Hangszóró

A hangszóró felépítésének taglalását eredetileg el akartam kerülni, mert én sem voltam vele 100%-ig tisztában, pontosan mi hol van a motorban (nem is nagyon foglalkoztam eddig vele, elsősorban az érdekel, "mit" csinál, nem az, hogy "hogyan"). Elsőre el is rontottam a cséve helyét, de Pázmándi Laci segítségével sikerült helyrerakni a dolgokat. :-) Mentségemre legyen mondva, hogy nem láttam még kettévágott hangszórót és bár gugliztam erősen, mindig csak robbantott ábrát találtam. Viszont később annyi helyen hivatkozok a hangszóró egyes részeire, hogy úgy gondoltam muszáj lesz röviden leírni a hangszóró alkotóelemeit. Ha már ismered, akkor ezt a részt nyugodtan átugorhatod.

A jobb oldalon egy hangszóró metszetének mórickarajza látható. Mivel a későbbiekben illetve a gyakorlat során többször - találkozni fogsz egy-egy fogalommal, érdemes előre tisztázni, milyen részekből áll egy hangszóró. Jelen esetben egy teljesen hagyományos dinamikus hangszórót fogunk megvizsgálni. A hangszóró motorjával kezdjük, ami a vasmagból/pólusvasból (1.), a mágnesből (2.), a fedőlapból (3.), a tekercsből/csévéből (4.) és a csévetestből (5.) áll (ez utóbbi kettőt hívjuk együttesen lengőcsévének). A hangszóróban a vasmag, a mágnes és a fedőlap létrehoz egy nagyon erős fix mágneses teret a légrésben, ahol a lengőcséve is található. A csévetesthez hozzá van rögzítve a membrán (10.), melyet a kosárhoz (7.) rögzített pille (6.) és a membrán perem (11.) központosít, így a lengőcséve a légrésben csak előre és hátra tud mozogni. Az erősítő kimeneteit a hangszóró csatlakozóira (9.) kötjük, az elektromos áram így a bevezető szálon (8.) keresztül eljut a tekercsbe, mely a légrés fix mágneses terében a bemenő jeltől függő váltakozó irányú és nagyságú mágneses erőt hoz létre. Ez az erő a vonzás-taszítás törvényeinek engedelmeskedve elmozdítja a tekercshez rögzített csévetestet, ez pedig mozgásba hozza a rá erősített membránt. A membrán közepén található a porvédő sapka (12.), ami a nevéhez méltóan a portól és szennyeződésektől védi a légrést illetve javítja a hangszóró megjelenését.

A hangszóró választásakor kicsit előre is kell gondolkodni. Amikor kiválasztunk egy hangszórót, akkor a hangolással illetve a hangváltóval kapcsolatban előre kell tervezni, mert elég kínos, ha a vásárlás után derül ki, hogy nem tudunk jó dobozt/hangváltót építeni a drága alkatrészhez. A szimulációs szoftverek ebben nagy segítséget jelentenek, igazából már a keresgélés közben aktívan szimulálva választhatjuk ki azt a hangszórót, ami majd jó lesz a célra. A szimulációhoz azonban elengedhetetlenül fontos, hogy a hangszóróról adatokkal rendelkezzünk.

Egy hangszórót nagyon sok paraméter ír le. A legfontosabb mind közül a frekvencia átviteli görbe. Ez a görbe egy grafikon, melynek vízszintes tengelyén a frekvencia (általában logaritmikus skálán), függőleges tengelyén a hangnyomás (dB-ben) szerepel és valahogy így néz ki:

Ez a görbe írja le a hangszóró viselkedését, azt, hogy egy bizonyos bemenő jelre az egyes frekvenciákon mekkora hangnyomást produkál. A mérést általában IEC mérőtáblában végzik, ami egy 1,35x1,65 méteres lap, aminek a közepébe beépítik a hangszórót. Ennek az a hatása, hogy a frekvencia átvitel 100 Hz körül kb. 3 dB-es kiemelést "szenved". Lényegében elmondható, hogy a mérőtáblában mért átvitel 300-400 Hz felett nagyából megfelel annak, ahogy a hangszóró a dobozba építve viselkedni fog. 200-300 Hz alatt a Thiele/Small (ld. később) paraméterekből lehet megjósolni a hangdoboz átvitelét. Az általánosan elfogadott elvek szerint akkor jó az átvitel, ha az lineáris. Én inkább azt mondanám, hogy akkor jó az átvitel, ha kevés alkatrésszel a hangváltóban jól sikerül lineárisra illeszteni a hangszórókat. De erről bővebben majd a hangváltó tervezésekor. Az átvitelhez használt mérőjel általában egy fix feszültség a teljes átviteli tartományban és megfelel a hangszóró névleges impedanciáján 1W teljesítményhez tartozó feszültségszintnek. Ha kiindulunk a P=U^2/R (teljesítmény = feszülség a négyzeten / ellenállás) képletből, akkor könnyen kiszámítható a feszültség nagysága, 8 ohmos hangszórónál 1W=U^2/8ohm, ebből U=2,83V. 4 ohmos hangszórónál a képlet 1W=U^2/4ohm, tehát a mérőfeszültség 2V. Egyes gyártók azonban minden esetben 2,83V-os bemenő jellel mérnek, ami alacsony impedancián nagyobb értékeket ad.

Ezzel el is érkeztünk a következő paraméterhez, ami az érzékenység. Ez a paraméter mutatja meg, hogy a hangszóró mekkora hangnyomást képes előállítani. Ehhez tudni kell, hogy a tapasztalati kutatások azt állapították meg annak idején, hogy a fülünk kb. 3 dB hangnyomás növekedést érzékel határozottabban hangosabbnak, míg szubjektíve a 10 dB hangnyomás növekedést érzékeljük kétszeres hangerőnek. Elektromos oldalon 3 dB növekedéshez dupla teljesítmény, 10 dB-hez tízszeres (!) teljesítmény kell, nem mindegy tehát, mi a kiinduló pont.

Míg a 100 dB hangnyomás eléréséhez egy 80 dB/1W érzékenységű hangszórónál 100W kell, addig egy 90 dB/1W-osnál elég 10W, egy 100 dB/1W-osnál pedig 1W. Ugyanakkor a távolság kétszeresre növekedésével a hangnyomás 6 dB-lel csökken. Tehát az a hangszóró, ami 1 m távolságban 90 dB-t tud, az 2 m távolságban már csak 83-mat. Jó tudni, hogy "átlagos hallgatási pozícióban" 80 dB/1m hangnyomásszint egy szobai háttérzenélés hangereje, 90 dB/1m már kicsivel szobahangerő felett van, 95 dB/1m pedig kimondottan hangos zenehallgatásnak felel meg. A hangdobozunk céljától függően ennek a paraméternek a jelentősége felértékelődhet. Míg egy monitordoboznál, ami a fejünktől fél méterre van gyakorlatilag az érzékenység lényegtelen, addig egy szabadtéri hangosításnál, ahol a színpadtól 50 méterre is 100 dB hangnyomást szeretnénk elérni óriási jelentőséggel bír.

Visszatérve az előző bekezdéshez, ezek után látható, hogy ha egy nem 8 ohmos hangszórót 2,83V feszültséggel mérnek, akkor az érzékenység adat torzul. Jellemző, hogy 4 ohmos hangszórókat mérnek így, ez esetben a mérés eredménye 3 dB-lel lesz magasabb, hiszen

P=2,83V^2/4ohm=2W volt a hangszóróra jutó teljesítmény, ami az 1W-nak duplája, így adódik a +3 dB. Ebben is van ráció, hiszen egy "korszerű" erősítő feszültséget erősít, neki mindegy, hogy hány ohmos hangszóró van rákapcsolva (nyilván van egy alsó korlát).

Azonban az erősítők legnagyobb kimeneti feszültség szintjét nem szokták megadni, míg a teljesítményt - a tipikus terhelő impedanciákon - igen. És máris itt van két újabb paraméter, az impedancia és a teljesítmény. Az impedancia nem más, mint a hangszóró ellenállása. A hangszóró ellenállása azonban nem egy fix érték, hanem a frekvencia függvényében változik. Van egy púp a rezonancia frekvenciáján, majd a púp elcsendesülése után elkezd emelkedni. Normális esetben az impedancia menetet egy hasonló görbe formájában adja meg a gyártó:

Az impedanciát a hangszóró beépítetlen állapotában mérik. Jól látható a púp a rezonancia frekvencián (a konkrét esetben 52 Hz). Az ábrán szaggatott vonallal látszik az impedancia fázisa is, ez ugyan nem egy lényegtelen paraméter, de ez nem villamosságtan oktatás, ezért most átsiklunk felette. :-) Az ábrán az is leolvasható, hogy ez egy 4 ohmos hangszóró, a görbe legalacsonyabb pontja 4 ohm környékén van. Láthatjuk, mennyire elnagyolt állítás egy hangszóró impedanciáját egy számmal jellemezni, a 4 ohm itt is egy nagyon durva egyszerűsítés. Az impedancia menetnek a hangváltó tervezésekor lesz nagy jelentősége. Az impedanciával összefügg a teljesítmény. Egy hangszórónak nem szoktuk mérni a teljesítményét (lehetne, de borzasztóan rossz hatásfokú szerkezet és amúgy is jobban szeretjük a dB-t, mint mértékegység), ellenben szokás megadni, mekkora elektromos teljesítményt visel el rövidebb/hosszabb távon károsodás nélkül. A rossz hatásfok (egy átlagos hifi hangszóróé 0,5-1%) miatt a hangszóró az elektromos teljesítmény túlnyomó részét egyszerűen elfűti. A teljesítmény paraméter mutatná meg a hangszóró elektromos terhelhetőségét. Hogy szebb legyen az élet, számtalan módon mérik ezt a paramétert és sok gyártó azt választja, amelyik a legnagyobb. Emiatt ez a paraméter már teljesen komolytalan, sokkal többet mondhatnak a hangszóró mechanikus paraméterei, ez alapján - ha mást nem - el tudjuk dönteni, mennyire lehet igaz a megadott teljesítmény adat. Az impedancia és a teljesítmény fontos az erősítő miatt. Minden erősítőnek van egy minimum impedanciája, ami alá nem szabad menni, mert a túl nagy áramok miatt az erősítő tönkremehet. Ha az erősítőnk minimum 4 ohmos hangdobozt kíván, akkor olyan dobozt kell rákötni, amelyik legalább 4 ohmos. Ha az impedancia nagyobb, attól az erősítőnek nem lesz baja, csak a kivehető teljesítmény csökken. Ha a P=U^2/R képletből indulunk ki, a teljesítmény az impedanciával arányosan csökken, ez azonban a gyakorlatban nem minden esetben teljesül, de erre most itt nem térek ki bővebben.

A teljesítménynél pont fordítva kell eljárni, a hangszóró "teljesítménye" legyen nagyobb, mint az erősítőé, így nem lehet azt túlterhelni. Ez azonban csak elméleti, a szokásoktól is sok függ.

Általában elmondható, hogy az erősítő teljesítményének felére specifikált hangszóró is biztonságosan üzemeltethető, ha az erősítőt nem vezéreljük torzításba. Természetesen kellő óvatossággal akármilyen kis teljesítményű hangszórót használhatunk. ;-) Egy hangszóró adatlapján még számtalan paramétert találunk, ezek egy része a "feltalálókról" kapta a nevét, ezek a Thiele/Small (röviden T/S) paraméterek. E paraméterek segítségével modellezhető a hangszóró hangdobozba épített átvitele. A T/S paraméterek leírják a hangszóró idealizált átvitelét. Nézzük meg őket.

Az első a szabadon mért rezonancia frekvencia, melynek jele Fs. Minél alacsonyabb ez az érték, annál jobb mélyátvitelre számíthatunk. Egy "tipikus" mélyközép sugárzó rezonancia frekvenciája a 40-50 Hz-es tartományban mozog, a mélysugárzóké a 25-35 Hz-es tartományban, persze mint mindenhol, itt is vannak kivételek.

A második az ekvivalens térfogat, rövidítve Vas. E paraméter előrevetíti, mekkora dobozba kell építenünk a hangszórót, illetve mekkora érzékenységre számíthatunk. Minél nagyobb a Vas, annál érzékenyebb a hangszóró, de a dobozméret is vele nő.

Van még egy nagyon fontos paraméter, ez pedig a hangszóró teljes jósága, amit Qts-ként jelölnek. Minél kisebb a paraméter értéke, annál kisebb lesz a hangszóró érzékenysége a mélytartományban. Ugyanakkor ha ez túl nagy, a hangszóró mélyben ki fog emelni. Általánosan elfogadott tény, hogy zárt dobozba a 0,5-0,6 körüli Qts a kedvező, reflex dobozba a 0,3-0,4 körüliek, persze ettől el lehet térni, ha a felhasználási terület úgy kívánja (a hangolásról még később esik szó). A túl magas jóság (0,9 és felette) nem jó, nagyon erős kiemelést okoz, ami miatt a hangdoboz basszusa búgós lesz, egy bizonyos hangon nagyon fog szólni, ami hosszú távon fárasztó.

Ez a három paraméter együtt már megadja, hogy milyen átvitelre számíthatunk. Ha visszaemlékszünk az alsó határfrekvencia/dobozméret/érzékenység kompromisszumra, akkor azt láthatjuk, hogy ezek a számok szintjén e három paraméterben csapódnak le. Az alacsony Fs, magas Vas és "optimális" Qts jó érzékenységet és nagy dobozméretet vetít előre, az alacsony Fs, alacsony Vas alacsony érzékenységet, de kis dobozméretet ígér. Ha már kellően sok hangszórót átfuttattunk valamelyik szimulátoron, a paraméterekről "ránézésre" látni fogjuk, mire számíthatunk a mélytartományban az adott hangszórótól.

A paraméterek sora itt még nem ért véget. A jóság két tényezőből áll, a mechanikus jóságból (Qms) és az elektromos jóságból (Qes). Előző a hangszóró mechanikus felépítéséből (felfüggesztés keménysége, membrán tömege, csillapítottsága, mozgó tömeg), utóbbi a hangszóró "motorjának" erejéből (mágneses tér nagysága a tekercsnél (légrésben), tekercs által létrehozott erő nagysága) adódik. Általában a hangszóróknál azt figyelhetjük meg, hogy a Qms (Qts-hez képest) magas, ezért Qts-t elsősorban Qes nagysága determinálja, a hangszóró jósági tényezőjét alapvetően a motor határozza meg. Az erős motorhoz nagy légrésindukció kell, ami erős mágnest és szűk légrést kíván. Ez precíz gyártástechnológiát igényel, ami drágítja a hangszórót.

Vannak még egyéb paraméterek, amik szintén sokat elárulnak a hangszóróról. Az egyik ilyen az engedékenység (Cms), ami a felfüggesztés keménységére utal. Minél kisebb ez a szám, annál keményebb a felfüggesztés. Alapvetően a 0,3-0,4 alatti Cms-sel rendelkező hangszórók számítanak kemény felfüggesztésűnek, ezeknél a membrán megmozdítása (kézzel) nehéz. A kemény felfüggesztésű hangszórók "jól bírják a gyűrődést", a felfüggesztés megakadályozza, hogy a membrán "lendületből" túl nagyot mozduljon. Jellemzően a hangosítási célú és az autóhifis hangszórók rendelkeznek nagyon alacsony Cms-sel, érthető okokból. A lágy felfüggesztésű hangszórók ebből a szempontból kevésbé védettek, ott fokozottan kell figyelni a megfelelő hangolásra.

Másik érdekes paraméter a mozgatott tömeg, rövidítve Mms. Ez egy komplex paraméter, mely nem csak a mozgó tömeget tartalmazza, hanem "bele van kalkulálva" a membrán által

mozgatott levegő tömege is. Mindenesetre ebből következtetni lehet a membrán illetve a cséve mozgó tömegére is. Ha ez az érték alacsony, akkor könnyű a membrán, ami jó közép/magasfrekvenciás átvitelt és magas érzékenységet ígér, azonban ezzel együtt nő a rezonancia frekvencia is. Az ellenkező oldalon a nagy tömegű membránok állnak, amik a kimondottan mélysugárzókra jellemzőek. Nyilvánvaló, hogy egy nehezebb membránt nehezebb mozgatni is, ezért a nagy membránhoz erős motor kell, különben a hangszóró érzékenysége pocsék lesz, jósága megnő, hangja lomha lesz. Az erős motor drága, ez az egyszerű magyarázata annak, hogy miért kerül sokba egy nagy, de jó mélyhangszóró.

A motor erejét mutatja az erőtényező (BxL). Minél nagyobb az érték, annál erősebb a hangszóró "motorja", ami jó érzékenységet és gyorsaságot ígér.

A hangszóró impedanciájával függ össze az egyenáramú ellenállás (Re vagy Rdc), mely a hangszóró egyenáramon mért ellenállását mutatja meg. Egy hangszóró impedanciája itt a legkisebb. E paraméter értéke nagyon gyakran a névleges impedancia alatt van (8 ohmos hangszórónál nem ritka a 6,8 körüli Rdc), ami azért nem baj, mert az erősítő nem látja ezt az értéket (ha látja és egyenáram jön ki, akkor meg már régen rossz - a hangszórónknak is). Az "aktív" hangtartományban az impedancia már jelentősen Rdc felett van. Szintén az impedanciával kapcsolatos az induktivitás (Le), mely a hangszórónak a várható váltási frekvencián tapasztalt induktivitását közelíti. Az induktivitást a feltekercselt drót produkálja, egyelőre röviden csak annyit róla, hogy olyan jelenség, mely a frekvencia növekedésével emelkedő ellenállást okoz (bővebben erről a hangváltó tervezésnél). E paraméter a hangváltó tervezésekor bír majd kiemelt jelentőséggel.

A számolt paramétereken kívül van még jónéhány tulajdonság, ami leírja a hangszóró felépítését.

Az egyik ilyen a csévetest átmérője és anyaga. Az angolszász hagyományokból adódóan ezek legtöbbször a coll-os méreteket követik. Minél nagyobb a csévetest, annál nagyobb a terhelhetőség (a csévetest a hőelvezetésben legaktívabban résztvevő alkatrész). Egy átlagos mélyközép hangszórót legtöbbször 25 mm-es (1 collos) csévetesttel szerelnek, a mélysugárzók általában legalább 37 mm-es (1,5 coll), de inkább 50, vagy akár 75 mm-es (3 collos) csévével is rendelkezhetnek. A csévetest anyaga is fontos. Hagyományos anyag a papír, ami könnyű, azonban rossz hővezető, az ilyen hangszóróknak alacsony a terhelhetőségük. A papírhoz hasonló hangzással, ám annál jobb hővezető képességekkel rendelkezik a presspán. A legtöbb mélyközép hangszórót alumínium csévetesttel szerelik, ez egy jó kompromisszum a hővezetés/súly arányban. Ezen kívül léteznek még egyéb anyagok is, pl. a Kapton, üvegszál, stb., ezeket általában drágább hangszórókban találjuk meg. Egy 1 collos alumínium csévetestre tekercselt mélyközép hangszórótól reálisan tartósan 40W körüli terhelhetőséget várhatunk el.

A hangszóróban keletkező hőt természetesen el kell valahová vezetni. Ez hagyományosan a porózus porvédő sapkán illetve a mágnesen és a lágyvason keresztül távozik, de a nagy teljesítményű hangszóróknál egyéb eszközöket is bevethetnek. Pl. a kifúrt pólusvason keresztül hátrafelé a hangszóró mozgásával "kipumpálódik" a hő, vagy ennek fordítottjaként, fázisjavító kúp alkalmazása esetén a kúp mellett előrefelé szellőzik a csévetest. Szellőző nyílásokat lehet elhelyezni a membránon is a porvédő sapka mögött és még számtalan lehetőség van a hő elvezetésére. Nagyon nagy teljesítményű hangszórók esetén nem ritka a hűtőborda alkalmazása sem.

A hangszóró hangkeltő eszköze a sugárzó felület (Sd). Ez az a felület, ami a hangkeltésben részt vesz. Mérete a mechanikus terhelhetőség megállapításakor fontos, mert minél nagyobb a membrán felülete, annál nagyobb hangnyomást képes kelteni ugyanakkora elmozdulás hatására. Ezzel szorosan összefügg a maximális lineáris illetve a maximális mechanikus kitérés (Xmax és Xmech) paraméterek. Előbbi azt mondja meg, mekkora az a

membránkitérés, ahol a membrán mozgása még lineáris. Ez túlléphető, legfeljebb a hangszóró jobban torzít (a tervezéskor majd tapasztaljuk, hogy a legtöbb esetben a membrán elmozdulása csak néhány wattig marad Xmax-on belül). Az Xmech ellenben a mechanikaliag maximálisan lehetséges elmozdulást adja meg. Ha a membrán ennél nagyobbat szeretne mozdulni, arra fizikailag képtelen, például mert elfogy a légrés és a csévetest beleütközik a pólusvasba, vagy a cséve kiugrik a légrésből, esetleg a pille hozzáér a kosárhoz. Ezek a hangszóró fizikai sérülésével is járhat (elferdül, eldeformálódik a csévetest, súrlódik, extrém esetben megszorul).

Az eddig felsoroltak a hangszóró lényeges paraméterei. A személyes jótanácsom, hogy óvakodjuk az olyan hangszóróktól, ahol a gyártó spórolt a paramétereken. Egy "tipikus" példa, amikor az adatlapon semmilyen átviteli görbe nincs és csak az alábbi semmitmondó paraméterek közlésére szorítkoznak: Teljesítmény - Legtöbbször ez is gyanúsan nagy szám, de ez igazából nem egy nagyon lényeges paramétere a hangszórónak, ráadásul a mérési módszerek sem mindig ismertek.

Frekvencia átvitel - Az alját a doboz határozza meg, esetleg a felső frekvencia lehet érdekes, de mit ér, ha nem tudjuk, a kettő közt mi történik?

Impedancia - Ezt jó, hogy megadják, nade a többi paraméter hol van?

Mágnes tömege - A mágnesek sem egyformák. Ráadásul az erős mágnes nem sokat ér, ha a légrésbe "belefér a kisujjam".

Tömeg - Hát igen, ha postán rendeljük a hangszórót, akkor fontos a tömege... Egyébként kit érdekel?

Csévetest, kosár anyaga - Nos igen, ezek fontosak, de nem furcsa, ha a gyártó a hangszóró valóban érdekes paraméterei helyett csak ezekre büszke?

A fenti adatok mindegyikére jellemző, hogy a hangdoboz tervezéshez gyakorlatilag nem, vagy csak nagyon kevés segítséget nyújtanak, mindenesetre ezek alapján meghallgatás nélkül még csak ötletünk sem lehet, hogyan szólhat a hangszóró és mérőfelszerelés hiányában az esélyeink is leredukálódnak arra, hogy jó dobozt építsünk belőlük. Én úgy gondolom, hogy egy jól specifikált adatlap az előzőekben leírt sok-sok paraméter túlnyomó többségét illetve a hangszóró frekvencia átviteli és impedancia görbéit is tartalmazza. Ha ezeket a gyártó nem közli, akkor alapból legyünk gyanakvóak. Még akkor is, ha a hangszóró drága.

Lehet, hogy most azt gondolod: "jól van, elég volt a rizsából, mondjad már meg, melyik a jó hangszóró"! Nos, ez esetben csalódást kell okozzak. Nem fogom megmondani. Ez ugyanis még mindig a felhasználás céljától függ. :-) Ezt neked kell eldöntened.

A nehezén már túljutottunk az I. részben, ezért ezt most rövidere fogom. Nem véletlenül került ez a cikk ide, ugyanis a megértéséhez ismerni kell a zárt dobozok hangolását is.

Alapvetően a közép- és magassugárzók két csoportba sorolhatók: vannak zárt és nyitott kosaras hangszórók. A dómsugárzók gyakorlatilag kivétel nélkül zártak, a kónuszos hangszórók közül a magassugárzók általában zártak, a középsugárzók között vegyesen találunk zártat és nyitottat.

Egy nyitott közép vagy magas hangszórót éppen úgy lehet hangolni, mint egy mélysugárzót, hiszen ezeknek is éppen úgy vannak Thiele/Small paramétereik. Jellemzően a kónuszos középsugárzók között találunk nyitott rendszerűeket, illetve akkor szembesülünk a helyzettel, ha mélyközép hangszórót szeretnénk középsugárzónak használni. Ilyen esetekben mindenképpen zárt dobozt építsünk a hangszórónak. Javasolt az "akusztikus felfüggesztés" hangolást követni, vagy ha ez aránytalanul nagy dobozméretet eredményez, próbálkozhatunk kisebbel. Egy középsugárzónak jellemzően 3-7 literes zárt teret szoktak leválasztani a

dobozból. Ha a jóság emiatt magasabb lesz, az nem feltétlenül baj, ha a hangváltó tervezésekor számolunk vele.

A zárt kosaras hangszórók esetében a gyárban légmentesen lezárják a kosarat. Az érzékenyebb illetve mélyebbről indítható középsugárzók esetében gyakori, hogy a kosár és a membrán hátfala közötti levegő nagyon magas jóságot eredményezne, ezért ilyen esetekben fizikailag egy zárt teret csatolnak a hangszóróhoz. Akárhogyan is van megoldva, ezek a hangszórók egy zárt hangdobozt alkotnak.

Vegyük észre, hogy minden esetben egy zárt dobozt kapunk, a különbség csak annyi, hogy a nyitott kosaras hangszóróknál mi magunk dönthetjük el a hangolást, míg a zárt kosarasoknál ezt már a gyárban eldöntötték helyettünk.

A kétféle típus tisztázása azért lényeges, mert másképpen kell értelmezni az adatlapon szereplő paramétereket. Egy nyitott kosarasnál a paraméterek pontosan ugyanazt jelentik, mint egy mély/mélyközép hangszórónál, míg a zárt kosarasoknál gyakorlatilag egy zárt doboz paramétereit adják meg. Ez esetben Fs gyakorlatilag Fb, tehát a zárt doboz rezonancia frekvenciája, Qts pedig valójában Qtc, a hangszóró és a doboz együttes jósági tényezője. A gyártók kínálatában előfordul, hogy ugyanazt a hangszórót (jellemzően magassugárzó dómot) kétféle változatban árulják, egyikben nagyobb a "doboz" mérete (ezt úgy valósítják meg, hogy a dóm kupolája mögött átfúrják a pólusvasat és a mágnes mögött hoznak létre egy csatolt légteret). Ezeknél megfigyelhető, hogy a nagyobb légterű hangszóró jósága és rezonancia frekvenciája alacsonyabb.

A hangszóró választás szempontjából elsődlegesen itt is a frekvencia átvitel és az impedancia görbe a fontos, utóbbi a hangváltó tervezése miatt. Mivel ez egy zárt rendszer, a rezonancia frekvencián az impedancia görbében egy púp van, ami bonyolítja a hangváltó tervezését.

Gyakori, hogy a magassugárzók légrésébe ferrofluidot töltenek, aminek hatására simul az impedancia menet és nő a hangszóró terhelhetősége (a folyadék hűti a csévét).

Sokmindenről beszéltünk, de egy hangszórónak egyéb bajai is vannak. Ezeket a paramétereket (ártól függetlenül) sajnos csak nagyon ritkán találjuk meg a gyári adatlapokon.

Az egyik a torzítás.

A harmonikus torzítás az a jelenség, melynek köszönhetően a sugárzott hangban az eredeti frekvenciákon kívül azok többszörösei is megjelennek. Általában az első két harmonikust

szokták mérni (K2 és K3), ebből a 3. harmonikus a zavaróbb, hiszen a 2. harmonikus pontosan egy oktávval az alapjel felett van, ami szubjektíve még lágyatja is a hangzást. A torzítás természetesen a frekvencia és a hangerő függvénye is, a fenti ábrán négy jelölés van, a kék/piros 85, a türkiz/lila 95 dB-nél mutatja a hangszóró 2. és 3. harmonikusainak arányát a kimenő jelben.

A fenti ábra már ismerős lehet, ez a hangszóró frekvencia átviteli görbéje. Jó tudni azonban, hogyan viselkedik a görbe, ha nem pontosan a hangszóró tengelyében mérünk. Ilyen esetben a hangszóró méretétől és kialakításától függően a magasabb frekvenciákon az átviteli görbe esik. Ez olyankor fontos, ha a hangdoboznak minél egységesebben kell besugároznia a teret, ilyenkor a keresztezési frekvenciát úgy kell megválasztani, hogy lehetőleg ne legyen (sokkal) feljebb annál a pontnál, ahol a tengely irányú illetve az ezen kívüli átviteli görbe elkezd szétválni. A nem tengelyirányú mérést általában 15/30/45 foknál végzik, természetesen ettől el lehet térni, sőt, a fentieket nagyon sokféleképpen lehet még mérni.

Van (többek közt) még egy görbe, ami árulkodik a hangszóró átviteli tulajdonságairól, ez a vízesés diagram.

Ez a görbe a nevét a formájáról kapta, azt ábrázolja, hogy az egyes frekvenciák egy impulzus után hogyan csillapodnak nullára. Ez akkor ideális, ha a hasznos frekvencia sávban minél gyorsabban és minél egyenletesebben, parazita utórezonanciák nélkül csillapodik el az átviteli görbe. Itt 1800 Hz körül és 3500 Hz felett láthatunk némi bizonytalanságot, de alapvetően ez a diagram a szebbek közül való. Az ideális eset az lenne, ahol csak egy vonal van a 0. időpontban, majd ezután a jel megszűnik. Ilyen sajnos nem létezik. A lecsengést egyfajta "tárolt energiaként" is felfoghatjuk, hiszen ez a lecsengés a forrásjelben nem szerepelt.

Egy hangdoboz lehet egyutas, kétutas, sőt több. :-) Az átviteli sávot több részre oszthatjuk, ami ezt determinálja. Ha a hangdobozban egy szélessávú hangszóró van, akkor egy egyutas dobozról beszélünk, ha a sávot kétfelé osztjuk mélyközép és magas hangszórókra, akkor egy kétutas konstrukcióról van szó, és ezt még lehet fokozni. Minél többfelé osztunk, annál bonyolultabb lesz a hangváltó és annál nehezebb lesz a hangszórókat összehozni. Alapvetően átlagos szobai felhasználásra a kétutas konstrukciók tökéletesen megfelelőek, de mint minden, ez is az egyéni ízléstől és a céloktól függ.

Hogy kicsit bonyolódjon a dolog, a neten erre-arra találkozhatsz olyannal, hogy 2.5 utas hangdoboz. Ez olyan állatfajta, ahol két azonos mélyközép hangszóró van, de az egyik csak a mélytartományban dolgozik (pl. 400 Hz-ig). Ennek célja, hogy a baffle stepet kompenzálják (erről később a hangváltóknál). Tulajdonképpen ez is egy háromutas doboz, de nem a klasszikus hangolással, ezért a megkülönböztető .5 jelzés. Egy ilyet valamelyest könnyebb behangolni, mint egy igazi háromutast.

De még ez sem elég, hiszen egy hangdoboz lehet kétutas attól függetlenül, hogy három hangszóró van benne. Ez úgy lehetséges, hogy azonos frekvencia tartományt több hangszóróval sugárzunk egyszerre. Tipikus példa, amikor egy dobozban két mélyközép és egy magas hangszóró dolgozik olyan módon, hogy a mélyközép hangszórók ugyanazt a jelet kapják.

A hangszórók többszörözésének vannak nyilvánvaló előnyei, hiszen nő az érzékenység és a terhelhetőség. Ezzel szemben viszont nő a doboztérfogat is illetve drágul a konstrukció. A dobozméret a hangszórók számával egyenes arányban nő, tehát pl. két hangszórónál dupla, négy hangszórónál négyszer akkora doboz kell, mint amekkora egy hangszórónál ideális. A többszörözést jellemzően kis hangszóróknál használják, például két 16 centis hangszórónak

nagyobb a sugárzó felülete, mint egy 20 centisnek és ha a rezonancia frekvencia is kellően alacsony, jó mélyátvitelt érhetünk el úgy, hogy közben a mozgó tömeg nem növekszik.

A hangszórókat egymással sorosan és párhuzamosan lehet kapcsolni. Előbbi esetben az eredő impedancia (az, amit a hangváltó illetve az erősítő "lát") a két hangszóró impedanciájának összege lesz, utóbbi esetben pedig a "replusz" képlettel számolható. Egy kis matek következik. Ha a hangszóróink impedanciája R1, R2, (R3, stb.), akkor soros kapcsolás esetén az eredő impedancia R1+R2(+R3, stb.) lesz, párhuzamos kapcsolás esetén pedig 1/(1/R1+1/R2(+1/R3, stb.)). A párhuzamos kapcsolás esetén azonos impedanciát (R1, R2, R3, stb.) feltételezve a képlet leegyszerűsödik, az eredő impedanciát ilyen esetben az R/n képlettel lehet számolni, ahol R az egyes hangszórók impedanciája, n pedig a hangszórók száma. Két hangszóró esetén például az impedancia feleződik. Ezen kívül vegyes kapcsolás is lehetséges, négy hangszórót például lehet sorosan-párhuzamosan kapcsolni úgy, hogy az impedancia ne változzon. Ekkor két-két hangszórót sorosan, majd ezeket a párokat egymással párhuzamosan kötjük.

Hogyan változik az érzékenység az egyes kapcsolásoknál? Ennek megértéséhez tudnunk kell, hogy ha két hangforrás ugyanazt a jelet és azonos fázisban sugározza, akkor összeségében 6 dB-lel nő a hangnyomás. Tegyük fel, hogy van két 8 ohmos hangszórónk. Vizsgáljunk először feszültség szintre. Legyen a bemenő feszültség 2,83V (1W 8 ohmon). A hangszórók soros kapcsolása esetén mindkét hangszórón fele feszültség esik, így az egyes hangszórókra 1,41V jut. A már ismert képlettel (P=U^2/R) számolva ez azt jelenti, hogy az egyes hangszórókra 0,25W teljesítmény jut (1,41^2/8). A teljesítmény feleződése 3 dB hangnyomás csökkenést eredményez, 0,25W esetén tehát mindkét hangszóró 6 dB-lel szól halkabban. A jelek összegződése azonban 6 dB növekedést eredményez, így visszakapjuk azt az érzékenységet, mintha csak egy hangszóró szólna. Párhuzamos kapcsolás esetén mindkét hangszóró azonos feszültéget kap, tehát mindkettőre 2,83V jut, így a teljesítmény egyenként 1W (2,83^2/8), összeségében tehát az érzékenység 6 dB-lel magasabb, mintha csak egy hangszórót használnánk.

Innen nézve a soros kapcsolásnak semmi értelme nincs, hiszen a doboz nem lesz hangosabb, csak a terhelhetősége és a dobozméret nő, ellenben a párhuzamos kapcsolással, ahol jelentős, 6 dB hangerőtöbbletet kapunk. Figyelembe kell venni azonban, hogy míg a soros kapcsolásnál az impedancia növekszik, a párhuzamosnál csökken, esetleg olyan mértékben, amit az erősítő nem tud kezelni. A soros kapcsolás értelme akkor lesz nyilvánvaló, ha megnézzük, hogyan változik az érzékenység azonos bemenő teljesítményre számolva.

Legyen a bemenő teljesítmény 1W, a hangszóróink továbbra is 8 ohmosak. Ha a két hangszórót sorosan kapcsoljuk, akkor az eredő impedancia 16 ohm lesz, amihez 4V feszültég tartozik. Soros kapcsolás esetén a hangszórókon fél feszültség esik, tehát hangszórónként 2V, ami 0,5W teljesítménynek felel meg (2^2/8). Ez azt jelenti, hogy az egyes hangszórók különkülön 3 dB-lel halkabbak, viszont mivel ketten vannak, 6 dB-lel nagyobb hangnyomást hoznak létre, így összeségében 1W bemenő teljesítményre nézve 3 dB a nyereség.

Párhuzamos kapcsolás esetén a két 8 ohmos hangszóró eredő impedanciája 4 ohm, az ehhez

tartozó feszültség szint 2V. Ekkor mindkét hangszórón 2V feszültség esik, ami 0,5W teljesítménynek felel meg (2^2/8). Ugyanoda értünk vissza, mint a soros kapcsolásnál, mindkét hangszóró 3 dB-lel halkabb, összeségében viszont 3 dB-lel hangosabb, mint különkülön. Összegezve tehát feszültségszintre nézve a soros kapcsolással ugyanakkora a hangnyomás, párhuzamos kapcsolásnál 6 dB-lel nagyobb, míg 1W bemenő teljesítménynél vizsgálva összeségében 3 dB-lel lesz hangosabb a doboz, a kapcsolástól függetlenül. Itt nyer értelmet a soros kapcsolás, hiszen ha az erősítőnk csak 8 ohm és afeletti impedanciákat szeret, akkor sorosan kapcsolva két 4 ohmos hangszórót 8 ohm eredőt kapunk, amit az erősítő is szeret és teljesítménnyel számolva mi is megkapjuk az érzékenység növekedését. Ettől függetlenül ha az erősítő bírja, a párhuzamos kapcsolást érdemesebb előnyben részesíteni, már csak azért is, mert így a hangszórók kevésbé hatnak egymásra, a rendszer hibatűrőbb (elsősorban hangosításnál fontos ez), ha valamelyik hangszóró meghibásodik, a másik továbbra is szólni fog.

A soros kapcsolásnak ezen kívül is van értelme. Tegyük fel, hogy van egy erősítőnk, ami 8 ohmos impedanciát szeret és van egy 8 ohmos hangszórónk. A probléma az, hogy a hangszóró túlságosan nagy mechanikai igénybevételnek van kitéve, túl nagyot kell mozdulni a membránnak. Ez orvosolható, ha még egy hangszórót használunk, viszont a párhuzamos kapcsolás nem lehetséges, mert az impedancia túlságosan alacsony lenne. Sorosan kapcsolva nincs ilyen gond. A dupla sugárzó felület miatt jóval kisebb mozgásra van szükség, bár a teljes hangnyomásban nem nyerünk semmit sem, hiszen az erősítő kimeneti feszültsége azonos (máshonnan megközelítve 1W-ra nyerünk ugyan 3 dB-t, de az erősítő teljesítménye a felére csökken).

Nézzük meg a teljesség kedvéért a soros-párhuzamos kapcsolást is. 8 ohmos hangszórókat feltételezve az eredő impedancia is 8 ohm lesz, hiszen a két-két párhuzamos ág eredője 4 ohm (8/2), de a soros kapcsolás miatt ez összeadódik (4+4). Ezért a feszültség és teljesítmény szintre számolt érzékenységre is azonos értéket kell kapnunk. Ha a bemenő jel 2,83V vagy 1W, akkor az egyes párhuzamos ágakon 2,83V feszültség esik. Az ágakon belül a hangszórók sorosan vannak kapcsolva, tehát az egyes hangszórókra ennek a fele jut, 1,41V. Ez 0,25W, negyed teljesítmény, hangszórónként -6 dB, viszont a felület duplázása miatt 6 dB a nyereség, eredőben 0 dB, tehát az eredeti érzékenységet kapjuk vissza mindkét ágon. Viszont két ág van, ami újabb felület duplázást jelent, ami 6 dB nyereség, így összeségében +6 dB-t nyerünk a négy hangszóróval, akár feszültség, akár teljesítmény szinten nézzük. A soros kapcsoláshoz képest ez egyértelmű nyereség. A párhuzamoshoz képest ott mutatkozik a kapcsolás előnye, hogy az eredő impedancia nem csökken, illetve a nagyobb membránfelület miatt kevesebb mozgással lehet ugyanazt a hangnyomást előállítani (torzítás csökkenése).

Fontos még azt is tudni, hogy ez a nyereség elméleti. Ahogy távolodnak egymástól a hangszórók és/vagy nő a frekvencia, úgy lesz egyre nagyobb a valószínűsége, hogy a hanghullámok nem azonos fázisban találkoznak. Ezért a 6 dB-re elsősorban a mélytartományban számolhatunk. A jelenséget a gyakorlatban sztereó rendszerekben könnyen megtapasztalhatjuk, ha csak az egyik hangdoboz szól, érezhetően kevesebb a basszus, mintha mindkettő dolgozik, ugyanez a közép és magastartományban kevésbé érzékelhető. Érdemes-e egyáltalán nekifogni az egésznek? Nos, mindenképpen tisztázni kell, mi a cél. Ha csak annyit szeretnél, hogy legyen egy pár hangdobozod, de nem szeretnéd magad beleásni a tervezés nyűgjeibe, akkor vagy vegyél a boltban egy gyári dobozpárt, vagy építs meg egy más által már kikísérletezett, bevált konstrukciót, esetleg vásárolj kit-et. Ha érdekel az egész és hajlandó vagy ezt egy hobbinak tekinteni, amire időt kell áldozni és pénzt kell költeni, továbbá képes vagy elviselni az első dobozok okozta kudarcokat akkor vágj bele! Ez egy nagyon szép, kreatív hobbi. :-)

Van egy tévhit, mely szerint olcsóbb a "csináld magad", mint boltban megvásárolni készen.

Nos, ez egy bizonyos szintig talán igaz, de csak akkor, ha nem számoljuk a ráfordított időt és az első kudarcok költségét. Akinek ez egy fontos szempont, mindenképpen egy más által már kikísérletezett tervet vagy kitet építsen.

Figyelem! Ha egy már kész tervez építesz meg, akkor azt úgy készítsd el, ahogy le van írva.

Ha más hangszórókat, más hangváltót, más dobozt használsz, azzal egy teljesen más dobozt építesz, aminek a hangja semmilyen kapcsolatban nem lesz az eredetivel!

Minden kezdtet nehéz. Hogy kicsivel könnyebb legyen, először is, légy tisztában az alapvető dolgokkal. Az elméleti ismeretek hiányában gyakorlatilag semmi esélyed sincs egy jó doboz összerakására. Alapvető irodalom a Klinger: Hangdobozépítés könyv, ami egy jó bevezetés a hangdobozépítés világába. Az internet is jó forrás, ha tudsz angolul vagy németül, relatíve bőséges irodalmat találhatsz a témában. Magyar nyelven viszonylag kevés a témában az internetes tartalom, ezen oldalon kívül a linkek között találsz még néhányat. A témában talán a terminal.hu elektro fóruma az egyik legjobb, akik az alapokkal tisztában vannak, azoknak mindenképpen javaslom a teminal fórum témák (ld. linkek) átolvasását is (tudom, hosszúak, különösen a Hangfal hangolása).

Másodszor, ez valamennyire asztalos munka. A dobozt összerakathatod bútorasztalossal is, de attól szép ez a hobbi, hogy a dobozt is saját magad készíted. Ez utóbbi esetben elengedhetetlenül szükséges, hogy legyen a közeledben egy lapszabászat (ahol lehetőleg képesek 0,5 mm tűrésen belül dolgozni). A lapok otthoni, saját méretrevágását én a magam részéről csak akkor tartom jó ötletnek, ha ehhez kellő gyakorlattal, gépekkel és hellyel rendelkezel. Ha a lapok leszabása megoldott, akkor az építéshez még minimum szükséges egy szúró (dekopír) fűrész, forrasztópáka (akár a csőrös is megteszi), alapvető szerszámok és soksok türelem, kitartás.

Harmadszor, tisztázd, mi a célod a dobozzal. Ha nem tudod, mire kell, akkor talán nincs is rá szükség, ez esetben pedig felesleges nekiállni. Tehát tudd a célokat és ismerd a lánc többi elemét is. A hangdobozépítés kompromisszum és más-más kompromisszumokat lehet kötni egy házimozi/hifi, egy hangosítási célú, egy "háttérben zörögjön valami" típusú hangdoboznál, de a kompromisszumok mérlegelésekor figyelembe kell venni azt is, hogy mekkora helyiségben milyen hangerőt szeretnénk elérni és ehhez milyen elektronika áll rendelkezésre.

Negyedszer, egészséges egyensúlyt kell találni az elmélet és a gyakorlat között. Véleményem szerint az egészséges az, ha kb. fele-fele arányban áll a tervezésre és a kivitelezésre fordított idő. Ha túl sokat őrlődsz az elméleten, soha nem fogsz építeni semmit, mert mindig találsz majd egy másik lehetőséget, ami esetleg jobb lehet. Viszont ha hűbele-balázs módjára állsz neki, szinte garantált a nem kielégítő végeredmény. Ötödször, a hangdobozépítéshez hozzátartozik a hangváltó. A hangváltó kell, ő a szükséges rossz, általában még egyutas rendszereknél is szükséges az átviteli anomáliák korrigálása miatt. A boltban készen kapható hangváltókat felejtsd el. Ezek "univerzális" célokra készültek, márpedig ami mindenre jó, az nem jó semmire sem. A hangváltó nem űrtudomány.

Háromféle alkatrész van benne, általában néhányféle kombinációban. A hangváltó készítéséhez nem feltétlenül kell egyetmi szintű villamosságtan ismeret (persze nem árt, ha van). Itt vagyok én, az élő példa. Egy csőrös pákám van és egy kezem, ami finom munka végzésekor azonnal remegni kezd. Egy félévig tanultam villamosságtant (távoktatáson, műszaki informatika szakon), de az itt megszerzett ismereteimmel nem dicsekednék. Nyákot életemben nem készítettem, nem is tudom, hogyan kell. Ha körülnézel az általam készített dobozok fotói között, látni fogod, hogy semmi ördöngősség nincs a hangváltó fizikai kivitelezésében. A tervezése már más dolog, de egy univerzális hangváltónál nem nagyon lehet rosszabbat tervezni. A kísérletezéshez azonban elengedhetetlen, hogy legyenek

alkatrészeink. Többféle értékű kondenzátor, ellenállások, tekercsek, főleg utóbbi fájdalmas, mert ez a legdrágább. Én egy-egy doboz megszületésekor az alábbi lépéseket végzem el: A doboz céljának meghatározása, a környezet (elektronikák) felmérése  A hangszórók kiválasztása, a hangdoboz hangolásának meghatározása  A hangdoboz megtervezése, hozzávalók beszerzése, megépítése  A hangváltó tervezése gyártói vagy saját mérés alapján, majd elkészítése, módosítása, áttervezése a hallottak alapján Mindenek előtt el kell döntenünk, mire szeretnénk a dobozunkat használni. Nyilvánvalóan eltérő követelményeknek kell megfelelnie egy átlagos lakószobába készített hifi hangdoboznak és egy hangosítására készült nagy ládának.

Fontos azt is tudni, hogy milyen elektronika áll rendelkezésre. Kevésbé kritikus az érzékenység például egy olyan hifi hangdoboz esetén, amelyhez egy (valódi) 2x50 wattos erősítő áll rendelkezésre, ugyanakkor ez a paraméter már kiemelten fontos egy 2x2-3W-os esetén.

Nézzünk néhány konkrét esetet: Sztereó rendszer, 2x50W körüli erősítő: a doboz menjen kellően mélyre, az érzékenysége lehet átlagos, vagy egy kicsivel akár alatta is, ha elég kraft van az erősítőben. Lineáris átvitel.

Házimozi rendszer: átlagosan érzékeny doboz, külön szub használata esetén nem feltétlenül kell nagyon mélyre mennie. Lineáris átvitel.

Sztereó rendszer, néhány wattos erősítő: a doboz menjen kellően mélyre, az érzékenysége legyen kiemelkedő, vagy legalább átlagon felüli. Lineáris átvitel.

Bulidoboz: legyen terhelhető, kiemelkedően érzékeny, nem kell annyira mélyre mennie (ha igen, akkor ezt külön mélyládával célszerű megoldani), kisebb átviteli egyenetlenségek nem jelentenek akkora problémát.

Az anyagiakat sem hagyhatjuk figyelmen kívül. Ne kövessük el azt a hibát, hogy egy hangdoboz tervezésekor csak a hangszórók árával számolunk. Egy Primair szintű állódoboz költsége darabonként 10.000 Ft magasságában mozog, holott ebben a dobozban a világon semmi extra nincs, közönséges MDF, tapétázva, de az összes apró vacakkal együtt mégis ennyire jön ki. Egy minimál hangváltó sem nagyon áll meg 3-4.000 Ft alatt, de mire a végleges kialakul, ennek többszörösét is elkölthetjük olyan alkatrészekre, amiket végül nem építünk be. A Primair esetében a hangszórók árának kb. kétszeresét költöttem a dobozra és a hangváltóra.

Alaptétel 1.

Minden hangdoboz kompromisszum.

2. Ha valamelyikre azt mondják, hogy kompromisszumoktól mentes, akkor az 1. pont lép életbe.

Hozzuk meg hát a saját kompromisszumainkat. Az első és legszívbemarkolóbb az alsó határfrekvencia - érzékenység - dobozméret hármas. Mindannyian olyan dobozt szeretnénk, ami kicsi, érzékeny és nagyon mélyre megy. Sajnos ilyen nincs, a három kívánságunkból csak kettő teljesülhet:  Lehet kis dobozunk, ami mélyre megy, de érzéketlen lesz;  Lehet kis dobozunk, ami érzékeny lesz, de nem megy mélyre;  És lehet érzékeny és mélyre menő dobozunk, de akkor az nagy lesz.

A második kompromisszum a pénztárcánkba markol, az igényeink és az anyagi lehetőségeink között kell olyan döntést hoznunk, ami mindkét szempontból megfelelő. Általában (de nem

mindig) igaz, hogy a drágább jobb, azonban ha nincs meg a kellő tudás, tapasztalat, a jobban lévő potenciál rejtve maradhat (kapcsolódó példa a Ramona Center, amiben viszonylag drága hangszórókkal a hiányos ismereteim miatt nem sikerült jó eredményt elérni). Soha ne kezdd az első dobozodat drága hangszórókkal. Az esetleges kudarcélmény a ráfordított anyagiakkal négyzetes arányban, a sikerélmény viszont csak egyenes arányban nő. Ugye egyértelmű, mennyivel rosszabb érzés, ha egy 200.000 Ft-os doboz teljesít a várakozásokon alul, mintha egy 40.000 Ft-os teszi ugyanezt? Ráadásul eleve mások az elvárások is... Ha mégis elsőre drága hangszórókat veszünk, keressünk egy tervet, amit már többen is megépítettek és bevált nekik, majd ezt építsük meg illetve igazítsuk a saját ízlésünkhöz.

Ha tudjuk, mi a célunk, meghoztuk a kompromisszumokat, eldöntöttük, mekkora dobozt szeretnénk, mekkora hangerőt szeretnénk vele produkálni, felmértük az elektronika képességeit, tisztában vagyunk az igényeinkkel/elvárásainkkal és meghatároztuk az anyagi keretet akkor nekiállhatunk az egyik leghosszadalmasabb, vívódásokkal teli lépésnek: a hangszórók kiválasztásának.

Kell doboz? Ha nem is doboz, de valami mindenképpen kell, a hangszóró csupaszon nem képes mélyhangok lesugárzására. Nézzük, miért. Képzeld el, hogy a membrán előrefelé elmozdul. Ezzel "tolná" maga előtt a levegőt, ami megindul. Ugyanakkor a membrán hátulja is elmozdul, ahol most "hiány" van, ide valahonnan levegőnek kell jönnie, hogy a nyomás kiegyenlítődjön. A természet alapvetően lusta, a membrán elejétől menekülő levegő egyszerűen megkerüli azt és feltölti a membrán mögött keletkezett hiányt. Ez egy pongyola, de szemléletes magyarázat. A valóságban az történik, hogy a membrán eleje és hátulja ugyanazt a hanghullámot állítja elő, ám a két hullámforma egymással ellentétes fázisban sugároz, ami kioltja egymást. Ezt a jelenséget nevezik akusztikus rövidzárnak.

Ahogy a képen is látható, a membrán mozgása azonos, de ellentétes fázisú (a koordinátatengelyben amikor a membrán eleje 1-es amplitúdót produkál, a hátulja -1-est) hanghullámokat hoz létre, melyek eredője a csend (-1+1=0). A dologhoz az is hozzátartozik, hogy a hanghullámok csak addig "kerülik meg" a hangszórót, amíg a hullámosszuk jóval nagyobb a membrán átmérőjénél. A hang hullámhosszát a hangsebesség/frekvencia képletből lehet kiszámítani, ahol a hangsebesség kb. 345 m/s. Ebből látszik, hogy egy 100 Hz-es hang (ami igazán már nem is annyira mélyhang) hullámhossza 3,45 méter, ami jóval nagyobb, mint a hangszórók, amiket általában használunk. :-) Magas frekvenciákon a hangszóró iránysugárzóvá válik, ezért a közép- és magastartományban az akusztikus rövidzár nem jelentkezik (természetesen a valóságban ez egy folyamatos átmenet, tehát nem úgy jelentkezik, hogy pl. az 1999 Hz még teljesen kioltódik, a 2000 Hz pedig már nem). Ez a magyarázat arra, hogy a doboz nélkül kipróbált hangszóró miért csak cincog és miért nincs egyáltalán basszusa.

Az akusztikus rövidzár elkerülésére a hangszóró elejét és hátulját el kell választani egymástól.

Ennek legegyszerűbb módja a hangfal (nem a hangdoboz!), ami azt jelenti, hogy a hangszórót egy falba építik be, így a membán eleje és hátulja két különböző légtérbe sugároz. Ez gyakorlatilag egy végtelen nagyságú zárt dobozként fogható fel.

Ha a hangfalat összehajtogatjuk és a hangszóró mögött létrehozunk egy zárt teret, akkor máris eljutottunk a zárt hangdobozig. A zárt dobozban a membrán mögötti levegőt egy meghatározott térfogatba zárjuk, így a membrán hátoldalán keletkező hanghullámok onnan nem tudnak kiszabadulni, a sugárzásban csak a membrán egyik fele vesz részt.

A zárt doboz pazarlás, hiszen a membrán hátoldalánál keletkező hangokat a dobozba folytjuk, ezzel romlik a hatásfok. A "dobozba zárt" hanghullámok felhasználásának legegyszerűbb módja a basszus-reflex (röviden reflex) doboz, melyet egy, a dobozba helyezett csővel lehet hangolni. A cső a benne lévő levegővel illetve a hangdobozzal együtt alkot egy rendszert.

Minél hosszabb a cső, annál mélyebb frekvenciára hangolunk, ezen a frekvencián (illetve a környékén) a hangdobozba zárt hanghullámok felerősítve, a hangszóró membránjáról lelépő hanghullámokkal azonos fázisban lépnek ki, így a zárt dobozhoz képest a hangszóró alsó frekvenciás átvitele lefelé kiterjeszthető és a mélyfrekvenciás hatásfok növelhető.

Egy hangdoboz basszus átvitelét általában az F3 ponttal jellemezzük. Ez az a frekvencia, ahol a hangdoboz átvitele 3 dB-lel az átlagos érzékenysége alá csökken, általában ezt szokták alsó határfrekvenciának nevezni. A gyári hangdobozoknál azonban gyakori, hogy a -10 dB-es pontot adják meg, aminek az egyetlen oka, hogy így szebb adatot írhatnak az adatlapra.

Fontos paraméter még az impulzus válasz, ami azt mutatja meg, hogy az egységnyi amplitúdójú jelre a hangdoboz hogyan reagál. Minél rövidebb idő alatt áll vissza 0-ra és minél kevesebb hullámmal ez a görbe, annál feszesebb a hangszóró hangja.

Az örök kérdés, hogy milyen dobozt építsünk. Ez olyan, amire megint csak nincs örökérvényű válasz. Nézzük meg, melyik doboztípusnak mi az előnye és mi a hátránya.

Fontos: képleteket itt nem fogsz látni, amikor ezt olvasod, legalább 2006-ot írunk, szerintem van számítógéped is, tessék használni a szimulációs szoftvereket, sok van, van köztük ingyenes is, sőt olyan is, ami nem csak ingyenes, de jó is. Én a UniBox-ra esküszöm, ehhez csak egy Excel kell. Jól számol és ingyen van.

A hangszóró önmaga egy rezgő rendszer (ezért van rezonancia frekvenciája), zárt dobozba építve egy újabb rezgő rendszer jön létre, új rezonancia frekvenciával. A dobozba zárt levegő légrugóként viselkedik és "keményíti" a felfüggesztést. Ebből következik az a rossz hír, hogy az új rezgő rendszer (azaz a zárt doboz) rezonancia frekvenciája (Fb) és jósága (Qtc) mindenképpen nagyobb lesz, mint a csupasz hangszóróé. Ez azért baj, mert a rezonancia frekvencia alatt az átvitel 12 dB/oktáv meredekségű csökkenő tendenciát mutat, vagyis a rezonancia frekvencia alatt a hangdoboz már csak egyre alacsonyabb hangnyomást tud

produkálni, konkrétan a frekvencia feleződése esetén (1 oktáv) 12 dB a hangnyomás csökkenés. A rezonancia frekvencia azonban önmagában kevés, a végleges átvitel meghatározásához a jóságot is ismerni kell.

A jóság a doboz nagyságától és a hangszóró teljes jóságától (Qts) függ. A képen jól megfigyelhető az átviteli karakterisztika változása az egyes hangolásoknál. Minél nagyobb a doboz, annál kisebb a jóság, és ahogy Qtc csökken, úgy fog egyre inkább csökkenni Fb is, ami így egyre közelebb kerül Fs-hez. A végtelen nagy dobozban (hangfalban) aztán Qtc=Qts, Fb=Fs lesz. Qtc csökkenésével az átviteli görbe is egyre hamarabb kezd el esni, tehát bár a hangszóró szabadon mért rezonancia frekvenciája (Fs) alatt nagyobb hangnyomás érhető el, ezért cserébe Fs felett érzékenységet veszítünk, F3 pont egyre magasabbra tolódik. Ellenkező esetben a doboz méretének csökkentésével Qtc és vele Fb is egyre magasabb lesz, az átvitelben Fb felett egyre nagyobb púp keletkezik és az F3 pont is egyre feljebb tolódik. Bár Fb felett érzékenységet nyerünk, a felfelé tolódó F3 pont illetve a púpos átviteli görbe miatt alatta nagyon hamar "elfogy" az érzékenység, bár a zárt dobozra jellemző 12 dB/oktávos csökkenés megmarad, a púp miatt érzésre sokkal meredekebbnek tűnik. Ha a púp túl nagyra nő, akkor a hangdoboz hangjában ez a frekvencia tartomány nagyon hangsúlyos lesz, megjelenik az "egy-hangjegyes basszus" jelensége.

A zárt doboz "klasszikus" hangolása az akusztikus felfüggesztés, amikor a doboz térfogatát (Vb) Vas/3 méretre választjuk. Ez jó a membránkitérés szempontjából, a doboz légrugója elég keményen fogja a membránt, viszonylag sok esetben ezzel már eleve egy elég kellemes hangolás adódik. Kiindulópontnak mindenesetre ez tökéletes, aztán a szimulátor eredményei alapján lehet rajta finomítani.

Az ábrán látható, hogyan befolyásolja a dobozméret illetve a hangolás a membrán által végzett maximális kitérést. Ahogy csökken Qtc és nő a dobozméret, a légrugó egyre kevésbé csillapítja a membránt, ilyenkor nagy teljesítmény mellett mélyfrekvenciákon viszonylag könnyen elérhető a maximális mechanikai kitérés (Xmech), ezért az ilyen dobozhangolás esetén fokozott figyelmet kell fordítani a mechanikus terhelhetőségre vagy kemény felfüggesztésű hangszóró kell, ahol a felfüggesztés eleve megakadályozza Xmech elérését.

Qtc-nek vannak "kitüntetett" értékei. Az egyik a 0,5, ekkor lesz a hangszórónak a legjobb az impulzus válasza (ld. a jobb oldali ábrán). Ekkor Fb frekvencián az átviteli görbe 6 dB-lel alacsonyabb, mint a névleges érzékenység. A következő kitüntetett érték a 0,707, ekkor Fb=F3, itt érhető el a legalacsonyabb alsó határfrekvencia. Mivel Fb=F3, ezért a rezonancia frekvencián az átviteli görbe 3 dB-lel alacsonyabb a névleges érzékenységnél. Az impulzus válasz itt még jó, bár enyhén hullámozhat, de gyors lefutású. A következő érték a Qtc=1, ekkor F3 már feljebb tolódott és megjelenik Fb felett egy 1,25 dB-es kiemelés (púp). Őt követi a Qtc=1,3, ekkor a doboz már nagyon csillapított, F3 még feljebb tolódik és 3 dB-es kiemelés lesz az átvitelben.

A jóságot 0,5 alá nem érdemes vinni, mert az Fb alatti nyereség a gyakorlatban nem kárpótol az Fb feletti veszteségekért és az impulzus válasz is elnyúlik, nem beszélve arról, hogy a nagy dobozban a membránt csak a saját felfüggesztése csillapítja, ezért ilyen felhasználásra csak a kemény felfüggesztésű hangszórók alkalmasak. Minél nagyobb a doboz, annál közelebb áll mint akusztikai környezet a hangfalhoz. Igazi hangfalat nem szoktunk építeni, a dolognak inkább autóban van jelentősége, egy szedán kalaptartójába beépített hangszórónak a teljes csomagtartó a doboza, ami ha mondjuk 500 liter, akkor már elég nagynak számít ahhoz, hogy közelítse a hangfal fogalmát. Persze az ilyen hangszórókat eleve nagy Qts-sel tervezik (jellemzően 0,7-0,9 körüli értékekkel), ezért a Qtc ekkor sem tud nagyon alacsonyra csökkenni. Az ilyen hangszóróknak a felfüggesztése is merev.

Az átvitel szempontjából optimális kompromisszum a 0,707-es Qtc, általában erre érdemes törekedni, ekkor lesz a legalacsonyabb az F3, miközben még jó impulzus válaszra számíthatunk. Erre azonban nem mindig van lehetőség. Előfordulhat például, hogy egy hangszórónak annyira magas a jósága (Qts) és az ekvivalens térfogata (Vas), hogy az optimális Qtc csak nagyon nagy dobozban érhető el. Ez helyproblémákat, vagy membrán csillapítatlansági gondokat is okozhat (nagy hangnyomás kis membránnal). Ilyen esetekben sincs feltétlenül gond.

Egy 0,8-as Qtc szinte éppen olyan tökéletes, mint a 0,707, sőt, az impulzus válasz kivételével még jobb is. F3 minimálisan növekszik, a púp elhanyagolható (0,2 dB), viszont az átviteli görbe kicsivel később kezd el esni, mint a 0,707-es optimális jóság esetén. Ha ez sem megoldható, akkor már mérlegelni kell, esetleg el kell gondolkodni azon, hogy jó hangszórót válaszottunk-e. :-) Egy biztos, Qtc=1 fölé csak nagyon indokolt esetben, 1,3 fölé pedig csak akkor menjünk, ha tudjuk, mit csinálunk.

Foglaljuk össze a zárt dobozt. Előnyei: Egyszerű, kisebb hibákat jól toleráló konstrukció (ha a 0,707es Qtc helyett 0,6 vagy 0,8 sikerül, az gyakorlatilag észrevehetetlen).

12 dB/oktáv meredekségű átviteli görbe, F3 alatt is relatíve jól dolgozik.

Kisebb doboz elég neki, mint a reflexnek.

Magasabb jóságú (Qts=0,5-0,6) hangszórók többnyire csak zárt dobozban használhatóak értelmesen.

Gyors lefutású, kellően alacsony Qtc esetén durva lengésektől mentes impulzus válasz.

Nem túl nagy doboz esetén a dobozban lévő levegő keményen megfogja a membránt, ezzel védi a nagyon lágy felfüggesztésű hangszórókat a túlzott mértékű membránmozgástól.

Természetesen vannak hátrányai is: Az elérhető alsó határfrekvencia magasabb, mint a reflex dobozé, ha a 0,707-es jóságra hangolunk, akkor jellemzően Fs 1,5-2-szeresére esik az F3 pont, ez a hangszóró jóságától (Qts) függ, minél kisebb ez utóbbi paraméter, annál magasabb lesz az F3 pont.

A 0,4-es jóság alatti hangszórók csak extrém alacsony Fs esetén tudnak kellően mélyre menni, ez a jóság csökkenésével még tovább romlik.

A manapság gyártott hangszórók túlnyomó többsége reflex dobozhoz optimalizált T/S paraméterekkel rendelkezik, zárt dobozba való hangszórókat általában csak az árskála két végén találunk.

A reflex doboz úgy készül, hogy a zárt dobozba beépítünk egy csövet. A csőben illetve a dobozban lévő levegő együttesen kialakít egy újabb rezgő rendszert, mely egy bizonyos frekvencián (hangolási frekvencia) hangot kelt. Ha ezt a frekvenciát alkalmasan választjuk meg, a hangszóró mélyfrekvenciás átvitelére alul rásegíthet, így az alsó határfrekvencia jellemzően 1 oktávval - alacsonyabbra kerül. Ennek árát a meredekebb átviteli görbe esésben fizetjük meg, a reflex doboz hangnyomása a hangolási frekvencia alatt 24 dB/oktáv meredekséggel csökken.

Reflex dobozba jellemzően a 0,3-0,4 jóságú hangszórók építhetőek, de mint eddig is mindent, ezt is a felhasználás célja határozza meg döntően. A klasszikus méretezés szerint, ha Qts=0,383, akkor a dobozméret (Vb) Vas*0,707, a hangolási frekvencia (Fb) pedig megegyezik a a hangszóró rezonancia frekvenciával illetve ugyanitt lesz a hangdoboz alsó határfrekvenciája (Fb=Fs=F3). De a reflex hangolással sokféle átvitel létrehozható, ezek mind-mind az adott felhasználástól függően lehetnek jók. Nézzünk néhány példát.

A kék szín az optimális hangolás, ekkor az átviteli görbe szépen, egyenletesen csökken és F3 törésponttal egy szép 24 dB/oktávos görbét hoz létre. A zöld görbe mutatja, hogy lehet még lejjebb is vinni az alsó határfrekit, azonban ezzel együtt az optimálisnál nagyobb doboz kell és az átvitel "teknősödik". A legnagyobb hátrány mégsem ez, hanem az ez által okozott ronda impulzus válasz. Alapvetően kerülni kell az olyan átvitelt, ahol a hangolási frekin magasabb a hangnyomás, mint felette. Ez két esetben szokott előfordulni: ha túl mély a hangolás és/vagy túl nagy a doboz. A barna görbe mutatja, hogyan lehet szépen behangolni egy magasabb jóságú hangszórót: ez esetben arra kell törekedni, hogy a görbén lévő kiemelés szépen "gömbölyödjön". Ugyanez követendő akkor, ha a hangszórót az optimálisnál kisebb dobozba tesszük. Az alacsony jóságú hangszórók sem menthetetlenek, ezeknél az átviteli görbét csökkenő tendenciára hangolva, majd utólag az erősítőn némi mélykiemelést használva elérhető az alacsony alsó határfrekvencia kis dobozban.

A fenti átvitelekhez tartozó impulzus válaszok láthatóak az ábrán. Az impulzus válasz annál jobban elnyúlik, minél alacsonyabb az alsó határfrekvencia. Ugyanakkor a teknős átvitelnél még tovább romlik a helyzet, az impulzus válasz lengései szabálytalanná válhatnak, bár ehhez azért tényleg nagyon csúnyán kell hangolni. Látható, hogy minden esetben csúnyább a görbe, mint a zárt doboznál, ez az egyik ára annak, hogy mélyebbre megy.

A reflex doboznak van még egy fontos tulajdonsága, a membránmozgás csillapítása. A hangolási frekvencián a reflexcső sugároz, ezért ezen a frekvencián illetve a környékén a membrán alig mozog. De gondolom már te is tudod, hogy az élet nem ilyen egyszerű és bizony ennek is van ára: a hangolási freki alatt a membrán gyakorlatilag csillapítatlan, csak a saját felfüggesztésében bízhat.

A fenti ábrán jól látható, hogy a hangolási frekin alig kell megmozdulnia a hangszórónak, alatta viszont nagyon gyorsan emelkedik a maximális kitérés. Jó tudni, hogy az "átlagos" zenében 40 Hz felett vannak a nagyobb amplitúdójú jelek, ezért a hangdobozunkat nem javasolt 40-45 Hz fölé hangolni. Ha mégis fölé hangolunk, akkor fokozottan figyelni kell a membrán kitérésre. Nagyobb teljesítmény esetén akár aktív szűrésre is szükség lehet a hangolási frekvencia alatt.

A reflexcsőben levegő van, ami mozog és ezzel hangnyomást kelt. Minél nagyobb a hangnyomás, annál több levegőt kell megmozgatni, ami csak úgy lehetséges, ha több levegő

áramlik keresztül a csövön. Azonban ha a csőben a levegő túlságosan gyorsan mozog, előbbutóbb problémás lesz átfurakodnia a szűk csövön. A levegő nekiütközik a cső falának, éleinek, ezzel egy érdekes, recsegő-kattogó hangot produkálva, ami ugyan zenével nem annyira feltűnő, de mindenképpen hallható és ha egyszer meghallod, utána állandóan arra fogsz figyelni.

A fenti grafikon mutatja, mekkora sebességgel áramlik a levegő. Itt ki van emelve két érték, az egyik a hangsebesség 5%-a, a másik a hangsebesség 7,5%-a. Utóbbi érték átlépésekor gyakorlatilag garantált a recsegés, de célszerű, ha 5% alatt tudjuk ezt a grafikont tartani.

Minden esetben a lehető legnagyobb átmérőjű csövet használjuk, illetve ha lehet, használjunk lekerekített ("trombita") végű csövet, ezzel kicsit magasabbra tolódik a recsegés küszöb.

A cső általában egy valóban kerek cső alakú műanyag darab, de bármiből lehet. Sőt, még csak kereknek sem kell lennie. A fontos a cső hossza és "sugárzó felülete". Ez utóbbi egy 10 cm átmérőjű cső esetén 78,5 cm2 (az r^2*pi képletből), ez tehát nagyjából helyettesíthető egy 10x7,8 cm-es téglalap alakú "csővel", amit akár fából, a doboz anyagából is kialakíthatunk.

Foglaljuk össze a reflex doboz előnyeit:  Alacsonyabb alsó határfrekvencia, mint a zárt doboznak.  Kisebb membrán mozgás a hangolási frekvenciáig.  A legtöbb gyártó reflex dobozba optimalizálja a hangszóróinak paramétereit.

A hátrányok: Az alsó határfrekvencia alatt 24 dB/oktáv meredekségű esés.  Nagyobb doboz kell, mint zártban.  Kevésbé precíz, hosszabb impulzus válasz.  A hibákra érzékenyebb konstrukció.  A hangolási frekvencia alatt a membránt a doboz nem csillapítja.  Kis térfogatú doboz mélyre hangolása extrém hosszú csövet igényel.

A kérdés már csak az, hogy lyukas legyen a doboz, vagy sem? Ha a számosságot nézzük, én több előnyt soroltam fel a zártnál, mint hátrányt, a reflexnél pedig fordítva. Ez alapján az lenne az egyértelmű végeredmény, hogy a zárt a jobb. Azonban minden egyes konstrukciónál más-más súlyok rendelhetőek az egyes szempontokhoz. Például egy mélynyomónál a legfontosabb szempont mindenképpen az alsó határfrekvencia, ami sok esetben a reflexdoboz felé viszi el a mérleg nyelvét, de hasonlóan előnyben van a reflex doboz, ha nagy hangnyomást szeretnénk elérni, de ebben a hangszóró mechanikai képességei korlátoznak. Én - hacsak lehetséges - a zárt dobozt pártolom, elsősorban a gyors impulzus válasz miatt, de ha úgy alakul, nem vetem meg a reflexdobozt sem. Ahogy írtam is, mindig minden a felhasználás céljától függ.

A hangdobozépítés legmunkásabb része a doboz elkészítése. Eddig eljutottunk oda, hogy megterveztük a hangdobozunkat, kiszámítottuk a térfogatát és behangoltuk. Ideje hát elkészíteni hangszóróink földi porhüvejét. ;-) Ehhez szükségünk lesz néhány szerszámra. Az árverseny következményeként szerencsére ezen eszközök ára ma már nagyon alacsony és a mi szintünkön nincs is szükség a profi kategóriára. Azért ha lehet, próbáljunk odafigyelni, az olcsó kategóriában vannak sajnos olyan eszközök, amik annyira gyenge minőségűek, hogy már-már a használhatatlanság határát súrolják (ilyen pl. az én fúrógépem). Különösebben speciális szerszámok nem kellenek, amire itt szükség van, az általában amúgy is célszerű, ha van egy háztartásban.

Mindenképpen szükség lesz egy fúrógépre, ami lehet hagyományos vagy akár akkus fúrógép is. Az akkus praktikus a zsinór hiánya miatt, de az akkuja mindig le van merülve, tehát sohasem baj, ha van egy hagyományos gép is. ;-) A hagyományos gép ezen kívül akkor is jó, ha nagy lyukat akarsz fúrni, mert az akkus azért nem egy olyan pörgős erős gép. A fúrógéphez szükségesek persze a bele való fúrószárak, nagyobb átmérő fúrásához lyukfúrók, ezeket akcióban komplett készletben viszonylag olcsón meg lehet vásárolni. Sőt, lehet ilyet kérni karácsonyra/húsvétra/születés-/névnapra is.

Mindenképpen kelleni fog még egy dekopír (szúró) fűrész is a lyukak kivágásához (ezt a lapszabászatokban nem szeretik megcsinálni, meg amúgy is jobb, ha magunk csináljuk).

Ezzel egyébként lehet egyenesen is fűrészelni, ha egy egyenes lécet vezetőnek használunk.

Ehhez mindenképpen kell, de ettől függetlenül is erősen ajánlom néhány pillanatszorító beszerzését, ezekkel lehet a munkadarabokat egymáshoz fogatni, pl. a ragasztó száradásának idejére. Hasznos a gérvágó fűrész is, belső merevítések, díszítő elemek 45 fokra leszabásához.

Szükségünk lesz még jó csavarhúzókra is, bár ez minden barkácsmunka elengedhetetlen kelléke. Szerencsére ezeket is meg lehet készletben elég olcsón vásárolni. Oda kell figyelni, hogy a csavarhoz mindig a hozzá való csavarhúzót/bitfejet használjuk, mert különben csak elnyírjuk.

A faanyagra feljelöléshez használjunk vonalzót és ceruzát, a köralakok feljelöléséhez körzőt úgy, ahogy általános iskolában is csináltuk. :-) Legyen egy jó mérőszalagunk, a képen lévőt én azért szeretem, mert a szalagot nem csak a hagyományos módon pöcökkel, hanem ideiglenesen gombnyomással is meg lehet akasztani, ami nagyon kényelmes. A tolómérő nem létszükséglet, de néha jól jön, pl. a kivágások pontos méretének meghatározásakor.

A dobozhoz fára van szükség. Miután kitaláltuk, mekkora legyen a dobozunk és mekkora legyen a térfogata, ki kell számítani, mekkorák legyenek a méretei. Fontos, hogy vegyük figyelembe a faanyag vastagságát. Tegyük fel, hogy egy 20 literes dobozt szeretnénk építeni.

Az előlapot 20 cm szélesre szeretnénk, mert 16 centis hangszóró van a dobozban, így a két oldalán még 2 centi marad a lekerekítésnek. A doboz anyaga 18 mm, ennyi lejön a külső méretekből, így a belső szélesség 16,4 cm lesz. Határozzuk meg a doboz még egy méretét, legyen mondjuk a külső magassága 50 cm, ekkor a belső magasság 46,4 cm. A mélységet ezután már könnyen kiszámíthatjuk: 20 liter = 20.000 cm3, ebből a mélység 20.000 cm3 / 16,4 cm / 46,4 cm = 26,28 cm. Ez külső méretben 29,88 cm, kerekítsük ezt fel 30 cm-re, így a belső méret 26,4 cm, a valós térfogat kb. 20,1 liter lesz. A térfogatnál figyelembe kell venni, hogy ebből egy keveset elvesznek a hangszórók, a reflexcső illetve a hangváltó is, bár ez általában csak extrém kisméretű hangdobozoknál releváns. Ha van esetleg olyan középsugárzónk, amihez csatolt térfogat (általában néhány liter) van, akkor azt mindenképpen számításba kell venni.

A dobozt általában úgy tervezik, hogy az előlap a külső szélességgel és magassággal megegyezik, az alsó és felső fedlapok szélessége a külső szélességgel, mélységük a külső mélység - anyagvastagság, az oldallapok magassága a belső magasság, mélysége a külső mélység - anyagvastagság, a hátlap pedig a belső szélességgel és magassággal egyezik meg.

Ettől persze el lehet térni. Ne szégyelld lerajzolni a dobozt, inkább a vágás előtt gondold át többször, mi mekkora legyen, mert utána már késő.

Jó kérdés a doboz anyaga. Általánosan használt a pozdorja (bútorlap) és az MDF, ezek közül az utóbbival lényegesen könnyebb dolgozni, a hangzást tekintve nagyon hasonlóak, én nem kívánok dönteni, de az eddigi tapasztalataim alapján talán inkább mégis a pozdorja felé hajlok. Egy jó megoldás a doboz előlapját MDF-ből, oldallapjait bútorlapból készíteni.

Fontos, hogy a kétoldalt laminált lapok (klasszikus bútorlapok) nem alkalmasak hangdoboznak, mert a laminált felülethez a faragasztó nem ragad kellő szilárdsággal. Ha gyárilag laminált anyagot akarunk használni, akkor olyat keressünk, aminek az egyik fele natúr, vagy ha nem ilyen, akkor a ragasztási felületeken a laminálást el kell távolítani. Szintén jó anyag lehet a rétegelt lemez, bár nekem nem tetszik a kopogóssága, de egyesek esküsznek rá. Anyagi okokból én eddig még nem használtam. Német írások alapján az OSB is jó anyag, de nekem a rétegelt lemezhez hasonlóan itt is vannak fenntartásaim. Optikailag nagyon "nem gyere be" kategória, ezért nem is foglalkoztam vele soha.

Az anyag vastagságát elsősorban a felhasználás területe, a doboz hangolása és mérete határozza meg. Egy kis doboznál, ahol kicsik az oldalfalak vékonyabb (egy néhány literes minidoboznál akár 10 mm-es) anyag is megfelelő lehet, egy nagyobb méretű doboznál már vastagabb, 18-22 mm-es anyagra is szükség lehet. Fontos a doboz hangolása is, egy zárt dobozban belül óriási nyomások alakulnak ki, ami miatt erősebb, jobban merevített dobozra van szükség, mint egy nyitottnál (reflex, bandpass, TL, tölcsér, stb.). Úgy képzeld el, hogy szobahangerőn egy zárt dobozban 40-60 Hz környékén könnyen lehetnek 120-130 dB feletti hangnyomások is, aminek a doboz ellen kell álljon. Egy zárt szub esetén minimum 22 mm-es anyagból, vagy akár két vékonyabb (16, 18, 19 mm-es) anyagból összeragasztott és csavarozott oldalfalat "kötelező" használni. A nyitott dobozoknál kisebb a terhelés, ott kevésbé szigorúak az elvárások, bár a túlméretezés itt sem árt.

A doboz oldalainak levágását célszerű lapszabászatra bízni. Ott profi gépekkel pontosan (normális esetben néhány tized mm pontossággal) vágnak, otthoni körülmények között ez nem egyszerű, de már maga az anyag szállítása és tárolása is gondot okozhat (ha már láttál táblában anyagot, akkor tudod, mire gondolok), a vágással járó zajról és fűrészporról nem is beszélve. Lapszabászatot barkácsáruházakban, bútorasztalosoknál és konyhabútor stúdiók környékén lelhetsz.

Ha az anyag megérkezett, a dobozt össze kell rakni. Erről a folyamatról bőven találsz képeket az Artix MK I, a Primair MK I és a Lancetta leírásában.

Még egy dolog van, ami fontos: ez pedig a testi épségünk. Nyilván a szerszámokat ésszel kell használni, de ez a fizikai rész. Óvjuk az egészségünket is, elsőre talán majomkodásnak tűnhet, de igenis kell a védőszemüveg és nagyobb munkákhoz a légszűrő maszk sem butaság. A szemüveget semmiképpen se spóroljuk el, párszáz forintos tétel. Hidd el, már négy lyuk kivágása esetén is sok fűrészpor keletkezik, ami főleg MDF esetén nagyon apró szemekből áll, ráadásul az MDF felépítéséből adódóan nagy mennyiségben mérgező is. A por száll össze-vissza, belemegy a szembe és belélegzed, egyik sem egészséges. Ha a maszkot nem is (nekem sincs), a védőszemüveget mindenképpen használd, ne akard te is megtapasztalni, milyen érzés a napokig égő/sajgó szem. Maszk híján pedig a vágások idejére próbálj minél kevesebb és kisebb levegővétellel dolgozni.

A hangváltó a hangdoboz agya. A jó hangváltó az egész konstrukció talán legfontosabb része, egy rossz hangváltóval még a világ legjobb hangszóróiból sem lehet jó hangdobozt építeni, viszont egy jó hangváltóval még közepes minőségű hangszórókkal is jó eredményt lehet elérni.

Miért van szükség a hangváltóra? Ha többutas hangdobozt építesz, abban lesz legalább két hangszóró. A hangszóróknak megvan az a frekvencia tartományuk, amiben jól dolgoznak. A

hangváltónak az a feladata, hogy a teljes frekvencia sávot szétválassza kisebb részekre, amiket az egyes hangszórók megszólaltatnak. A hangváltóra azonban nem csak ezért van szükség. A dobozban használt hangszóróknak eltérő a terhelhetőségük. Mivel a magas frekvenciák megszólaltatásához kis mozgó tömeg kell, a magashangszórók membránja és lengőcsévéje kicsi, ebből eredően a terhelhetőségük is alacsony. Szerencsére a zenei hanganyagban az energiák eloszlása a teljes átviteli tartományban úgy alakul, hogy a frekvencia növekedésével az energia csökken, ez teszi lehetővé, hogy a magassugárzóknál csökkentsük a mozgó tömeget és kis membránnal is nagy hatásfokot érjünk el.

Ha például a hangfrekvenciás sávot 3000 Hz-nél választjuk szét, akkor az energia kb. 85 százaléka 3000 Hz alatt, 15 százaléka 3000 Hz felett van. Ez azt jelenti, hogy egy 100W összterhelhetőségű rendszerhez 85W-os mélyközép és 15W-os magassugárzó kell. Egy átlagos magassugárzó 25 mm-es csévével kb. 5W terhelhetőséget bír a teljes frekvencia tartományban. Látható, hogy a mélyfrekvenciák leválasztása nélkül a hangdoboz teljes terhelhetősége nagyon alacsony lenne, de még az alsó tartomány leválasztásával is kevés 100W-ra az átlagos magashangszóró terhelhetősége. A dolgon azonban sokat könnyít, hogy a magassugárzók érzékenysége általában magasabb a mélyközép hangszórókénál, nem ritkán 45 dB-t is kell csillapítani rajtuk, ami a rájuk eső teljesítményt már a biztonságosan kezelhető mértékre csökkenti. További könnyítés, hogy a magastartományban a jelek kimondottan dinamikus, zenei jelek, melyek nem jelentenek állandó terhelést, így a cséve hőterhelése alacsonyabb. Hasonló a helyzet a középsugárzóknál is, bár ott az arányok némileg kedvezőbben alakulnak.

A hangváltónak tehát nem csak az a feladata, hogy szétvágja a frekvencia sávot, hanem az is, hogy megvédje a hangszórókat a mélyebb frekvenciákon jelentkező magas energiaszintektől.

Ez egyúttal a túl nagy membránkitéréstől is véd. Ha megnézel egy hangdobozt, akkor ott azt látod, hogy nagy hangerőn a mély(közép) hangszóró membránja szemmel láthatóan mozog, míg a magassugárzó membránja látszólag egy helyben áll. Minél mélyebb a hang, annál nagyobbat kell mozdulnia a membránnak. Azt is tudjuk, hogy minél kisebb a membrán, annál nagyobbat kell mozdulnia ugyanakkora hangerő előállításához. Ha a közép- és magassugázót nem szűrjük, ők is megpróbálnák megszólaltatni ezeket a mély hangokat. Persze ez méretüknél és működési módjuknál fogva (kisméretű zárt doboz) nem sikerülne nekik, de felesleges kínozni őket olyan feladattal, amire úgysem képesek.

A kisméretű magas hangszóró nem csak az alacsony mozgó tömeg miatt szükséges. A hangszóró nyalábol, a membránnál rövidebb hullámhosszaknál egyre kisebb szögben sugároz.

Az irányítottság mértéke a hullámhossztól függ, minél kisebb a hullámhossz (=magasabb a frekvencia) a membrán méretéhez képest, annál kisebb lesz a hangszóró által "beszólt" szög, ami beszűkíti a hallgatási pozíciót. 12 kHz felett már egy átlagos dómsugárzó is rendkívül irányított (pl. 15 kHz-en már a tengelyiránytól 30 fokra is akár 10 dB-lel alacsonyabb hangnyomást produkál), képzeld el mi lenne, ha ezt a tartományt egy 10 cm feletti átmérőjű hangszóróra bíznánk.

Mi a helyzet a mélysugárzóval? Az eleve hátán cipeli az energia túlnyomó részét, mit neki, ha még rájön egy kevés a felső tartományból? Logikus a gondolat, a mély(közép) hangszórót nem feltétlenül kell szűrni. És mégis látni fogjuk, hogy rendkívül ritka az olyan eset, amikor ezt elkerülhetjük. A mélyhangszórónak is megvan az a tartománya, amiben ideálisan szól, felette a frekvencia átvitelben lehetnek olyan anomáliák, amik belerondítanak a hangképbe (a membrán megszűnik dugattyúként mozogni, mindenféle csúnya rezonanciákat produkálhat, továbbá torzíthat is). Összeségében véve ezeket a hangszórókat sem érdemes a váltási frekvencia feletti hangokkal hajtani, hiszen azt lesugározni az elvárt minőségben úgysem tudják.

Később azt is látni fogjuk, hogy a hangszórókat bizony nem azon a frekvencián keresztezzük, amin akarjuk, hanem amin "hagyják magukat" keresztezni. Minden előzetes tervet és

elképzelést pillanatok alatt porrá zúzhat, ha a fázisviszonyok nem stimmelnek, de ne szaladjunk előre. ;-) Ha ennyi gond van a többutas hangdobozokkal és a hangváltókkal, jogosan merülhet fel az igény, hogy használjunk szélessávú hangszórót, így elkerülhetünk minden problémát, amivel a többutas rendszereknél találkozunk. Sajnos a helyzet nem ennyire rózsás. A teljes frekvencia tartományt átfogni képes hangszórók rendkívül sok tervezési kompromisszumot hordoznak magukban. A mélyhangok jó hatásfokú lesugárzásához nagy membrán, nagy membránkitérés és nagy terhelhetőség kell. A magas tartomány lesugárzására ezzel szemben könnyű, kis membránra van szükség. Két olyan feltételről van szó, ami üti egymást. Ennek feloldására a gyártók általában két utat járnak.

Az egyik megközelítésben nagy felületű, de kis tömegű membránt használnak, amit rendszerint egy magassugárzó tölcsérrel egészítenek ki, melyet a kis méretű cséve végéhez, a membrán tövéhez ragasztanak. Így fizikailag két rezgő rendszer alakul ki, egyik a nagy membrán, a másik a kis tölcsér. Hasonlóan működik a dolog, mint a közös akusztikai tengelyű koaxiális hangszóróknál, de a két rezgő rendszer együttélése ritkán problémamentes, kioltások és erősítések jelentkezhetnek (és a nagyon drága hangszórók kivételével jelentkeznek is) az átvitelben és ezek a problémák fokozottan jelentkeznek a hangszóró vízesés diagramján. A magas tartomány lesugárzásának további feltétele az erős mágneskör, hiszen a nagyobb membránt "határozottabban" kell rángatni ahhoz, hogy a gyors változásokat követni tudja.

Ennek következménye a gyenge mélyátvitel (alacsony Qts és alacsony lineáris kitérés) illetve a könnyű membrán miatt a magas rezonancia frekvencia (Fs). Az ilyen hangszórók túlnyomó része tölcséres konstrukciót igényel, ami a nagy hatásfoka révén segít az alsóközép tartományban a hangszórónak. A nagy membrán hátránya még a doppler-torzítás, amit mindenki ismer, aki hallotta már a közeledő-távolodó mentőautó szirénájának hangját. A nagy szélessávúnál ugyanez történik a közép- és magas tartományban.

A másik megközelítés a kis membrán, ami mérete miatt eleve könnyű és kevésbé nyalábol, ezért a kis tölcsér elhagyható. Ez sem tökéletes, a kicsi és könnyű membrán rezonancia frekvenciája magas (gyakran 100 Hz feletti) és a mélyhangok nagy hangnyomással történő lesugárzásához sem rendelkeznek elegendő membrán felülettel. Ezeknél a hangszóróknál a fizikai méretek miatt kevésbé kritikus az erős mágneskör, ezért itt már legtöbbször emberibb Qts paraméterekkel találkozhatunk, azonban ez a legtöbb esetben még mindig kevés ahhoz, hogy megfelelő hatásfokú mélyátvitelt érjünk el "hagyományos" dobozkonstrukciókban.

A legtöbb szélessávú hangszórónál azonban még a fenti kompromisszumok ellenére sem sikerül a gyártóknak kellően lineáris átvitelt elérni, a többségnél a mély és magas frekvenciák nem tudnak lépést tartani a középpel és a helyzetet tovább rontja a baffle step jelenség és a nagyon szűk hallgatási pozíció is. A legtöbb szélessávú konstrukció igényel egy korrekciós hangváltót, mely a középtartományban visszafogja az érzékenységet. Ezt talán valamivel egyszerűbb méretezni és nem visz felesleges fázisproblémákat a rendszerbe, de a benne lévő passzív alkatrészek közel ugyanannyi hangzási problémát visznek a rendszerbe, mint egy egyszerű kétutas hangváltónál és a hangszórók alacsony- és magasfrekvenciás problémáira sem jelentenek gyógymódot, továbbá mire a hangzásbéli anomáliáktól megszabadítjuk a hangszórót addigra a "nagymembrános" konstrukciókra általában jellemző kiemelkedően magas érzékenység is átlagos szintűre redukálódik.

Az ideális hangváltó úgy működik, hogy a keresztezési frekvenciáin pontosan kettévágja az átviteli sávot. Az életben azonban ez nem így van. Akár aktívan a végerősítő előtt, akár passzívan a hangszórók előtt vágunk, a munkát ellenállások, kondenzátorok és tekercsek végzik, melyek erre nem képesek. Az ideális szűrő karakterisztikát digitálisan, a frekvencia tartomány manipulálásával lehet megvalósítani, ami rendkívül bonyolult, komoly matematikai

és elektronikai ismereteket, tudást igénylő feladat - ráadásul nem is biztos, hogy auditíve az elvárt eredményt hozná. A továbbiakban mindenhol passzív szűrőkről lesz szó.

A hangváltók két alapvető fajtája az alul- és felüláteresztő szűrő. A nevük beszédes, az aluláteresztő a kiválasztott frekvencia alatti, a felüláteresztő pedig az afeletti frekvenciákat engedi át. A legegyszerűbb aluláteresztő szűrő a tekercs, felüláteresztő párja a kondenzátor.

Ezek 6 dB/oktáv meredekséggel vágnak, ami azt jelenti, hogy a vágási frekvencia felett/alatt oktávonként 6 dB-lel csökken a jel. Egy oktáv kétszeres frekvencia különbség, tehát 1000 Hz felett 1 oktávval 2000 Hz, 2 oktávval 4000 Hz, stb. van. Alatta hasonlóképpen feleződik, 1000 Hz alatt 1 oktávval 500 Hz, 2 oktávval 250 Hz, stb. van. Magyarul, ha egy aluláteresztő szűrő 6 dB/oktáv meredekségű, akkor ha 1000 Hz-en 90 dB az érzékenység, 2000 Hz-en 84 dB lesz, 4000 Hz-en 78 dB, és így tovább.

Ez a meredekség nem túl nagy, csekély elválasztást biztosít. Nagyobb meredekséget több szűrő összekapcsolásával lehet elérni (kapcsolástechnikailag ez nem két tekercs illetve kondenzátor egymás után kötését jelenti, de erről később lesz majd szó). Az összekapcsolt szűrők száma a szűrő fokszáma, vagy rendje. A 6 dB/oktávos szűrő az elsőrendű szűrő. A szűrő meredeksége a fokszáma*6 dB, tehát a másodrendű szűrő 12 dB/oktáv, a harmadrendű 18 dB/oktáv, stb. meredekséggel vág.

Elméletben a magas fokszám kívánatos, hogy minél jobban leválasszuk a hangszórókról azokat a frekvenciákat, amiket nem akarunk megszólaltatni velük. Sajnos a magas fokszámnak hátrányai is vannak, amit később látni fogunk. A dolgunkat szerencsére megkönnyíti, hogy a hangszóróknak is van egy akusztikus, természetes szűrésük.

A szűrők kitüntetett frekvenciája a töréspont. Mivel a szűrők nem ideálisak, már a kívánt vágási frekvencia előtt elkezdenek szűrni. A töréspont az a frekvencia, ahol a görbe határozottan vágásba megy át. Ez egy elég pongyola megfogalmazás, de most nem tudok/akarok mélyebben belemenni (talán nem is szükséges, akit érdekel, az matematika ismereteiből az inflexiós pontról meglévő tudását rángassa elő).

A szűrőknek van egy kellemetlen tulajdonságuk, méghozzá az, hogy a fázisuk nem lineáris.

Jogos a kérdés, hogy mi a fázis? Nos ez lényegében egy frekvencia függő eltolás az időben.

Vegyünk az egyszerűség kedvéért egy háromszögjelet. Ennek egy teljes hullámhossza ott van, ahol a görbe a kiinduló pont után másodszor metszi az időtengelyt. Ez a teljes hullámhossz jelenti a 360 fokot. Ha a fázisban keletkezik pl. 90 fok eltolás, akkor a háromszög jel kezdete az időtengelyen elcsúszik arra a pontra, ahol eredetileg a háromszög jel maximuma volt (zöld görbe). 180 fokos eltolásnál a kezdőpont az eredeti jel első metszéspontjára esik (kék görbe), és így tovább.

A fázis többféleképpen fogja megnehezíteni az életünket. Egyrészt a komplett doboz esetén a fázistolás azt jelenti, hogy a hangszórókból egyes frekvenciák később érkeznek, mint a többiek, ami akusztikusan összegződve egyszerűen az eredeti jelalak eltorzítását okozza és rontja az impulzus átvitelt. Ezen kívül a fázistolás a szűrt frekvencia sávok összegződésénél is problémát fog okozni. Azt már tudjuk, hogy az azonos fázisú és amplitúdójú jelek összegződése esetén a hangnyomás 6 dB-lel nő, viszont ha a fázisok nem egyformák, az összegződés akár teljes kioltásba is átfordulhat. 90 fokos fázis eltérés esetén a két azonos amplitúdójú jel összegződése 3 dB hangnyomás növekedést okoz, 180 fok (ellentétes fázis)

esetén pedig kioltás keletkezik, hasonlóan, mint az akusztikus rövidzár esetében. Ez utóbbi esetet akusztikusan lehet korrigálni. A hangszóró polaritásának megfordításával ugyanis pontosan egy 180 fokos fázisfordítást okozunk a teljes frekvencia átviteli sávban. Így az eredetileg egymást kioltó hangforrások azonos fázisban sugározva 6 dB hangnyomás növekedést okoznak. Ezzel ezt a csatát megnyerjük, viszont a teljes rendszer fázisa még rondább lesz. A fázis megfordításával elérhető, hogy a keresztezési frekvencián ne legyen 90 foknál nagyobb eltérés, így itt az akusztikus összegződés mindenképpen 3-6 dB között lesz. A kívánatos azonban mindenképpen az, hogy a fázisok a keresztezési frekvencián azonosak legyenek.

Szűrni nem csak elektronikusan, hanem akusztikusan is lehet. Szűrő például maga a hangdoboz. A zárt doboz egy másodrendű felüláteresztő szűrő, hiszen f3 pontja alatt az átvitel 12 dB/oktáv meredekséggel esik. A reflex doboz negyedrendű felüláteresztő, míg a bandpass a nevéből adódóan sávszűrő doboz, az alsó és felső f3 pontja közötti frekvenciákat engedi át.

A negyedrendű sávszűrő doboz alul-felül másodrendű szűrést biztosít.

Maga a hangszóró átviteli görbéje is egyfajta szűrés. Az átviteli sáv tetején a görbe elkezd esni, mely esés a legtöbb esetben egy meredekséget követ. Mivel a fázis és az átvitel egymással szorosan összefügg, a hangszóró az átviteli sávjának csak egy kis részén rendelkezik lineáris fázissal, ez a kis rész valahol az átviteli sáv közepén lesz. Az alsó határfrekvencia alatt a doboz hangolásától függően (ne feledd, hogy a közép- és magassugárzók is zárt doboznak tekinthetőek) megvalósul egy másod- vagy negyedrendű szűrés, ezzel együtt egy 180-360 fokos fázis forgatás. Az átviteli sáv tetején az átviteli görbe esésétől függően szinte bármekkora fázisfordítás lehetséges, általában egy "jól nevelt" hangszóró felül másod-, harmad- vagy negyedrendű szűrési karakterisztikát mutat.

Az akusztikus szűrés figyelmen kívül hagyása súlyos hiba, ez az egyik leggyakoribb, amit el lehet követni. Én is belefutottam. Talán te is találkoztál már olyan szoftverrel, ami bekéri a hangszórók impedanciáját (ez már egy hiba, hiszen az impedancia mint már korábban írtam nem fejezhető ki egyetlen számmal), a kívánt keresztezési frekvenciát és már köpi is az alkatrész értékeket. Általában sokféle hangolást tudnak, azonban elkövetik azt a nagy hibát, hogy a hangszórók átvitelét lineárisnak veszik, így nem számolnak az akuszikus szűréssel, azaz teljesen figyelmen kívül hagyják a szűretlen rendszer fázisviszonyait. Ez a nem elvárttól a hallgathatatlanig terjedő hangzást eredményezhet, de a legritkább esetben fog a kapott hang megfelelni az eredeti elvárásainknak.