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作った物について書きます

ウーファーのT/Sパラメータからエンクロージャーを検討する - Dayton Audio RSシリーズで自作マルチウェイスピーカー

前回の記事ではユニットの選定とエンクロージャーの再利用ができそうか検討しました。

ウーファーとして使うDayton Audio RS150-8のブレークインが終わったので、インピーダンスを測定してT/Sパラメータを算出しエンクロージャーの検討を進めます。

ウーファーのT/Sパラメータの算出

まずはLIMPを使ってインピーダンスを測定します。

Scan-Speak Discovery 2wayスピーカーを作ったときに治具などを作ったので、それらが流用できて助かりました。

インピーダンス測定の結果

2つのユニットの両方を測定してT/Sパラメータを算出した結果が以下です。参考値としてデータシートの値も並べてあります。

こうしてみるとどちらのユニットもデータシートに比較的近めの値が出ているものの、データシートから算出した値よりは大きめのエンクロージャーが必要になりそうです。

パラメータ ユニットA ユニットB データシート
Fs 45.01 Hz 40.75 Hz 47.8 Hz
Re 6.30 ohm 6.30 ohm 6.30 ohm
Qt 0.40 0.37 0.34
Qes 0.52 0.50 0.43
Qms 1.71 1.47 1.66
Mms 6.84 g 6.82 g 7.4 g
Rms 1.135265 kg/s 1.192706 kg/s (記載なし)
Cms 1.827083 mm/N 2.235468 mm/N 1.63 mm/N
Vas 18.52 liters 22.66 liters 16.6 liters
Bl 4.827332 Tm 4.712451 Tm 5.59 Tm

以降はユニットAの値を使って設計を行います。念のためユニットBの値でも特性の大きな変化がないことだけは確認しておきましょう。

エンクロージャーの検討

上記で求めたT/Sパラメータからエンクロージャーの検討に入ります。

まずはバスレフ型か密閉型か決めるためにEBPを求めてみたところ、それぞれのユニットで86.5, 81.5となりどちらの形式でもいけそうなことがわかりました。

バスレフ型でシミュレーション

そこでまずはバスレフ型でシミュレーションしてみます。SBB4/BB4アライメントで容積を求めると13.7リットルとなりました。ポートのチューニング周波数は約40Hzです。

SBB4/BB4アライメントでのシミュレーション結果

この時の低域の再生限界となる周波数は以下です。

  • f3 : 51.1 Hz
  • f6 : 41.2 Hz
  • f10 : 33.6 Hz

十分に低い帯域まで再生できているのですが、ネックなのが容積の大きさです。他のアライメントでも計算してみましたが、15リットル程度のエンクロージャーが必要になるようです。

今回はエンクロージャーが流用できないかなと期待していたのですが、そのエンクロージャーの容積では低域が膨らむような形にしかならず、流用は難しそうです。

密閉型でシミュレーション

EBPを求めたときに密閉型でも使えるのでないかとわかったので、そちらもシミュレーションしてみました。

Qtc0.707での密閉型エンクロージャーとしてシミュレーションしたのが以下です。

Qtc0.707でのシミュレーション結果

この時の低域の再生限界となる周波数は以下です。

  • f3 : 76.6 Hz
  • f6 : 59.1 Hz
  • f10 : 46.2 Hz

バスレフ型の値と比べると高めになってしまっているものの、群遅延の小ささは魅力的です。

問題点としては、RS150-8はフェイズプラグをつけたユニットなので密閉型では空気漏れが発生してしまう可能性があります。

密閉型であればエンクロージャーが流用できそうで良いのですが、上記の空気漏れの懸念があって難しいのではないかと思います。

新しくエンクロージャーを作るなら?

検討結果からバスレフ型の方が良いと感じます。そしてバスレフ型なら新規にエンクロージャーを作ることになりそうです。

しかし15リットルとなると前回のScan-Speak Discovery 2wayスピーカーの容積の1.5倍になるため、ブックシェルフとしては大きめのエンクロージャーとなりそうです。

そこまで大きなエンクロージャーにするなら、いっそのこと3wayにしてしまっても良いかもしれません。

Dayton Audio RSシリーズにはミッドレンジとしてRS52AN-8があり、このユニットはデータシートを見る限りは特性が整っていそうです。

https://www.daytonaudio.com/images/product/medium/1564.jpg
Dayton Audio RS52AN-8

今使おうとしているウーファーRS150-8、ツィーターRST28A-4はともにアルミニウム振動板ですので、同じ材質の振動板を使っているRS52AN-8は音の統一感という点では相性が良さそうです。

3wayにするとしたら、Scan-Speak Discovery 2wayスピーカーの高さをユニットに合わせて少し増やして、奥行きを容積に合わせて増やすような形になりそうです。奥行き方向に変わる部分が大きいので、見た目のサイズ感としてはそんなに変わらないでしょう。

一方でウーファーの口径が15cmしかなく、3wayとしては大きさが不足しているかなという気持ちはあります。

次回の記事

2wayでいくか3wayにするのか、もう少し検討してみましょう。

とはいえ、あまり検討材料となるものもないため、えいやで決めてしまわないといけないかもしれません。

Cosmos ADCを使って測定する - ROHM BD34301搭載DACの製作

Scan Speak Discovery 2wayスピーカーの製作も終わって音の出口が良くなったため、上流も良くしていきたいなと思いDACの製作を始めました。

といっても基板から設計するのは大変なので、いつもお世話になっているお気楽オーディオキットさんから頒布されているROHM BD34301搭載のDAC34301を組み立てていきます。

DAC基板本体の組み立て

ROHM BD34301搭載DAC基板

いろいろと実験していて表面実装部品を無理やり取り付けていて見栄えが悪いです。もうちょっときれいにしたいので今後修正していこうと思っています。

マニュアルの構成から特に大きく変わったことはしていません。

測定を行なってみるとI/V変換・差動合成のオペアンプは写真のOPA1611よりもOPA134の方がTHD+Nの値はよかったので、それで測定しています。

データシート上はOPA1611の方が特性が良いはずですが、DIP変換基板を介しているのでそれで特性が劣化してしまっているのかもしれません。

DACチップ周辺のチップタンタルコンデンサDACのアナログ追求⑦コンデンサその1 : 通電してみんべ でおすすめされているものの100uF(KEMET T520B107M006ATE025)を使用しました。

LT3042周辺のコンデンサもPMLCAPを使っています。

測定の構成

測定はCosmos ADC + REW(macOS版)で行なっています。

Cosmos ADC

測定方法は Cosmos ADC と REW でオーディオ特性の計測 - Qiita を参考にさせていただきました。

同じPCから1kHzのsin波の出力をするとノイズを拾ってしまって測定値が悪化するとわかったので、iPadのUSBポートにデバイスを接続して信号の出力を行なっています。

DC/DCコンバータ電源での測定

最初は以前の記事で製作したDC/DCコンバータ電源を接続して測定します。

製作したDC/DCコンバータ基板

SPDIFとUSB DDCの測定比較

まずはSPDIF(同軸)での接続で測定です。

ジッタが多いのか、1kHz付近は裾が広くなってしまっています。あまり良い結果ではなさそうです。

SPDIFで接続した測定結果

次はAmanero Combo384というUSB DDCを経由して接続してみます。直接接続ではなくI2S信号部分にアイソレータ(Si8660)を挟んでいます。

Amanero Combo384とアイソレータ基板

100Hz付近や50Hzの倍数で小さいピークが出ていますが、先ほどと比べて1kHz付近は裾が狭くなっており良い結果に近づいています。ジッタが少ないのが功を奏しているのでしょう。

Amanero Combo384を経由した測定結果

トランス電源に変更

50Hzの倍数でピークが出ていたので、これは電源由来の可能性が高いと思いました。電源部分をトランスによるものに変更してみて変化するか確認します。

電源基板としてyanasoftさんの3端子レギュレータ電源基板を使いました。DAC基板にはオンボードでレギュレータが搭載されていたり、アナログ部の電源には別途レギュレータ基板を使っているので、この基板の音質影響は小さそうなので通常の3端子レギュレータを使っています。

DAC部の電源基板

アナログ部の電源基板

電源を交換したところ、先ほどのような50Hzの倍数での小さいピークが消失して、50Hz, 100Hzに多少のピークが存在するだけになりました。

トランス電源での測定結果

まとめ

Cosmos ADCを使って測定を行うことで、今まで見れていなかった部分まで定量的な調整ができるようになりました。

製作したDC/DCコンバータ基板は自分の設計力不足か少し残念な結果となってしまったため、このDACの製作はトランス電源で製作を続けることにします。

次回の記事

今回行った3つの測定はTHD+Nなどの数値としては実はあまり変わらない結果となっています。もう少しそのあたりの数値を改善できないか調査してみるつもりです。

最終測定と脚の製作 - Scan-Speak Discoveryシリーズで自作2wayスピーカー

Scan-Speak Discoveryシリーズを使った自作2wayスピーカーも残すは最終測定のみとなりました。

この記事では測定結果と音の感想を書きます。またスピーカーの脚を作成したので紹介します。

測定結果

ネットワークを組み込んだ状態でFar Field測定を行い、Near Field測定の結果とディフラクションのシミュレーション結果をマージして最終測定結果とします。

Listening windowでの結果(図中 SPL緑線)では50Hz〜22kHzの間で±2dB以内におおむね収まっています。

軸上(図中 SPL赤線)だと12kHzより上の帯域で大きな上昇が見られます。

前回の測定で存在していた1.8kHz付近のディップや3〜6kHz付近、70Hz〜100Hzあたりの落ち込みは、ネットワークやポート調整の結果、少し改善されたようです。

最終測定結果

7kHz, 12kHz付近に落ち込みがありますが、これはツィーターのD2608/913000の特性のようで、HiFiCompassの測定にも同様のディップが存在しています。

hificompass.com

前回の測定では大きくはなかったReverse Nullですが、今回のネットワーク回路でははっきりと出ました。

逆相接続時のReverse Null

推定Preference Ratingは6.15となり当初の目標としていた6.0超えを達成です。

SMは低下したもののLFXとNBDの改善が効いているようで、前回の5.98を上回りました。

推定PreferenceRating


2022/08/14 追記

このスピーカーはデスクトップで聴くことを想定しており、軸上というよりは振った形で聴くことを想定していました。

ドライバーにRを設定するとそういう状態を再現できるとのことで、15°を設定してみたのが以下の特性です。

12kHz以降のピークがだいぶ抑えられていることがわかります。

15°振ったときの総合特性

またPreference Ratingについても定数を(9)式と揃えたカスタム式を使った方が良いというアドバイスを受けましたので、その値も記載します。

スコアはだいぶ良くなって6.75となりました。

15°振ってカスタム式を設定したときの推定Preference Rating

音の感想

音のバランスが良く、低音から高音まで満遍なく出ています。

音色は明るく、キンキンまではいかないがキラキラした感じはあり、金属楽器の音には美しさを感じました。

低音のアタック感は強くないため、どちらかというと優しい音になっています。

総じて見ると以前に製作したどのスピーカーよりもワイドレンジで満足できる作品となりました。

スピーカーの脚の製作

エンクロージャーを机に直置きだとあまり高級感がないので、脚を製作します。Fusion 360で設計してmeviyに発注しました。

設計した脚のモデル

Jantzen Audio スパイク Harma-4をねじ込んで完成させる設計にしてあります。

meviyからアルミ製で黒アルマイト加工された脚が届きました。スパイクを挿します。

meviyから届いた脚部品

スパイクをねじ込み

スピーカー本体にねじ止めして完成です。

スピーカーに脚を取り付け

最終的な構成のまとめ

  • スピーカーユニット
  • エンクロージャ
    • バスレフ型
      • 容積: 8.5リットル
      • ポート径:28mm 長さ: 40mm
      • ポートチューニング周波数: 58Hz
  • クロスオーバー周波数: 3kHz (LR4)

完成したスピーカー

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