Stereo2014年8月号付録 FOSTEX製ユニット使用 3wayスピーカー製作 ~ネットワーク編~

前回の記事で Stereo誌2014年8月号付録 FOSTEX製ユニット を使用した、3wayスピーカーのエンクロージャーが完成しましたので、今回は3wayネットワーク回路の設計・製作を行います。




Stereo 2014年8月号
Stereo 2014年8月号
FOSTEX(フォステクス) PW80
FOSTEX(フォステクス) PW80
(8cmコーン型ウーハー)
FOSTEX(フォステクス) PT20
FOSTEX(フォステクス) PT20
(20mmソフトドーム型ツィーター)



関連記事リンク


Stereo2014年8月号付録 FOSTEX製ユニット使用 3wayスピーカー製作




ユニット取り付け

事前にクロスオーバー周波数の設定、ネットワーク素子の定数計算を行い、暫定的なネットワーク回路の設計はしていますが、スピーカーユニットが理想的な特性ではない以上、実機に合わせて微調整が必要です。

そのため、片方のエンクロージャーのみ先にユニットを取り付けて、ネットワーク調整用としました。



以下、ユニット取り付けの様子です。

ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)鳴き止め1
ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)鳴き止め2
ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)鳴き止め


スコーカー(PW80)鳴き止め1
スコーカー(PW80)鳴き止め2
スコーカー(PW80)鳴き止め


ツィーター(PT20)鳴き止め1
ツィーター(PT20)鳴き止め2
ツィーター(PT20)鳴き止め

ウーハー、スコーカー、ツィーターのフレーム、磁気回路にブチルゴムテープを貼り付けて、その上から布テープを重ねて鳴き止め対策をしました。

アルミダイカスト製の丈夫なフレームを持つ高級ユニットでは効果が薄いかもしれませんが、貧弱なプレスフレームの安価なユニットでは効果が大きいように思えます。



バックキャビティに吸音材を詰める
バックキャビティに吸音材を詰める

スコーカー、ツィーターを取り付けるバックキャビティ(小部屋)に吸音材(熱帯魚フィルター)を詰め込みます。1袋の半分くらいを入れてみたらバックキャビティがいっぱいになったので、その状態で様子をみることにしました。

吸音材の量が多すぎるとスコーカーが大人しくなってしまうかもしれません。最適な量はあるのでしょうけど、ノウハウがないので適当です(汗)。試聴してみて多すぎたと感じた場合は、少し取り出す予定です。



スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)ハンダ付け
スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)ハンダ付け
スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)絶縁対策
スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)絶縁対策
スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)取り付け
スコーカー(PW80)、ツィーター(PT20)取り付け

スコーカー、ツィーターのハンダ付け~取り付けの様子です。絶縁対策は見えない位置なので適当です(汗)。

上下2本のウーハーの間に、スコーカー、ツィーターを横に並べる仮想同軸的ユニット配置は、今回実験的にやってみたのですが、メーカー品でも見かけたことがないので音質的に良いのか悪いのかわかりません(汗)。音を出してみれば結果はおのずと分かりますが・・・、吉と出るか凶と出るか(笑)。

スコーカー(FOSTEX PW80)の取り付け位置を決めるためのマーカーが、フレームからはみ出してしまっています・・・(汗)。

FOSTEX PW80 は、フレームサイズをもうひと回り大きくしたほうが扱いやすく、初心者に優しかったのではないかと思います。また、ネジ穴に対して付属ネジの頭が小さいので、ワッシャーも付属していれば良かったかも・・・と、取り付けながら思いました。



ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)ハンダ付け
ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)ハンダ付け

ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)絶縁対策
ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)絶縁対策

ウーハー(FOSTER C160L09 1511)取り付け
ウーハーユニット(FOSTER C160L09 1511)取り付け

ウーハーのハンダ付け~取り付けの様子。写真は下側のウーハーです。



ネットワーク回路 設計・製作


完成したネットワーク回路図を掲載します。

ネットワーク回路図
ネットワーク回路図

-12dB/octの3wayネットワークです。クロスオーバー周波数は、500Hz, 5kHz付近に設定したつもりですが、実機に合わせて微調整が入っているので、ずれてしまっているかもしれません。クロスオーバー周波数を決定する上で注意した点は以下のとおりです。
  • ボーカルで重要な帯域(1kHz~4kHz)を避ける。
  • ウーハーからできる限りボーカルを再生させない。


ユニット極性や、素子定数は測定を繰り返して最適値を決定しているので、セオリーから逸脱しているかもしれません。

「-」マークが付いているコンデンサーは有極性電解コンデンサーです。大きな容量のコンデンサーが必要な場合は、有極性電解コンデンサーのマイナス端子同士を直列接続して使っています。



ネットワーク回路に使用したコイル
ネットワーク回路に使用したコイル

ネットワーク回路に使用したコイルです(笑)。写真を見てお分かりのとおり、スピーカークラフト向け製品ではありません。本来の用途はスイッチング電源用のようです。

ネットワーク用のコイルは一般的に値段が高く、今回のように安価なユニットを使ってマルチウェイスピーカーを作る場合、ユニット代よりもネットワーク素子代の方が高くついてしまい、釈然としませんでした(笑)。コンデンサーなら、電解コンデンサーが使えるので、そんなに高くならないんですけどね。

以前、秋月電子通商のオンラインストアでこのコイル見かけてから、ネットワーク回路で使うとどんな音が出るんだろ?と興味津々だったので、安価なのも手伝って、実験的に使ってみました。これも、吉と出るか凶と出るか(笑)。



ネットワーク回路を調整している様子
ネットワーク回路を調整している様子

実際に測定を行いながらネットワーク回路を調節している様子です。

写真では写っていませんが、スピーカー正面の約1m離れた位置に測定用マイクが置いてあります。ダクト開口部より、ユニットからのスピーカーケーブルを引き出して、ネットワーク基板に接続しています。



以下、ネットワーク回路調節時に測定した周波数特性を掲載します。

周波数特性 ウーハーのみ(スルー)
周波数特性 ウーハーのみ(スルー)

ウーハー(C160L09 1511)のみをアンプ直結(ネットワークスルー)の状態で測定してみました。

おおむね、50Hz~7kHzの範囲がフラットです。周波数特性を見た限り、このウーハーはツィーターと5kHzくらいでクロスして、2wayで使うことを想定しているようですね。



周波数特性 スコーカーのみ(スルー)
周波数特性 スコーカーのみ(スルー)

スコーカー(PW80)もアンプ直結の状態で測定してみました。100Hz以下はノイズです。無視してください。


PW80は本来ウーハーユニットなのでこんなことができます(笑)。本物のスコーカーユニットをネットワークスルーで鳴らしたら壊れてしまいます。200Hz~20kHzの範囲がおおむねフラットで、このままコンパクトスピーカーとしても使えそうです。ウーハーよりちょっと能率が低めですね。



ここからは、ネットワークに接続した各ユニットの周波数特性を掲載します。作業効率を上げるために、測定時間を普段よりも短くしている関係で、グラフに表れている音圧レベルが低くなっています。

周波数特性 ウーハーのみ(ネットワーク)
周波数特性 ウーハーのみ(ネットワーク)

ネットワークにウーハーのみを接続して測定した結果です。

低域は上で掲載しているネットワークスルーの特性と大差ないですが、500Hz付近から上の帯域がシャープにレベルダウンしています。スイッチング電源用のコイルを使っているため、測定するまでうまく行くのか冷や冷やしていましたが、まともに動作しているみたいですね(汗)。安心しました。でも、この段階では出てくる音がどうなのかは未知数なのですが(笑)。



周波数特性 スコーカーのみ(ネットワーク)
周波数特性 スコーカーのみ(ネットワーク)

ネットワークにスコーカーのみを接続して測定した結果です。200Hz以下はノイズです。無視してください。

800Hz~4kHzがおおむねフラット、800Hz付近から下の帯域がシャープにレベルダウンしています。また、4kHz付近から上の帯域もシャープにレベルダウンしています。

ウーハー特性、スコーカー特性を比較してみると、実際のクロスオーバー周波数は650Hzくらいになっているみたいですね。計算よりもクロスオーバー周波数が少々上がっています。



周波数特性 ツィーターのみ(ネットワーク)
周波数特性 ツィーターのみ(ネットワーク)

ネットワークにツィーターのみを接続して測定した結果です。800Hz以下はノイズです。無視してください。

5.5kHz以下の帯域でシャープにレベルダウンしています。5.5kHz以上の帯域はフラットで良い特性です。

スコーカー特性、ツィーター特性を比較してみると、実際のクロスオーバー周波数は4.8kHzくらいになっているみたいですね。こちらはほぼ計算どおりになったと思って良いのかな?。

しかし、ツィーターもスコーカーより少々能率が高いみたいですね。これからすると、ツィーターに入れているハイパスフィルタのカットオフ周波数をもう少し高くした方が良いのかもしれません。



周波数特性 左チャンネル(システム)
周波数特性 左チャンネル(システム)

周波数特性 右チャンネル(システム)
周波数特性 右チャンネル(システム)

最後に、すべてのスピーカーをネットワークに接続して測定した結果です。上のグラフが左チャンネル、下のグラフが右チャンネルです。

おおむね、50Hz~20kHzの範囲がフラットになりました。しかし、全体的に見渡すと中域(スコーカー帯域)が少々落ち込んでいるように見えます。

また、5kHz~10kHzが少々盛り上がってしまっています。中域に対して10kHz以上のレベルが高い分には耳の感度の関係で問題になりにくいのですが、5kHz~10kHz付近の場合、耳の感度が良い帯域なので、高域がうるさく感じてしまうかもしれません。あまりにもうるさく感じるようだったら、ネットワークを見直す必要がありますね。



ここからは、ネットワーク基板取り付けの様子を掲載します。

ネットワーク基板鳴き止め1
ネットワーク基板鳴き止め2
ネットワーク基板鳴き止め

エンクロージャーの中に取り付ける前に、ブチルゴムテープを貼って鳴き止め対策をしました。



ネットワーク基板完成
ネットワーク基板完成

完成したネットワーク基板の様子です。

インダクタンスを稼ぐためにコイルをたくさん直列接続しています(笑)。コイルの配置にも本当は気を配らなくては相互干渉してしまうのですが、一般的なコア入りコイルよりもトロイダルコイルは磁束漏れが少ないはずなので、適当に並べてあります(汗)。

コイルにテカテカとつやがあるのは、ボンドで固めてあるからです。基板に固定する意味もありますが、コイルが振動するのをボンドで制振することにより音質がアップするらしいので、やってみました。



ネットワーク基板ハンダ付け
ネットワーク基板ハンダ付け

ネットワーク基板取り付け
ネットワーク基板取り付け

ネットワークをユニットから伸びるケーブルとハンダ付けする様子と、エンクロージャーに取り付ける様子です。ネットワーク基板は下ウーハーの裏側にある、ダクト板の上にホットボンドで固定しました。



完成
完成

もう片方のエンクロージャーにもユニット、ネットワークを取り付けて完成。

組み立て作業で緑フェルトを貼り付けたとき、これは色の選択を誤ったかな?(汗)と思い、あせりましたが、ユニットを取り付けたら思ったほど違和感が無くて助かりました(笑)。まあ、私がそう思っているだけかもしれませんが(汗)。



次回は、周波数特性・インピーダンス特性の測定、試聴を行います。
測定・試聴編へつづく・・・


Stereo
2014年8月号
2014年版
スピーカー工作の
基本&実例集
関連記事


にほんブログ村 PC家電ブログ オーディオへ
にほんブログ村

にほんブログ村 PC家電ブログ ピュアオーディオへ
にほんブログ村

テーマ : オーディオ
ジャンル : 趣味・実用

tag : オーディオ スピーカー スピーカー工作 Stereo 2014年8月号 FOSTEX PW80 PT20

コメントの投稿

非公開コメント

広告
Google検索
プロフィール

meridianstar

Author:meridianstar
元システムエンジニアの成れの果ての姿。
詳しいプロフィール:はじめに

contact
※ブログ内容にそぐわない質問の場合、お答えできないことがあります。ご了承ください。

Twitter:meridian15
ニコニコ動画:ヤサコ
pixiv:ヤサコ

ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

記事一覧
最新記事
広告
カウンター
注目しているもの
リンク(企業)
リンク(お友達)
  • Bond's Lab
    音楽とオーディオとDIYをこよなく愛する ボンド君 氏 の趣味サイト。

  • 試行錯誤
    試行錯誤 氏 のプログラミングお勉強ブログ。

このブログをリンクに追加する
RSSリンクの表示
参考書籍
にほんブログ村
QRコード
QR
Powered By FC2ブログ

今すぐブログを作ろう!

Powered By FC2ブログ

にほんブログ村