Needle: legendarna smukła kolumna szerokopasmowa, obliczona i zmierzona

Needle to jedna z najbardziej znanych szerokopasmowych kolumn DIY: smukła kolumna z jednym 10-centymetrowym głośnikiem, która gra zaskakująco dużym dźwiękiem. Zbudowałem jedną, a w Loudsmith jest dostępna jako gotowy szablon. Ten artykuł porównuje, co mówi oryginalny projekt, co oblicza Loudsmith i co pokazuje pomiar.

Model 3D Needle: smukła kolumna z głośnikiem szerokopasmowym u góry i wylotem linii u dołu

Skąd pochodzi Needle

Oryginalny projekt narysował konstruktor znany jako Cyburgs i udostępnił go na Hifi-Forum jako prosty szkic. Needle nie powstała wokół jednego konkretnego głośnika i szybko rozpowszechniła się wśród domowych konstruktorów. Udo Wohlgemuth z Acoustic Design Magazin poprosił autora o zgodę i przerobił ją pod Dayton RS100. Zaktualizowana instrukcja budowy ukazała się w lipcu 2017 roku jako „Needle aufgewärmt”.

Dlaczego Dayton: małe głośniki szerokopasmowe mają zwykle rezonans wyraźnie powyżej 100 Hz. RS100 ma go około 75 Hz, prawie 40 Hz niżej niż głośniki w oryginalnej Needle. Autor wybrał wersję 4-omową, bo na tym samym wzmacniaczu gra o około 3 dB głośniej niż 8-omowa.

Jak działa linia TQWT

TQWT, zwężająca się linia ćwierćfalowa, jest spokrewniona z linią transmisyjną, ale rządzi się innymi zasadami:

Na zamkniętym końcu jej przekrój ma mniej więcej wielkość membrany, a w kierunku wylotu rozszerza się dwu- lub trzykrotnie.
Jej długość to ćwierć długości fali częstotliwości strojenia.
Głośnik znajduje się w jednej trzeciej do połowy długości od zamkniętego końca.
Wylot jest mniejszy, około połowy powierzchni membrany.

Pomysł sięga Paula Voigta i roku 1934, dlatego nazywa się ją też rurą Voigta. W Needle linia jest złożona w połowie, ze skośną przegrodą biegnącą od 42 mm za przednią ścianką na dole do 86 mm na górze. Boki, góra i dno są z MDF 25 mm, przednia i tylna ścianka z 12 mm. Wytłumienie stanowi jeden pas waty poliestrowej o szerokości 10 cm, włożony do linii bez składania.

Obwód korekcyjny

RS100-4 ma lekko podniesiony poziom między 400 a 5000 Hz, który wąska przednia ścianka jeszcze wzmacnia. Obwód korekcyjny, czyli rezystor 2,7 Ω, cewka 0,18 mH i kondensator 22 µF połączone równolegle, całość szeregowo z głośnikiem, poskramia to wybrzuszenie około 2,5 kHz. Wartości pochodzą z oryginalnego zestawu. Szczytu przy 18 kHz autor celowo nie ruszał.

Co oblicza Loudsmith

Obliczona charakterystyka w osi z korekcją, 2,83 V / 1 m.

Model pokazuje typowy mały głośnik szerokopasmowy: bas opada łagodnie, o 6 dB około 65 Hz, a linia niesie go jeszcze niżej, tylko słabiej. Przy 50 Hz osiąga najwyżej około 80 dB, zanim wyczerpie się jego wychylenie 4 mm. Przy 150 Hz daje 96 dB. To aż nadto do słuchania z bliska w salonie, ale nie na imprezę.

Obliczona impedancja z korekcją.

Impedancja to najlepszy test modelu linii, bo kształtuje ją cała obudowa. Oryginalny artykuł podaje zmierzoną impedancję gotowej Needle, a porównanie z obliczeniami wypada tak:

Częstotliwość	Zmierzono (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

Zgodność w granicach 0,2 Ω oznacza, że model trafnie oddaje zarówno linię, jak i korekcję. To porównanie jest częścią automatycznych testów Loudsmith.

Pomiar gotowej kolumny

Swoją Needle zmierzę mikrofonem pomiarowym UMIK-1 na stronie pomiar kolumny: w polu dalekim średnie i wysokie tony, w polu bliskim przy membranie i przy wylocie linii bas. Zmierzona krzywa trafi tutaj obok obliczeń, żebyś mógł zobaczyć, gdzie model się zgadza, a gdzie nie.

Pomiar jest w drodze. Zaktualizuję artykuł, gdy tylko go będę miał.

Zbuduj ją sam

Needle jest w aplikacji gotowym szablonem: w projektancie wybierz Needle w opcji „Zacznij od szablonu”. Dostaniesz wymiary, rysunek z przegrodą, korekcję i listę zakupów. Plany autora i zestaw znajdziesz w oryginalnym artykule Acoustic Design Magazin.