The Rävelator

[Maarten]

Det fick bli en egen tråd för denna spinoff från Jonasp Den Fete Trevägaren (samt även en spinoff från Räven), främst för att det bara går att uppdatera första inlägget och jag i denna tråd vill försöka hålla central information samlad i första inlägget.

Element är wo24p-4, sb17cac/nbac samt sb26cdc/adc med och utan vågledare.
Ett billigare och nästan lika fullgott alternativ till wo24p-4 är sb23nrxs75-4. Det simulerar mycket lika, har lite högre känslighet men inte riktigt lika låg distorsion under 100-150 Hz.

I dessa konstruktioner har delningfrekvensen mellan bas och mellanregister valts till att hamna mellan ca 350-500 Hz (ca 450 Hz för nedan filter). Skälet är dels billigare filterkomponenter, dels högre effekttålighet och slutligen låg distorsion (ca 400 Hz är här optimalt för wo24p och sb17cac/nbac).

Inleder med mätningar av:

Tester med vågledare
wo24p-4, sb17cac och sb26cdc i Sonasomus 6-tums vågledare i 26*105 cm baffel samt 27 liters låda:



SPIN:



Filter:
Konjugatlänken i basen syftar till att ta ner toppen 80-100 Hz, som syns i en mätning längre ner. Denna kan man förstås ekvalisera bort och slipper då kostnaden för dessa komponenter.
Spole med järnkärna av bättre kvalitet går utmärkt. Distorsionen som dessa bidrar med är ca 10-30 ggr lägre än elementen i basen.




**********

Ej vågledare, 26 cm bred baffel



Det är olika akustiskt centrum för diskanten i de två varianterna. Det är även olika delningsfrekvenser, ca 2,7 resp 2,5 KHz.
Urfasningsproven ser lite olika ut. I båda fallen har jag försökt vinkla loben en liten aning uppåt, för att balansera golv och takreflexen. Detta är ofta den mest kniviga delen och resultatet blev lite olika i ovan fall men inget jag fäster större vikt vid (just nu i varje fall). Utöver detta har sb26cdc/adc en svacka 2-3 Khz och en topp 5-7 KHz, vilket gör filterkonstruktionen lite svårare och jag har här gjort lite överlapp för den nedre varianten (vilket är lite fusk men ok sådan inom gränser).

SPIN:




Filter:
Konjugatlänken i basen syftar till att ta ner toppen 80-100 Hz, som syns i en mätning längre ner. Denna kan man förstås ekvalisera bort och slipper då kostnaden för dessa komponenter.
Spole med järnkärna av bättre kvalitet går utmärkt. Distorsionen som dessa bidrar med är ca 10-30 ggr lägre än elementen i basen.




Hela registret, utan fönstring men lite utjämning

Så här mäter wo24p-4, sb17cac och sb26cdc (ej vågledare) i 26*105 cm baffel samt 27 liters låda ofönstrat men utjämnat med 1/24 per oktav:




Jämförelse med Räv-L



(TBD: Lägg till inverkan av spolar med järnkärna och elektrolytkondensator)

**********

Baffelbredder:



**********

Tidigare mätningar:




Tidigare val och avvägningar

2 Val av element
Elementen har i huvudsak valts utifrån låg distorsion, överkomligt pris och att de inte kräver stora lådor.

2.1 Distorsion diskant
Sb26cdc/adc är mycket prisvärda diskanter. Bc26tg15 är ännu mer prisvärd men har sämre prestanda. BliesMa presterar mycket väl men är väsentligt dyrare.


2.2 Distorsion mellanregister
Dessa tre element är (inkl varianter) de bästa som går att hitta avseende låg distorsion i mellanregister:


2.3 Distorsion bas
Wo24p-4 har lägst distorsion i registret 100-500 Hz, följt av sb23nrxs. 12s305 är ett starkt alternativ om man accepterar större lådvolym.


3 Delningsfrekvenser, baffel och vågledare
3.1 Tänkt delningsfrekvens mellanregister och diskant
Av effekttålighetsskäl mår diskanten bra av att delas så högt som möjligt. En aspekt är matchning av diskant mot spridning (Direcitivty Index, DI) för mellanregister. Nedan visar att spridningen i nedre diskanten blir jämnare med vågledare än utan:


Bilden nedan visar att man kan och bör dela en diskant med vågledare högre än utan vågledare för att inte får alltför stora diskontinuiteter mellan spridningen för mellanregister och diskant:



Enligt bilden ovan, bör delningen hamna under ca 2 KHz för diskant utan vågledare och mellan 2-4 KHz för diskant med vågledare.



3.4 Vertikalt avstånd mellan elementen
Egna tester visar att elementavståndet bör ligga inom 1,0 – 1,4 gånger våglängden vid delningsfrekvensen. Vilket också är rekommendation av Kimmo Sauristo (utvecklaren av Vcad) samt även vad Kimmen kom fram till genom egna simuleringar.
Kimmen skrev:

...kom fram till något som liknar Kimmos (utvecklare av Vcad) resultat: maximal riktverkan vid 0.7 våglängder och minimal vid 1.2 för källor i fas. Med källor 90 grader ur fas blir dock DI 0 dB oavsett avstånd. Det senare var ju väldigt spännande
Baserat på följande formel:

Man bör tillse att takreflexen i 45 grader är rimligt rak i frekvensgång, vilket då följer en mycket enkel formel om att VER-45 ska ge en skillnad om en eller flera multiplar av en våglängd vid delningen, dvs c-c (m) ska vara N*cos(45)*340/f?
Se bil nedan där det normala är att takreflexen har två våglängder gångvägsskillnad mellan bas och diskant, mätt på långt avstånd. (Delningsfilter kan dock påverka hur det blir i verkligheten och skiljer sig sannolikt från nedan alltför enkla uträkningar):





Kort återblick:
kravspecifikationen
möjliga baselement
I-or om 12s305 och Rss315
Mellanregisterna
Och så diskanterna
kombinationer
Lite idéer från Kraniet
Hur mycket effekt tillförs vid 96 dB, 102 dB och 110 dB SPL
Bara för att resonemanget inte ska spåra ur när det gäller termisk påverkan för diskanten:
Distorsion diskanter
Distorsion basar
analys för att förstå hur begränsande x-max är
Spridning diskanter och vågledare
Ej fasad kant
Separation av Voicecoils mätningar @94dB och Hificompass @5,6V för att de är gjorda under olika omständigheter
Mer noggranna simuleringar visar att rumsstödet i typiska rum och uppställningar
Ny modell simulering av rumsstödet

[juanth]

Kul. Vilken wg är det du har i första kurvan? Någon inte alltför djup?
Mått inte klara..men jag tänker att du ändå har utgått ifrån en baffelbredd?

[Maarten]

Japp, helt rätt Johan! Det är Sonasomus 6-tums vågledare, som jag ändå hade liggande efter att Rigi skrev ut dessa till mig. Jag gav upp filterkonstruktionen för dessa för 1,5 år sen då jag tröttande men tog upp det nu igen efter att RSG kom igång med sitt projekt i vintras. De är ca 1 tum djupa.

Den nedre är sb26cdc utan vågledare men med en liten extrabaffel för att räta ut frekvensgången.

Baffelbredd är 26 cm i båda ovan mätningar men siktet är inställt på bredare baffel, mellan 30-40 cm. Det ser ut att kunna bli bra med lite justeringar av filter:

[sammel]

Så fina bilder Maarten.
Kul att du är igång

[rigi]

Är detta fullregister eller optimering till 200hz?

[Maarten]

Tack Sammel! Gällande basen vandrar jag i dina fortspår.


Rigi, det är trevägare, fullregister i basreflexvariant (ned till ca 20-25 Hz i rum) och i sluten låda om ca 25-30 liter går den ner till ca 40-50 Hz. En mindre låda kan man ha som ett potent toppsystem, även om passiva filter inte ger maximal känslighet.

Här är några tester, gjorda dels av Johan E, dels av mig, i två olika rum:

Johans överst och mina underst, gjorda i garage med fladdrig garageport som nog sänker nivån en del i lägsta registren och min låda är dessutom sämsta möjliga:



Här är en jämförelse med samma lådvolym i två olika rum. Som synes stämmer simuleringarna med rumbidragen (room-gain) riktigt dåligt, trots alla försök att få till något mer verklighetsnära:

[Morello]

Kul, det ser ut som en trevägskonstruktion. Äntligen en kvalitetstråd!

[johaneriksson]

Äntligen!

Hur ser filtret till varianten utan wg ut och går det att simulera fram vilka komponentvärden som behövs med 30 cm bred baffel?

Är inte så långt ifrån att ha prototyper spelklara.

[Imperial-Blomman]

Äntligen.

De här blir spännande.

[Morello]

Mårten, vad bestyckar du med för element?

[Maarten]

Gustaf, elementen är wo24p-4, sb17cac/nbac och sb26cdc! En budgetvariant använder sb23NRXS som bas.

Johan, 30 cm vs 26-27 cm (som var bredden på min sneda provbaffel) medför inte så stor skillnad. Eftersom jag i designen även önskat minimera kostnad för delningsfilter (som i trevägare kan uppgå till nästan samma summor som elementen), har jag använt resistorer i rätt hög utsträckning för att dämpa nivåer (istället för spolar, vilket går bra i en trevägare men inte i en tvåvägare). Här kan man alltså laborera med att minska serieresistorn till i första hand mellanregister något, t ex från 6,2 till 4,7 ohm.

Filtren är följande:

Med vågledare:



Utan vågledare:



I ovan bilder finns en resonanskrets till basen i syfte att dämpa en topp som ofta uppstår i området 80-100 Hz i passiva högtatalare. Om man ekvaliserar basen struntar man i denna del.
I basen använder man naturligtvis spolar med järnkärna av bättre kvalitet: viewtopic.php?f=10&t=73498&p=2248801&#p2248801

Man erhåller naturligtvis viss distorsion via kärnmaterialens magnetiska olinjäriteter, men detta behöver inte nödvändigtvis innebära något oöverstigligt problem. Om man måste kan man alltså använda induktorer med kärnor, men man bör då alltid använda de bästa typerna. Enklare typer mättas tidigt och låter då fruktansvärt illa.

För frekvenser under ca 200 Hz kan man vara ganska säker på att en bättre induktor med kärna inte ställer till det hörbart (p.g.a. att hörseln är mindre känslig här) och ofta är rent ofrånkomlig eftersom resistansen annars blir för hög.

Här finner man lite mätresultat: https://hificompass.com/en/projects/experiment/test-couple-iron-core-inductors

I länken till Hificompass ser man att distorsionsbidraget från spolarna är ca 1-10% av distorsionen i bättre element.


Filterkostnad bör landa runt ca 3000:- per par och totalt exkl låda runt 10-11 000:- inkl elementen. Man kan även välja en billigare bas, sb23NRXS och då landa på ca 8000:- per par för element och delningsfilter.

Priser Hifikit:
sb26adc: 570:-
sb17nbac: 840:-
wo24p-4 för 2630:-.
- eller sb23NRXS: 1280:-



Filtret till basen kan optimeras ytterligare men jag avser i nuläget inte att göra det då jag inte tror det behövs.

Blomman, FK, Stefan på Hifikit har fått en beskrivning av ovan prototyp utan vågledare, ifall de vill sätta ihop något. I denna tråd kommer det att bli minst två varianter och några variationer på temat. Troligen kommer lådans volym, höjd och i viss mån bredd att ändras längs vägen.

[Morello]

Mårten, vad nyttjar du för mjukvara för att simulera filtret? Används uppmätt elementimpedans?

[Maarten]

Det är Vituixcad (Vcad): https://kimmosaunisto.net/
Kompentent och ändå enkel att använda på många sätt. (Det verkar som att många större högtalarfabrikanter nyttjar mjukvaran ifråga).
Vcad ihop med REW är en kombination som inte lämnar mycket i övrigt att önska tycker jag.

Pga lathet använde jag för basen simulerad impedans från Vcad.
För mellanregister och diskant (där det är mer kritisk) hade jag gamla impedansmätningar, korrelerade mot fabriksmätningar och även RSG's dito.

[Morello]

Södertälje specialsnickeri verkar ha avslutat verksamheten; någon som känner till ett lämpligt snickeri för talarkabinett?

[johaneriksson]

Södertälje specialsnickeri verkar ha avslutat verksamheten; någon som känner till ett lämpligt snickeri för talarkabinett?

Jag har kontakt med en firma som kan fräsa ut delar med styrd fräs som kommer anlitas när designen är helt fastställd.

[momotom]

Södertälje specialsnickeri verkar ha avslutat verksamheten; någon som känner till ett lämpligt snickeri för talarkabinett?

Om det är skivmaterial du tänkt dig (vi jobbar i princip bara med MDF) så kan jag hjälpa dig med det. Jag har dock en del annat som står på tur innan, så ligger en bit fram isf.

[I-or]

Högpresterande element och ambitiösa filterkonstruktioner som ger en mycket jämn frekvensgång och även låg distorsion. Det ser dock ut som att spänningskänsligheten är riktigt låg för Rävelatorerna.

[Morello]

Inte helt optimalt vid elektronrörseffektförstärkardrift.

[petersteindl]

Högpresterande element och ambitiösa filterkonstruktioner som ger en mycket jämn frekvensgång och även låg distorsion. Det ser dock ut som att spänningskänsligheten är riktigt låg för Rävelatorerna.

Det verkar som om det är baselementet som sätter begränsningen. Sedan är det seriemotstånd med mellanregister och med diskant.

Undrar varför basen har så låg känslighet?

[johaneriksson]

https://www.hifikit.se/media/attachment ... o24p-4.pdf

Tycker det verkar ha rätt bra känslighet i jämförelse med många andra?

[petersteindl]

Precis, det är därför jag undrar.

Hela högtalaren verkar hamna på en känslighet kring 83-84 dB, 2,83 volt.

[Zappa]

Hur står sig BMS 6S117 mot SB Acoustics SB17CAC35? Och BMS 12S305 mot SB Acoustics Satori WO24P?

[Maarten]

Mr Frank: 12s305 (eller sb34NRXS) är nog ett ännu bättre val än wo24p om man kan tänka sig större lådor och lägre delning (ca 100-200 Hz) än jag nyttjat (ca 400 Hz). Framförallt om man kör aktiv delning.




Gällande BMS 6S117 så är distorsionen neråt 1 % vid 28 V mellan 500-1500 Hz in och sb17cac hade i mina mätningar ca 0,5 % i samma register vid 27 V (vilket kanske borde överstyrt förstärkaren men mätningarna ser märkligt nog ok ut ändå... ta det alltså med en nypa salt). Dock är nivån ut ca 3 dB lägre pga lägre känslighet för sb17cac vs 6S117. Bra tips även om det är övre basen och nedre mellanregister som är begränsande, se nedan.

Högpresterande element och ambitiösa filterkonstruktioner som ger en mycket jämn frekvensgång och även låg distorsion. Det ser dock ut som att spänningskänsligheten är riktigt låg för Rävelatorerna.

Så är det och jag hade hoppats på högre känslighet men det verkar inte gå om man ska ha kravet på rak passiv frekvensgång.

Beakta vad I-or skrev här:

Även om dalar är mindre hörbara än toppar, så bör man man för en passiv lösning i en normal uppställning med målet maximalt jämn perceptuell klangbalans i den övre basen och det undre/mellanhöga mellanregistret därför inte ha en mot lägre frekvenser tydligt fallande frekvensgång som i det här fallet. Faktum är att lyssningspositionsfrekvensgången i typiska uppställningar med högtalarelement och lyssnare placerade mer än sådär en halvmeter ifrån högtalar- respektive bakvägg kräver i princip konstant frifältsfrekvensgång ned till ca 80-100 Hz för att ge en någorlunda konstant frekvensgång i lyssningspositionen.

Dessutom är det minst lika viktigt att ekvalisera bort SBIR-dalarna, vilket man helt enkelt måste göra för att uppnå en god återgivning mellan ca 100 och 500 Hz.

Och här:

Som synes har den virtuella högtalaren ovan full baffelstegskompensering i kombinationen av filter och induktans för baselementet. Det är ingen slump att högtalare från Harmans Revel och JBL, liksom många andra kompetenta konstruktioner, t.ex. Maartens Rävar, är utförda på detta sätt.

Speciellt problematiskt blir det med tvåvägskonstruktioner med baselementet ca 60-70 cm över golv, eftersom måttet hamnar mycket nära avståndet till högtalarväggen. Sammantaget leder detta oftast till en påtaglig dal i den ofönstrade (LTAS) frekvensgången i lyssningspositionen någonstans i området ca 80-200 Hz även om högtalaren uppvisar konstant frifältsfrekvensgång på referensaxeln.

Det är egentligen bara när man klämmer in högtalaren nära väggar och golv och lyssnaren dessutom befinner sig nära bakväggen som detta förändras. Rekommendationen är alltså full baffelstegskompensering i normalfallet.

Ekvalisering kan ändå inte kan undvikas - inte bara beroende på ovan nämnda dalar, men även på att man under ca 50 Hz nästan alltid får för mycket bas med lågfrekvenskapabla högtalare. Kombinationen av dalen i den övre basen och överskottet i den undre mellanbasen / lågbasen får basen att låta övertung och "långsam" och även en hel del instrument och röster att låta "spinkiga".

Det tidigare gäller dock bara för goda inspelningar, många inspelningar från 80-talet och tidigare är ordentligt högpassfiltrerade och kan behöva ett tillskott en bit ned i basen. Det är dock aldrig en bra idé att använda en fix korrektion som passar klangbalansen för vissa inspelningar och här bör man istället utnyttja olika ekvaliseringsinställningar.

Under ca 60 Hz får man stöd av rummet. Runt ca 80 Hz kan man få en puckel av passiva konstruktioner utan serieresonanskrets. Från ca 300-500 Hz får man stöd av baffeln. Problemet är området mellan ca 90-300 Hz(för ej väggnära placeringar) där man saknar det stöd man får i övriga register (och dessutom erhåller man negativ påverkan i form av SBIR). Då merparten av hifielement har ca 90 dB i känslighet för 4-ohmsversioner och ca 86 dB för 8-ohmsversioner samt att dessa värden gäller halvrymd, behöver man dra av uppemot ca 6 dB för att få en rimlig uppskattning av systemkänslighet. Detta gör att om man vill uppnå rak frekvensgång 100-20000 Hz, så tappar man rejält känslighet med (alla) passiva konstruktioner. Jag har sett att en del tillverkare med icke rak frekvensgång verkar specificera känslighet vid nånstans runt 1 KHz och då erhåller högre värden än man annars skulle ha gjort. Men för att parafrasera det på Faktiskt (i mina ögon) ibland missbrukade begreppet 'fysikens lagar', så kan jag inte se hur man uppnår en systemkänslighet om uppemot 90 dB såvida man inte:
1: Nyttjar stora baselement med en känslighet om ca 93-94 dB eller mer (sb34NRXS, 12s305 etc räcker här nästan inte till)
2: Nyttjar flera parallelkopplade baselement (8 ohms) med en känslighet om ca 88 dB (helst ännu mer)
3: Designar högtalare för väggnära placering (typ Calzone) och element med känslighet om ca +92 dB
4: Designar högtalare med mycket stor baffel och placering inom ca 50 cm från frontväggen och element med känslighet om ca +92 dB

OBS: Det går inte att dra slutsatser om systemkänslighet utifrån seriemotståndet i bilderna ovan (6 ohm) till sb17nbac utan att veta impedansen mellan 500-3000 Hz. Då diskanten har ca 2,5-3 ohm i seriemotstånd och Räven har ca 5 ohm (ca 85 dB känslighet, jämfört mot datablad, filterverkan och piP), kan man dra slutsatsen att systemkänsligheten i ovan filter bör landa runt ca 86-87 dB. En annan ledtråd är att utgå från basens angivna känslighet om 91 dB, dra av uppemot 6 dB och landa på +85 dB.

Men då planen är en bredare baffel än ovan 26 cm, kommer den totala känsligheten att öka något, förhoppnnigsvis uppemot ca 87-88 (ej glädjespecade) dB.


Ps. I-or har verkligen skrivit många informativa inlägg och t ex detta är relevant i sammanhanget:
viewtopic.php?f=3&t=73409&p=2244581&hilit=Frekvensg%C3%A5ng#p2244581

Ett högtalarpar enligt ovan kan inklusive allt enkelt snickras till för ca 10 kkr (om man nöjer sig med 12"-element) och om man gör ett klokt elementval, vilket undantaget denna tråd tyvärr sällan tycks vara fallet bland faktisktianer, så blir prestanda i världsklass.

För den som tycker att det är läskigt med konstruktion av passiva filter för kontroll av baffelsteg och liknande kan man även utnyttja enkla skolboksfilter, alternativt utnyttja aktiva filter och en eller ett par extra effektförstärkare (vilka kan vara av billig klass D-typ för bas och mellanregister) och sedan ekvalisera fram en optimal frekvensgång. Samma sak gäller för basavstämningen, ekvaliseringen löser det mesta. Om man tror sig kunna använda en USB-mikrofon och t.ex. REW, så är det svårt att misslyckas.

Basreflex med slitsport är naturligtvis en självklarhet och rundad baffel är en klar fördel.

[Imperial-Blomman]

Intressant.

[Morello]

Mårten, du har inte kontemplerat en bestyckning med två baselement (som Morello-talarna och die Referenz)? På så vis åstadkommer man enkelt en hygglig systemkänslighet utan alltför dramatisk impedans.

[Maarten]

Jo, om man accepterar större högtalare är det en bättre lösning och de som vill kan bygga med två basar per högtalare. Själv vill jag ha rätt små lådor och i nuläget är jag främst ute efter lite djupare bas och förmåga att spela berydligt högre jämfört mot Rävarna som jag är ute efter (3,3 ggr högre luftpumpningsförmåga och lägre distorsion under 400 Hz).

Minimum impedans är drygt 3 ohm vid 100 Hz. Medelimpedans 20-20000 Hz är ca 6,5 ohm.

[Zappa]

Mr Frank: 12s305 (eller sb34NRXS) är nog ett ännu bättre val än wo24p om man kan tänka sig större lådor och lägre delning (ca 100-200 Hz) än jag nyttjat (ca 400 Hz). Framförallt om man kör aktiv delning.

[ Bild ]


Gällande BMS 6S117 så är distorsionen neråt 1 % vid 28 V mellan 500-1500 Hz in och sb17cac hade i mina mätningar ca 0,5 % i samma register vid 27 V (vilket kanske borde överstyrt förstärkaren men mätningarna ser märkligt nog ok ut ändå... ta det alltså med en nypa salt). Dock är nivån ut ca 3 dB lägre pga lägre känslighet för sb17cac vs 6S117. Bra tips även om det är övre basen och nedre mellanregister som är begränsande, se nedan.

Stort tack Maarten! Apropå aktiv delning testar jag just nu att dela mina pi60 vid 320 Hz med 24 dB/oktav, vilket gör att de får ett mycket lätt jobb och IMD borde reduceras ordentligt. Istället får Profundus X-2 ta det mesta av PEQ, både höjningar och sänkningar.

[Maarten]

Det där låter (än mer) optimalt Zappa!

**********

Med anledning av ovan diskussion kring känslighet och stöd i oika register, det mesta är sagt redan och här är en bild från DFT-tråden, som visar stödet i djupbasen och baffelsteget, samt avsaknaden av stöd 100-300 Hz (bortse från att stöden inte stämmer helt med verkligheten, det är principen som illustreras):

[eljulio]

Intressant tråd. Det verkar dock krävas en del av förstärkaren för att driva dem ordentligt. Vad rekommenderas på den fronten?

[johaneriksson]

Lite bilder från dagens mätningar där målet är att fastställa lådvolym och avstämning. Jag gör som Mårten säger att jag ska göra och så analyserar han mätningarna

Lådan är byggd av två slaktade ob51 lådor som jag genom moduler enkelt kan variera volymen på.

Varje volym och avstämning mäts 18 gånger bestående av sex olika mätpositioner och tre olika placeringar av basen.