Modyfikacja kolumn głośnikowych vk1004

Kolumny głośnikowe vk1004 za 300 zł za parę (2020r).
Wymiary: wys: 860, szer: 200, gł: 240

Dwudrożne, z otworem:
- dwa głośniki niskotonowe 175mm (membrana 115mm z papieru pomalowanego na srebrno),kosz z tłoczonej blachy,
zawieszenie zewnętrzne membrany gumowe, cewka wentylowana jednostronnie przez otwory w koszu za zawieszeniem wewnętrznym, brak otworu w nabiegunniku środkowym,
- jedna kopułka wysokotonowa (membrana 25mm z plastiku),
- otwór o średnicy 55mm z kanałem o dł. 110mm, wylot z tyłu na wysokości 160mm, dostrojony do 42Hz.
Obudowa wykonana jest z MDF o niskiej jakości przypominającego twardą tekturę. Front o grubości 13mm, pozostałe ścianki 9mm. Całość pokryta plastikową okleiną drewnopodobną. Na spodzie plastikowe nóżki. Wnętrze niewytłumione, puste, z jedną poprzeczką wzmacniającą pomiędzy ściankami bocznymi w połowie wysokości kolumny. Ściany obudowy sklejone są ze sobą na całej długości. Klocki wklejone na kleju na gorąco są tylko elementami pomocniczymi przy montażu. W ścianie frontowej wykonane są wyfrezowania pod głośniki, ale niestety nie są płaskie, i głośniki się w nich kiwają, lub wyginają, gdy je mocno dokręcimy wkrętami. Wyfrezowania przy ściankach obudowy są płytsze niż na środku. Ja podgiąłem wywiniętą część kosza głośnika na bokach i wtedy zaczął płasko przylegać do wyfrezowania. Gniazdo przyłączeniowe na tylnej ścianie. Można do niego podłączyć końcówki bananowe lub gołe przewody, jednak zaciski bardzo łatwo się ukręcają. Do gniazda od wewnątrz przyklejony jest rezystor 8 omów i kondensator elektrolityczny 2,2 uF, stanowiące filtr dla głośnika wysokotonowego. Głośniki nisko-średniotonowe są podłączone równolegle, bezpośrednio do gniazda.

 

Tabliczka znamionowa z nieprawdziwymi danymi:

Schemat połączeń:

Odsłuch i pomiary.
Głośniki grają całkiem przyzwoicie zaraz po wyjęciu z pudełek. Brakuje wysokich częstotliwości powyżej 10kHz oraz zakresu niskotonowego 100-300Hz. Impedancja zestawów wynosi 4 omy.
Modyfikacja nr 1 – zamieniamy rezystor 8 omów na 2,2 oma i dodajemy cewkę 0,22uH równolegle z głośnikiem wysokotonowym.
Powoduje to wyrównanie charakterystyki w górnym zakresie (czerwony - fabryczne, niebieski, po w/w modyfikacji, skala pion. 5 dB/dz.):

Impedancje poszczególnych głośników. Pomiar poza obudową:
Charakterystyki częstotliwościowe poszczególnych głośników.
Głośniki nisko-średniotonowe pracują w zaskakująco szerokim przedziale 40Hz-10kHz. Mają rezonans własny 75Hz (bez obudowy). 

(skala pion. 5 dB/dz.) widoczny rezonans głośników nisko-średniotonowych przy 5kHz.

Kopułka pomaga im powyżej 10kHz i jest tak skonstruowana, że nie przetwarza silnie pasma poniżej 10kHz.

Przewody łączące cewkę membrany z zaciskami głośników nisko-średniotonowych należy delikatnie przełamać na całej długości pęsetą, ponieważ są nasiąknięte zastygłą pastą lutowniczą i są przez to sztywne. Wadą głośników niskośrednotonowych jest brak otworu wentylacyjnego w wewnętrznym nabiegunniku. To powoduje powstawanie ciśnienia pod zaślepką przeciwpyłową membrany i zniekształcenia dźwięku przy dużych wychyleniach membrany. Można temu zaradzić przez wykonanie otworów w tej zaślepce (Modyfikacja nr 2). Nie likwiduje to całkiem problemu, ale bardzo go zmniejsza:

Modyfikacja nr 3 - wzmocnienie i wytłumienie obudowy.
Ścianki obudowy wzmocniłem kantówką sosnową 10x20mm i dodałem rozpórki pomiędzy bocznymi ścianami z
kantówki 15x15mm. Te rozpórki należy zamontować po wyklejeniu wnętrza matą bitumiczną i filcem, bo w przeciwnym wypadku będą przeszkadzać. Trzeba zostawić miejsca czystego drewna do klejenia, nie malować ich lakierem. Kantówkę przykleiłem białym klejem do drewna. Dociskałem używając ciężarków, ścisków bądź tymczasowych rozpórek. Wzmocnienia przyklejamy idąc od dołu do góry obudowy, ponieważ jest bardzo słaby dostęp do wnętrza głośnika, szczególnie w dolnej części (tylko przez otwory bas-reflex i gniazda zacisków). Należy wyciąć 12 szt. o długości 180mm i 10 szt. o długości 210mm z kantówki 10x20mm, oraz 5 szt o długości 180mm i 5 szt. o długości 210mm z kantówki 15x15mm.

 

Następnie pomalowałem całe wnętrze lakierem. Pozwala to na trwalsze przyklejenie maty bitumicznej samoprzylepnej z filcem, którą wykleiłem powstałe kształty.
Kosze głośników niskotonowych i średniotonowego okleiłem matą bitumiczną. 

Końcowy pomiar charakterystyki częstotliwościowej:
Modyfikacja nr 4 – przerobienie głośników na 2,5 drożne. Poradziłem sobie w ten sposób z brakiem basu w zakresie 100-300Hz. Dolny głośnik pracuje tylko do 300Hz, a górny w pełnym zakresie. Rozbudowałem też zwrotnicę o filtry rezonansu na 5kHz głośnika nisko-średniotonowego i filtr wyrównujący charakterystykę kopułki wysokotonowej.

 

Modyfikacja nr 5 – dodanie gąbkowych elementów rozpraszających przy głośniku wysokotonowym. Powodują one wygładzenie charakterystyki głośnika (czerwony - bez gąbki, zielony - z gąbką)

.

Koszty modyfikacji wyniosły w 2021 roku:
Cewki:170 zł,
kondensatory i rezystory: 50 zł,
kabel: 4 zł,
mata bitumiczna samoprzylepna 2mm z filcem poroso 1m2: 80 zł, wata poliestrowa:1zł,
klej: 15zł,
kantówka: 60 zł,
lakier: 15zł,
RAZEM: około 400 zł

Modyfikacja kolumn Voice Kraft VK 6300F

Kolumny głośnikowe vk6300 za 370 zł za parę.
Wymiary: wys: 1000, szer: 240, gł: 310

Trójdrożne, z otworem:
- dwa głośniki niskotonowe 215mm (membrana 180mm z plastiku),kosz z tłoczonej blachy, zawieszenie zewnętrzne membrany gumowe, cewka wentylowana obustronnie przez otwór w środkowym nabiegunniku i przez otwory w koszu za zawieszeniem wewnętrznym,
- jeden średniotonowy  147mm (membrana 115mm), wykonanie jak wyżej,
- jedna kopułka wysokotonowa (membrana 25mm z plastiku),
- otwór o średnicy 75mm z kanałem o dł. 120mm, wylot z tyłu na wysokości 220mm, dostrojony do 35Hz.

 
Obudowa wykonana jest z MDF o niskiej jakości przypominającego twardą tekturę. Front o grubości 13mm, pozostałe ścianki 9mm. Całość pokryta plastikową okleiną drewnopodobną. Na dole cokół z dwóch kawałków MDF oklejonych czarną okleiną. Wnętrze niewytłumione, puste, z jedną poprzeczką wzmacniającą pomiędzy ściankami bocznymi w połowie wysokości kolumny. Ściany obudowy sklejone są ze sobą na całej długości. Klocki wklejone na kleju na gorąco są tylko elementami pomocniczymi przy montażu. W ścianie frontowej wyfrezowania pod głośniki.

Głośnik wysokotonowy jest większy niż wyfrezowanie w froncie obudowy i został przykręcony ponad nim, w dodatku niecentrycznie:

Gniazdo przyłączeniowe na tylnej ścianie. Można do niego podłączyć końcówki bananowe lub gołe przewody, jednak zaciski bardzo łatwo się ukręcają. Do gniazda od wewnątrz przymocowana jest płytka z kondensatorami rozdzielająca sygnał do głośników.

 
Na płytce widoczne jest puste miejsce na cewkę do filtra głośników niskotonowych. Zapewne cięcie kosztów.

Tabliczka znamionowa z nieprawdziwymi danymi:

 
Schemat połączeń:

Takie połączenie powoduje spadek impedancji do 2Ω:

Obowiązkowa modyfikacja nr. 1: połączyć głośniki niskotonowe szeregowo zamiast równolegle. Spowoduje to wzrost impedancji do „ludzkich” wartości. Połączenie szeregowe sugeruje sama impedancja głośników niskotonowych wynosząca 4Ω w stosunku do 8Ω pozostałych głośników.

Odsłuch i pomiary.
Impedancje poszczególnych głośników (po modyfikacjach opisanych poniżej). Pomiar  poza obudową:

Charakterystyki częstotliwościowe poszczególnych głośników (przed modyfikacjami). Wyraźnie widać rezonanse przy 400Hz, 1,2kHz i 3,5kHz:

Niebieski – niskotonowe,
zielony – średniotonowy,
czerwony – kopułka.

Rezonans głośników niskotonowych przy 3,5kHz powstaje na centralnej nakładce przeciwpyłowej! Wystarczy nakleić na nią kawałek plasteliny i rezonans znika (modyfikacja nr. 2).

Docelowo zamiast plasteliny można nakleić bardziej elegancki kawałek maty bitumicznej:

Jeden z głośników niskotonowych posiadał również inną wadę - zbyt krótki przewód  elastyczny łączący membranę i cewkę z zaciskami na koszu, który zatrzymywał membranę przy większym wychyleniu. Przewód musiałem rozlutować przy zacisku i pociągnąć w stronę membrany. Przewody te należy również delikatnie przełamać na całej długości pęsetą, ponieważ są nasiąknięte zastygłą pastą lutowniczą i są przez to sztywne.
Rezonans przy 400Hz wynika z konstrukcji głośnika średniotonowego. Jest to głośnik z zamkniętym koszem. Do tego jest bardzo szczelny. Membrany nie da się wcisnąć w głąb ponieważ trzyma ją poduszka powietrzna, a nie resor.

Drastyczna modyfikacja nr. 3 polega na wycięciu otworów w koszu głośnika średniotonowego i uczynienie go głośnikiem z koszem otwartym. Otwory wyciąłem szlifierką kątową (cięcia poziome) i mini tarczą na wiertarce (cięcia pionowe). Przed cięciem dobrze jest obwinąć magnes taśmą malarską, gdyż przykleją się do niego opiłki powstałe podczas cięcia kosza. Taśma malarska pozwala potem łatwo je usunąć. Po prostu odklejamy taśmę wraz z opiłkami.

 Tak zmodyfikowany głośnik nie może już pracować we wspólnej obudowie z głośnikami basowymi. Musimy stworzyć dla niego oddzielną komorę. Na szczęście głośnik umiejscowiony jest na szczycie obudowy, co ułatwia sprawę. Wstawiamy skośną ściankę. Ściankę można wstawić tylko jako podzieloną na dwie części, ponieważ cała nie przejdzie przez otwór głośnika niskotonowego.

 
Komora będzie skośna, co jest korzystne akustycznie. Powstanie objętość około 5l. Na zdjęciu widoczne dodatkowe wzmocnienia górnej ścianki kolumny. Widok przez otwór średniotonowego.

 
Pomiar średniotonowego w jego oddzielnej komorze wytłumionej watą poliestrową: W zakresie 500Hz do 3kHz mamy płaską charakterystykę. „Górka” przy 4kHz też nam się przyda do sklejenia charakterystyk z głośnikiem wysokotonowym, który ma w tym miejscu „dolinę”.

 
Warto zwrócić też uwagę na naprężenie elastycznych przewodów idących od konektora na koszu do membrany (cewki). Niektóre przewody są naprężone i nie pozwalają na swobodny ruch membrany, Trzeba je odlutować od konektora i trochę poluzować. Można je również trochę powyginać aby stały się bardziej elastyczne, gdyż po lutowaniu są przesiąknięte topnikiem i sztywne.
Rezonans przy 1,2kHz pochodzi z głośnika wysokotonowego i  możemy go usunąć jedynie poprzez zastosowanie filtra elektrycznego górnoprzepustowego o większej stromości. Głośnik wysokotonowy jest najsłabszym ogniwem całego zestawu. Polecam rozebrać go i złożyć dokładniej niż w fabryce. Tutaj należy posłużyć się sprzętem do pomiarów akustycznych. Membrana tego głośnika zamocowana jest na plastikowym elemencie z konektorami. Ma on dwa otwory centrujące cewkę w szczelinie magnesu. Niestety membrana jest niestarannie wklejona i wchodzi krzywo do szczeliny. Otwory centrujące można ostrożnie powiększyć, tak aby można było przesuwać cewkę w szczelinie. Ja dodatkowo podgrzałem brzeg membrany  lutownicą ustawioną na niską temperaturę w celu jego uplastycznienia i wypoziomowania cewki głębiej w szczelinie magnesu. Dodatkowo wymieniłem kawałek gąbki przyklejony na magnesie pod membraną na kawałek waty bawełnianej o takich samych wymiarach. Wata nie starzeje się i nie kruszy (modyfikacja nr. 4).

Plastikowy front głośnika wysokotonowego przyciąłem piłką włosową, tak aby mieścił się w przeznaczone dla niego wyfrezowanie w obudowie. Wywierciłem nowe otwory mocujące pod śruby w głośniku i obudowie.

 Do całości zestawu proponuję zastosować nową zwrotnicę (modyfikacja nr. 5):

 
Teoretyczne charakterystyki poszczególnych gałęzi zwrotnicy i suma na pomarańczowo:

 
Zwrotnicę wykonałem na laminacie jednostronnym i przymocowałem śrubami do istniejącego gniazda głośnikowego.

 
Zwrotnica zamontowana w zmodyfikowanej obudowie. Ostatecznie osłonięta płatem waty poliestrowej.

 
Impedancja głośników z nową zwrotnicą w zmodyfikowanej obudowie:

Modyfikacja nr. 6 – wzmocnienie i wytłumienie obudowy.
Komora średniotonowego
Pusta komora
Ukośną przegrodę, taka jaką wydzieliłem opisaną powyżej komorę dla głośnika średniotonowego, zamontowałem też na spodzie obudowy, aby uczynić ją wewnątrz  niesymetryczną. Ta przegroda również tworzy komorę, ale niewykorzystaną.

Ścianki obudowy wzmocniłem kantówką sosnową 10x30mm według takiego schematu:

 
Kwadraty ze znakiem X oznaczają miejsca mocowania rozpórek pomiędzy bocznymi ścianami (kantówka 20x20mm). Te rozpórki  należy zamontować po wyklejeniu wnętrza matą bitumiczną i filcem, bo w przeciwnym wypadku będą przeszkadzać. Trzeba zostawić miejsca czystego drewna do klejenia, nie malować ich lakierobejcą.

Kantówkę przykleiłem białym klejem do drewna. Dociskałem używając ciężarków, ścisków bądź tymczasowych rozpórek.

Następnie pomalowałem całe wnętrze lakierobejcą. Pozwala to na trwalsze przyklejenie maty bitumicznej, którą wykleiłem powstałe kształty.

Następnie na matę bitumiczną przykleiłem butaprenem filc „poroso”. Dodatkowo przybiłem każdy kawałek kilkoma zszywaczami tapicerskimi.

Cała mozaika:
 

Kosze głośników niskotonowych i średniotonowego okleiłem matą bitumiczną, która stanowi jednocześnie uszczelkę:

Końcowy pomiar charakterystyki częstotliwościowej:

Koszty modyfikacji wyniosły w 2019 roku:
Cewki:170zł,
kondensatory i rezystory: 10zł,
kabel: 4zł,
filc poroso 1,8 m2: 15zł, wata poliestrowa: 1zł,
mata bitumiczna samoprzylepna 2mm 13 arkuszy 50x25: 73zł,
klej: 15zł,
kantówka: 18zł,
lakierobejca: 15zł,
RAZEM: 321zł