Jeszcze o głośnikach - Zamienniki cz. III

NA CO ZWRÓCIĆ UWAGĘ, PRZY DOBORZE GŁOŚNIKA DO OKREŚLONEGO TYPU OBUDOWY

Oprócz kwestii mechanicznych, a także tych „elektrycznych”, o których już była mowa, trzeba zdawać sobie sprawę z tego, że projektując obudowę producent musi dobrać do niej taki głośnik, który będzie z nią dobrze współpracował. Odwrotna sytuacja zachodzi wówczas, gdy mamy już konkretną obudowę z uszkodzonym głośnikiem i musimy do niej dopasować inny przetwornik niż ten, na którego użycie zdecydował się wytwórca sprzętu. Pisałem już wcześniej o przetwornikach przeznaczonych dla instrumentów, ze szczególnym uwzględnieniem gitary, więc tylko pokrótce wspomnę, że jeśli chodzi o gitarowe obudowy typu combo, z otwartym tyłem, to najczęściej stosuje się w nich głośniki twardo zawieszone, czyli takie, w których górny resor jest po prostu przetłoczony z tego samego materiału co membrana i stanowi z nią integralną całość. Taki resor określany jest w języku angielskim jako PE (Paper Edge). Dzięki niemu głośnik nie ma tendencji do nadmiernych wychyleń i jest w stanie poprawnie pracować również dlatego, że ma stosunkowo wysoką częstotliwość rezonansową – czasem nawet powyżej 100 Hz. Skrajnym przypadkiem ignorancji jest montaż w takiej obudowie głośnika typu „compact”, jakich używa się w domowym sprzęcie Hi-Fi, gdyż takie głośniki, wyposażone w górne zawieszenie z gąbki poliuretanowej albo gumowe, przeznaczone są do obudów zamkniętych lub z otworem bass-reflex. Jednak warto wiedzieć, że niektóre firmy produkują głośniki gitarowe z górnym zawieszeniem z tkaniny (CE-cloth edge), które w tym wypadku ma zazwyczaj niewielkie fałdy i jest stosunkowo sztywne, więc mogą one pracować również w obudowie otwartej.

Klasyczny głośniki gitarowy z membraną na twardym zawieszeniu (PE).

Jeśli chodzi o obudowy zamknięte, to są stosunkowo rzadko stosowane w sprzęcie estradowym, choć oczywiście wyjątki istnieją. Należą do nich np. zminiaturyzowane zestawy instrumentalne i inne, w których producenci wykorzystują czasem miękko zawieszone głośniki typu „compact”, gdyż pozwalają one na uzyskanie niskiej częstotliwości granicznej w bardzo niewielkiej objętościowo paczce. Również wielogłośnikowe zestawy gitarowe na ogół oferowane są w wersji zamkniętej, ale już podobne zestawy do gitary basowej w ogromnej większości wykonywane są w wersji bass-reflex. Istnieją również (choć to rzadki przypadek) obudowy, które mogą pracować w dwóch konfiguracjach, w których stosuje się demontowalne panele, przykrywające otwór bass-reflex. Dzięki takiemu rozwiązaniu użytkownik sam może decydować o charakterze brzmienia zestawu. Sam kiedyś oferowałem taką paczkę gitarową z głośnikami 4x10”, która miała lepszy dół, niż typowy stack 4x12”, szczególnie w sytuacji, gdy gitarzysta używał ją właśnie w konfiguracji bass-reflex. Pamiętam, że pod jej dużym wrażeniem byli muzycy zespołu Mafia, którzy kiedyś przywieźli mi jakieś głośniki JBL do naprawy. A było to w czasach, gdy śpiewał z nimi obiecujący, młody wokalista, Andrzej Piaseczny. Wiele lat później powstał inny głośnik 10”, bo akurat pewna firma oferowała importowane kosze stalowe o tej średnicy i to właśnie do nich opracowałem całą „resztę” czyli nową membranę, inne górne i dolne zawieszenie i nowy obwód magnetyczny. Ten model okazał się bardzo uniwersalny, bo stosowałem go np. jako głośnik średniotonowy w paczkach trójdrożnych, a także w bardzo popularnym w swoim czasie zestawie 2x10”+ driver, w której to roli jest zresztą używany do dziś, choć w zupełnie innej obudowie.

Uniwersalny głośnik 10” i komplet naprawczy.

Wspominam o tych głośnikach dlatego, że całkiem niedawno trzy z nich wykorzystane zostały jako zamienniki uszkodzonych przetworników w dwóch 4-głośnikowych zestawach basowych produkcji amerykańskiej. Mimo, że nie były projektowane do takich zastosowań (o czym lojalnie uprzedziłem właścicieli sprzętu), to ku mojemu zaskoczeniu okazało się, że w obu przypadkach sprawują się lepiej niż oryginały. Po demontażu tych uszkodzonych stało się dla mnie zupełnie jasne, dlaczego tak jest i chętnie opisałbym tutaj te dwa przypadki, ale z powodu ograniczonych ram artykułu mogę jedynie dodać, że po raz kolejny okazało się, że znane logo producenta wcale nie musi gwarantować wysokiej jakości użytych podzespołów, nawet, jeśli są one wytwarzane w USA, a nie gdzieś na Dalekim Wschodzie. To tyle, jeśli chodzi o sprzęt gitarowy, a żeby zamknąć temat obudów zamkniętych, wspomnę jeszcze o małych systemach liniowych, które jeśli są projektowane głównie do przetwarzania środka i góry pasma, to również stosuje się obudowy zamknięte i nawet wykorzystuje w nich czasem miękko zawieszone przetworniki, co moim zdaniem nie jest najlepszym pomysłem. Choćby dlatego, że trwałość zawieszeń poliuretanowych czy podobnych jest zdecydowanie mniejsza, niż typowych dla sprzętu estradowego resorów z impregnowanej tkaniny, a przecież nikt nie oczekuje od takiej paczki, że będzie schodziła np. do 50 Hz. Poza tym, takie zawieszenia szybciej się starzeją i są mniej odporne na działanie czynników zewnętrznych.

Głośniki 10” w zestawie średnio-wysokotonowym.

Aby uwidocznić różnice, jakie mogą występować w głośnikach o tej samej średnicy, ale różnie wykonanych, opiszę teraz pewną historię sprzed ponad 20 lat. Otóż jeszcze w ubiegłym wieku moja firma wykonała na zamówienie partię kilkudziesięciu głośników 6.5” z zawieszeniem „papierowym”, gdyż klientowi zupełnie nie zależało na przetwarzaniu niskich częstotliwości. Taki głośnik miał bardzo wysoką częstotliwość rezonansową, ale ponieważ włożyłem dużo pracy w projekt kosza i całej reszty, to do własnych potrzeb wykonałem również jego wersję wyposażoną w górny resor z tkaniny i te głośniki były potem wykorzystywane jako średniotonowe w paczkach trójdrożnych. Dla celów „eksperymentalnych” powstała również wersja tego przetwornika (2 sztuki) z inną, gładką membraną, która otrzymała górne zawieszenie z pianki poliuretanowej. Ten głośnik powstał z inspiracji redaktora naczelnego pewnego pisma poświęconego aparaturze Hi-Fi, choć chcę wyraźnie podkreślić, że firma PMP nie zajmuje się takimi głośnikami i nie prowadzi również ich serwisu, o czym wyraźnie informuję na stronie firmowej. Skoro jednak zachowałem pojedyncze egzemplarze tych przetworników„na pamiątkę”, to dla celów porównawczych wykonałem teraz kilka pomiarów i oto ich rezultaty: Jeśli chodzi o częstotliwość rezonansową (Fs) to głośnik z zawieszeniem PE miał ok. 300 Hz, w głośniku z zawieszeniem z tkaniny (CE) częstotliwość rezonansowa zmniejszyła się do ok. 140 Hz, zaś wersja na zawieszeniu z pianki uzyskała ok. 50 Hz. Ten ostatni miał również najmniejszą skuteczność, bo w granicach 90 dB (cewka 44 mm), a ten używany potem przeze mnie, z zawieszeniem CE i cewką 38 mm, mógł pochwalić się aż 96 dB, co jest znakomitym rezultatem dla takiego przetwornika. Taka duża skuteczność jest wynikiem zastosowania stosunkowo silnego magnesu i cewki o niewielkiej średnicy, a także małej masy układu drgającego, która wynosi tylko 10 g. Warto dodać, że realizując to zamówienie „na wszelki wypadek” wykonałem również kilka dodatkowych kompletów naprawczych, ale leżą u mnie ponad 20 lat, bo nigdy nie zaszła potrzeba ich wykorzystania.

Na zdjęciach można obejrzeć zmontowaną wersję głośnika w wersji CE (bez kopułki osłonowej i uszczelek) i oddzielnie membranę PE z wklejoną cewką, na kolejnym membranę z zawieszeniem piankowym, a na jeszcze jednym stare, niewykorzystane komplety naprawcze. Pokazuję również niewielki, kompletny zestaw nagłośnieniowy PMP, w skład którego wchodziły paczki trójdrożne, wykorzystujące opisane wyżej głośniki 6.5”.

BASS REFLEX, CZYLI KLASYKA

Aby zwiększyć możliwości paczki w zakresie odtwarzania basu, stosuje się cieszące się największa popularnością obudowy z otworem (bass-reflex). Nie wdając się w rozważania teoretyczne na temat tego rozwiązania, podam tylko kilka zasad, które pozwolą na poprawny dobór zastępczego głośnika do takiej obudowy. W typowych obudowach dwudrożnych warto zwrócić uwagę na częstotliwość podziału, gdyż jeśli będzie stosunkowo wysoka, a w zestawie użyto np. przetwornika 15” o charakterystyce nisko-średniotonowej, to błędem będzie zastąpienie go głośnikiem typowo basowym (takim, jaki stosowany powinien być w subwooferze). Chodzi o to, że wówczas może pojawić się dziura w paśmie, gdyż głośnik typowo niskotonowy często nie jest w stanie skutecznie przetwarzać wyższych częstotliwości, ale na tyle niskich, że nie obejmuje ich jeszcze wbudowany driver. Otwory w obudowach tego typu mogą mieć praktycznie dowolny kształt i konstrukcję, choć obecnie raczej odchodzi się od spotykanych w przeszłości okrągłych tub z tworzywa, na rzecz kanałów kształtowanych z materiału, z którego wykonywana jest obudowa. Takie kanały spełniają często dodatkową rolę usztywniającą i wzmacniającą obudowę, co ma szczególne znaczenie przy dużych mocach, gdy na ścianki działają bardzo duże ciśnienia akustyczne. Jeśli obudowa nie jest wystarczająco sztywna, to mogą się w niej pojawiać niepożądane rezonanse, a jeśli konstrukcja jest wykonana byle jak, to w skrajnym wypadku paczka może nawet ulec mechanicznemu uszkodzeniu.

Głośnik 6,5” z zawieszeniem CE i membrana z zawieszeniem PE.

Jednak w przypadku większości standardowych paczek wyposażanych w głośniki 12” i 15” można w zasadzie przyjąć, że dobór przetwornika na wymianę nie jest jakoś szczególnie krytyczny, o ile tylko zastosujemy głośnik przeznaczony do pracy w obudowach takiego typu. Chodzi o to, o czym już wcześniej wspominałem, czyli o właściwości zawieszeń, które nie mogą być zbyt miękkie, bo wówczas przy większej mocy taki przetwornik może łatwo ulec uszkodzeniu w obudowie z otworem, która nie tłumi ruchów membrany tak, jak obudowa zamknięta. Każda obudowa bass-reflex jest strojona na określoną częstotliwość, w zależności od parametrów użytego przetwornika, ale nie tylko, bo można przyjąć, że również w zależności od efektu, na jakim zależy konstruktorowi. Jeśli więc chcemy, aby głośnik zastępczy w miarę wiernie zastąpił oryginał, powinniśmy dobrać taki przetwornik, który będzie miał zbliżoną częstotliwość rezonansową (Fs) i podobną dobroć (Qts), które to dane zawsze dostępne są w katalogach producentów. Istotne są również inne parametry, ale jak wspomniałem, ich szczegółowe omówienie przekracza zdecydowanie ramy tego poradnika. Należy też podkreślić, że odpowiednie dopasowanie otworu i głośnika jest szczególnie istotne w subwooferach, bo np. duże rozbieżności w częstotliwości rezonansowej tunelu i głośnika spowodują, że „rozjedzie się” strojenie otworu z rezonansem własnym przetwornika i przetwarzanie najniższych częstotliwości będzie upośledzone. Co gorsza, głośnik może być wówczas bardziej narażony na uszkodzenie, bo strojenie bass-reflexu dokładnie na częstotliwość rezonansu głośnika powoduje, że otwór przejmuje na siebie promieniowanie w tym zakresie pasma, co odciąża głośnik „mechanicznie” od zbyt dużej amplitudy wychyleń membrany przy jej rezonansie.

Zawieszenie z pianki i gładka membrana Hi-Fi z dodatkiem włókien naturalnych.

Gdy kupujemy głośnik fabryczny, w danych technicznych zawsze możemy odnaleźć wartość jego rezonansu w wolnej przestrzeni, ale takie dane zazwyczaj są niedostępne w przypadku głośników naprawianych. M.in. dlatego mój serwis wyposaża wszystkie remontowane głośniki w specjalną naklejkę, na której podaję podstawowe parametry regenerowanego przetwornika (w tym fs) zdając sobie sprawę z faktu, że przeciętny klient nie będzie w stanie wykonać odpowiednich pomiarów we własnym zakresie.

TUBY I ODWROTKI

Teraz kilka słów o obudowach tubowych i tzw. odwrotkach. Jeśli chodzi o tubowe zestawy średniotonowe, to zazwyczaj mamy do czynienia z konstrukcjami zamkniętymi, więc dobór głośnika nie jest szczególnie krytyczny, gdy chodzi o parametry istotne dla wspomnianych wcześniej konstrukcji. Należy głównie zwrócić uwagę na moc i skuteczność, ale ważna jest również termiczna wytrzymałość cewki, bo takie obudowy zazwyczaj mają małą objętość, więc przy dużej mocy i braku otworu bass-reflex, głośnik może nagrzewać się do znacznie większych temperatur. Tym bardziej, że amplituda ruchów membrany jest niewielka, w związku z ograniczeniem pasma od dołu. Gwoli ścisłości trzeba jednak dodać, że są spotykane również takie konstrukcje tubowych zestawów średniotonowych, które z założenia mogą pracować również przy stosunkowo niskich częstotliwościach, obejmując swoim zakresem przetwarzania niemal całe pasmo akustyczne. Wówczas bass-reflex jest jak najbardziej pożądany. Przykładem tego jest obudowa prezentowana na zdjęciu, zaprojektowana dla głośników 2 x 12” + driver. Mimo, że objętość komory głośników średniotonowych jest niewielka, to zestaw potrafi skutecznie przetwarzać pasmo już od mniej więcej 60 Hz, właśnie dzięki wykonaniu niewidocznych z zewnątrz otworów bass-reflex, strojonych dokładnie na częstotliwość rezonansową głośników 12”.

Niewykorzystane komplety naprawcze głośników 6.5”.

Jeśli chodzi o odwrotki, czyli specyficzny rodzaj zestawu niskotonowego, to tutaj również istotny jest czynnik temperaturowy (stosunkowo mała objętość komory głośnika), ale dużą rolę odgrywa również wytrzymałość mechaniczna układu drgającego, czyli membrany i zawieszeń. Duże ciśnienie akustyczne, które występuje w takiej obudowie, stawia przed układem drgającym spore wymagania i niektóre głośniki takich warunków pracy nie wytrzymują. Występują np. uszkodzenia mechaniczne membran (pękanie w krytycznych punktach) albo (i) uszkodzenia i odkształcenia zbyt delikatnych zawieszeń – zarówno górnego, jak i dolnego. Wymiana głośnika w takiej obudowie stanowi więc nieco większy problem i w tym wypadku w kwestii wyboru wariantu zastępczego należy raczej zasięgnąć opinii fachowca. Jeszcze większe trudności stwarzają obudowy typu pasmowo-przepustowego (band-pass), bo w nich dobór przetwornika jest bardzo krytyczny i niedostosowanie parametrów zamiennika do konkretnej obudowy może dać o wiele gorsze efekty niż w obudowie bass-reflex. Jeśli więc posiadamy taki zestaw, to najlepszym wyjściem będzie jednak zastosowanie oryginalnego głośnika, albo naprawa posiadanego, z wykorzystaniem firmowego kompletu naprawczego.

Kompletny zestaw nagłaśniający PMP.

To z grubsza wszystko, jeśli chodzi o techniczne i ekonomiczne aspekty zastępowania uszkodzonych głośników innymi niż te, które zastosował producent aparatury. Czasem takie postępowanie ma bardzo racjonalne przesłanki i mam nadzieję, że moja argumentacja na rzecz takich rozwiązań trafi do przekonania przynajmniej tych osób, które nie są „zobligowane” do wykorzystywania jedynie takich komponentów, jakie oferuje wytwórca sprzętu. Niektóre firmy posuwają się nawet do swoistego „szantażu”, zmuszając użytkowników do zakupu pewnej liczby „reparaturek” głośnikowych czy całych przetworników, zanim jeszcze cokolwiek się popsuje. Rzekomo chodzi o to, żeby nabywca sprzętu w każdym momencie był w stanie przywrócić aparaturę do pełnej sprawności, choć nie sądzę, żeby ktoś zwrócił uwagę na jeden niesprawny przetwornik w sytuacji, gdy na imprezie wykorzystywanych jest kilkadziesiąt zestawów nagłaśniających, albo i więcej. No ale biznes musi się kręcić, a jednym z jego elementów są części zamienne i oczywiście nie dotyczy to wyłącznie branży głośnikowej. To tyle, jeśli chodzi o porady i wspomnienia z lat dawno minionych. W tym numerze, w artykule z cyklu „Rozważania” pozwoliłem sobie na kilka refleksji bardziej ogólnej natury, ale związanych z tematyką tego mini poradnika oraz kilka najświeższych przykładów usterek, z jakimi miałem niedawno do czynienia w moim serwisie. Zainteresowanych zapraszam na stronę 70.

Więcej informacji na temat głośników, ich naprawy i zamienników na stronie internetowej firmy autora: www.pmpproaudio.pl