Annien bassojalustat

Annien bassojalustat oli Audiopolin tutkimus- ja kehitysprojekti vuosilta 2009–2010. Tavoitteena oli suunnitella Aniversario-kaiuttimille bassojalustat: Annin alle sopiva, samanlevyinen subwoofer-torni, joka jatkaa toistoa alemmas. Projekti eteni prototyyppeihin ja messuesittelyyn asti (kuvassa Anni bassojalustan prototyypin päällä), mutta jäi lopulta jäihin, kun valittu bassoelementti poistui valmistajan tuotannosta.

Lähtökohdat

• Anni on 14 cm leveä, 23 cm korkea ja 28 cm syvä, joten jalustan pitää olla saman levyinen ja muodostaa Annin kanssa yhtenäinen tolppa. Metrin korkuisesta jalustasta 19 mm:n levystä jäisi sisätilavuutta noin 18 litraa.
• Annin basso on viritetty noin 60 Hz:iin.
• Toistokaistan alarajaksi tavoiteltiin noin 30 Hz:ä ja yläpäässä sellaista rajaa, ettei elementtien välinen etäisyys vielä haittaa. Elementit säteilevät ympäri, joten elementin etäisyys Annista on tärkeä.
• Rakennussarjan hinnaksi parille tavoiteltiin alle 400 euroa.

Elementiltä vaadittiin, että sen saa helposti hankittua, ja koska jalusta on vain 14 cm leveä, kovin syvää elementtiä ei voi käyttää: syvyys enintään noin 12–13 cm, ja 28 cm:n syvyyteen mahtuu enintään 10-tuumainen elementti.

Elementit ja toimintaperiaate

Elementtivaihtoehtoja vertailtiin mallintamalla: mukana olivat muun muassa Peerlessin SLS- ja XLS-sarjat, TangBandin W8-740E, Wavecorin SW178WA01 ja CSS:n SDX7. Vertailu tehtiin 16–17 litran koteloilla, ja lopulta lupaavimmalta vaikutti Peerlessin 8-tuumainen SLS.

Toimintaperiaatteeksi vertailtiin refleksiä, passiivisäteilijää sekä suljettua koteloa sähköisellä korjauksella. Refleksi on helppo ja halpa, mutta 18 litran kotelon virittäminen 30 Hz:iin 8 cm:n putkella vaatisi noin 87 cm pitkän putken, joka veisi liikaa tilaa. Suljettu kotelo mahtuisi pieneen tilaan, mutta vaatisi paljon kalvopinta-alaa, tehoa ja taajuuskorjauksen.

Ehdokaselementtien simulointia: 16 litran kotelo, viritys 30 Hz

Jakosuodin: aktiivi voitti

Tavallinen passiivinen jakosuodin osoittautui liian kalliiksi. Toisen asteen alipäästösuodin 100 Hz:n jakotaajuudella vaatisi 8 ohmin kuormalle noin 18 mH:n kelan ja 140 µF:n kondensaattorin, ja komponenttien hinnaksi tulisi noin 50 euroa per kotelo. Sen vuoksi päädyttiin aktiiviseen jakosuotimeen.

Audiopolilaiset suunnittelivat oman analogisen aktiivijakosuotimen, joka on rakennettu operaatiovahvistimilla. Piirilevyt etsattiin kotona, ja jakosuotimelle kirjoitettiin kokoamisohje, jossa on erikseen lisäohjeet ilman läpivientejä olevalle kotitekoiselle piirilevylle. Vahvistimeksi harkittiin muun muassa piirivahvistinkittejä ja valmista subwoofer-vahvistinta, koska verkkovirran kanssa ei haluttu näpertää.

Kotitekoinen piirilevy: valmis kuparikuvio, reikien poraus, valmis kortti ja koekytkentä vahvistimen päällä

Aktiivisen jakosuotimen kytkentäkaavio

Suunnitteluprosessi

Projektin suunnittelu- ja mittausprosessi eteni näin, ja sitä voi käyttää mallina omiin kaiutinprojekteihin:

1. Mallinnus elementtien parametrien perusteella.
2. Protokotelon suunnittelu ja kasaus. Pitkille seinämille tarvitaan tukirakenteita, ja refleksiputken muoto on suunniteltava, koska suora putki on pituutensa vuoksi mahdoton.
3. Elementtien mittaus kotelossa: taajuusvaste 0, 15, 30, 45 ja 60 asteen kulmista, särö eri äänenpaineilla (esim. 90, 95 ja 100 dB) sekä impedanssivaste. Vaiheet kannattaa mitata huolellisesti, muuten simuloinnit menevät metsään jakotaajuudella.
4. Jakosuotimen mallinnus mitatun taajuus- ja impedanssivasteen pohjalta, jolloin päästään jo lähelle lopullista tulosta.
5. Testaus ja kuuntelu. Testaus on helpointa DSP-jakosuotimella, jolla voi tehdä samanlaiset jaot kuin lopullisella suotimella ja muuttaa parametreja helposti. Jos lopputulos ei miellytä, palataan vaiheisiin 1–4.
6. Analogisuotimen suunnittelu lopullisten parametrien perusteella.

Tulos

Protokotelot valmistuivat syksyllä 2010, ja jakosuodin valmistui HifiExpo 2010 avajaispäivänä. Jalustoja esiteltiin messuilla, ja ne keräsivät mukavasti kiinnostuneita. Jalustojen ääntä kehuttiin. Kaiuttimien vasteita mitattiin 14.10.2010.

Mittaus bassojalustan ja Annin vasteesta, 14.10.2010

Projektia käynnistellessä selvisi, että valmistaja oli juuri lopettanut valitun bassoelementin valmistuksen. Suoraa korvaajaa ei löytynyt, joten projekti laitettiin toistaiseksi jäähylle. Aiheeseen palattiin vuonna 2020, ks. Anni-prototyypit 2020.