Články

Články týkající se hudební teorie, hudebních nástrojů a hry na ně

Stavba reproboxu pro amatéry

10.7.2005 - Kategorie: Boxy

Mnoho začínajících kytaristů řeší svoji situaci s aparátem tak, že se pustí do stavby zesilovače a reproboxu. Výroba reproboxu je jednodušší než výroba zesilovače a zvládne ji každý manuálně zručný kytarista.

Pozn. článek převzat z Electric Madness s korekcemi vzhledem k ostatním článkům, které k problematice vyšly na EM.

Odstrašující příklad

Měl jsem kamaráda, který se rozhodl pořádat diskotéky. Vybavil se zesilovači, reproboxy se rozhodl vyrobit sám tak, že si nechal nařezat desky široké asi 7 mm, které sešrouboval, do vyřezaných otvorů umístil reproduktory, s tím , že nechal jednu díru volnou, aby tam mohl později zapojit další reproduktor, vespod přichytil trubku coby bassreflex a nějak tam zapojil "velký " kondenzátor coby výhybku. Tato sestava samozřejmě "nějak" hrála, ale svému účelu zdaleka nesloužila

Tento postup byl samozřejmě naprosto špatný. Při výrobě reproboxů je třeba respektovat některé zkušenosti, skutečnosti atd. Některé parametry je třeba vypočítat apod.

Účel reprodukce zvuku

Reproboxy lze rozdělit do dvou oblastí - ty, které slouží k reprodukci zvuku a ty, které se na vzniku zvuku podílejí. Prvním typem jsou reproboxy pro hifi, druhým typem jsou např. kytarové reproboxy. Na každý z obou typů jsou jiné požadavky. Reproboxy v hifi soustavě, musí co nejpřesněji reprodukovat zvuk tak, jako byl nahrán ve studiu, při reprodukce nesmí dojít k jakémukoli zkreslení.

U kytarových reproduktorů tomu tak není, ty se podílejí na vzniku zvuku "osobně" a naopak jakékoli specifické zabarvení může být k užitku. Právě pro specifický zvuk jsou tyto reproduktory ceněny.

Reproduktory

Pro vysvětlení - budu se zmiňovat o reproduktorech jako o součástkách, které jsou umístěny v reproboxu (boxu, kabinetu). Čili reproduktor je základní součástkou v reproboxu. Existuje několik druhů těchto součástek ať už pro hifi, kytarový reprobox, tlakové reproduktory pro hasiče atd. atd. Obecně se dají reproduktory používané v hudebním průmyslu rozdělit podle několika hledisek ( na přibaleném letáku nebo v katalogu jsou veškeré vlastnosti popsány). Nejčastěji nás zajímají tyto vlastnosti :

výkon - může být udán v několika formátech (někdy bývá udán schválně špičkový výkon, kterého reproduktor dosahuje jen v mili-sekundových intervalech). Ideální je znát RMS výkon.
impedance
kmitočtová charakteristika / pásmo - Každý reproduktor je schopen produkovat pouze určité kmitočty (podle toho jsou některé označovány jako basové, výškové, středové, širokopásmové)
další : např. konstrukce, citlivost, směrová charakteristika

Reproboxy

Reproboxy se tedy skládají z jednoho nebo více reproduktorů umístěného nejčastěji v dřevěné konstrukci (skříňové ozvučnici). Vlastnosti reproboxu jsou dány vlastnostmi použitých reproduktorů. Výkon je součtem všech výkonů, při stavbě se zpravidla dimenzuje reprobox s výkonovou rezervou oproti zesilovači. Celková impedance záleží na zapojení reproduktorů (sériové, paralelní) a nejčastěji bývá 4,8 nebo 16 ohmů. Impedance reproboxu se musí shodovat s údajem o impedanci na výstupu zesilovače. Pokud jsou tyto hodnoty rozdílné může dojít ke snížení výkonu (větší impedance boxu než zesilovače) nebo zničení zesilovače (opačný případ). U reproboxů se udává mnohdy i počet pásem, které reprodukují (dvou-pásmové, tří-pásmové). Tří-pásmový reproduktor tedy umí produkovat středové, výškové i basové frekvence. Mnohdy se počet pásem shoduje s počtem reproduktorů ale to není pravidlem (to jsou ty jednodušší případy).

Konstrukce bedny

Konstrukce reproboxu záleží na jejím účelu. Jinak vypadají kytarové boxy, jinak baskytarové a jinak hifi reproboxy. Pro vysvětlení všech konstrukčních postupů využiji obecný příklad bedny pro poslech hi-fi.

Tlaky

Díky membráně basového (hlubokotónového) reproduktoru, vzniká uvnitř ozvučnice tlak. ten je stejný na obou stranách membrány, ovšem z přední strany se tlak uvolňuje do prostoru. Naopak tlak ze zadní strany membrány směřuje směrem do ozvučnice, kde stlačuje poměrně malý objem vzduchu. Proto musí být stěny reproboxu dostatečně pevné a utlumené, aby vzniklé tlaky dokázaly zachytit a vytvořit dostatečný akustický odpor. Jinak mohou vzniknout rezonance, při kterých se značná část vyzařovací energie spotřebovává a klesá tak účinnost při nízkých frekvencích. Prakticky, reprobox žádnou akustickou energii nevyrábí a nesmí ji ani pohlcovat. Reprobox by měl hrát tak jako samotná membrána reproduktoru. Ve skutečnosti žádného absolutního zatlumení stěn reproboxu dosáhnout nelze. I při pečlivé konstrukci pocítíme nepatrné chvění při přenosu nízkých kmitočtů. Nesmíme však dopustit, aby chvění přední či zadní - nejvíce namáhané stěny - způsobovalo parazitní zvuky a tím zkreslení.

Materiál a kompletace

Pro maximální potlačení chvění je nutné zvolit vhodný materiál. Nejvhodnější je laťovka (ale používá se i překližka, příp. dřevotříska či jiné dýhované polotovary a dřevovláknité desky (ty se mohou při amatérském zpracováváni trochu drolit) ). Nevhodné jsou klasické desky, prkna a podobně, které se mohou časem kroutit a praskat.

Tloušťka přední a zadní stěny bývá 22-25mm (silnější než boční stěny, právě kvůli vyšším tlakům), tloušťka boční stěny : 12 - 20 mm.
Po zkompletování musí skříň tvořit tuhý celek, který nesmí rezonovat. Proto se stěny spojují čepováním a klížením (amatérsky lze použít šroubování). Zadní stěna se připevňuje tak, aby byla odnímatelná.Skříně nad 50l se vyztužují v rozích ještě hranolky asi 3x3 cm.Při šroubování se šrouby namáčejí také do klihu. Hřebíky se opravdu nikdy ke spojování nepoužívají. Zadní demontovatelná stěna se vsunuje do bedny (do bočních stěn)a je přišroubována k hranolkům.Šrouby touto stěnou procházejí volně - zařezány jsou až do hranolů.Styk stěny s hranoly je tlumen tenkou plstí.Na připevnění zadní stěny nestačí 4 šrouby, ale ideálně 12.U nepřitažené nebo tenké zadní stěny dochází k vibracím a zkreslení signálu.

Otvory pro přímo vyzařující reproduktory se dělají tak, aby mohl koš reproduktoru s poddajnou podložkou pohodlně dosednout, přední hrana otvoru se zkosí pod úhlem 30 stupňů, aby nevnikaly nežádoucí interference.Otvory pro zvukovody tlakový reproduktorů se dělají naposled, aby nedošlo k porušení těsnosti skříně.

Povrchová úprava

Pro povrchovou úpravu je asi nejvhodnější nalepení koženky chemoprénem (také se používá jekor), na rohy reproboxu se namontují kovové chránicí rohy, dobré je namontovat na boční stěny rukojeti pro přenos a kolečka či pryžové gumy na spodek reproboxu. Aby nedošlo k mechanickému poškození reproduktorů, lze koupit kulaté mřížky přímo chránící reproduktor nebo pro zlepšení vzhledu se používá průzvučná látka napnutá v rámečku, který se na reproboxu nasadí. Hustě tkané látky způsobují ale velký útlum zvukových vln, který se zvětšuje s kmitočtem - tím lze snadno porušit funkci vysoko-tónového reproduktoru. Proto je třeba vybrat řídce tkanou látku, podle průhlednosti lze trochu průzvučnost odhadnout. Případně látku střídavě přikládáme a odkládáme od reproduktoru a zkoušíme poslechem.jinak můžeme přiložit k ústům a profouknout, pokud necítíme odpor, mělo by to být ok .Používá se také tahokov, ale ten se nesmí přímo připevnit na přední desku,ale přes vhodnou látku, aby nevyráběl parazitní zvuky.

Vnitřní tlumení reproduktorových skříní

Vnitřní stěny skříně musí být vhodně zatlumeny, aby se tím zamezilo vzniku stojatých vln.ta vznikají takto:
zvuková vlna ze zadní strany membrány basáku narazí na zadní stěnu, odrazí se a narazí na zadní membránu.Čím dokonaleji je zadní stěna utlumena,tím menší je energie odražené vlny,která na membráně způsobuje interference.Odražené vlny způsobují interference na kmitočtech, které mají délku vlny srovnatelnou s rozměry reproduktorové skříně.To se projeví v této kmitočtové oblasti velkými výkyvy vyzařeného výkonu.

U beden do 100 l se tlumení provádí pomocí skládané bavlněné vaty, které je poměrně levná.Dá se použít i krejčovské vata, buničitá vata. Vlnitá lepenka a pěnový polyuretan mají minimální tlumící účinek proto se nepoužívají. Největší účinek mají skelné nebo čedičové vaty, které se ale nepoužívají kvůli obtížné práce s nimi. Tesla v bednách také používala známy praskací igelit - takové ty nafouklé polštářky ve tvaru lentilek, který se používal pro balení křehkých věcí.Při tlumení se se po celé ploše zadní stěny přes lepenkovou podložku přibije tenkými hřebíčky bavlněná vata o tloušťce asi 5 cm.To samé se provede i na bočních stěnách,kde stačí vrstva vaty asi 3 cm.

U větších skříní nad 100l se používají kmitací panely.Takové skříně již při výrobě vyztužíme na všech vnitřních hranách 3-4cm hranoly (dle velikosti skříně), kterými přepážíme i plochy velkých stěn.Na tyto hranoly se přiklíží a současně hřebíčky přibijí hobrové desky 10-15mm (nejvhodnější je měkká hobra) tak, aby vzduchový polštář pod nimi byl utěsněný.poddajností těchto zvukových polštářů vzniká velmi dobré tlumení stojatých vln,což přispívá ke kvalitnímu přenosu hlubokých tónů.U přední stěny se tato úprava neprovádí.

Upevňováné reproduktorů

Menší přímo vyzařující reproduktory se připevňují vruty, basáky (kvůli tlakům a pohybu) šrouby s kontramaticí. Tlakové reproduktory se upevňují pomocí třmenu z hliníkového plechu, který se přišroubuje k magnetickému obvodu. Zvukovod se utěsní plastelínou nebo jiným elastickým tmelem. Zvukovod tlakového reproduktoru je většinou velmi křehký tak bacha. Měl by vyčnívat asi 2 mm z přední desky.

Zapojení reproduktorů

Reproduktory se uvnitř propojují min 1 mm hrubým měděným izolovaným vodičem. Ty mají být co nejkratší a připevněny ke stěnám tak, aby nemohly kmitat.Rámy výhybek a upevňovacích částí tlumivek a traf by neměly být z oceli, aby se zabránilo ovlivnění indukčnosti tlumivek či činitele jakosti traf. Fázování reproduktorů je kapitola sama o sobě.

Výhybky

Jsou to v podstatě jednoduché obvody, které rozdělí signál do několika cest tak, aby určitá část celkového frekvenčního spektra směřovala na reproduktor, který k ní přísluší.Tedy basy na basák, středy na střeďák....Bez výhybek neboli pásmových propustí by šly např. na basák tóny všech frekvencí. Vyhýbky se skládají se většinou rezistorů a kondenzátorů. Je třeba je přesně spočítat.

Bassreflex

Slouží k vyrovnávání tlaků. Je třeba přesně vypočíst délku a průměr - nestačí zabudovat jakoukoli trubku.

Středový reproduktor

Ten se někdy navíc v reproboxu zabuduje zvlášť do dřevěné bedny, takže je jakoby uvnitř reproboxu oddělen od výškáčů a basáků.

[ jako zdroj byly využity starší, velmi zajímavé knihy, snad Tesly, bohužel už je nedohledám ]

ačí 4 šrouby, ale ideálně 12.U nepřitažené nebo tenké zadní stěny dochází k vibracím a zkreslení signálu.