Kaiutinrakennusohje Äänilevy, 15-tuumainen kaksitiekaiutin dipolina

Äänilevy on koteloton kaiutin, jonka äänensävy on tasapainoinen ja se sopii hyvin myös putkivahvistimien seuraan.

Dipolikaiuttimia pidetään harrastajapiireissä usein erikoisen hienostuneina. Varmasti yksi suuri syy siihen on se, että niissä ei varmasti ole minkäänlaisia kotelovärittymiä – koteloa kun ei ole. Toinen on niiden harvinaisuus ja usein iso koko. Hyviä dipolikaiuttimia on markkinoilla jonkin verran, mutta kaikki ne tapaavat olla melko kalliita. Joten pääsisikö aiheessa alkuun sillä, että tekisi itse dipolikaiuttimen, joka toistaa musiikkia nautinnollisesti, mutta ei vie konkurssiin?

Paremmassa satasen satsissa käytetty diskanttielementti torvineen osoittautui halvasta hinnasta huolimatta toimivaksi lähtökohdaksi. Eminencen 82-millisellä magneetilla oleva versio APT:50-diskanttidriveristä istuu erittäin yksinkertaisella jakosuotimella hyvin JBL 338800 -torveen tai sen Dayton-kopioon. Mutta mikä bassoksi?

Jääräpäinen suunnittelija

Olen kovapäisesti sitä mieltä, että juuri tälläisen keskialueen luonnollisuudella ja yleisellä pullistelemattomuudella loistavan kaiuttimen täytyy toimia hyvin myös putkivahvistimien kanssa. Se tarkoittaa kahta asiaa. Yksi on se, että herkkyyttä pitää olla. Jos ei hurjasti, niin ainakin kohtalaisesti. Putkipelit kun eivät ole niitä kilowattihirmuja. Toinen asia on sitten se, että kuorman pitää olla mahdollisimman helppo. Kun tähän vielä yhdistetään pyrkimys kohtuulliseen hintaan luonnollisimmaksi ratkaisuksi tulee yksi riittävän suurikokoinen bassokeskiääninen.

Eminencen datalehdissä ilmoitetut mitatut numeeriset parametrit pitävät hyvin paikkansa omien mittausteni kanssa, mutta jostain syystä muutamassakin mittaamassani elementissä tehtaan väite bassokeskiäänisen keskialueresonansseista on paljon todellisuutta hurjempi. Delta-15LFA on sekin elementti, jota ei Eminencen PDF:n perusteella äkkiä valitsisi hoitamaan taajuuskaistaa yli kilohertsiin. Vaan datalehden uhkailuista huolimatta mitattu vaste osoittaa, että elementtiä voi hyvin käyttää yksinkertaisessa kaksitiekaiuttimessa.

Mainitun iloisen yllätyksen lisäksi Delta-15LFA:n parametrit sopivat myös dipoliin eli kotelottomaan ratkaisuun.

Minimalistinen rakenne

Ensimmäiset kokeilut tällä elementillä olivat minulle yllättäviä. 15-tuumainen lähes lattianrajassa vähän kallistettuun etulevyyn asennettuna toimii erittäin hyvin! Kun etulevyllä on leveyttä muutama milli päälle 40 senttiä ja korkeutta parin sormenleveyden verran yli 60 cm, saadaan alareunaan jokunen sentti tyhjää (ns. imurisuulaketörmäysvara) ja sen päälle tiiviiseen pinoon Delta-15LFA ja JBL/Dayton-torvi. Tiiviillä tarkoitan senttiä elementtien välissä ja senttiä torven yläpuolella. Delta-15LFA on halkaisijaltaan 38,5 cm ja etulevyn leveyden on hyvä olla mahdollisimman lähelle sitä. 40 – 41 cm toimii hyvin, silloin elementin sivuille jää upotuksen teon jälkeen vielä sen verran materiaalia, ettei kestävyys kärsi.

Älä – toistan ÄLÄ! – tee rakenteen reunoille laippoja. Tuloksena olisi suuri alakeskialueen korostuma tehovasteessa. Oikea ratkaisu on yksi laippa keskellä takana eli rungosta tulee ylhäältä katsottuna T-kirjaimen mallinen. Tuohon tukeen sitten vain kolot elementtejä varten.

Yleensä pidän ohuesta levyistä tehdyistä kevytrakenteisista kaiuttimista kun joudun niitä kantamaan päivittäin. Tämän kanssa tilanne on vähän toinen koska puutavaraa kotelottomassa rakenteessa on vain vähän. Massa auttaa siinä, että koko kaiutin ei ala liikkumaan bassokartion voimasta eli etulevyyn ja tukilaippaan voi hyvin käyttää paksuakin tavaraa. Oman parini tein niin, että liimasin kaksi 22-millistä lastulevyä yhteen etulevyä ja tukilaippaa varten. Pohjalevyn kanssa kannattaa tehdä sama, vaikkei sitä esillä olevassa versiossa olekaan. Kuvissa olevissa mustissa kaiuttimissa etulevyn leveys on 405 mm ja korkeus noin 610 mm.

Lisäksi pohjalevyyn voi laittaa nurkkiin pienet palat sinitarraa kun oikea paikka huoneessa on löytynyt. Se auttaa kaiutinta tarraamaan lattiaan kiinni ja pysymään paikoillaan myös Analog Pussya paukuteltaessa.

Etulevyn nurkkien pyöristys on ihan omasta maustasi kiinni. Jos sellaisista pidät, tee vain, mutta ääneen parin-kolmen sentin pyöristyksellä ei ole käytännössä yhtään mitään vaikutusta. Paljon oleellisempaa on kallistaa etulevyä niin, että torvi osoittaa suoraan kuuntelijan korvia kohti. Järkevintä on jättää rakenteeseen mahdollisuus säätää kallistusta, kuunteluetäisyys kun voi muuttua ja eri etäisyys kaipaa eri kallistuksen. Yksi vaihtoehto kallistuksen säätöön ovat korkeudeltaan säädettävät muutaman sentin korkuiset jalat/piikit kaiuttimien alla.

Perussuodin + resonanssipiiri

Jakosuodin on hyvin yksinkertainen. Bassolla on toisen asteen suoto kelalla ja kondensaattorilla, diskantilla ensimmäisen asteen suoto kondensaattorilla ja vasteen muodon hienosäätö rinnakkain kytketyllä vastus-kondensaattori-paketilla. Taajuusvaste huoneessa on tällä ratkaisulla käytännössä täydellisen siisti lukuunottamatta yhtä kumpua bassoelementin vasteessa.

Tuo kumpu tulee siitä kun rakenne siirtyy dipolisuuntaavuudesta pinnan mukaan suuntaavuuteen. Sami Penttilä totesi kohteliaasti, että ”siisti se möykky tai Diana Krall saa munat”. Katsoin parhaaksi kuunnella kokeneempaa kaiutinsuunnittelijaa vaikka kumpu kuuluikin yllättävän vähän ja tein bassoelementin rinnalle resonanssipiirin, jolla möykky parturoidaan pois. Ei siis ole Diana Krallin äänitteissä munaa vielä seuraavillakaan hifimessuilla, jos näillä kuunnellaan.

Lisäys: Jos haluat kokeilla Äänilevyn soundia ilman resonanssipiiriä, se on hyvin helppoa. Korvaa yksi resonanssipiirin osien välisistä juotoksista sokeripalalla. Kun avaat tuon kytkennän, resonanssipiiri poistuu vaikuttamasta äänen ja sulkemalla kytkennän uudestaan, saat sen takaisin käyttöön. Hifistelijä tietysti alkaa tässä kohtaa miettiä ihan kytkintä…

Jos jotain haluaa säätää, voi diskanttipiirin 12-ohmisen vastuksen ja sen rinnalla olevan 1.0 uF kondensaattorin kanssa pelata. Arvoltaan pykälän tai kaksi pienempi vastus nostaa yläkeskialueen ja diskantin tasoa, suurempi arvo vastaavasti laskee. Vastuksen rinnalla oleva kondensaattori taas säätää ylädiskanttia. Isompi kondensaattori kasvattaa tasoa ja pienempi laskee. Jakosuotimen osiksi riittävät hyvät perusosat. Basson kelaksi käy ferriittisydäminen malli ja kondensaattoriksi bipolaarinen elektrolyytti. Resonanssipiirissä kela voi olla suuriresistanssinenkin koska samassa kytkennässä on kuitenkin myös vastus. Myös resonanssipiirin kondensaattorina toimii hyvin bipolaarinen elektrolyytti. Diskantin kondensaattorien on hyvä olla muovimalleja, hifistisyysaste sitten oman lompakon mukaan.

Mittakuvassa musta käyrä on 12-tuumainen Yksisilmäinen samassa tilassa ja samalla äänenvoimakkuussäätimen asennolla. Punainen käyrä on Äänilevy ilman basson resonanssipiiriä ja vihreä resonanssipiirin kanssa. Äänilevyn bassovaste ylettyy huoneesta riippuen jopa alle 40 hertsiin, mutta korostumattomana. Tarkka alarajataajuus on aina huonekohtainen asia.

Ei sovi seinäruusuksi

Oikea sijoitus Äänilevylle on noin metrin irti etuseinästä. Liian lähellä seinää yläbassoille tulee korostumaa ja vastaavasti selvästi kauempana basso ei saa yhtään tukea seinästä, silloin yleissävy jää liian ohueksi ja ponnettomaksi. Mitä lähempänä etuseinää kaiuttimet ovat, sitä enemmän niitä kannattaa kääntää (45 astetta ei ole yhtään liioittelua). Siten bassokeskiäänisen takasäteily päätyy kulkemaan kuuntelupaikalle reittiä, josta heijastus päätyy korviin mahdollisimman pitkän ajan päästä eikä sotke suoraa ääntä.

Dipolirakenteen herkkyys bassoalueella on selvästi pienempi kuin koteloidun kaiuttimen. Mutta koska Äänilevy hyödyntää sekä etuseinän että lattian tuomaa tukea ja käytetty 15-tuumainen on kohtalaisen suuri elementti, lopullinen herkkyys on noin 90 dB ja kuorma on helppo kahdeksanohminen. Muuten samanlaisella, mutta neliohmisella elementillä olisi saatu 3dB lisää jänniteherkkyyttä, mutta se olisi vaatinut enemmän virtaa ja putkivahvistimet olisivat sitten taas olleet helisemässä.

Äänensävyltään Äänilevy on hyvin helposti kuunneltava. Bassopää on siellä, mutta koska dipoli ei paineista huonetta ja niin sivu- kuin pystysuuntaisetkin seisovat aallot jäävät hyvin vaimeiksi, sävytoisto on paljon tarkempaa kuin vastaavalla kotelokaiuttimella (vastaavalla tarkoitan samoihin elementteihin pohjautuvaa ja taajuusvasteeltaan mahdollisimman samankaltaista, jota kyllä olen kokeillut). Etenkin akustisella musiikilla bassopään luonnollisuus korostuu, matalia taajuuksia toistavat instrumentit kuulostavat hienosti itseltään. Vastaavasti pullistelua ja korostunutta jyminää ei ole tarjolla. Iskua on, mutta ei alleviivattua pumppaamista, johon moni kotelokaiutin sortuu.

Stereokuva muodostuu kolmiulotteisen luonnolliseksi ja silmät suljettuna ihan sopivalle korkeudelle. Sitten kun avaat silmät, hifistyneet aivosi yrittävät kertoa, että kaiuttimet ovat alhaalla eli äänenkin pitäisi kuulua lähempää lattiaa.

Äänilevyn ehkä paras puoli on, että se kuulostaa hyvin vähän kaiuttimelta. Musiikki kuuluu, mutta se ei paikallistu kaiuttimiin eikä ylipäätään kuulosta selvästi kaiutinperäiseltä. Äänenpainevarat ovat hyvät, mutta toki jossain vaiheessa bassokeskiäänisen liikepoikkeama kasvaa turhan suureksi, jos näistä koitetaan saada hurjaa määrää bassoa ulos. Yksi tapa kasvattaa äänenpaineresursseja paljon on käyttää aktiivisuodinta, jolla leikataan pääkaiuttimilta bassot pois. Toimii Äänilevy toki kotiteatterissakin, puhealueen ymmärrettävyys on erinomainen, mutta myös keskimmäinen kaiutin pitää saada riittävästi irti etuseinästä.

Eminence-kauppiaasi:

Kuvat: Samu Saurama