,9 Ω	10,0 Ω

Shoda do 0,2 Ω znamená, že model trefuje vedení i korekci. Toto porovnání je součástí automatických testů Loudsmithu.

Měření hotové reprosoustavy

Svoji Needle změřím měřicím mikrofonem UMIK-1 na stránce měření reprosoustavy: ve vzdáleném poli středy a výšky, v blízkém poli u membrány a u ústí vedení basy. Naměřená křivka bude tady vedle výpočtu, abys viděl, kde model sedí a kde ne.

Měření je na cestě. Článek aktualizuji, jakmile ho budu mít.

Postav si ji sám

Needle je v aplikaci hotová šablona: v návrháři vyber Needle v nabídce „Začít ze šablony“. Dostaneš rozměry, výkres s přepážkou, korekci i nákupní seznam. Autorovy plány a stavebnici najdeš v původním článku Acoustic Design Magazin.