Takaisin hakemistoon
Yksi yksittäinen instrumentti toistuu parhaimmin yhdestä kaiuttimesta. Yksi kaiutin ei kuitenkaan pysty kunnolla välittämään esityksen tilantuntua, joten tähän etsittiin parannusta monilla eri menetelmillä. Stereojärjestelmään päädyttiin kompromissiratkaisuna, koska se pystyi tarjoamaan monia etuja monojärjestelmään verrattuna olematta kuitenkaan liian monimutkainen toteuttaa.
Kaiuttimien määrän lisääminen tuo lisää tilaa- ja suuntaa välittävää informaatiota, jos siis myös kanavien määrä lisääntyy (yksi kanava per kaiutin). Näin käy jo Dolby Surroundin kanssa. Kanavia lisättäessä stereokuva stabiloituu ja muuttuu tarkemmaksi, koska todellisia äänilähteitä on enemmän ja siten myös todellista informaatiota, informaatiota, jota kaksikanavainen erikoistapaus, "stereo", ei koskaan pysty välittämään.
Tilainformaatio tulee todella sivuilta ja takaa, mistä sen pitääkin tulla. Keskeltä tulevat äänet tulevat todella keskeltä, todellisesta äänilähteestä, jolloin monoääni (esim. laulaja, joka on aina miksattu keskelle) on aina puhtaampi kuin kahden kaiuttimen muodostama "phantom"-monoääni. Kaksikanavainen stereo on nimittäin kaikkein huonoimmillaan taajuustoistomielessä juuri toistaessaan monoääntä.
Monikanavaisen systeemi tarjoaa laajemman kuuntelualueen. Kolme eteen-yksi tai kaksi taakse on jo ratkaisevasti parempi kompromissi kuin kaksikanavainen erikoistapaus. Elokuvissa tämä kanavajako on käytössä ja tähän kanavajakoon tulevat tulevaisuudessa perustumaan myös mahdolliset monikanavaiset musiikintoistosysteemit jos sellaisia tulee markkinoille.
On totta että kaiutin on tavallaan väärä ilmaisu sillä "eihän kaiutin mitään kaiuta". Muita kaiuttimille mietittyjä ja joskus aikoinaan käytettyjäkin nimiä ovat esimerkiksi Köykkän käyttämä "ääninen" sekä suoraan englannin kielisestä termistä "loudspeaker" väännetty "kovaapuhuja". Kaiutin termi vaan on jäänyt näistä elämään.
Tyypillisen kaiuttien hyötysuhde on hyvin heikko. Isolla bassoelementillä tai torvidiskanteilla sähköakustinen hyötysuhde (paljonko sisään menevästä sähkäsignaalista muuttuu ääni-energiaksi) voi olla useita prosentteja, yleensä kuitenkin vähemmän.
Normaalien, hifikäyttöön tarkoitettujen kaiuttimien hyötysuhteet pyörivät jossain 1 % hujakoilla, joten ei ole mikään ihme, että luukutettaessa esim. 100 W teholla kaiuttimet kuumenevat, kun 99 W sähkötehosta muuttu lämmöksi jo itse kaiuttimessa
Kaiuttimen impedanssi kuvaa kuinka paljon kaiutin ottaa virtaa vahvistimesta tietyllä vahvistimen ulostulojännitteellä. Ideaalinen 8 ohmin kaiutin ottaa virtaa saman verran kuin 8 ohmin vastus ja ideaalinen 4 ohmin kaiutin tuplaten sen mitä 8 ohminen. Käytännössä kaiuttimen impedassi ei ole mikään vakio 8 tai 4 ohmia, vaan se vaihtelee voimakkaasti taajuuden mukaan. Tyypillisesti nimellisimpedanssi on määritelty niin, että kaiuttimen impedanssi on keskikmäärin tuota luokkaa ja se voi pienimmillään olla 3/4 osaa nimellisimpedanssistaan joillain taajuuksilla (markkinoilla on tosin kaiuttimia, jotka rikkovat tätä sääntöä vastaan).
Kaiuttimiin merkitään nimellisimpedanssi ja vahvistimiin pienin sallittu impedanssi, jotta voitaisiin arvoidan vahvistimen sopivuuttaa kaiuttimen ohjaamiseen. Kun kaiuttimen nimellisimpedanssi on vahvistimen suositellulla niin vahvistimesta saadaan se teho kuin valmistaja on luvannut. Jos numellisimpedanssi on isompi, niin saadaan vähemmän tehoa. Jos kaiuttimen nimellisimpedanssi on pienempi kuin vahvistimen pienin sallittu impedanssi, niin tällöin olet ylikuormittamassa vahvistinta, mistä seuraa vahvistimen ylikuumenemista, toimitahäiriöitä, suojapiirien laukeamista tai pahimmassa tapauksessa vahvistimesi hajoaminen.
Nimellisimpedanssi kertoo loppujen lopuksi aika vähän kaiuttimen todellisesta impedanssista, mutta jos impedanssi nyt olisi jotakuinkin vakio, niin 8 ohmin kuorma vaatii vahvistimelta huomattavasti vähemmän virtaa kuin matalampi ohminen kuorma. Käytännössä kaiutitmen impedanssi on toistoaluuella kaikkea muuta kuin tasainen 8 ohmia. Kaiuttimien todellinen impedanssi on niin kompleksinen taajuuden mukaan muuttuva ilmiö, että pienistä heitoista ei kannata valittaa vähääkään.
Toisinaan sanotaan että nimellinen impedanssi ei ole niinkään merkittävä vaan se kuinka tasainen impedanssi kaiuttimella on sen toistoalueella. Käytännössä minkään kaiuttimen impendassikäyrä ei ole mitenkään tasainen, eikä tämä aiheuta mitään merkittäviä ongelmi vahvistimelle, kunhan kaituttimen impedassi ei pääse putoamaan jolla tietyllä taajuudella aivan kauhean matalaksi (hyvin paljon nimellisimpedanssia pienemmäksi). Yleensä normaaleissa kotikaiuttimissa tuo impedanssi ei putoa kovin alas, mutta joissan huippuhifikaiuttimissa impedanssi joillakin taajuuksilla saattaa pudota hyvinkin alas, vaikka nimellisimpedanssi olisikin korkea. Tälläisessä tilanteessa jotkut pieniä impedansseja huonosto hallitsevat vahvistimet voivat mennä "kyykkyyn". Välttämättä tätä ei voi pitää vahvistimen ongelmana, koska kaiutinta suunnitellessa olisi pitänyt mielestäni ottaa huomioon se että sen impedanssi pysyy järkevissä rajoissa ja merkitä siteen kaiuttimen nimellisimpedanssiksi sellainen arvo, joka kuvaa kaiuttimen käyttäytymistä niinkuin se on eikä vaan jotain "värää" arvoa joka tulee suunnittelijalle mieleen tyypilliseksi impedanssiksi. Esimerkiksi IEC:n standardi IEC60268-3 kertoo kaiuttimien nimellisimpedanssista että kaiutimen todellisen impedanssi ei saisi laskea millään taajuudella alle 80% nimellisimpedanssiarvosta mutta standardi ei aseta rajoja kuinka suureksi kaiuttimen impedanssi saa kasvaa. Valitettavasti jotkin hifikaiuttimet standardin vastaisesti on merkitty niin suurille impedasseille että tuo 80% säätä ei päde (jos ne olisi merkitty standardin mukaisesti, niin silloin niihin olisi pitänyt merkitä pienempi nimellis-impedanssi).
Näistä kaiuttimien impdansseista ja niiden sopivuuksista tunnutaan pitävän aivan liikaa meteliä. Normaaliolosuhteissa kaikki yli neljä ohmiset normaalit dynaamiset kaiuttimet toimivat läheskaikkien vahvistimien kanssa (varmasti jos vahvistin lupaa toimia 4 ohmin kuormaan saakka) ellei niitä luukuteta pitempia aikoja ihan särörajalle. Jos särörajalle joutuu luukuttamaan, on tullut hankittua liian pieni vahvistin. Halvoissa vahvistimissa, joiden voisi helposti kuvitella hajoavan helpoiten, on yleensä käytetty mikropiireillä toteutettuja pääteasteita joissa on aina sisaanrakennetut ylikuormitussuojat, jotka suojaavat vahvistinta yleensä hyvinkin rankkoja ylikuormituksia vastaan tehokkaasti.
Kaiuttimen impedanssin on oltava vähintään se mikä vahvistimessa on ilmoitettu alimmaksi sallituksi. Kaiuttimen impedanssi voi olla suurempi kuin mitä vahvistimessa on ilmoitettu suositelluksi kaiuttimen impedanssiksi. Suurempi kaiuttimen impednassi ei aiheuta ongelmia vavistimen toiminnalle, vahvistin pystyy vaan antamaan tällaiseen suurempi-impedanssiseen kaiuttimeen vähemmän tehoa.
Äänentoistojärjestelmissä tarvitaan useita erilaisia kaiuttimia, koska yksi kaiutin ei voi toistaa koko ihmisen kuuloaluetta (16Hz - 16kHz). Diskanttikaiutin ei kestä matalia ääniä ilman, että ääni säröytyy ja bassokaiutin toistaa korkeat äänet huonosti. Lisäksi matalan taajuuden suuri energiamäärä myös grillaa typillisesti bassoelementtiä paljon pienemmälle teholle mitoitetun diskanttielementin hetkessä jos sinne päästetään matalia taajuuksia. Näiden syiden takia ääni on jaettava niin, että diskanttikaiuttimelle menee ainoastaan korkeat äänet (yli 4 kHz), bassokaiuttimelle ainoastaan matalat äänet (alle 100 Hz) ja keskiäänikaiuttimelle ainoastaan keskiäänet (100Hz - 4kHz). Tähän tarvitaan jakosuotimia.
Jakosuotimia on kahdenlasia: aktiivisia ja passiivisia. Aktiivinen jakosuodin jakaa äänet eri kaiuttimille jo ennen vahvistimia. Tällöin diskanttikaiuttimille on yksi vahvistin, jonka läpi kulkee ainoastaan korkeita ääniä, keskikaiuttimille on oma vahvistimensa ja bassoille on oma vahvistimensa. Kaiuttimet ovat tällöin kytketty suoraan omaa taajuusaluettaan vastaaviin vahvistimiin. Aktiivinen jakosuodin toimii linjatasoisilla signaaleilla tarvitsee tasavirtaa tuottavan virtalähteen toimiakseen.
Passiivinen järjestelmä (järjestelmä, jossa on passiiviset jakosuotimet) pärjää yhdelläkin vahvistimella, joka vahvistaa yksin koko taajuusalueen. Tämä toimii hyvin, koska vahvistimet toimivat usein koko ihmisen kuuloalueen kattavilla äänillä. Tällöin ääni jaetaan eri kaiuttimille vasta, kun se on vahvistettu. Tämä tehdään passiivisella jakosuotimella. Passivinen jakosuodatin koostuu keloista, kondensaattoreista ja vastuksista. Näiden avulla huolehditaan, että jokaiselle elementille pääsevät vaan ne taajuudet, joita se pystyy kunnolla toistamaan. Et useinkaan näe passivisia jakosuotimia, koska ne on tyypillisesti asennettu kaiutinkoteloiden sisään.
Aktiivinen jakosuodatin jakaa linjatasoisen signaalin eri alueille ja sitten ne signaalit vedetään omille vahvistimilleen. Tämän vahvistimen perään on suoraan kytketty kyseisen taajuusalueen kaiutinelementti. Aktiivinen jakosuodatin sisältää aktiivista elektroniikkaa (tyypillisesti operaatiovahvistimia) ja se vaatii oman käyttöjännitteen toimiakseen. Aktiivinen jakosuodatin pystyy vahvistamaan ja vaimentamaan signaalia tarpeen mukaan.
Tyypillinen passivinen jakosuodatin on normaleissa hifikaiutitmissa oleva keloista, kondensaattoreista ja vastuksista koostuva jakosuodatin, joka jakaa vahvistimelta tulevan signaalin eri kaiutinementeille. Passivinen jakosuodatin toimii passiivisesti, eli ei tarvitse toimiakseen mitään ulkoista erillistä teholähdettä. Passivinen jakosuodatin pystyy ainoastaan jakamaan signalin eri kaiutinelementeille ja vaimentamaan tarvittaessa joitain taajuuksia. Jos jokin taajuusalue on liian heikko tasoltaan, niin passiivijakosuotimella sitä ei voida voimistaa.
Periaatteessa passiivisia vastuksista, keloista ja kondensaattoreista koostuvia suotimia voitaisiin käyttää linjatasoisenkin signaalin suodattamiseen ja jakamiseen usean päätevhavistimeen, muttä tälläistä ratkaisua ei yleensä käytetä, koska homma onnistuu paremmin aktiivisella suotimella.
Perinteisessä passiiviratkaisussa voimakkussäätimeltä saatava 0 - 1 V korkeaohminen signaali viedään päätevahvistimelle, joka vahvistaa sen esim. 100 W vahvistimessa 0-20 V suuruiseksi ja kaiutin saattaa sitten ottaa 0-5 A virtaa (4 ohmin kuorma). Diskanttikaiuttimille ei pidä päästää matalia taajuuksia (palaisivat) eikä bassokaiuttimille korkeita ääniä (suuntaavuusongelmia jne.), joka toteutetaan keloista ja kondensaattoreista (ja mahdollisesti vastuksista) koostuvilla passiivisilla jakosuotimilla.
Kelojen pitää kestä useamman ampeerin virtoja, joten langan paksuuden pitää olla vähintäin 0,5 - 1 mm ja lisäksi yleensä joudutaan käyttämään ilmasydämisiä keloja, sillä muussa tapauksessa sydänaineen kyllästyminen voisi aiheuttaa ongelmia. Tämän takia keloista tulee varsin isoja ja kalliita. Vastaavasti kondensaattoreiden tulee kestää kymmenien volttien jännite ja kun tarvittavat kapasitanssit ovat alhaisten impedanssitasojen takia usein 1-300 uF, joten kondensaattoreista tulee varsin kookkaita ja kalliita.
Näiden komponenttien toleranssit saattavat hyvinkin olla +/- 5 % luokkaa, jolloin vaarana on, että oikea ja vasen kaiutin kuulostaa erilaiselta. Huono toleranssi myös aiheuttaa sen, että kovin jyrkkiä suotimia on teollisessa mittakaavassa vaikea toteuttaa, tämän vuoksi kunkin elementin yhteydessä on usein vain yhdestä kelasta ja konden- saattorista koostunut suodin, jonka jyrkkyys on 12 dB/oktaavi. Jonkin 18 tai 24 dB / oktaavi jyrkkyyden toteuttaminen näin laajan toleranssin omaavilla komponenteilla saattaa aiheuttaa todella pahoja virheitä taajuus- ja vaihevasteessa.
Koska eri elementtien herkkyydet ovat erilaisia, joudutaan tasapainoisen soinnin aikaansaamiseksi herkimpiä elementtejä vaimentamaan vastuksilla, joilta vaaditaan useamman vatin tehonkestoja, eli osa vahvistimen tehosta muuttuu suoraan lämmöksi jo jakosuotimessa. Koska passivijakosuotimella on mahdollista ainoastaan päästää halutut taajuudet sellaisenaan läpi tai vaimentaa niitä (liian heikkoa taajuut ei voi vahvistaa), ovat passivisuotimella tehdyt taajuuskorjaukset aika rajoittuneita. Jos tilanne on sellainen, että joku taajusalue on liian hiljainen muihin verrattuna, niin ainut mitä passivijakosuotimella voi tehdä asian hyväksi on vaimentaa niitä kaikkia muita taajuuksia (ja näin synnyttää tuntuvia tehohäviöitä jakosuotimeen).
Lisäksi jos esim. hyvin voimakas bassosignaali yliohjaa vahvistimen, katkaisee se samalla myös kaikkien muiden taajuuksien (aina korkeimpia diskantteja myöten) pääsyn kaiuttimille, jolloin yliohjautuminen kuulostaa hyvin pahalta.
Aktiivisuotimessa voimakkuussäätimeltä saatava 0-1 V signaali viedään operaatiovahvistimista, kondensaattoreista ja vastuksista koostuviin aktiivisuotimiin, josta saadaan 0-1 V signaalit esim. bassoille, keskiäänille ja diskantille. Impedanssitasot voidaan aktiivisuotimissa valita melko vapasti, jolloin kondensaattoritkin jäävät useimmiten alle 1 uF suuruisiksi. Aktiivisuotimissa käytettäviä tarkkuusvastuksia ja tarkkuuskondensaattoreita on saatavilla jopa +/-1 % toleranssilla, joten korkeamman asteen suotimiakin (esim. 24 dB/oktaavi) pystytään valmistamaan ilman että joudutaan etsimään sopivia komponenttipareja nimellisesti samankokoisista komponenteista.
Nämä kolme 0-1 V signaalia viedään sitten suoraan kolmeen päätevahvistimeen, jotka vahvistavat ne esim. 0-20 V 0-5 A suuruisiksi, josta signaali johdetaan suoraan kaiuttimen puhekeloille ilman mitään jakosuotimia.
Aktiivinen jakosuodin ja päätevahvistimet sijoitetaan usein itse kaiutinkoteloon tai on muuten kiinni kaiutinkotelosta, jolloin puhutaan aktiivikaiuttimista.
Käytännössä diskanttikanavaa varten ei kannata täysitehoista vahvistinta laittaa, ei diskanttielementti sitä kuitenkaan kestäisi, eikä musiikissa täystehoisia korkeita diskanttisignaaleja esiinny, joten diskanttivahvistin mitoitetaan yleensä pienemmäksi.
Kun on lukuisia rinnakkaisia pääteasteita, ei esim. bassokanavan yliohjautuminen katkaise diskanttikanavan signaalia, joten hetkellinen yliohjautuminen ei kuulosta läheskään niin pahalta kuin passiivijakosuodatuksen kanssa.
Eri kaiutinelementtien erilainen herkkyys voidaan huomioida yksinkertaisesti ajamalla vähemmän signaalia herkimmän elementin vahvistimeen.
Aktiiviratkaisu ei ole välttämättön aivan ylettömästi passiviratkaisua kalliimpikaan, koska päätevahvistin ei loppujen lopuksi ole kovin kallis valmistaa, jos tyydytään kohtuullisiin tehoihin. Integroituna piireinä läytyy ihan laadukkaita päätevahvistimia noin 50 W tasolle asti. Monen nykyaikaisen aktiivikaiuttimen sisältä löytyy tälläisiäpiirejä päätevahvistimina.
Toki aktiivikaiutinratkaisulla on ongelmansa, sillä koska aktiivinen jakosuodatus sijaitsee yleensä voimakkuussäätimen perässä, tällöin hiljaa kuunneltaessa suotimen oma kohina tulee suhteellisesti ottaen voimakkaammin kuuluville heikon hyötysignaalin nähden. Tämän takia aktiivisuotimen oma kohina pitäisi olla pienempi kuin pääteasteen kohina tai sitten voimakkuussätimien pitäisi olla aktiivisuotimien ja päätevahvistimien välissä (vaatisi kolmoispotentiometrin). Järkevästi suunniteltu aktiivisuodatin ei huononna äänenlaatua mitenkään havaittavasti, mutta jotkut aktiivisuodattimet on pilattu sillä, että ne on yritetty totteuttaa liian halvalla (liina paljon suodatusta on yritetty tehdä yhden operaatiovahvistimen ympärille, mistä seuraa äänenlaadullisia ongelmia).
Yksi syy että aktiivikaiuttimet eivät ole yleistyneet kotikäytössä voi olla niiden korkeana pidetty hinta. Vaikka aktiivikaiutinratkaisu ei tyypillisest maksakaan mitenkään tuntuvasti enempää kuin perinteinen hyvälaatuinen kaiutin ja vahvistin sille, tuntuu tämäkin hintataso monesta kuluttajasta liian korkealle, kun eniten myydyt audiolaitteet ovat niitä parin tonnin muovisia ministereoita. Tyypillisesti hifikäyttöön sopivien aktiivikaiuttimien hintaso on noin neljästä tonnista parilta ylöspäin.
Toinen suuri syy aktiivikaiuttimien harvinaisuuteen kotikäytössä on sähkönsyötön järjestäminen yhdysrakenteisille aktiivikaiuttimille, sillä kullekin kaiuttimelle pitää audiosignaalin lisäksi viedä käyttösähköt, joko niin, että kaiuttimelle viedään erillistä verkkojohtoa pitkin verkkojännite lähimmästä pistorasiasta. Tämä on lisännyt lattialla risteilevien piuhojen määrää (hankaloittaen siivousta) ja lisäksi virran kytkeminen ja katkaiseminen on hankalaa.
Aktiivikaiuttimet ovat kotikäytössä yleistyneet ainoastaan tietokoneen kaiuttimina, mutta valitettavasti useimmat luomukset ovat olleet jotain muovipönttöjä joiden äänenlaatu on hyvin heikkotasoinen verrattuna mihinkään hifikaiuttimeen.
Tyypillisesti kun laitteistoa kuuntelee mukavalla kuunteluvoimakkuudella, niin hyvillä laitteilla kaikki on kohdallaan, eli sointi on napakka ja taisainen. Mutta jos kuuntelee sellaisella iltamyöhä äänenpaineella niin sointi muuttuu pyöreämmäksi ja kohteliaaksi. Eli bassot vaimenevat ja korkeat äänen menettävät terävyytensä.
Tyypilliset kaiuttimet käyttäöytyvät hyvin lineaarisesti eri äänenvoimakkuuksilla (kunnes ne hyvin kovalla alkavat säröttämään). Tämä soinnin muuttuminen johtuu siis pääsosin korvan ominaisuuksista: Suurella äänenpaineella korva kuulee kaikki taajuudet lähes yhtä herkästi, mutta kun äänenpaine laskee, niin korvan suhteellinen herkkyys laskee sekä matalilla että korkeilla äänillä. Tästä johtuen hiljaa kuunneltaessa bassot ja korkat äänen kuullostvat vaimenevan. Esimerkiski 20Hz:n kuulokynnys ihmisillä on noin 70dB, joten tätä pienemmillä voimakkuuksilla nuo matalillat äänet eivät yksinkertaisesti kuulu. Taajuuksien väliset erot tasoittuvat, kun kuunnellaan kovempaa (erot ovat tasoittuneet aika hyvin pois noin 80-90dB äänenpaineilla).
Hyvin pienenä vaikuttavana tekijänä saattaa pitkään suurilla tehoilla ajettaessa puhekelan kuumeta niin paljon, että kaiuttimen Q arvo nousee, jolloin bassovasteeseen tulee pieni piikki. Joissakin simuloinneissa on saatu jopa 2-3 dB bassokorostuma keskitaajuuksiin verrattuna, kun puhekelan lämpötila on lähempänä 200 astetta. Jos kaiuttimen Q arvo on kylmänä melko alhainen (alle 0.7), niin bassot kuuluvat heikoilta ja vasta vähän korkeammalla puhekelan lämpötilalla saavutetaan mahdollisimman suora taajuusvaste. Tämä on varsin marginaalinen ilmiö verrattuna fysiologisiin seikkoihin. Tämä kaiutinparametrien lämpötilariippuvuus on kuitenkin hyvä pitää mielessä yhten mahdollisena selityksenä.
Hiljaisella äänellenvoimakkuusilla tapahtuvaa matalien ja korkeiden äänien vaimentumista kompensoimaan moniin laitteisiin on lisätty loudness-kytkin, jonka on tarkoituksena juuri koristaa noita matalia ja korkeita ääniä kun halutaan kuunnella hiljaa. Tuo loudness-kytkin on toiminnaltaan tyypillisesti hyvin karkea aproksimaatio eikä monestikaan anna toivottua apua, vaan saattaa luonnottomasti ylikorostaa bassoja ja diskantteja. Jos laitteistossasi on loudness-säätö, niin voithan aina kokeilla parantaako vai huonontaako se sointia pienillä äänenvoimakkuuksilla kuunnellessa.
Jos loudnessin vaikutus on liian raju ja rahaa löytyy, niin voit osta muisteilla varustettun taajuuskorjaimen, mittauttaa kuulosi. Sitten voit tehdä taajuuskorjaimella hiljaisten tasojen kuulokäyrääsi vastaavat korjaukset. Muutama muistipaikka riittänee jo kattamaan hiljaiset tasot.
Kaiuttimissa yleinen ongelma on matalien taajuuksien toistaminen tasapainoisesti alimpiin taajuuksiin saakka, joskaan ei ole mitään syytä vähätellä muun taajuusalueen tärkeyttä. Bassoalueen ongelman voi ratkaista hankkimalla sellaiset pääkaiuttimet, jotka pystyvät toistamaan hyvin myös aivan ihmisen kuuloalueen alapäässä. Tällaiset kaiuttimet ovat yleenä aika kookkaita ja kalliita.
Toinen mahdollisuus on käyttää subwooferia, jolloin pääkaiuttimien ei tarvitse toistaa matalimpia bassoja, koska subwoofer huolehtii niistä. Subwooferin toiston yhteensovittaminen pääkaiuttimien kanssa ei ole mitenkään ongelmatonta, joten systeemin oikeaan virittämiseen voi mennä paljonkin aikaa tai sitten tulos ei ole paras mahdollinen. Sisustuksen kannalta pikkukaiuttimet ja subwoofer voi olla helpommin sijoitettava ratkaisu kuin suuret pääkaiuttimet. Varsinkin kotiteatteriharrastus on saanut aikaan sen, etät kaupoista löytyy aika käteviä ja edullisia pikkukaiuttimia ja subwoofereita.
Kaiuttimien taajuustoiston mittaamisessa aika vaihtelevä käytäntö. Periaatteessataajuusvasteen ylä- ja alarajat ovat niillä taajuuksilla joissa signaali on vaimentunut 3 desibeliä. Monet kaiuttimien valmistajat kuitenkin (laatumerkitkin) mittaavat toistoa -6dB rajassa eikä -3 dB:lla. Joskus näkee ilmoitettavan taajuustoisto -10 dB rajoissa (joillain kuulokkeilla, joillain PA-kaiuttimilla, halvoilla kotikaiuttimilla). Eri kaiuttimien taajuustoistorajat eivät ole vertailukelposia ellei niitä ole mitattu samalla tavoin, joten luvattu taajuustoiston alueen numerot ovat aika arvottomia jos ei ole kerrottu mittaus/ilmoitustapaa (kuinka paljon signaali vaimenee noilla annetuilla rajatuuksilla).
3 desibelin vaimennus tarkoittaa tehon puolittumista. Tehon puolittuminen on yleisen käsityksen mukaan juuri ja juuri ihmiskorvalla erotettavissa, vaikka äkkiseltään luulisi toista. Tämä on "vanha" käsitys, jota on pidetty jonkinlaisena yleisesti paikkansa pitävänä totuutena. Mutta asia ei ole aivan näin yksinkertainen. Korva on nimittäin eri taajuuksilla eri tavalla herkkä. Bassotaajuuksilla ihminen ei havaitse yhtä herkästi taajuusvasteen mutkia kuin korkeilla taajuuksilla.
Kolme desibeliä on kuunneltuna todella suuri muutos, jos pudotus tapahtuu välillä 10-20 kHz, eli kuuloalueen yläpäässä. Tuolla välillä jo 0,5 desibelin loiva pudotus kohti 20 kHz:iä on havaittavissa. Suorassa AB-vertailussa sopivalla materiaalilla huomaa heti toisen soivan tummemmin. Yksittäiskuuntelussa taajuusvasteeltaan vaimentunut soi hiukan tylsemmin.
Tästä kolmen desibelin nyrkkisäännöstä, joka on luotu 70-luvulla äänentoistolaitteiden suorituskykyä vastaavaksi sallituksi poikkeama-alueeksi taajuusvasteissa (niin sanottu hi-fi-normi), olisi jo tosin päästävä eroon.
Normaalissa kaiutinelementissä on liikkuvia osia, mutta liike saadaan aikaan ilman, että likkuvat osat koskettavat toisiaan. Liikkuva kartio pysyy radallaan ulomman ja sisemmän ripustuksen varassa. Ripustukset on pyritty tekemään väsymättömistä materiaaleista, ja ne eivät normaalissa kotikäytössä kulu sen enempää kuin CD-levytkään.
Suurempi ongelma kuin kuluminen on joidenkin kaiutinelementtien ikääntyminen. Tieettynä aikana 1970- ja 1980-luvuilla bassoelementtien kartion reunaripustukseen käytettiin vaahtomuovia. Osa näistä vaahtomuoviripustuksista haurastuvat vanhetessaan ja alkavat hajota.
Myös perinteisestä kumista valmistetut kaiuttimen reunukset vanhenevat. Tämä tulee sille siten, että kumireunuksisten elementtien kumi "kuivuu", eli kovettuu ikääntyessään. Kumilaatuja kun on varsin monenlaisia, asiasta ei voi antaa mitään yksityiskohtaista opastusta, mutta sitä voi kuitenkin pitää melko itsestään selvänä, ettei 10-20 v. vanhojen elementtien liikerata/herkkyys vastaa enää alkuperäistä uutta. Kun kumi on jäykistynyt riittävästi (=bassot kateissa), se alkaa murtumaan liikuttelusta. Toki joitakin hyvinkin stabiileja kumilaatuja saattaa olla, mutta näihin törmää melko harvoin.
Korkeäänielementissä taas on saatettu käyttää niin sanottua magneettista nestettä puhekelan raossa. Tämä magneettinen neste koostuu öljystä ja rautahileista. UUtena ja kunnolla toimiessaan tämä ferrofluid-neste parantaa diskanttielementin impedanssikäyttäytymistä. Joissain tapauksissa öljy vanhetessaan "kuivuu" ja elementti ei nää toimi suunnitellulla tavalla.
Vanhaa kaiutinta uhkaavat siis materiaalien ikääntymisestä aiheutuvat vaivat, ei käytön aiheuttama kuluminen.
Herkkyys on periaatteessa sama kuin kaiuttimen hyötysuhde, silloin kun herkkyys ilmaistaan desibeleinä äänenpainetta per joku wattimäärä ja etäisyys kaiuttimesta. Tyypillisesti herkkyys ilmoitetaan kuinka monta desibeliä ääntä kaiutin tuottaa metrin päähän kun siihen syötetään 1 watin teho.
Asia ei käytännössä ole ihan näin helppo. Kaiuttimen suuntaavuus vaikuttaa siten, että suuntaavampi kaiutin antaa enemmän desibelejä eteenpäin kuin hyötysuhteeltaan samanlainen mutta vähemmän suuntaava kaiutin. Lisäksi herkkyys ja/tai hyötysuhde joskus ilmoitetaan puoliavaruuden (2Pii) kuormituksen mukaan, jolloin arvot ovat korkeampia. Joskus herkkyys ilmoitetaan desibeleinä per tietty jännite (yleensä 2.83V joka tuottaa 1W tehon 8 ohmin kaiuttimeen), jolloin myös impedanssi vaikuttaa lopputulokseen, mikäli herkkyydestä laskee hyötysuhteen.
Tyypillisten hifikaiuttimien hyötysuhteet ovat alueella 85-95 dB 1 watin teholla metrin päästä. PA-äänentoistoon tehdyissä kaiuttimissa hyötysuhde on yleensä parempi (tyypillisesti luokkaa 95-105 dN 1 watin teholla 1 metrin päästä).
Yleisen uskomuksen mukaan kaiuttimien kokonaisherkkyys lisäntyy kolmella dB:llä kun kytketään kaksi elementtiä rinnan, ja toisinpäin, jos kaksi elementtiä kytketään sarjan herkkyys tippuu kolmella dB:llä. Todellisuudessa näin ei tapahdu, eikä itse kaiuttinelementtien herkkyyttä ei voida mitenkään muuttaa minkäänlaisilla kytkennöillä.
Syy tähän yleiseen väärinkäsitykseen on seuraava: Kaiuttimien herkkyys ilmoitetaan desibeleissä per yksi watti mitattuna yhden metrin etäisyydeltä(dB/1W/1m). Vanhan tavan mukaan kun kaikki elementit olivat 8 ohmisia niitä mitattiin 2,83V:n jännitteellä (joka vastaa yhtä wattia 8ohmiin), ja moni käyttää vieläkin näitä samoja mittaustapoja tänäpäivänä riippumatta siitä ovatko kaiutinelementit 2/4/6/8/16ohmisia. Tämä vaikuttaa huomattavasti mittaustulokseen: esim 4ohmin kaiuttimelle saadaan herkkyydeksi esim 93dB/W (vaikka tämä todellisuudessa pitäisi olla 93dB/2,83V tai 90dB/1W, koska 2,83 voltin jännitteellä 4ohmin kuormaan saadaan tehoksi 2W!).
Kun kaksi elementtiä kytketään rinnakkaiskytkennällä toisiinsa impedanssi(Z) puolintuu, ja vastaavasti sarjakytkennässä tuplaantuu. Nyt kun käyteetään tiettyä kiinteää jännitettä kun mitataan herkkyyttä näyttää tosiaankin siltä, kuin herkkyys nousisi +3dB:iä, mutta tämä johtuu seuraavasta:
2,83V / 8ohm = 1W 2,83V / 4ohm = 2W 2,83V / 2ohm = 4W.......Tämä tarkoittaa sitä, että herkkyys ei parane, vaan kaiuttimiin syötettäisiin 2 kertaa enemmän tehoa mikä kyllä saa aikaan +3dB:n äänepainelisäyksen. Oikeasti tapahtuu seuraavasti: jos syötetään 1 watti siihen kuormaan mitä rinnakkaiskytketyt elementit esittävät, niin kumpaankin elementtiin menee vain 0,5 wattia.
Kahden elementin asentaminen aiheuttaa tietysti kartiopinta-alan kasvaminen, mikä ja sen aiheuttamasta akustisen hyötysuhteen kasvamista. Vaikka tässä rinnankytkennäss pinta-ala kaksinkertaistuu, niin puolella teholla kartio liikkuu puolet vähemmän, eli Sd*Xmax pysyy vakiona! (Sd = kartion pintaala ; Xmax =linearinen liikerata).
Jakotaajuudella tarkoitetaan kaiuttimessa tai kaiutinsysteemissä olevien suotimien taajuuksia. Kaksielementtisessä kaiuttimessa käytetään suodattimia jakamaan toistettavaa signaalia siten, että ainoastaan matalat taajuudet pääsevät bassoelementille ja ainoastaan korkeat äänet diskanttielementille. Jakotaajuus ei ole missään kaiuttimessa mikään absoluuttinen raja, vaan se on vaan rajataajuus, joka ylä/alapuolella äänisignaali alkaa vaimenemaan vaimenee tasaisesti mennessä kaumemmaksi jakotaajuudesta. Jakotaajuus ilmoittaa ainoastaan (yleensä) sen taajuuden, jolla ääni on vaimentunut 3dB alkuperäisestä voimakkuudesta. Optimaalista olisi, että kaiuttimien jakotaajuudet asetetaan siten, että kun toisen elementin toisto alkaa vaimenemaan, niin samaan aikaan toisen elementin ääni alkaa kuulumaan. Tällöin kaikkien kaiutinelementtien yhteenlaskettu vaste olisi suora.
Kaiuttimella jonka herkkyys on suurempi pystytään aikaansaamaan saman tehoisellla vahvistimella enemmän ääntä kuin heikomman herkkyyden omaavilla kaiuttimilla. Onko suuri herkkyys sitten hyvä vai huono asia riippuu siitä, miten se on saavutettu. Ilman laadullisia heikennyksiä saavutettu suuri herkkyys on hyvä asia kun kaiuttimesta saadaan enemmän ääntä vähemmällä sähköllä, ovat kaikki magneettipiirin muodostamat säröt pienempiä. Myös puhekelan lämpötilan nousu ja sen aiheittamat ongelmat ovat vähäisempiä.
Korkea hyötysuhde (suuri herkkyys) pienessä kaiuttimessa on kuitenkin kyseenalainen juttu, sillä se tarkoittaa automaattisesti, että bassotoisto ei ulotu alas ainakaan samalla hyötysuhteella.
Tehonkestolla tarkoitetaan kuinka paljon kaiuttimeen voi syöttää äänisignaalia niin että se vielä kestää tätä vaurioitumatta (oletuksena tyypillinen musiikkisignaali jossa suurin osa energiasta bassoalueella). Tehonkestolla tarkoitetaan puhekelan sähköistä kestävyyttä. Kaiuttimen jatkuvaa tehonkestoa rajoittaa kuinka tehokkaasti tehohäviöissä syntyvä lämpö pystytään välittämään pois kaiuttimen puhekelasta. Liian suuri määrä jatkuvaa tehoa saa aikaan puhekelan kuumenemisen liikaa, mikä aiheuttaa että käytetyn langan eriste alkaa sulaa. Jos kaiuttimella soitetaan tavallista musiikkia, eikä ääntä päästetä säröytymään, jatkuva teho pääsee tuskin koskaan niin suureksi, että elementti vaurioituisi sen seurauksesta.
Rakenteeltaan hyvä elementti voi sietää huomattavastikin nimellistehoaan enemmän tehoa musiikin huipuissa. Toisaalta elementin puhekela voi pohjata ja vahingoittua jo puolella nimellistehosta, jos sen mekaaninen liikerajoitus on huonosti toteutettu ja siihen syötetään liian matalia taajuuksia. Kaiuttinelementin kartion liike eri taajuuksilla riippuu elementin ominaisuuksian lisäksi myös käytetystä koteloinnista. 100W kaiutin voi hyvinkin hajota 20Hz 100W sinistä.
Tyypillisesti kaiuttimet kestävät yleensä hetkellisesti tehoa paljonkin enemmän kuin jatkuvaa tehoa (olettaen tietenkin että elementin liikealue ei tule esteeksi), koska pienessä hetkellisessä kuormituksessa tuo puhekela ei vielä ehdi lämmetä liikaa (kunhan keskimääräinen teho ei ylitä suurinta sallittua sähköistä kestävyyttä). Aika monessa kaiuttimessa nykyään ilmoitetaan sekä jatkuva että hetkellinen tehonkesto.
Kaiuttimen herkkyydellä kuvataan kaiuttimen hyötysuhdetta ja kuinka paljon siitä saa äänenvoimakkuutta ulos. Yleensä kaiuttimen herkkyys ilmoitetaan desibeleinä 1 watin teholla metrin päästä. Tyypillisesillä hifikaiuttimilla tämä herkkyyn on yleensä 85-95 dB/1W/1m luokkaa. PA-kaiuttimet ovat yleensä herkempiä ja herkkyys on usein 95-105 dB/1W/1m luokka. Herkkyys vaikuttaa tuntuvasti kuinka paljon ääntä saat ulos kaiuttimesta tietyllä vahvistinteholla. Jos esimerkiksi syötät 10W äänitehoa epäherkkään hifikaiuttimeen (88 dB/1W/1m) saat ulos vain 98 dB äänenpaineen metrin päähän kaiuttimesta, kun samalla vahvistimella saisit herkällä PA-kaiuttimella (103 dB/1W/1m) aikaan 113 dB äänenpaineen.
Kaiutinelemnettien ominaisuudet vaikuttavate kaiuttimen herkkyyteen olennaisesti. Kevyt vaimentamaton kaiutinelementin kartio antaa tietynkokoiselle kaiutinelementille suuremman herkkyyden kuin raskas vaimea kalvo. Vaimentamattomuuudesta seuraa kuitenkin värittymiä. Kaiuttiment voimakertoimen (Bl) kasvattaminen lisää myöskin kaiutinelementin hyötysuhdetta mutta ei aiheuta toistoon ongelmia.
Kaiuttimen herkkyyteen vaukuttaa lisäksi käytetty koteloratkaisu ja jakosuotimen toteutus. Yleensä mitä monimutkaisempi jakosuodin on käytössä sitä enemmän tehoa hukkuu jakosuotimeen. Joissain kaiuttimissa jakosuotimessa on kohttuullisen paljon tehoa kuluttavia vastuksia sovittamassa eri herkkyyksiä elementtejä toimimaan hyvin yhteen (herkemmän elementin herkkyys pitää sovittaa epäherkempään vaimentamalla herkempään elementtiin menevää signaalia vastuksella).
Bassotaajuuksilla hyötysuhdetta voi kuvata yhtälöllä: hyötysuhde = vakio * kotelon tilavuus * alarajataajuus^3. Vakion suuruus riippuu kotelointiperiaatteesta ja Q-arvosta. Refleksikotelo on tehokkaampi kuin suljettu kotelo ja korkeat Q-arvot ovat tehokkaampia kuin pienet. Yhtälö kertoo myös, että on järkevämpi tinkiä alarajasta kuin hyötysuhteesta, jos haluaa pienen kaiuttimen.
Kun kaiutinkotelon tilavuus ja refleksiputken ilmamassa menevät resonanssiin, kaiutinelementti näkee hyvin suuuren mekaanisen impedanssin. Tästä syystä kaiutinelementin kalvon liikepoikkeama pienenee jyrkästi. Kaiuttimen äänisäteily voi siitä huolimatta olla voimakas, sillä refleksiputkessa heiluva ilmapatsas tekee varsinaisen likaisen työn. Viritystaajuuden tienoilla kaiutinkotelo toimii elementin kannalta akustisena vahvistimena. Näin saadaan kaiuttimen bassotoistoa voimakkaammaksi tuolla viritystaajuuden ympäristössä.
Äänitaajuuksilla jotka ovat paljon refleksikotelon viritystaajuutta suurempia tuo refleksiputki ei merkittävästi vaikuta toistoon. Taajuuksilla jotka taas ovat viritystaajuutta paljon pienempiä tuo refleksiputki ei pysty antamaan mitään merkittävää vastusta kaiutinelementille (on kuin reikä kotelossa) joten viritystaajuuden alapuolella kaiutinelementin liikepoikkeama pyrkii voimakkaasti kasvamaan, koska kotelossa oleva ilma ei pysty tarjoamaan sille riittävää vastusta kun se pääsee karkaanmaan refleksiputken kautta melko vapaasti ulos.
Aktiivikaiuttimella tarkoitetaan pääsäntöisesti yhdistelmää, jossa kaiutinelementit, tehovahvistimet ja jakosuodattimet on rakennettu samoihin kuoriin. Kun vahvistin on samassa kotelossa kaiuttimen kanssa niin syntyy kätevä kokonaisuus johon tarvitsee viedä sisään ainoastaan linjatasoinen äänisignaali ja sähkönsyöttö. Tämän takia aktiivikaiuttimia käytetään tietokoneiden lisäkaiuttimina ja silloin kun tarvitaan kätevästi siirretävää äänentoistolaitteistoa. Joissin hyvin järeissä aktiivikaiutinjärjestelmissä vahvistimet joskus pakko rakentaa erilliseen yksikköön (esim. paino- tai jäähdytyssyistä), mutta tällöinkin nimitystä aktiivikaiutin voidaan kuitenkin käyttää, kun tehovahvistimet sisältävä elektroniikka yksikkö on suunniteltu käytettäväksi vain ja ainoastaan tietyn kaiuttimen yhteydessä.
Aktiividella jakosuotimella varustetussa aktiviivikaiuttimissa on oma vahvistin jokaista kaiutinelementtiä varten. Äänisignaalin suodatus tapahtuu elektronisesti linjatasoisella signaalilla ja kaiutinelementtiä varten suodatettu signaali sitten vaan vahvistetaan vahvistinasteella ja syötetään elementille. Koska suodatus tehdään aktiivieletroniikalla linjatasoisena, niin momutkaisempikin korjailu on mahdollista ilman passiivisten kaiuttimien jakosuotimien ongelmia. Koska jokaisella kaiutinelementillä on oma vahvistimensa, niin jokaiseen näihin on helppo tehdä erillinen suojaus elementin ylikuormitusta vastaan.
Jakosuodatin voi myös aktiivikaiuttimessa olla toiminta periaatteeltaan passiivinen. Yleensä tuo jakosuodatin tehdään kuitenkin aktiivisena, koska se on monesti aktiivikaiuttimen tapauksessa se paremman tuloksen antava ratkaisu ja voi jopa tulla passiivista jakosuodatin halvemmaksi.
Aktiivikaittimia on hyvin monentasoisia halvoista PC:n multiediakiauttimista aina äänitysstudioissa käytettihin aktiivikaiuttimiin. Halvimmissa aktiivikaiuttimissa (tietokoneiden multimediakaiuttimet) on ainoastaan pyritty aikaansaamaan kompaksilaite jossa on kaikki yksissä kuorissa ja äänenlaatu on jäänyt usein sivuseikaksi.
Aktiivikaiutinratkaisun edut perinteisiin kaiuttimiin nähden:
Piikkien tarkoitus on vain parantaa kaiuttimen sijoituksen mekaanista tukevuutta. Jos kaiutin on huonosti tuettu, se yleensa ilmenee bassojen tarkkuuden puutteina.
Lattiakaiuttimiinkaan ei piikkeja valttamatta tarvitse, jos kaiutin on muuten tukevasti eika esim. keiku kun sormella kevyesti yrittaa heilutella koteloa.
Koaksiaalielementti on kaiutinelementti, jossa samaan elementtin rakenteeseen on yhdistetty sekä basso- että diskanttielementit. Tyypillisesti koaksiaalielementti on toteutettu siten, että normaalin bassoelemenkin keskellä oleva pölykuppi on korvattu sen paikalle asennetulla pienellä diskanttielementillä.
Koksielementti on suuntaavampi kuin perinteinen torveton/suuntaimeton kaiutin diskantin osalta. Keskiäänisen aluella rakenne ei suuntaa sen enempää kuin tavallinenkaan samankokoinen bassokeskiääninen. Koakasiaalielementin etuhin kuuluu, että koska sekä korkeita että matalampia ääniä tuottavat äänilähteet ovat samassa paikassa, ei tule eri kaiutinelementtien etäisyydestä johtuvia toistovirheitä mukaan kuvaan.
Ongelmapuoliakin löytyy ja joidenkin mielestä näiden takia koksiaalirakenteiset kaiuttimet eivät kuulosta hyvältä. Diskanttielementin ja kartion väliin jää väkisinkin rako, joka voi aiheuttaa resonansseja. Lisäksi koaksiaalielementin kartio on sekä väärän muotoinen optimaaliseksi kartioksi että väärän muotoinen optimaaliseksi torveksi kun se yrittää olla kohtalaisen käypäinen molemmissa. Lisäksi diskantille ei ole hyväksi, jos torvi liikkuu koko ajan edestakaisin, koska liikkuva kartio-torvi aiheuttaa säröä korkeilla taajuuksilla.
Yleensä televiasiovastaanottimien suunnittelussa äänentoistoon ei tunnuta kiinnitettävän kovinkaan paljon huomiota. Televisioiden kaiuttimet on yleensä koottu hyvin halvoista elementeistä ja television kotelointy yleensä pilaa loputkin toistosta (muovikotelo ja kaiuttimien edessä oleva metalliverkko rämisevät helposti). Lisäksi stereotelevisioissa on ongelmana se, että yhden kohtuullisen kaiuttimen sijasta on sijoitettu kahtee huonoon kaiuttimeen jotka on sitten sijoitettu liian lähelle toisiaan että mitään kunnollista stereokuvaa voisi syntyä (lähellä olevien kaiuttimien signaalit interferoivat keskenään ja saavat taajuusvasteen liuskottaiseksi).
Yleisiä syitä kauttimesta kuuluvalle särölle voi olla vahvistimen säröytyminen tai kaiuttimen elementin liikeradan loppuminen kuin kauttimeen syötetään liikaa tehoa tai liian matalia taajuuksia.
Jos kaiuttimessa jakosuodin jossa on ferrittisydämisiä keloja, niin yksi selitys ilmiölle voisi olla, että kuunteluvoimakkuus aiheuttaa ferriittikelan kyllästymisen. Tällöin syntyy säröä, ja kelan induktanssi pienenee ratkaisevasti. Jos kelan kyllästyminen on ongelma, niin kelan voi vaihtaa enemmän virtaa kestävään ferrittisydämiseen kelaan tai ilmasydämiseen kelaan.
Kaiutinelementin moottorinen voimakkuus on riippuvainen magneetikentän voimakkuudesta magneettvuossa puhekelan kohdalla (magneetin voimakkuus, magneettivuon rakenne) ja puhekelasta. Ripustuksen jäykkyys määrää lepotilan ja siinä pysymisen. Ripustus määrää mekaanisen tehonkeston, eli kuinka herkästi elementti pohjaa freeair-asennettuna (koteloiduissa kaiuttimissa kotelossa oleva ilma toimii jousen tavoin ja lisää koko systeemin "jäykkyytä"). Termodynaamisen tehonkeston määrää puhekelan rakenne (kuinka kuumaksi puhekela saa tulla ja kuinka tehokkaasti lämpö saadaan siitä pois). Ripustus, magneettivuon rakenne sekä puhekelan rakenne määräävät kuinka suuria liikkeitä kaiutinkartio pytyy tekemään ilman että mekaaniset rajat tulevat vastaan tai särö kasva liian suureksi. Kaiutinkartion pinta-ala ja kuinka paljon se voi liikkua määräävät kuin paljon kaiutinkartio pystyy siirtämään ilmaa, eli millaisen äänenpaineen se pystyy synnyttämään. Kaiutinelementin suuntaavuusominaisuuksiin vaikuttaa kaiutinkartion ja pölykupin muoto (yleensä merkityksellisiä vain keskiääni- ja diskanttialueella). Kaiutinelementin taajuustoistoon vaikuttaa useita asioita kuten elementin muotoilu, resonassitaajuus, kartiossa syntyvien resonanssien vaimennus jne.
Bassoelementteille ilmoitettu tehonkesto on se teho, jonka kaiutinelementti kestää siihen syötettävää tehoa. Tätä tehoa rajoittaa kaiuttimen termodynaaminen kesto ja liikepoikkeaman mahdollinen loppuminen.
Yleensä keskiääni- ja diskanttielementeille ei ei ilmoiteta tehonkestoa sellaisenaa, vaan IEC-268-normin mukaisella kohinalla kaiutinvalmistajan valitseman jakosuotimen läpi mitattuna. Tällöin valmistaja ilmoittaa itse elementin tehonkeston sijasta jakosuotimen sisääntulonastoissa olevaa jännitettä vastaavan tehon. Kyseisellä kohinalla mitattuna voisi 100W sisääntuloteho jakautua kolmitiekaiuttimen jakosuotimessa esimerkiksi seuraavasti (kuvitteellinen suuntaa antava esimerkki): 70W bassoelementille, 20W keskiäänielementille ja 10W diskanttielementille.
Jos pelkän elementin tehonkesto ei tiedetä, niin hyvä arvaus tyypilliselle kalottidiskantille on noin 5-10W.
Kun kaiutinelementin puhekela lämpeää niin sen impedanssi nousee koska puhekelan materiaalin resistanssi nousee lämpötilan noustessa. Kun impedanssi nousee niin kaiutinelementtiin pääsee vähemmän tehoa mikä johtaa termiseen kompressioon.
Jos elementit viilenevät kovasti (pakkasen puolelle), niin silloin elementtien kumiosat tuppavvat jäykistymään, mikä tekee elementtien liikkeen raskaammaksi. Tämä laskee ainakin kaiuttimen herkkyyttä. Hyvin kylmää kaiutinta ei kannata luukuttaa kovasti, koska jotkin materiaaleista häurastuva kylmässä, jolloin elementti on helpompi rikkoa. Jos diskanttielementeissä on sisällä öljyä (joissain on, yleenäs kutsutaan nimellä "ferrofluid"), niin silloin pakkanen tuppaa jäykistämään tätä öljyä ja laskea diskanttielementin hyötysuhdetta tuntuvasti ja muuttaa toisto-ominaisuuksia muutenkin.
Monien kaiuttimien tukkoinen ja ponneton dynamiikka matalilla johtuu siitä, että kun liikevara loppuu (joko ripustuksen pelivaran loppuessa tai puhekelan siirtyessä pois magneettikentästä) ei enempää ääntä bassoilla tule. Voihan sitä tehoa olla sitten keskiäänialueella, jossa terminen tehonkesto määrää mekkalan, eikä liikevara. Jos haluaa todellakin änenpainetta, on hyvä muistaa, että mäntä joka aikaansaa painevaihtelun koostuu tekijöistä pinta-ala kertaa iskunpituus. Tietysti jos riittää pienempi äänenpaine (esim. kerrostalossa), toimii pienikin elementti.
Yksiselitteistä vastausta kauttimen syvyysvaikutelman toistoon ei ole. Kaiuttimen syyysvaikutelman toistoon vaikutavat sen suuntausominaisuudet. Kaiuttimen suuntavuus ei ole kuitenkaan automaattisessti autuaaksitekevä asia, kyse on myös siitä, millä tavalla suuntaus on toteutettu. Jos se on totetutettu tavalla, joka kompromissaa muita äänenlaatuun vaikuttavia tekijöitä, voi käydä niin, että tila ei silti välitykään.
Ilmeisen tärkeä, joskin vaikeammin mitattava ja tulkittava ominaisuus on ns. vaihetoisto, eli se, kuinka tarkasti kaiutin toistaa eri taajuudet yhtaikaa kuulijan korviin. Siihenkin vaikuttaa moni asia, elementtivalinnat, suotimen jyrkkyys/loivuus, myös kuunteluhuone ym.
Hyvään syvyysvaikutelman toistamiseen ei välttämättä tarvita suuria paneelikaiuttimia. Kyllä pikkukaiutinkin voi toistaa tilaa erinomaisen hyvin, jos siinä on asiat kunnossa
Usein pikkukaiuttimessa moni asia onkin automaattisesti paremmin kuin isokokoisissa: etulevy on pieni, jolloin elementit ovat kuin luonnostaan mahdollisimman tarkasti etulevyn kokoisia ja lähellä toisiaan. Se merkitsee vähempiä reunaheijastuksia, jotka sotkisivat stereokuvaa ja kaiutin on myös pistemäisempi äänilähde. Isokokoisissa kaiuttimissa tämä asia on yleensä huonommin. Molemmat vaikuttavat stereokuvan ja syvyyden välittymiseen. Väitteet pikkukaiuttimen paremmasta toistosta pitävät paikkansa kun kaiutinta kuunnellaan kohtuullisen läheltä, koska pieni kaiutin ei tyypillisesti heikon suuntaavutensa takia "kanna" kovin kauas, eli sen stereokuvan ja tilanvälityskyky heikkenee nopeammin kuunteluetäisyyden kasvasessa kuin vaikkapa miehekorkeuisessa yksitiepaneelissa.
Samoin kaksitiekaiutin on usein parempi kuin kolmitie, koska se on helpompi saada vaihelineaariseksi ja puhtaammin ja ongelmattomammin soivaksi. Kolmessa tiessä on jo kaksi jakoa ja kolme elementtiä joilla on erilainen suuntakuvio, ja tämä kaikki pitäisi osata yhdistää jakosuotimella.
Suuntaavuuden tasaisuus vaikuttaa myös. Jos kaiuttimen suuntaavuus eri taajuuksilla on tasaista ja muutokset taajuuden funktiona ovat "terveen" tasaisia ja loivia, on kaiuttimella selvästi paremmat edellytykset välittää kuulijan korviin äänitteessä olevat eri taajuudet yhtaikaisesti ilman jyrkkiä muutoksia vaihe- ja muussa toistossa.
Kaiuttimen toisto-ominaisuuksia voi itse tutkia musiikilla tai vaikkapa kohinasignaalilla, nousee seisomaan ja kävelee kaiuttimien edessä, sivulla ja takana. Jos kuuluvat muutokset äänensävyssä ovat loivia, tasaisia eivätkä sisällä omituisia väärävaiheiselta kuulostavia osa-alueita tai kummia möykkyjä taajuustoistossa, on kaiutin näiltä osin ok. Eroja tällä testillä kaiuttimissa on paljon. Kaiutimen äänentoisto joka suuntaan on tärkeä, koska korviin välittyvä ääni on aina kaiuttimen kokonaisvaste kaikkiin suuntiin, vaikka etusuunta painottuu eri verran suuntaavuudesta, sijoittelusta, huoneakustiikasta ja kuunteluetäisyydestä riippuen. Jos vaste tai jokin muu ominaisuus johonkin suuntaan on omituinen, kuuluu tämä aina lopuksi myös kuuntelupaikalle.
Taajuusvasteen tasaisuus on yksi osa kaiutinta, mutta annetun taajuusvasteen mukaan ei voi päätellä muuta, kuin että taajuusvaste on tasainen jollakin tavalla mitattuna. Taajuusvaste voidaan virittää viivasuoraksi, mutta se ei tarkoita, että kaiuttimessa asiat olisivat sitten kaikki hyvin. Monimutkaisella tavalla suoraksi viritetty vaste voi olla saatu aikaan kompromissaamalla pahasti vaihetoistoa, ja tila ei välity.
Ja toisaalta kaiutin, jossa on virheitä vasteessa, mutta suodin on yksinkertainen, voi välittää tilaa ja syvyyttä silti erinomaisesti, koska loivat yksinkertaiset suotimet eivät tuhoa vaihetoistoa. Taajuusvaste toki silti vaikuttaa tilan välittymiseen. Esim. voimakas sopiva keskialuekorostuma saattaa tuoda tavallista enemmän esiin jonkin äänitteen tilavaikutelmaa siksi, että akustiikan "osuus" äänessa sattuu korostuman alueelle.
Jotkut hifilehdet suosittelevat kaiuttimien sisäänajoa, eli voimakasta jatkuvaa toistoa niillä heti uutena. Tämän sisäänajon tarkoituksena on saada kaiuttinelementti "vanhennettua" sellaiseen tilaan, että se saavuttaa normaalikäytön suoritusarvot (joidenkin kaiutinelementtien suorituarvot muuttuvat ensimmäisten käyttötuntien aikana, minkä jälkeen ne tasaanuvat tehtaan lupaamiin normaalikäytön suorituarvoihin).
Suurimmassa osassa tapauksista sisöönajo on humpuukia tavallisen dynaamisen kaksitiekaiuttimen kohdalla. Musiikilla tehty sisäänajo on lähinnä omien korvien sisäänajajoa uuden kaiuttimen soundiin tottumiseksi. Eli kaiutin tuntuu soivan paremmin siksi koska korvat tottuvat siihen, ei siksi että kaiuttimessa tapahtuu jotain muutoksia. Muutamilla harvoilla kaiutimilla bassoelementtien ominaisuudet muuttuvat jonkin verran parin ensimmäisen käyttötunnin aikana, mutta monilla tehdastekoisilla kauttimilla ei kyllä tällä ole pahasti merkitystä, kun elementtien arvot eivät yleensä paljoa muutu ja kaiuttimia on jo "sisäänajettu" tehtaalla sekä elementtien että valmiin kaiuttimien tuotantotestauksessa.
Käytännössä parin kymmenen tunnin break-in muuttaa kumiripusteista bassoa ainakin Qes ja Qms osalta suunnitlleen muutamia prosentteja sekä laskee Fs arvoa pikkuriikkisen. Muutman prosentin muutokset eivät ole kaiuttimen toiminnale mitenkään oleellisia, ja tuntuvasti pienempia kuin kaiutinelementtien valmistustoleranssit. Eli sisäänajossa ei puhuta mistää merkittävistä muutoksista.
Sisäänajo ei ole mitenkään välttämätöntä normaalissa hifikuuntelussa. Jos olet high-endisti, niin sitten saata tuntea tälläisen sisäänajaon tarpeelliseksi, koska et "et tunnu saavan kaiuttimista ulos alussa maksimaalista äänenlaatua". Paras sisäänajo kaiuttimille on musiikin kuuntelu kaiuttimilla heti alussa. Äänentoisto voi hiukan muuttua ensimmäisten kuuntelutuntien aikana. Hyvin pieni osa tästä muutoksesta on kaiuttimessa tapahtunivia muutoksia, suurin osa on muutosta joka tapahtuu pääsi sisällä tottuessasi kaiuttimen sointiin. Mitä paremmin totut kaiuttimeen, sen paremmalle se kuullostaa.
Ilman kuuntelua tapahtuvalle sisäänajolle normaaleille hiikaiuttimille en nää mitään järkevää syytä. Jos kuitekin tunnet sen tarpeelliseksi, niin seuraavassa kappaleessa on muutamia vinkkejä miten tälläisen sisäänajon voi tehdä "oikeaoppisesti":
Sisäänajon voi tehdä normaalilla musiikilla tai vaaleanpunaisella kohionalla kohtuullisella äänenvoimakkuudella, vansinkin jos lähellä ei ole häiriintyviä naapureita. Metelihäiriötä voi yrittää vähentää laittamalla kaiuttimet "kasvotusten" noin 5 cm päähän toisistaan ja kääntämällä toisen kaiuttimen vaihe. Tämä ratkaisu vaimentaa melko paljon ainakin bassotaajuuksia (ellei kyseeessä ole dipoli tai bipolaarinen kaiutin), joten näin voi vähentää häiriöääniä ympäristöön. Korkeampia taajuuksia voi yrittää vaimentaa laittamalla kummakin kaiuttimen päälle yhteisen ison pyhkeen. Tosin ihan tavallinen soitelu toimii sisäänajona ihan hyvin jos ei heti tarvitse sitä parasta ääntä. Tavallisessa kuuntelussa tulee myös "sisäänajettua korvat", kun samalla tottuu uuteen äänentoistoon omassa mielessään.
Jos kyseisellä kaiutinmerkin valmistajalla on webbisivut, kannattaa katsoa josko Suomen edustaja olisi siellä mainittu. HIFI-lehti pitää webbisivuillaan listaa hifilaitteiden maahantuojista osoitteessa http://www.hifilehti.fi/edustajat/. Tästä listasta löytyy niin valmistajan kuin maahantuojan www-sivut ja yhteystiedot.
Kyseessä on merkitä, joka kertoo kaiuttimessa käytety jakotaajuudetä. Kysymyksessä ollut merkintä tarkoittaa, että kauttimen bassoelementti toistaa kaikki alle 3500 Hz äänet ja keskiäänikaiutin toistaa kaikki äänet välillä 3500 Hz - 10 kHz. Tämän kaiuttimen diskanttielementti saa sitten toistaa kaikki yli 10 kHz äänet.
Valmistajan antamasta taajuusvasteesta ei voi kovin paljon päätellä kaiuttimen lopullisesta soimisesta. Jos taajuusvaste on kovin tervän kuoppainen, on oletettavissa, että sointi ei ole hirveä hyvä, mutta toisin päin ei ole mitään takeita. Taajuusvasteen ei tarvitse olla viivasuoja jotta kaiutin soisi hyvin.
Valmistajan ilmoittama melko suora taajuusvasten on tyypillisesti suoraan edestä kaiuttomassa huoneessa mitattu vaste. Tämä on melko suora monissa kotikaiuttimissakin, se on helppo nakki. Ja esitteissä tärkeää, että sen voi näyttää. Mutta riippuen kaiuttimen toteutuksesta, kaiuttoman huoneen vaste ei pidäkään olla suora, että vaste olisi huoneessa suora. Sekä basson että diskantin toteutus, suuntaavuus jne. vaikuttavat kaiuttimen kokonaissointiin huoneessa. On vain isompia ja pienempiä kompromisseja. Kuunteluetäisyys ja huoneen akustointi vaikuttavat, minkälainen vaste on kuuntelupaikalle.
Eli paljon vaikeampaa on saada vaste suoraksi myös kuunteluetäisyydellä normaalissa huoneessa. Kaksi studiokaiutinta, joissa on suora vaste molemmissa, soivat aivan eri tavalla huoneessa. Kuten kaksi ns. kotikaiutintakin. Elementtien koko, jakotaajuudet, suotimien jyrkkyydet, etulevyn koko, elementtien resonanssit, kotelon tukevuus ja vaimennus ja yleensä kaikenlainen suunnittelun onnistuminen vaikuttavat kaiuttimen toistoon. Se on hyvin kompleksinen yhtälö, ja kahta samanlaista kaiutinta ei siksi ole.
Suoraa vastetta ei varsinkaan kaiuttimissa ole olemassakaan. Jos tuijotat niitä valmistajien tai lehtien mittaamia käyriä kaiuttimista, eivät ne kerro aina läheskään totuutta. Lisäksi mittaus on voitu tehdä monella tavalla ja monenlaisissa oloissa, esim. "kaiuttoman huoneen mittaus" on voitu tehdä tietokonemittauksella tavallisessa huoneessa, eikä se aina olekaan totuudenmukainen.
Pelkästä taajuusvasteesta ei juuri stereokuvaa voi arvioida. Jos taajuusvaste on oikein kuoppainen, niin voi arvoida että stereokuvakaan ei ole yleensä erinomainen. Mutta toisin päin ei voi vetää johtopäätöksiä, eli vaikka taajuusvaste olisi miten suora, ei se tekaa mitään stereokuvan laadusta.
Tehovasteesta ja taajuusvasteesta kylläkin voi jo jotain päätellä. Edelleenkin siis olettaen että ei kuunnella 2m villoja seinässä huoneessa. Vaan ei näilläkään tulokislla voi mitään kovin varmaa stereokuvasta sanoa, vaan sen laatu selviää lopullisesti vasta kaiuttimia kuunnellessa.
Jos vahvistimen sanotaan olevan suunniteltu 8 ohmin kaiuttimille, ei vahvistin ole 8 ohminen, vaan se on suositus siihen kytkettävien kaiuttimien pienimmäksi nimellisimpedanssiksi. Tätä kuitenkaan tarvitse ottaa täysin kirjaimellisesti, koska kyseessä on lähinnä valmistajan pyrkimys kertoa kuluttajalle että ko. vahvistinta ei ole suunniteltu ohjaamaan matalaimpedanssisia kuormia, jotka vaativat enemmän virtaa ja kuormittavat vahvistinta ehkä liikaa.
Jos käyttämäsi vahvistimen ohjekirja tai laitteen takapaneeli sanoo, että minimi sallittu kaiuttimen impedanssi, jonka siihen saa liittää on 8 ohmi, ei siihen kannata 4 ohmin kaiuttimia liittää. Jos tälläisen teet, on tulokseja huonompi äänenlaatu sekä mahdolliset laitevauriot.
Tyypilliset kotipäätevahvistimet ovat varsin rajallisia virransyöttökyvyssään (hetkellisisä piikkejä lukuunottamatta), jolloin matalaimpedanssiset kaapit, jotka pyrkivät ottamaan vahvistimesta enemmän virtaa samalla ulostulojännitteellä 8 ohmiset, saavat aikaan vahvistimen lämpenemistä. Mikäli vahvistin on oikein suunniteltu, osaa se laittaa itsensä hiljaiseksi ylilämpenemisen myötä, mutta toisinaan tämä ominaisuus puuttuu ja seurauksena on enemmän tai vähemmän hajallisia komponentteja. Lisäksi matalaimpedanssinen kuorma saattaa aktivoida vahvistimen muita suojapiirejä (esimerkiksi ääni loppuu kun kääntää nuppia vähän kovemmalle).
Oikein huonossa tapauksessa vahvistimesta palaa sulakkeita, päätetransistori tai vahvistimen verkkomuuntaja ylikuumenee kunnes sen sisäinen lämpösulake laukeaa.
Kaiuttimen kerkkyys ilmoitetaan tyypillisesti desibeleinä, joita kaiutin tuottaa yhden watin sisäänmenoteholla 1 metrin päähän kaiuttimen eteen. Tällä lukemalla voi arvoida, kuinka paljon kautin tuottaa äänenvoimakkuuttaa tietyllä vahvistinteholla. Mitä suurempi lukema, sen enemmän ääntä kaiutin tuottaa samalla tehomäärällä (eli sen parempi hyötysuhde siinä on). Jos haluat oikein paljon ääntä, niin valitsemalla herkän kaiuttimen saat paljon ääntä ulos pienitehoisella vahvistimella.
Tyypillisien kotihifikaiuttimien herkkyydet liikkuvat tyypillisesti alueella 80..90 dB/1W/1m. Ammattiäänentoistossa käytettyjen isojen PA-kaiuttimien herkkyydet ovat tyypillisesti luokkaa 90-104 dB/1W/1m. Herkkyysarvot mitataan yleensä kaiuttimien keskiäänialueella (1 kHz tms.). Monissa kaiutinesitteissä nuo herkkyyslukemat saatetaan merkitä vain desibeleiyksiköllä ja tällöin yleensä tarkoitetaan 1W antamaa äänenpainetta 1 metrin päästä, mutta kannatta varmistaa muualta millä tavoin tuo luku on mitattu, koska tässä asiassa on hiukan erilaisia tapoja liikkeellä (jotkin valmistajat yeirttävät saada numeronsa isommiksi vaikka millä kepulikonsteilla).
Kotikaiuttimissa riittää aika pienikin herkkyys (80-90 dB), kun niillä pystyy normaalihuoneeseen ihan tavallisella parinkymmenkin watin vahvistimella saamaan enemmän ääntä kuin mistä naapurit tykkää. Ammattiaudiopuolella tarvitaan herkkiä kaiuttimia, että tarvittavan äänenpaineen aikaansaamiseksi esimerkiksi isoihin yleisötapahtumiin ei tarvitsisi mennä kokonaisvahvistintehossa ihan megawattiluokkaan.
Kotikaiuttimet suunnitellaan yleensä epäherkiksi, koska herkkyys ei ole niin oleellinen parametri kuin äänenlaatu ja basson toistoalue. Kohtuullisen pienen kaiuttimen suunnitteleminen sellaiseksi että se toistaa ääntä ilman värittymiä, toistaa bassoja alas ja on vielä hyvin herkkä on aika mahdoton yhtälö. Jostain noista täytyy tinkiä. Tinkimisen kohde on kotivehkeissä yleensä herkkyys ja PA-kaiuttimissa yleensä itse kaiuttimen taajuusvasteen suoruus.
Kaiuttimen herkkyyden muuttuminen 90 dB:stä 84 dB:hen aiheuttaa sen, että samalla kaiuttimeen viedyllä sähköteholla tästä epäherkemmästä kaiuttimesta saa ulos 6 dB vähemmän ääntä kuin tuosta herkemmästä (vanhempi). Tämä on selvästi havaittavissa hiljaisempana äänenä. Kuulon ominaisuuksien takia bassot saattavat kuulostaa entistä ohuemmilta, koska korvan herkkyys bassoilla putoaa tason pudotessa.
Jos haluaa kaiuttimien soivan entisellä voimakkuudella, pitää kaiuttimiin syötettävää tehoa kasvattaa 6 dB, eli sähköteho pitää nelinkertaistaa. Vähän riippuen voimakkuussäätimen rakenteesta, tämä tarkoittaa, että voimakkuussäädintä pitää lisätä pari pykälää kymmenasteisessa voimakkuuden säätimessä. Jos tämä onnistuu nykyisillä kaiuttimilla ilman että vahvistin yliohjautuu, ei uusien kauttimien kanssa pitäisi tulla ongelmia.
Ainakin kerrostalokäytössä tulee harvemmin kuunneltua yli 1 W tehoilla (2, 83 V 8 ohmiin) jolloin epäherkempi kaiutin vaatisi 4 W tehon, joten parinkymmenenkin watin vahvistimellakin saat luultavasti uusillakin kaiuttimilla ihan tarpeeksi ääntä, ellet sitten tykännyt kuunnella edellisillä kaiuttimilla ihan "nupit kaakossa".
Studiomonitorikaiuttimet ovat useimmat aivan tavallisia kaksi- tai kolmitiekaiuttimia. Niissä käytetään usein samoja elementtejä kuin ns. kotikaiuttimissa. Niissä käytetään täsmälleen samoja periaatteita, jakotaajuuksia ym. ratkaisuja. Niissä ei ole mitään, mikä tekisi niistä oikeasti paremman kuin hyvästä kotikaiuttimesta. Hyvä kaiutin on hyvä kaiutin, oli siinä pro-status tai ei.
Studiokaiuttimien ongelmat ovat täsmälleen samat kuin kotikaiuttimissa, sillä niitä koskevat samat akustiikan lait kuin kaikkia kaiuttimia. Lisäksi niitä ei välttämättä ole tehty yhtään sen paremmin mekaanisessa mielessä kuin kotikaiuttimia, joskus jopa päinvastoin. Pro-merkki ei takaa aina, että tuote olisi oikeasti pro. Alan tunnetuimman valmistajan merkki yleensä takaa, että tuote on ainakin kohtuullisen laatuinen, koska laatumaineessa oleva merkki ei mainettaan halua pilata. Sekä ammatti- että kotikaiutinpuolella on markkinoilla sekä hyvä että huonoja tuotteita. Ammattikaiuttimissakin säästellään osissa ja elementeissä aivan kuten kaikkialla muuallakin, missä pitää saada voittoa myynnistä.
Dipolikaiuttimen rakenne on sellainen, että riittävän matalilla taajuuksilla tapahtuu akustinen oikosulku kun kaiutinelementin edestä ja takaa lähetevät erivaiheset äänisignaalit kohtaavat levyn reunassa. Tämä tapahtuu allonpituuksilla, joissa aallonpituus on pienempi kuin levyn mitat.
Dipolikaiuttimen saa kuitenkin toimimaan tätä matalammalla hiukan "huijaamalla", eli korjaamalla akustisen oikosulun aiheuttama matalien äänien vaimeneminen sähköisesti. Dipolikaiuttimen bassotoisto putoaa 6 dB/oktaavi eli korjaussuotimen pitää olla ensimmäistä astetta. Sähköisen korjauksen haittana on hyötysuhteen laskeminen.
Pari samanlaisia kaiuttimia ei ole ainut tapa toista stereoääntä, vaikka se yleisin tapa onkin. Stereoääntä voidaan toistaa myös kolmella kaiuttimella, esimerkiksi Ortospektra ja Dolby 3 stereo menetelmillä.
Ortoperspektassa (summa/erotusstereota) käytetään yhtä keskikaiutinta ja kahta sivukaiutinta. Pääkaiutin toistaa stereoäänen summasignaalia ja ja sivukaiuttimet erotussignaalia. (ratkaisu on vähän samantapainen kuin MS-stereomikrofoniäänityksessä, jossa käytetään yhtä pämikrofonia kanavien yhteisen äänen tallentamiseen ja toista mikrofonia kanavien erojen tallentamiseen). Otrhospektra kytetään siten, etttä pääkaiuttimeen ajetaan (mahdollisisesti omalla vahvistimella) vasemman ja oikean stereookanavan summasignaali. Vasemman ja oikean puolen sivukaiuttimet kytketään taas sarjaan "-"navat vastakkain ja vasemman kaiuttimen "+" napa erosignaalia toistavaan vahvistimeen plusnapaan ja oikean kaiuttimen "+" napa palaa tämän vahvistimen maihin. Alkupeäisessä Ortoperspektassa sivukanavien kaistaleveys oli rajoitettu 300 .. 3000 Hz, jolloin selvittiin yhdellä keskiäänielementillä sivukaiutinta kohti. Järjestely toimii myös kokoäänialueen kaiuttimilla, mutta analogiaäänitteillä voi olla tarpeen rajoittaa sivukaiuttimien diskantteja, koska äänitteen häitiöt pyrkivät sijoittumaan niihin.
Dolby 3 stereossa käytetään taas hiukan Dolby Pro Logic Surround vahvistimesta muokattua signaalinkäsittelyelektroniikkaa, joka jakaa äänisignaalin tehokkaasti kolmelle etukaiuttimelle. Keskikaiutin toistaa sen äänen, joka tulee sekä vasemmasta että oikeasta kanavasta. Jos taas ääni kuuluu voimakkaasti vain toisesta äänikanavasta, niin silloin kyseisen puolen kaiutin toistaa sen.
Mainoksissa mielellään sotketaan kaksi arvoa; kaiuttimien hetkellisen tehonkeston ja sen, paljonko todellista tehoa vahvistimesta siirtyy (tai edes pystyy siirtymään) kuormaan, eli kaiuttimiin. Kaiutinhan pystyy hukkaamaan lämpönä (kuten yleensä tapahtuukin, koska kaiutinten todellinen hy|tysuhde on muutaman prosentin luokkaa ja loppu muuttuu lämmöksi!) varsin suuria sähkötehoja, ainakin hetkellisesti. Tehonkesto vielä kerrotaan jollakin mainosmiehen keksimällä, varsin uskaliaalla indeksillä, ja tästä saadaan varsin myyvän näköisiä lukuja.
Onneksi markkinoilla olevissa kunnon hifikaiuttimissa ja elementeissä nuo tehonkestoarvot pitävät yleensä aika hyvin paikaansa.
Yksi helppo tapa testata kaiuttimen napaisuus on seuraava:
Otat yhden 1.5V sormiparin käteen. Kytket tämän pariston hetkellisesti kaiuttimen johtoihin ja katsot bassokartiota. Jos se liikahtaa pariston jännitten voimasta ulospäin, niin pariston + napa on kiinni plussajohdossa ja - kiinni miinuksessa. Ja ei sitten muuta kun merkkaamaan johtojen napaisuus niihin jotenkin pysyvästi (tussi, sähköteippi tai kutistemuovi on toimivia tapoja olemassaolevan kaapelin merkintään).
Jos liikkui kartio sisään, niin voi tästä päätellä että kaiuttimen napaisuus oli vastakkainen edellä esitettyyn nähden.
Testissä käytetty 1.5V paristo on turvallinen testiväline lyhytaikaiseen testaukseen eikä vaurioita näin käytettynä normaaleita kaiuttimia.
Ensiksikin kaiuttimia ostaessa kannatta kuunnella että ne ovat kunnossa ostohetkellä. Lisäksi kovin vanhoista kaiuttimista eu yleensä kannata maksaa kovin isoa hintaa, koska kaiuttimet vanhenevat. Perinteiset kaiutinelementit vanhenevat käyttämättöminäkin, joten ei yleensä kannata koskaan kalliilla paljon yli kymmenen vuotiaita kaiuttimia, ellei varmistu _uusien_ elementtien saatavuudesta tai että kaiuttinen elementit ovat erittäin pitkäikäisiä.
Eräs tyypillinen ilmiö vanhoille kaiuttimille on, että ne voivat hiljaa soida ihan hyivnkin, mutta vanhenneista elementeistä kovempaa bassoja soittamalla haurastuneet kumireunukset varisivat kartioiden reunoista pieninä palasina lattialle. Ajan hammas puree erityisesti bassokaiutinelementtien kumireunuksiin. Tämä johtuu siitä, että erilaisia pehmentäviä juoksuttieta sisältävät muovit tuppaavat haurastumaan (vaahtomuovit) tai kovettumaan (kumit) ja näin altistuvat murtumille isommassa liikehdinnässä vanhempana. Tämä pätee vuosikymmeniä vanhoihin kaiuttimiin ja tänäänkin myytäviin kaiuttimiin.
Kuunteluhuoneeksi kannattaa valita sellainen huone, jossa on mahdollisimman paljon pehmeitä materiaaleja, jotka vaimentavat heijastuksia. Kaiuttimet tulisi sijoittaa kuuneluhuoneeseen siten, että sijoittelu täyttää seuraavat ehdot:
Tässä muutamia lisävinkkejä optimaalisen sijoittelupaikan löytämiseen:
Kaiuttimien suuntaus kohti kuuntelupaikkaa vaikuttaa tonaaliseen balanssiin (erityisesti diskantin määrään), äänikuvan leveyteen ja paikallistumiseen. Kaiuttimien suuntaaminen kuutnelupaikkaa kohti lisää yleisesti diskantin tasoa verratuna siihen että kaiutin on suunnttu kuuntelupaikasta sivuun. Kaiuttimien suuntaus kuuntelupaikalle voi lisätä äänikuvan tarkkuutta mutta voi vähentää sen laajuutta.
Useimpien kaiuttimien toisto on kirkkaimmillaan suoraan kaiuttimien edessä olevalla linjalla, jolloin kaiuttimien suuntaus vaikuttaa korkeita ääniä korostavasti. Kaiutinvalmistaja on voinut tilanteesta riippuen suunnitella kaiuttimen soivan omassa ihanneympärisössään mielestään parhaiten joko kuuntelupaikalle suunnattuna tai suoraan eteen suunnattuna. Yleisesti kaiuttimet soivat kirkkaimmin (ja monesti parhaimman kuuloisesti) suoraan kuuntelupaikkaa kohti suunnattuna.
Toisinaan kaiutintesteissä kerrotaan joidenkin kaiuttimien edellyttävän suuntaamista kohti kuuntelupaikkaa, toisten taas suoraan eteenpäin. Kaiuttimien suuntaus siis siippuu käytetyn kaiuttimen suunnittelusta, mutta lisäksi siihen vaikuttaa jonkin verran kuunteluhuoneen akustiikka.
Sopivin suuntaus selviää parhaiten kokeilemalla, yleensä aloittamalla ensin kaiutinvalmistajan suosittelemasta sijoittelusta jos sellainen on kaiuttimien mukan kerrottu. Ainoa tarkka ohje, jota kannattaa noudattaa on se että molempien kaiuttimien kulman kuuntelupaikka kohti tulee olla täsmälleen sama. Optimaalinen kaiuttimien suuntaus on normaalitilanteessa usein kompromissi tarkan äänikuvan, sopivan diskanttitason ja sisustuksellisten näkökohtien välillä.
Yksiselitteisiä ohjeita kaiuttimien tai kuutelupaikan sijoitukseen seisovien aaltojen kannalta ei oikeastaan voi antaa. Ongelmana on se, että huoneessa on aina useita seisovia aaltoja (eli huoneresonasseja, eli moodeja). Kaiuttimen optimipaikka on se, jossa on sopiva määrä moodeja niin että moodit ovat sopusuhteessa kaiuttimen taajuusvasteen kanssa. Parasta paikkaa on vain etsittävä kaiuttimia ja kuuntelupaikkaa vaihtamalla. Paras kohta on se missä ääni kuullostaa hyvältä.
Kaikkien moodien maksimi on seinän vieressä, joten kaiuttimen sijoittaminen seinään kiinni aiheuttaa yleensä hillittömän bassokorostuksen ja sumean bassotoiston ellei kaiutinta ole suunniteltu seinään kiinnitettäväksi. Siksi kaiuttimet pitäisi viedä riittävän etäälle seinästä.
Normaalin kotelokaiuttimen sijoittaiminen aivan kiinni seinään voimistaa sen bassitoistoa luonnottoman paljon (ellei kyseessä ole seinäasennukseen tehty kaiutin). Seinään kiinni asennuksessa siis kaiuttimen bassotoistosta tulee helposti liian voimakas ja kumiseva.
Lisäksi ongelmia aiheuttavat kaiuttimesta suoraan tulevan ja seinästä heijastuneen äänen keskinöinen interferenssi. Kun kaiuttimen akustisen keskipisteen ja seinän välinen etäisyys on 10 cm, on ensimmäinen interferenssikuoppa 1700 Hz alueella. Tämä kuoppa on todella laaja-alainen kuoppa, joka vaimentaa taajuksia tämän keskitaajuuden molemmilta puoliltakin. Jos interferenssikuoppa sijaitsee ylemmällä keskitaajuusalueella, niin se haittaa puheen ja laulun ymmärretävyyttä.
Kun kaiutin on metrin päässä seinästä, on interferenssikuoppa 170 hertsin aluella. Nyt ilmiö heikentää basovastetta, mutta ongelmat tällä alueella ovat paljon vähemmän haitallisia äänenlaadulle kuin keskiäänialueella. Näin metrin tai reilun metrin päässä seinästä sijoitus voi taata oikein hyvän lopputuloksen, kunhan kaiutin asetetaan muuten huonenresonanssien kannalta ongelmattomaan paikkaan.
Kaiuttimien suuntauksesta kuuntelupaikalle on hyötyä sekä taajuustoiston ja huoneheijastusten ostalta. Suunntauksessa edessä olevista kaiuttimesta tulevien äänien sivuseinien huoneheijastukset vähenevät. Jos kaiuttimet ovat kovin suuntaavat, niin kuuntelu joka tapahtuu poissa kaiuttimen keskilinjalta on taajuustoiston osalta vääristynyt. Esimerkiksi diskankin osalta todella suuntaavat kaiuttimet on pakko suunnata kuuntelupaikalle, ettei ääni kuulostaisi liian tummalta. Tästä syystä oikea suuntaus periaatteessa parantaa stereokuvaa ja taajuustoistoa.
Surroundkaiuttimissa taas suuntaaminen pois kuuntelupaikalta on joskus tarpeellista luomaan epämääräinen vaikutelma äänen tulosuunnasta.
Bassojen kuminalla yleensa tarkoitetaan jonkun bassoalueen luonnotonta korostumista. Todennakoisin syy kuminaan on kaiuttimien ja kuuntelupaikan sijoittamisessa sekä huoneesi akustiikassa.
Jokaisessa huoneessa on ominaiset resonanssitaajuudet jotka määräytyvä huoneen mittojen perusteella. Tyypillisessä kerrostalohuoneessa löytyy ainakin yksi ominaisresonanssitaajuust noin 50-70 Hz taajuusalueella. Tämä aiheuttaa sen, että joku taajuus tällä alueella korostuu selvästi. Tämän korostumisen määrä sitten riippuu kaiuttimien sijoittelusta (nurkkaan sijoittaminen herättää kaikki resonassit) ja huoneessa olevasta vaimennuksesta (raskaat ja pehmeät huonekalut).
Jalustoille asennettuna pikkukaiuttimet sijoitetaan tyypillisesti terpeeksi kauaksi seinästä, että seinän läheisyys ei pääse häiritsemään kaiuttimien bassotoistoa. Jos samaiset kaiuttimet laitetaan kirjahyllyyn, nin ne tulevat helposti hyvin lähelle seinää, joilloin bassotoisto korostuu joiltain taajuusluiltaan. Pahimmassa tapauksessa bassotoisto voi alkaa "jumputtamaan". Lyhyesti kaiuttimen bassotoisto korostuu jos se on lähellä seiniä, ja usein hyllyssä sen ympärillä on seiniä joka puolella. Toinen seikka on sitten se, että heijastukset jotka summautuvat signaaliin melkein samantien heijastavien pintojen läheisyyden takia pilaavat taajuustoiston lisäksi myös stereovaikutelman ja äänikuvan. Hyllysijoitus on siis kaikin puolin mahdollisimman huono sijoitus kaiuttimille.
Markkinoilla on hyvin vähän hyllyyn suunniteltuja kaiuttimia joten jostain seinäasennuskaiuttimista (esim. Miragelta (kruunuradio) löytyy) voi tilanpuutteen sattuessa saada huomattavasti parempaa ääntä kuin tunkea tavanomaiset kaiuttimet seiniin kiinni. Jos kaiutin on suunniteltu erittäin suuntaavaksi ja bassotoistoltaan miedoksi (yläbassoiltaan varsinkin) niin kenties silloin taajuustoisto voi pysyä kelvollisena.
Teoria-asteella painavalla ja tukevalla jalustalla on monia hyötyjä. Mitä massiivisempi jalusta sen alemmas saadaan kaiuttimen ja jalustan yhteinen resonanssitaajuus (mielellään pois toistoalueelta). Toinen hyöty raskaasta jalustasta on, että bassokartion energiaa menee sitä vähemmän jalustan liikuttamiseen mitä raskaampi jalusta on. Komanneksi, jos kaiuttimet ovat suuntaavat eli niiden sijoitus on tarkkaa niin raskaat jalustat eivät liiku paikoiltaan yhta helposti kuin kevyet kovempaa soitettaessa.
Kaytännön vaikutuksiin uskovat taas ne, jotka haluavat kuten niin useasti hifiharrastuksen parissa. Hifiarvojen lisäksi raskailla kaiutinjaloilla on vielä ihan käytännön etu siitä että ne pysyvät vakaasti pystyssä. Varsinkin jos talossa on neli- tai kaksijalkaisia vipeltäjiä niin raskaat kaiutinjalat ovat aika mukavat olla olemassa. Kevyet puiset ja metalliset kun voi huitaista nurin helposti vaikka pölynimurilla.
Kaiutinjalustoja myydään hyvin varustetuissa hifiliikkeissä. Yleensä noissa hintataso on noin luokkaa tonnista pari ylöspäin. Myös joistain huonekalu/sisustusliikkeistä saattaa löytyä kaiutinjalustoja tai muita huonekaluja, jotka sellaiseksi.
Kaiutinjalusta voi tehdä itsekin, jos on käsistään kätevä. Materiaaliksi voi valita hyvin jonkin tuvevan ja kohtuullisen raksaan materiaaliin. Hyvä vaihtoehtoja ovat esimerkiksi paksu rautaputki tai puulevyt. Jos ulkonäöllä ei ole väliä, voi jalustana tietenkin koettaa käyttää vaikka joitain kevytsoraharkkoja (mm. leca, siporex).
Itse tehtäessä puu käy valmistusmateriaalina mainiosti. Pelkällä puurakenteella ei saada kovinkaan raskasta jalustaa aikaiseksi, mutta painoa voi kuitenkin lisätä tekemällä jalustasta keskiosoaltaan ontto ja täyttämällä tämän osan esimerkiksi hiekalla.
Jos hitsaustaitia löytyy, niin kaiutinjalustan voi hyvin tehdä raskaasta rautaputkesta ti muusta tukevasta rautmateriaalista hitsaamalla.
Bipolaarisella kaiuttimella on tiettyjä eritysivaatimuksia sijoittelun ja heijastavan takaseinän suhteen. Liian hejastava takaseinä ei ole ihanteellinen. Joku heijastava esine, esimerkiksi suuri ruukku, taulu ym sopii erinomaisesti hajoittamaan taaksesuunnattua ääntä. Toisaalta liian vaimentunut tausta (esimerkiksi kirjahylly) ei ole yhtään parempi.
Bipolaariset ovat parhaimillaan suurehkossa suorakulmaisessa huoneessa symmetrisesti sijoitettuna n. 30% - 40% etäisyydellä takaseinästä mitattuna kuuntelijan ja kaiuttimen välisestä etäisyydestä. Tällöin heijastuvien aaltojen aika-ero on riittävän suuri, jolloin korva ei sotke suoraa ja heijastunutta ääntä keskenään, mutta tarpeellinen tilavaikutelma pääsee syntymään.
Normaalit magneettisuojaamattomat kaiuttimet synnyttävät ympärilleen toisinaan aikan voimakkaankin magneettikentän johtuen kaiutinelementeistä (etenkin bassoelementti) olevista voimakkaista magneeteista. Jos kaiuttimen laittaa liian lähelle esimerkiksi televisiota tai tietokonemonitoria, niin kaiuttimen magneettikenttä häiritsee kuvaa. Myöskään kasetteja ja muita magneettisia talleennusmedioita ei kannata säylyttää aivan kiinni kaiuttimissa.
Magneettisuojattu kaiutin on toteutettu siten, että se ei synnytä tällaista voimakasta magneetikenttää ympärilleen. Tästä on se hyöty että kaiutin voidaan sijoittaa aivan television tai monitorin läheisyyteen. Magneettisuojaus on siis hyödyllinen ominaisuus tietokoneiden kaiuttimissa ja kotiteatterien keskikaiuttimissa, mistä syystä ne on yleensä magneettisuojattuja.
Magneettisuojattu kaiutin on yleensä kasattu elementeistä joissa on magneettisuojaus tai valmistaja on lisännyt niihin magneettisuojauksen jälkeenpäin. Magneettisuojaus toteutetaan useimmin asentamalla kaiutinementin magneetin taakse toinen samanlainen magneetti joka kumoaa kaiuttimen ulkopuolelle menevää magneettikenttää (mutta ei häiritse itse kaiuttimen toimintaa). Lisäsuojausta voidaan lisäksi saada aikaiseksi laittamalla näiden kahden magneetin ympärille vielä raudasta valmistettu kuppimainen suoja.
Vastamagneetin tulisi olla samankokoinen tai hiukan pienempi elementissä oleva. Isojen magneettien hankkiminen erikseen edullisesti on käytännöss mahdotonta, joten kannattaa hankkiutua väleihin subbarielementtejä kaupittelevien myyjien kanssa ja varata jo etukäteen takaisin tuleva lauennut ja takuuseen vaihdettu elementti omaan käyttöön (saa yleensä ilmaiseksi tai nimelliseen hintaan).
Kun olet onnellinen rikkinäisen subbarielementin omistaja, niin ei muuta kun magneettia irrottamaan. Osassa elementeistä tuo magneetti irtoaa kohtuullisellä työllä (ruuvien avausta, ruuvimeisselillä vääntöä, koputtelua puupalikalla jne.). Jos magneetti on tukevasti liimattu kiinni, niin laita hellan sähkölevy kuumaksi ja rapsi rikkinäisen subbasen takana olevat tarrat yms. pois. Aseta elementti kuumalle sähkölevylle magneetti alaspäin. Hetken päästä kuuluu rips-rapas kun liimasauma ratkeaa lämpölaajenevasta metallista irti. Laita hanskat käteen, nosta elementti pois levyltä ja nosta irtovat osat irti. Normaalisti magneetti on kiinni vielä etureunastaan. Varovasti puukalikan ja vasaran avulla sen saa irti.
Jos kuitenkin onnistuit katkaisemaan magneetin kahtia niin lennokkikaupasta saatavalla vedenohuella pikaliimalla korjaaminen on helppoa. Paina/teippaa puoliskot tiukasti yhteen ja tiputa tippa pikaliimaa saumaan. Kapillaari-ilmiön seurauksena liima imeytyy sinne minne sen pitäisikin ja magneetti on taas kokonainen muutamassa sekunnissa.
Tämän jälkeen liimaat (esim. epoksilla, kuumaliimalla tai kontaktiliimalla) vastamagneetin kiinni niinpäin, että se hylkii suojattavan elementin magneettia kun ne asetetaan samankeskisesti ja vetää kiinni silloin kun magneetit ovat kyljittäin (tästä ei voi erehtyä). Anna liimasauman kuivua kunnolla ennen kuin kääntelet elementtiä tai asennat sen koteloon. Tälläisellä ratkaisulla suojauksen tulos ei ole aivan täydellinen, jonkin verran hajamagnetistia tulee edelleen, mutta paljon enemmän kuin ennen.
Kaiuttimen käärimisellä alumiinifolioon tai ohueen peltiin ei ole mitään mainittavaa vaikutusta tähän kaiuttimen magneettien synnyttämään staattiseen magneettikenttään. Peräslevyjen lisäämisellä kaiuttimen ja häiriintyvän laitteen väliin voi olla apua, mutta ratkaisevampaa on, että kaiutinelementin hajakenttä kumotaan vastakkaisen magneettikentän avulla. Jos kaiutinkotelon tekee paksusta raudasta tai mu-metallista (kallis magneettisuojauksessa käytetty metalliseos), niin sitten magneettikenttää voi jonkun verran vähentää, mutta tällaisen suojauksen toteutus ei yleensä ole järkevää.
Kaiuttimen magneettisuojaus täytyy toteuttaa samalla tavalla kuin se on tehty kaupallisissa magneettisuojatuissa kaiuttimissa, koska se on ainoa kunnolla toimiva tapa.
Paras tapa tehdä magneettisuojaus on edelleen laittaa kaiutinelementin taakse lisämagneetti kumoamaan kaiuttimen magneetin hajakenttää. Sopiva magneetin koko on kaiuttimen magneettia hiukan pienempi tai samankokoinen. Tämä lisämagneetti asennetaan magneettikentältään vastakkaiseen suuntaan alkuperäisen magneetin kanssa ja voidaan kiinnittää esimerkiksi liimaamalla. Tämä vastakkaisuuntainen lisämagneetti vaimentaa ulos pääsevää magneettikenttää hyvin voimakkaasti mutta ei merkittävästi vaikuta kaitinelementin sisällä oleviin magneettikenttiin. Yleensä muita lisäsuojauksia ei enää tarvitakaan. Samanlaisen magneetin mitä kaiuttimessa on saa esimerkiksi samanlaisesta hajonneesta kaiutinelementistä. Useinmiten päästään tyydyttävään suojaukseen kun bassoelementille ja keskiäänielementille tehdään magneettisuojaus ja diskantti jätetään suojaamatta koska se ei aiheuta yleensä kovinkaan voimakasta magneettikenttää. Hifi-lehti käsitteli kaiuttimen magneettisuojausta numerossa 3/97.
Jos sinulla on hajonneita kaiutinelementtjä niin vit irrottaa niistä magneetit ja katsoa saatko niillä toteutettua magneettisuojausta. Ainakin Suomen Hifi-Talo myy sarjaa, jossa on magneetti ja magneettimöykyn päälle tuleva suojakupu. Magneetteja voi kysellä muistakin kaiutinelementtejä myyvistä firmoista.
Hifikaiuttimissa käytettän yleensä kaiuttimen edessä kehikossa olevaa kangasta suojaamaan kaiutielementtejä mekaanisesti. Jos tarvitaan vahvenpaa suojausta, niin voir ruuvata kaiutinelementtien eteen metallisen suojaritilän (saatavana valmiina erikokoisilla kaiuttimille kaiutinelementtejä myyvistä liikkeistä). Metalliritilän asentamisessa kannattaa olla huolellinen, koska vähänkin huonosti kiinnitetty metalliritilä rupeaa helposti resonoimaan ja aiheuttaa häiriöääniä.
Kaiuttimen diskanttielementin ylikuormitussuojaukseen on monia vaihtoehtoja, mutta töysin idioottivarmaa äänenlaatuo hiuonontamatonta suojausta on hankala tehdä (ellei sitten suojaustasoksi aseta murto-osaa diskanttielementin tehonkesotsta).
Suojaukseen on olemassa pari menetelmää, joista toisessa seurataan diskanttielementin läpi menevää virtaa ja toisessa rajoitetaan diskanttielementtiin pääsevää jännitettä. Virran tarkkaitulapauksessa yksinkertaisin ratkaisu on diskanttielementin kanssa sarjassa oleva sulake, joka on mitoitettu siten, että se palaa kun diskanttielementtiin pääsee enemmän tehoa kuin pitäisi. Käytännössä sulakkeen resistanssin merkitys toistoon on olematon. Sulakkeeksi kannattaa valita mielummin nopea kuin hidas sulake, koska pientä ylikuormitusta aiutin kestää jonkin aikaa ja suurta vähemmän, kuten sulakekin. Jormaalin sulakkeen tilalla voi myös harkita käytettävän jotain automaattisulaketta (esim. joku itsestään palautuva malli).
Toinen mahdollisuus on laittaa diskanttielementin rinnalle zenerdiodia matkiva elektroninen kytkentä, joka rajoittaa elementtiin pääsevää jännitettä. Tälläinen rakennusohje on julkaistu esimerkiksi Hifi-lehdessä 10/1997 sivulla 39. Tälläistä suojauskytkentää käytettäessä pitää elementin ja vahvistimen välissä olla tarpeeksi vastusta (lisättävä, jos jakosuotimessa ei ole), jotta rajoitinkytkentä ei ylikuormita vahvistinta kun se alkaa leikkaamaan signaalia "oikosulkemalla". Elektroninen suojauskytkentä ei mainittavasti muuta ääntä, ennen kuin se alkaa leikkaamaan signaalia.
Viimeisenä mahdollisuutena on diskanttielementin läpi kulkevaa virtaa rajoittavat kytkennät. Klassisin näistä on joissain vanhoissa pienemmissä PA-kaiutitmissa käytetty ratkaisu kytkeä sopivankokoinen polttimo sarjaan diskanttielementin kanssa. Normaalista hiljaisesti soitettaessa polttimon resistanssi on pieni, joten diskantti saa täyden signaalin. Kun kaiuttimella soitetaan turhan kovaa, alkaa polttimon hehkulanka lämmetä, mikä nostaa sen resitanssia tuntuvasti ja näin rajoittaa diskanttielementtiin menevää tehoa ja samalla tarjoaa ilmaisun, että nyt soitetaan liian kovaa. Tälläinen ratkaisu muuttaa äänenlaatua selvästi kovaa soitettaessa, koska se hiljentää diskantteja ja pienentää näin niiden dynamiikkaa.
Kaikkien äänentoistojärjestelmien kaiuttimien pitää olla oikekeassa vaiheessa keskenään kunnollisen äänenlaadun aikaansaamiseksi. Esimerkiksi stereokuuntelussa on tärkeää, etä johdot on kytketty "oikein päin" kummassakin kaiuttimessa. Jos kaiuttimet on vaiheistettu väärin niin stereokuva on kyllä leveä mutta mitään muuta sitten ei olekaan. Kaiuttimien vaiheistuksen tarkistus käy helpoimmin katomalla että vahvistimen plus (+) napa menee kaiuttimen plus (+) napaan ja vahvistimen miinus (-) napa kaiuttimen miinus (-) napaan. Vaihtoehtoisesti voi vaiheistuksen oikeellisuuden kuunnella vaikkapa sopivalla testicd:llä.
Normaalien muutamien metrien mittaisilla kaiutinpiuhoilla ei kaapeleleiden pituuksilla ole mitää merkittävää väliä. Kaiutinkaapelien pituusero ei aiheuta mitään ongelmia signaalien viiveissä (1 metri kaiutinkaapeli vastaa viiveeltään kaiuttimen liikutusta noim 1-2 mikrometriä). Ainakun mainittava ero mitä voi olla on erlaisten kaiutinjohtojen erilaisten resistanssien soinnin muuttuminen eri kaiuttimissa, mutta tätäkään ei mainittavasti tapahtu kun kaiutinpiuhat on järkevän paksuksi mitoitettu.
Jos jostain syystä pelkäät mahdollisia kuvitteellisia tai todellisiakin eroja, ratkaisuja on kaksi: molempiin kaiuttimiin samanlaiset, yhtä pitkät piuhat, tai sitten lyhemmäksi piuhaksi ohuempaa (!) jotenkin niin laskettuna, että resistanssipoikkipinta suhteessa pituuteen on samaa luokkaa sen pidemmän kaapelin kanssa, joka taas saa olla paksumpaa.
Tässä kanttaa kuitenkin muistaan, että taajuusvaste- ja herkkyyseroja on todennäköisesti enemmän kaiutinparin eri kanavien yksilöissä kuin mitä kaapelit pystyvät tuottamaan, elleivät pituudet ole tolkuttomia.
Seuraavat ominaisuudet olisi toivottavia huippulaatuiselta kaiutinkaapelilta:
Kaiutinjohto on toiminta-alueellaan lineaarisesti käyttäytyvä komponentti ja liitettynä vahvistimeen syntyy lineaarinen järjestelmä (oletetaan vahvistin ideaaliseksi jolloin voidaan tarkastella vain kaiuttimen vaikutusta järjestelmään). Tuomalla lineaariseen järjestelmään epälineaarinen komponentti (kaiutin) muuttuu järjestelmän toiminta epälineaariseksi. Ts. kaiuttimen kytkeminen aiheuttaa epätasaisen kuormituksen johtoihin (taajuuden fuktiona), mikä aiheuttaa johdossa jännitehäviön joka on suoraan verrannollinen virtaan (U=I*Z). Kaiuttimen tarvitsema virta taas riippuu kaiuttimen impedansista, mikä taas on (käytännössä)epälineaarinen ja aiheuttaa erillaisen virran tarpeen eri taajuuksilla, tämä korreloi kaiutinjohdon yli olevan jännitteen kanssa. Koska kaiutinjohdossa on käytännöllisesti katsoen puhdas resistanssi, ei johto voi yksin aiheuttaa muutosta signaaliin vaan signaalin muutos aiheutuu kaiuttimen epälineaarisuudesta, mikä näkyy kaiutinjohdon päässä olevasta vääristymästä. Vääristymä katoaa kun epälineaarinen komponentti poistetaan järjestelmastä.
Syy ja seuraus => kaiuttimen epälineaarisuus aiheuttaa kauiutinjohdon epälineaarisuuden.
Jos kaiuttimen impedanssi olisi vakio ja resistiivinen koko taajuusalueella, ei poikkipinnalla (kaapeliresistanssilla) ole muuta vaikututa kuin, että saatava ääniteho pienenee tasaisesti kaikilla taajuuksilla (taajuusvaste edelleen suora). Kaiutitmen impedanssi ei pysy vakiona koko taajuusalueella käytännössä millään kaiuttimella, vaan impedanssi vaihtelee voimakkaasti signaalin taajuuden mukaan. Jos johdossa on tuntuvasti resistanssia, niin tämä tarkoittaa, etät eri taajuukilla kaiuttimeen menee eri määrä ja johtojen häviöt rippuuvat taajuudesta.
Tilanne muuttuu ongelmalliseksi, jos esimerkiksi diskanttielementin impdanssi putoaa rajusti, jolloin kaapelihäviöiden suhteellinen osuus kasvaa, aiheuttaen diskanttien vaimennusta taajuusvasteessa. Varsinkin joillakin "eksoottisemmilla" diskanttirakenteilla, kuten pietsoilla ja sähköstaattisilla elementeillä on melko suuri kapasitanssi. Kapasitiivinen reaktanssi pienenee taajuuden kasvaessa ja samoin käy kokonaisimpedanssille, koska näillä elementeillä on yleensä hyvin pieni tai olematon sarjaresistanssi. Eli kaiutin, jonka impedanssi diskantissa on alhainen, vaimenee diskantista lisää, jos kaapelin vastus on liian suuri.
Kaiutinjohdon poikkipnta vaikuttaa muuhunkin, koska kyseessä on vastus kaiuttimen kanssa sarjassa, ja riippuen jakosuotimesta, vaikutukset ovat vaihtelevat. Tyypillisesti ongelmia syntyy kaiuttimien jakosuotimen jakotaajuuden ympäristöän, koska siellä impedanssit yleensä muuttuvat voimakkaasti. Liian suuri sarjaresistanssi kaiutinjohdossa aiheuttaa bassoon kontrolloimattomuutta ja pehmeyttä.
Kakasoisjohdotuksella tarkoitetaan järjestelyä jossa kaiuttimen takana on erilliset liittimet sekä basso- että diskanttikaiuttimille meneville signaaleille. Normaalia johdotusta käytettäessä nämä liittimet on yksinkertaisesti yhdistetty kaiuttimen takana. Kaksoisjohdotuksessa kaikkiin liittimiin menevät omat johtimensa, joitka sitten vahvistimen päässä yhdistetään yhteen signaalilähtöön. Kaksoisjohditusta suositaan eritoten Iso-Britannian hifipiireissä ja sen väitetään vähentävän kaiutinkaapelin resistanssin vaikutusta kaiuttimen toistoon.
Alunperin kaksoisjohdoituksen idea oli "haistella" kaiutinterminaaliin menevän signaalin vastetta ja korjata se vahvistimen parametrikorjaimella tasaiseksi kaiutinterminaalissa. Eli jos kaiuttimen kuormitus on epätasainen, esim. diskantti päässä induktanssi on pienenpi kuin muulla alueella, aiheuttaa se taajuusvasteeseen vaimentuman diskantehin kaiutinterminaalin päässä, mikä taas kaksoisjohdotuksella pysyttään mittaamaan vahvistimessa ja automaattisesti korjaamaan vaste tasaiseksi korostamalla diskantteja vahvistimessa, niin että vaste suoristuu liitinterminaaleissa.
Kiitos mainosmiehien kaksoisjohdotuksen tarkoitus on hämärtynyt... niitä ympätään jos jonkin näköisiin laitteistoihin. Eli jos vahvistin ei ole tarkoitettu kaksoisjohdotukselle ainoa hyöty kaksoisjohdotuksesta on johtimien poikkipinta-alan kasvaminen (joka sekään ei ole huono asia).
Nykyään joissain laiteratkaisuissa käytetään nimitystä kaksoisjohdotus myös ratkaisusta, jossa signaalit viedään eriksene kaiuttimessa olevan jakosuotimen basso- ja diskanttikaiutinosiin. Näissä bassoelementtiä ajetaan yleensä alipäästösuotimen läpi ja diskanttielementin edessä on ylipäästösuodin. Näin väitetään esimerkiksi bassoelementin imepdanssin vaihtelun vaikuttavan vähemmän diskanssielementin ominaisuuksiin. Järkevän paksuisa piuhoja käyttämällä erot tälläisen kaksoisjohdotuksen jä normaalin yksöisjohdotuksen välillä ovat käytännössä merkityksettömiä.
Kyn kytket kaksi kaiutinta rinnakkain, niin näiden yhteiseksi impedanssiksi
tulee pienempi kuin kummankaan kaiuttimen oma impedanssi. Jos kytket
kaksi 8 ohmin kaiutinta rinnakkain, niin yhteisimpedanssiksi tulee
4 ohmia. Jos kaiuttimien impedanssit ovat muun suuruiset, niin
kahden rinnankytketyn kaiuttimen impedanssi voidaan laskea kaavasta:
1
Z = -------------
1 1
--- + ---
Z1 Z2
Missä:
Kun kytket kaksi kaiutinta sarjaan, niin niiden yhteiseksi impedanssiksi tulee kaiuttimien impedanssien summa. Jos kaiuttimien impadassit ovat samat, niin teho jakautuu tasan näidne kaiuttimien välille. Koska kaiuttimien impedanssit ovat vaan nimellisiä ja todelliset impedanssit vaihtelevat taajuuden mukaan, niin tämä kaava pitää tarkkaan paikkaansa vaan kun sarjaan kytkettävät kaiuttimet ovat identtisiä. Muita kuin identtisiä kaiuttimia ei kannata kytkeä sarjaan, koska tällöin teho jakautuun kaiuttimien kesken miten sattuu eri taajuuksialla kun kaiuttimien impedanssit riippuvat taajuuksista ja tuskin riippuvat aivan samalla tavalla.
Kun kytket kaiuttimen kanssa sarjana vastuksen, niin tämän systeemin impedanssiksi tulee kaiuttimen impedanssin ja sarjassa olevan resistanssin summa. Tämän ratkaisun ongelmana on, että kaiuttimen impedanssi ei suinkaan ole vakio nimellisimpedanssi, vaan se voi vaihdella paljonkin taajuuden mukaan. Kun kaiuttimen impedanssi vaihtelee, niin sarjaan kytketty vastus saa aikaan sen, että kaiuttimelle menevä teho rupee vaihtelemaan kaiuttimen kulloisenkin impedanssin mukaan, niistä syntyy vääristymiä kaiuttimen taajuusvasteeseen. Jos kuitenkin kaikesta huolimatta päätät laittaa vastuksen sarjaan kaiuttimesi kanssa, niin käytä tarpeeksi tehokasta tehovastusta ja sijoita se kauas kaikesta palavasta, koska kuumana hehkuva liian pienitehoinen vastus aiheuttaa palovaaran.
Kuulokkeiden tapauksessa imepdanssin kasvattaminen sarjavastuksen lisäämisellä on vähemmän harmillista. Kuulokkeiden impedanssit ovat luonnostaan suurempia kuin kaiuttimien ja ne eivät tyypillisesti vaihtele niin voimakkaasti taajuuden mukaan kuin kaiuttimien. Joidenkin päätevahvistimien kuulokelähtö on toteutettu siten, että kuulokelähtö ohjaa sama päätevahvistin kuin kaiuttimia, mutta kuulokelähdössä on vaan sarjassa sopivat vastukset (yleensä noin parisataa ohmia).
Perinteinen tapa sovittaa vahvistin ja kaiutin toisiinsa on muuntajan kytkeminen niiden väliin, jolloin teho saadaan siirrettyä pienin häviöin. Ongelmaksi tulee sellaisen muuntajan rakentaminen, joka toistaa koko 20 Hz .. 20 kHz taajuusalueen tarvittavalla tehotasolla. Noin matalan alarajataajuuden saavuttaminen edellyttää suurta, raskasta ja kallista muuntajaa, jonka diskanttitoisto puolestaan kärsii. Muutajakytketty ei siis ole oikein käytännöllinen normaaleissa hifiratkaisuissa, kun tuo muuntajaratkaisu sisältää nuo rajoittewet ja on kallis. Periaatteessa siis tarvitaan muuntaja, jossa on ensiö 8 ohmia varten ja toisio 4 ohmia varten, jolloin impedanssisovitus onnistuu suoraan kytkemällä ensiö (8 ohmia) vahvistimeen ja toisio (4 ohmia) kaiuttimeen. Tällaisen muuntajan löytäminen voi olla hankalaa.
Muuntajasovitusta käytetään käytännössä nykyaikaisissa audiolaitteissa lähinnä putkivahvistimissa ja ns. 100 V linjaan kytketyissä kaiutinsysteemeissä. Putkivahvistimessa hyvän äänenlaadun koko toistoalueella antava muuntaja on helposti laitteen kalleimpia komponentteja. Noissa 100V linjasyötetyissä jörjestelmissä käytetään muntajasovitusta sekä vahvistimen että kaiuttimen päässä, mutta tälläinen systeemi ei sitten pystykään toistamaan matalia bassoja eikä korkeimpia diskantteja. Eli muuntajaratkaisut eivät ole oiken nykyhifihommissa suoteltavia osia, kyllä niillä homman saa hoidettua kohtuullisesti, mutta hintaa vaan tahtoo tulla kunnollisille muuntajille helposti enemmän kuin kaiuttime/vahvistimen vaihtamisen sopivampaan (mikä tarjoaa paremman tuloksen).
Jos ainoastaan haluat kasvattaa kaiuttimen impedanssin halvalla isommaksi, etkä välitä mistään muutoksen sivuvaikutusista, niin laittamalla 4 ohmin kaiuttimen kanssa sarjaan 4 ohmin vastuksen saat yhteisimpedanssiksi 8 ohmia. Ratkaisu on yksinkertainen ja toimii joka kerta lisäten impedanssin kuten halutaan.
Jos tuloksen hyvä äänenlaatu on tärkeeä, niin sitten edellä kerrottu menettely ei ole hyvä. Ensiksikin kytkemällä kaiuttimen kanssa sarjaan vastuksen, tuo vastus tuhlaa puolet vahvistimesta lähtevästä tehosta. Tämä tarkoittaa, että vastukseksi on valittava riittävän isokokoinen ja tehoa kestävä vastus.
Toiseksi kaiuttimen impedanssi vaihtelee voimakkaasti taajuuden mukaan (poikkeukset tästäovat harvassa), joten kun kytkentään lisätään sarjavastus se aiheuttaa taajuusvasteeseen virheitä. Ne taajuudet, joissa kaiuttimen oma impedanssi on pienimmillään soivat heljempaa kuin pitäisi ja ne taajuudet, joissa kaiuttimen impedanssi on suurimmillaan korostuvat.
Kolmanneksi vastuksen resistanssi on niin suuri, että kysymyksi herättää myös koko systeemin vaimennuskertoimen huonontumisen vaikutukset bassotoistoon (sotin vaimennuskertoimen vaikutus tässä tilanteessa on pienempi kuin bassokaiuttimen resonanssipiikissä sarjavastuksen aiheuttama taajuustoiston virhe).
Eli jos vaan halua nostaa kaiuttimen imepdanssia, niin sarjavastuksella se käy helposti. Mutta jos haluat tehdä sen oikein, niin ei ole mitään helppoa tapaa (muuta kuin laittaa sarjaan kaksi aivan samanlaista kaiutinta).
Tärkein asia kaapelissa se sähköisen toiminnan kannalta on poikkipinta, eli kansanomaisesti kuparin paksuus. Pitkillä kaapeleilla (esim. 10 m) kannattaa harkita hiukan paksumman kuin "lamppujohdon" eli 0,75 mm2 poikkipintaisen kaapelin hankintaa. 2,5 mm2 tai jopa 4 mm2 poikkipintaisilla kaapeleilla varmistat varmasti täydellisen sähkön siirtymisen kaiuttimiin. Se minkä värinen ja minkä muotoinen kaapeli on, menee makuasioiksi. Jos tästä estetiikkapuolesta välittää, voi siitäkin maksaa ekstraa. Äänenlaatua et kuitenkaan paranna kalliilla erikoiskaapeleilla.
Erilaisille kaapeleille lasketut kaapelin maksimipituudet, joilla taajuusvasteen muutokset ovat alle 0.5db. Ohmiluku tarkoittaa kauittimen minimi-impedanssia.
Kaiutin 8 6 4 3 2 1 ohm Johto 2x.75 10 8 5 4 2.5 1.3 m 2x1.0 14 10 7 5 3.5 1.7 m 2x1.5 21 16 10 8 5 2.6 m 2x2.5 35 26 17 13 8.5 4.4 m 2x4.0 56 42 28 21 14 7 mTaulukon tiedot ovat peräisin Pekka Tuomela: Rakekenna HIFI-kaiuittimet -kirjasta.
Jotta taajuustoiston virhe pysyisi alle 0.5 desibelissä, pitää kaapelin resistanssin olla alle kuusi prosenttia kaiuttimen pienimmästä impedanssiarvosta. Jos kaiuttimen minimi-impedanssiarvoa ei ole tiedossa, niin voit olettaa sen olevan 3/4 osan ominaisarvosta.
Jani Pesonen tarjoaa seuraavaa jonkin verran paksumpia johtosuosituksia hifihaarastajille 4 ohmin kaiuttimiin (taajuustoistovirhe alle 0.1 dB):
Kaiutinjohtojen kanssa viritellessä kannattaa muistaa, että jokaisen kaiuttimen sisällä on: kymmeniä ja taas kymmeniä metrejä tavallista halpaa kuparilankaa keloissa ja jokaisen elementin puhekelassa. Vaikka sisäinen puolen metrin johdotus olisi tehty millä tahansa huippupiuhalla, ovat matkalla vielä nämä esteet ennen systeemin kaikkein epälineaarisinta ja heikointa osaa, kaiutinelementin mekanikkaa, kartiota, ripustusta ja koteloa.
Kaapeli voi kyllä vaikuttaa ääneen, hiukan. Se riippuu kuitenkin kaiuttimesta ja vahvistimesta, siis siitä paljon puhutusta "kokonaisuudesta". Kaiuttimen kytkenä saattaa olla sellainen, että esimerkiksi turhan ohuen johdon kanssa syntyy mutkia vasteeseen ja vahvistimesta riippuen myös dynaamisi ongelmia. Huono (=turhan ohut) johto on osa tätä kokonasuutta.
Jos meinaat testata kaiutinkaapeleiden vaikutusta ääneen, niin kannattaa järjestää testitilanne kunnolla, koska ääneen vaikuttavat muut seikata paljon enemmän kuin kaiutinkaapelin osuus (olettaen että se on yllä olevan taulukon maksimimittoja lyhyempi). Kaiutinparin yksilöissä on enemmän äänellisiä eroja kuin missään kaapelissa. Lisäksi sijoitus vaikuttaa aivan huomattavan paljon. Vaikka kaiuttimet laittaisi aivan vierekkäin/päällekkäin, ne soivat eri tavalla. Eroja kyllä varmasti kuuluu, mutta ne aiheutuvat em. seikoista. Kunnollinen testi tehdään sokkotestinä ja vaihtamalla vain kaapelit, ei mitään muuta.
Kaiutinkaapeleita on vertailtu testin muodossa Tekniikan Maailman numerossa 11/1989 (sivu 76-77). Mukana testissä olivat 0.35 ja 0.75 neliömillimetrin tavalliset piuhat ja Monster M1 "superkaapeli". Tuloksista lyhyesti:
Äänenlaadullsielta kannalta kaiutinkaapeli ei voi olla liian paksua, mutta järkevää pakuuttaa suremmat paksuudet eivät tuo mitään mainittavaa parannustakaa, joten ei kannata maksaa turhasta.
Muita seikkoja ajatellen kaapeli voi olla liian paksua seuraavissa tilanteissa:
Kaiutinkaapelien suojauksesta kannattaa olla huolissan vain, jos kaiutinkaapelit kulkevat pidemmän matkan sähköveturin tai vastaavan häiriöpesän sisällä, jolloin jouduttaisiin käyttämään tiukkaan kierrettyä kaiutinkaapelia. Missään normaalioloissa ei ole järkeä puhua mistään suojatuista kaiutinkaapeleista (suojaamaton on muilta seikoiltaan parempi ratkaisu ja halvempikin).
Jos suojatulla kaiutinkaapelilla (koaksiaalisella rakenteella) saadaan aikaan häiriäiden vähenemistä normaalioloissa, alkaisin heti epäilemään, että vahvistimen suurtaajuussuojaus on kelvoton (eli vahvistin on huonosti suunniteltu). Tällöin esimerkiksi GSM puhelin aiheuttaisi häiriöitä suojaamattomia kaiutinkaapelita käytettäessä. Tälläisessä tilanteessa juojattuja kaapeleita kokeilemalla siis pyritään kompensoimaan vahvistimien puutteita kaiutinkaapeiden rakenteella.
Tässä taulukko poikkipinnan ja tehohäviön suhteesta 4 ohmin kaiuttimelle (luvut ovat desibelejä):
mm^2 5m 10m 15m 20m 25m 0,5 -0,8 -1,3 -2,0 -2,5 -3,0 0,75 -0,6 -1,0 -1,3 -1,7 -2,1 1,0 -0,5 -0,7 -1,0 -1,3 -1,6 1,5 -0,4 -0,5 -0,7 -1,0 -1,2 2,5 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,8 4,0 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6Vertailuna lukuihin: 3 desibelin vaimennus tarkoittaa tehon puolittumista. Tehon puolittuminen on juuri ja juuri ihmiskorvalla erotettavissa, vaikka äkkiseltään luulisi toista. Käytännössä siis kotikäytössä ja etenkin autokäytössä etäisyydet ovat niin pieniä, että kaapeli ei juuri tehoa syö. Puolen neliömillimetrin kaapelillakin kaapelin pituus pitäisi olla 25 metriä ennenkuin teho puoliintuisi (etäisyys vahvistimelta kaiuttimelle siis 12,5 metriä).
Seuraavassa taulukossa muutamien kuparikaapelien paksuuksien jatkuva virrankesto ja sitä vastaava kauttimen jatkuva teho:
Paksuus Virta Tehot eri kaiutinimpedansseihin mm^2 A 8 ohm 4 ohm 2 ohm 0.375 2 32 W 16 W 8 W 0.5 3 72 W 36 W 18 W 0.75 6 288 W 144 W 72 W 1 10 800 W 400 W 200 W 1.5 15 1800 W 900 W 450 W 2.5 25 4800 W 2400 W 1200 WJohtimen virta-arvojen oletuksena on, että johdin on vapaassa ilmassa (ei rullalla tai rakenteiden sisällä). Jos kaapeli tulee jonkun rakenteen sisälle, niin on parasta valita varman päälle seuraavaksi paksumpi kun taulukon mukaan on riittävä. Annetut virta-arvot ovat konservatiivisia (suunnilleen sähköasennusmääryksien vaatimusten mukaisia) ja täysin vapaassa ilmassa mainitun paksuinen johdin kestä virtaa noin tuplaten taulukossa annettuihin arvoihin, mutta lämpenisi tuolloin jo tuntuvasti. Koska kohtuullisilla piuhojen paksuuksilal kulkee jo paljon virtaa, ei liene järkevää tehdä optimointia että ottaa ohuimman kaapelin joka juuri ja juuri kestää vaaditun virran.
Johtimessa tapahtuva jännitehäviö riippuu johtimen resistanssista ja siinä kulkevasta virrasta. Johtimen jännitehäviön voi laskea kaavasta:
U = I * R
Tyypillisellä 0.75 mm^2 kaikutinkaapelilla 10 metrin resistanssi olisi noin 0.24 ohmia, joten yhdessä johdossa tulisi jännitehäviötä noin 0,24 volttia, ja jos syöttö on parikaapelin toisessa päässä ja kuorma toisessa, niin silloin menomatkalla häviötä tulisi 0,24V ja paluumatkalla saman verran lisää, eli yhteensä noin 0,5 volttia jokaista kulutettua ampeeria kohden. Jos kaiutinkaapeli on jotain puolet ohuempaa (0,375mm^2) "narua" niin resistanssikin tuplautuu ja samalla jännitehäviökin tuplautuu.
Seuraavassa mittaustuloksia (Electronic World July/August 1996, sivu 571) 5.6 metrin mittaisista kaiutinkaapeleista (0.75):
Johto C Johto J
Resistanssi: 59 mohm 50 mohm
Induktanssi: 3.5 uH 2,05 uH
Kapasitanssi: 551 pF 1460 pF
Johdot:
Johto C = Normaali verkkojohto (50 kuparisäikinen, 0.25 säikeet, noin 0.75 mm^2) Johto J = SupraPly (240 säikinen)
Seuraavat yhtälöt kuvaavat tätä suhdetta:
V = I*R
P = IV = I^2*R = V^2/R
Missä:
Esimerkki: Jos sinulla on vahvistin joka pystyy antamaan
100W tehoa 8 ohmin kaiuttimeen niin sen ulostulojännite on:
P = V^2/R --> V=sqrt( P * R ) --> sqrt( 100 * 8 ) --> V=~28.3V
Virraksi tulee:
V=I*R --> I=V/R --> I=28.3/8=~3.5A
Eli vahvistimen täytyy pystyä tuottamaan 28.3V jännite ja 3.5A virtaa jotta se voisi syöttää 100W 8 ohmin kaiutinkuormaan. Koska vahvistimessa on aina sisäisiä häviöitä kyseisen vahvistimen käyttöjännitteiden täytyy olla tätä korkeampia (vähintään 33..35V).
Kuopalla olevan diskanttielementin saa yleensä korjattua pullistamalla kalotin takaisin ulos. Turvallisin tapa on hoitaa tämä operaatio ilmanpaineen avulla. Yksi tapa ruuvata elementti irti ja jättä johtojen varaan roikkumaan. Yleensä elementin takaa löytyy pieni ilmareikä ja puhaltamalla tänne saa elementin kalotin pullahtamaan oikeaan asentoon.
Toinen tapa korjata elementti on imeminen. Tässä menetelmässä diskanttielmenttiä ei tarvitse edes irroittaa kaiuttimesta. Imemisen voi suorittaa esimerkiksi pölynimurilla. Viet vaan imurin putken (ilman suutinta) varovasti yha lahemmas diskanttia, koko ajan kadella etulevysta tukea ottaen ettei imu yllata ja imaise putkea kiinni kaiuttimeen. Kun imua on riittavasti, kartio vaan ponnahtaa ylos. Kannatta varoa että ei saa aikaan sellaista imua, että elementti vaurioituu.
Joissain tapauksissa voi myös kokeilla sulla ilmemistö, mutta kannatta varmistaa tässä tapauksessa, että diskanttielementti ei sisällä myrkyllistä berylliumia (käytettössä joidenkin kalliiden japanilaisten kaiuttimien diskanttikaloteissa).
Hifi 50/3 kaiuttimessa oleville metallikaloteille on suositeltu seuraavaa menetelmää: Elementti irti etulevystä. Irrota elementin etulevy (laippa, suojaverkko, ripustus, puhekela ja kalotti) varovaisesti. Huomioi, että puhekela on nesteessä joka muistuttaa tervaa (haju on erilainen). Kalotin takaa varovaisesti sormenpäällä painaen korjataan muoto kohdalleen. Asenna elementin etulevy kiinni magneettiin puhekelaa varoen. Ruuvaa elementti kiinni etulevyyn.
Useinmissa tapauksissa sisään painuneen basso- tai keskiäänielementin pölykupin saa oikaistuksi ilman vaurioita (tosin operaatiossa on aina riski rikkoa pölykuppi lopullisesti). Rippuen tilanteesta tapoja on useita, ja toiset toimivat toisille elemnteille paremmin ja toisen huonommin. Ei ole olemassa yhtä hyvää tapaa, vaan joukko tapoja jota toimivat toisille elementeille paremmin kuin toiset.
Kohtalaisen umpinaisesta materiaalista tehtyä pölykuppia voi yritää oikaista imemällä. Operaatiossa tarvitset putken, jonka saat tiiviisti pölykupin ympärille ja sitten voit imeä sen toisesta päästä tuon pölykupin takaisin ulos ilmanpaineen avulla. Imemisessä pitää olla tarkkana. että ei rasia elementtiä muuten mekaanisesti ja riko sitä näin enempää.
Pölynimuri on tehokas, mutta saattaa olla tuhoisa taitamattomissa käsissä. Pikeat otteet ja varovaisuus auttavat tässä operaatiossa: Vasemmalla kädellä pid{tellään sormet harallaan elementtiä paikallaan ja imurin pienimmällä mahdollisella teholla oikealla kädellä lähestytään varovasti elementtiä imurin suukappaleen suuaukon juuresta kiinni pidellen (varoen, ettei "nyk{ise" lähietäisyydellä kiinni siihen kupuun).
Eräs tapa yrittää on kiinnnittää pölykuppiin teippi ja vetää pälykuppi tällä ulos. Teipin toimiminenkin riippuu aivan teipistä, pölykupin materiaalista ja vamman vakavuudesta. Erityisesti teipin kiinnittimänen kuppiin pitävästi saattaa pahentaa ongelmaa entisestään.
Eräs tapa oiko pölykuppi on vetää se takaisun oikeaan muoton neulalla. Nuppineula on paras. Pieni reikä ei haittaa elementin toimintaa. Operaatiossa kannattaa olla hyvin varovainen, koska neulalla saa pahimmassa tapauksessa revittyö isommankin reiän, jos pölykuppu ei kerralla lähde oikenemaan ja sen materiaali on joko ohutta muovia, lakalla jäykistettyä ohutta verkkoa tai hauraahkoa pahvia.
Kyllä. Kaiutinelementit koostuvat useasta osasta (runko, magneetit, puhekela, kartio, kartion reunukset, ripustus, pölykuppi) jotka yleensä kaiutinvalmistajalle toimittaa joku tähän tuotteeseen keskittynyt alihankkija. Taitava korjaaja pystyy vaihtamaan osan noista kaiuttimen osista. Yleisimmin vaurioituvia osia ovat puhekela, kaiutinkartion reunus ja pölykuppi.
Puhekela vaurioituu useimmin liian suuresta kaiuttimeen syötetystä jatkuvasta tehosta joka poltaa puhekelan. Puhekelan vaihtaminen tuleen yleensä kysymykseen vain isoissa PA-elementeissä joihin saa varaosia. Muutamia vinkkejä isojen PA-elementtien puhekelan korjaamiseen löytyy osoitteesta http://www.repairfaq.org/REPAIR/F_Speaker.html.
Kaiuttimen kartion keskellä oleva pölykuppi vaurioituu yleisimmin mekaanisesti vahingon seurauksena (pikkulapset, kotielämimet jne). Bassoelementin pölykupin vaihtaminen on aika yksinkertainen operaatio: vanha pölykuppi leikataan irti ja uusi liimataan tilalle.
Vanhemmissa kaiuttimissa elementtien vaahtokumimaiset helmat tahtovat haurastua ja haurastuttuaan lohkeilevat helposti. Yleisimmän kokoisille kaiuttinelementeille on saatavissa reunuksia varaosina, mutta niiden vaihtaminen on taitoa vaativa operaatio. Ohjeita tähän löytyy Hifi-lehden numerosta 3/1996 sivuilta 42-44.
Kaiutinelementin korjaamisessa on tärkeänä vaiheena puhekelan keskittäminen niin että se kulkee magneettien välissä vapaasti. Puhekelan keskitys on tarkkaa puuhaa, koska vinossa oleva puhekela saa äänen rahisemaan ja puhekelan hajoamaan hyvin nopeasti.
Kaiutinelementin korjuttaminen ei yleensä kannata ellei kysessä ole kallis tai hankalasti saatavissa oleva elementti, koska korjaus maksaa helposti yhtä paljon kuin uusi keskihintainen kaiutinelementti.
Kaiutinelementtejä korjaa ainakin seuraava yritys:
Accusound Speakers Oy Sahatie 27 47400 Kausala Puh: 050 564 4642 e-mail: [email protected] WWW: http://www.accusound.fi/Accusound myy myöskin tarvikkeita kaiuttinelementtien tee-se-itse korjaajille (mm. kaiuttinelementin joustavia reunuksia).
Jos elementin puhekela tai kartio on vaurioitunut, niin elementtiä ei pääsääntöisesti kannata korjata. Elementin korjaussarjat maksavet helposti useita satoja markkoja, ja kun tähä tulee vielä työtä päällen niin päästää helposti uuden elementin hintaan ellei jopa sen ylikin. Tyypillisessä elementin kalvosarjassa tulee kalvo, puhekela, pölykuppi sekä ylä- ja alaripustus. Tälläisen korjaussarjan asentaminen kaiuttimen runkoon vaatii osaamista ja tarkkuutta, tai muuten ei tule hyvin toimivaa ja pitkäikäistä korjausta.
Hifi-lehti on julkaissut parikin suomenkielistä kirjaa aiheesta. Näihin kannattaa tustua vaikka kirjastossa.
Suuri joukko linkkejö verkosta löytyviin kaiutinrakennusohjeisiin löytyy osoitteesta http://www.epanorama.net/audiospeakers.html.
Yleisin ongelma ainakin halvemmisa kaiuttimissa on, että kotelon sisäpuolta ei ole kunnolla vaimennettu. Tätä vaimmenusta voi yleensä parantee lisäämällä kaiuttimen sisällä lisää vaimennusainetta. Yleisohje on seuraava:
Käytännössä tyynyvanu (eli polyesterivanu) toimii mainiosti hifikaiutitmen kotelon täytemateriaaliksi. Kaiutinkoteloiden täyttämisene myydään myös erikoisvanuja (mm. Sonofil), mutta nämä eivät eroa ominaisuuksiltaen mitenkään mainittavasti "perustyynyvanusta".
Paras tulos saavutetaan kun jokaiselle elementille laitetaan oma kotelonsa tai oma umpinainen osa isosta kotelosta. Näin eri alueilla toimivat elementit eivät pääse vaikuttamaan toistensa toimintaan ja jokaiselle elementilla voidaan optimoida sille sopivin kotelon tilan koko.
Esimerkiksi bassoille viritetty refleksikotelo ei välttämättä sovi kunnolla keskiääniselle (tai kääntäen). Samaan koteloon asennetut elementit saattavat kyvinkin värittää toistensa sointia, kun esimerkiksi bassoelementin aikaansamat isot paineenvaihtelut kotelossa liikuttavat pakosti myös samassa kotelossa olevaa keskikäänielementtiäkin.
Jos keskiääninen on taaksepäin avoin normaalin kartiolla oleva elementti, sille tulisi järjestää erillinen kotelo parhaan tuloksen aikaansamiseksi. Joissain tapauksissa sama kotelokin toimii kohtuullisesti, mutta ei koskaan ideaalisesti.
Perustoiminnaltaan suljettu kotelo todellakin vastaa ääretonta levyä, joka estää täydellisesti elementin edestä ja takaa tulevien äänien akustisen oikosulun. Tämän vuoksi suljetusta kotelosta käytetään myös nimeä infinite baffle.
Suljettu kotelo muuttaa kaiutinsysteemin parametreja elementin vapaan ilman parametreista, koska käytännön kotelo ei ole äärettömän suuri. Kotelossa olevan elementin jäykkyyteen pitää lisätä kotelon ilmajousen jäykkyys. Tämä aiheuttaa resonanssitaajuuden nousun ja Q-arvon kasvun.
Jos ylikorostunutta bassotoistoa ei saa kaiuttimen siojoittelulla kuriin, voi refeleksiputken tukkiminen olla varteenotetava vaihtoehto bassojen vaimentamisessa.
Refeleksiputken tukkiminen vaikuttaa taajuusvasteeseen eniten kotelon viritystaajuuden ympäristössä. Jos kaiuttimen viritystaajuus on noin 50 Hz paikkeilla, vaikuttaisi putken tukkiminen eniten bassoihin noin taajuusalueella 35-79 Hz. Putken tukkimisella saatava bassovaimennus riippuu olosuhteista, mutta se voi olla jopa 6 desibeliä. Edellä mainitun taajuusalueen alapuolisten taajuuksien taso sen sijaan hieman kasvaa kun refeleksiputki suljetaan.
Refelekiputken aukon voi tutkkia monella tavalla. Yksi hyvä tapa on kiertää vaahtomuovista tiukka rulla, joka työnnetään refeleksiputken sisään.
Refleksiputken tapauksessa on melkolailla sama onko putki sijoitettu kotelon etu- vai takapuolelle. Niillä taajuuksilla, joilla refleksiputkesta on jotain iloa on kaiutin kuitenkin melkolailla ymärisäteilevä. Kun kaiuttimen mitat ovat aallonpituuden luokkaa tai sitä pienemmät on suuntavuudella toki merkitystä. Kuitenkin esim. 100 Hz taajuudella yksi aallonpituus on 3,4 m ja käytänn|ssä bassorefleksirakenne vaikuttaa vasta reilusti tämän taajuuden alapuolella, joten kaiutinkaapin pitäisi olla todella valtavan (pakettiauton kokoisen), jotta asialla olisi merkitystä.
Refleksiputken toiminnan kannalta ei ole merkitystä, onko se kokonaan, osittain tai ei ollenkaan upotettu koteloonsa. Refleksikotelo toimii Helmholtz-resonaattorina, joka voidaan ajatella massa-jousi-systeemiksi, niin, että kotelossa kokoonpuristuva ilma vastaa jousta ja refleksiputkessa oleva ilma taas vastaa sitä massaa.
Ainakin teoriassa, jos refleksiaukko on mitoitettu liian pieneksi ja siinä syntyy erilaisia korkeataajuisia (ja siten suuntaavampia) häiriöääniä, voi jopa olla edullista suunnata refleksiaukko pois kuulijan suunnalta, jolloin korkeampien taajuuksien suuntaavuuden ansiosta niiden voimakkuutta saadaan vaimennettua.
Nyrkkisaantöna ainakin putken halkaisijan verran ja aivan minimissäänkin ainakin säteen verran.
Vaahtomuovi suurentaa kotelon tehollista tilavuutta, sitä minkä elementti tavallaan näkee, eikä suinkaan pienennä sitä. Subbari ei muuten tarvitse oikeasti mitään vaimennusainetta, tämä on yleisesti vähän tiedetty asia. Matalat taajuudet, joita subbari toistaa, eivät jää kotelon sisään seisovina aaltoina eivätkä heijastu kartion läpi ym, mitä käy keskitaajuuksille. Miksi subbarikotelon voi täyttää vaahtomuovilla, on juuri se tilavuuden näennäinen kasvaminen. Refleksiputki ei tietenkään saa mennä umpeen, jos kyse on refleksikotelosta.
Kaiuttimien ja subbareiden rakentelusta kiinnostuneiden kannattaa katsoa JL Audion webbisivuja josta löytyy kattavat ohjekirjat kotelon kokoamiseen, johdotuksiin, eri kotelotyyppien hyvät ja huonot puolet ja paljon muuta. Sivut löytyvät osoitteesta http://www.jlaudio.com/. Speaker Building Page sivulta osoitteesta http://www.speakerbuilding.com/ löytyy paljon tietoa yksityisten henkilöiden omista kaiutinprojekteista.
Helpoimmin dipolikaiutitmen rakentaa kahdesta vanhasta kaiuttimesta. Näistä saa dipolikaiuttimen kun asettaa kaiuttimet vastakkain ja käänää toisen johdon toisinpäin.
Kaiutinsuunnittelu ei ole erityisen suoraviivaista puuhaa. Ensin pitää ymmärtä peruasiat ja saada ne kuntoon, mikä jälkeen pitää vielä virittää ja virittää että päästää hyvään tulokseen.
Hyvin onnistuneissa kaiuttimissa on erittäin monta asiaa otettu huomioon. Esimerkiksi perinteisen vapaakenttävasteen lisäksi myös teho- ja vaihevasteiden pitää olla kunnossa. Heijastukset niin kotelon reunoista kuin sisälläkin pitää saada minimoitua eikä itse kotelo saisi soida elementtien lisänä.
Käytännössä hyvän kaiuttimen saa aikaan ainoastaan ensin hyvin suunnittelemalla, kokeilemalla ja parantelemalla. Kokeilussa ovat tarpeen hyvät mittalaitteet, jotta pystyy löytämään mikä oikeastaan kaiuttimessa on vialla ja korjaamaan sen seuraavassa versiossa.
Ennen oman kaiuttimen suunnittelun aloittamista kannattaa tutustua valmiisiin kaiutinrakennuohjeisiin ja ymmärtää millä perusteilla ne on suunniteltu. Pekka Tuomelan 'Rakenna Hifikaiuttimet' -kirjoja kannattaa palarata ahkerasti ja käydä katsomassa kaiuttimien rakennusohjeita osoitteesta http://www.speakerbuilding.com/. Niistä löytyy myös jonkin verran tietoa valmiiden rakennusohjeiden tueksi. Vance Dickansonin 'The Loudspeaker Desing Cookbook' on yksi alan tunnetuimpia teoksia - olkoonkin, että kertoo monesta asiasta sekin vain pintapuolisesti.
Passiivisuotimen rakentaminen on teoriassa hyvin yksinkertaista, mutta käytännössä aikamoista salatiedettä. Kaiuttimen käyttäytyminen lopullisessa sijoituksessaan on aina jonkin verran erilaista kuin datalehdellä kerrottu ja ideaalitilanteessa on laskettu. Parasta on siis hankia aihetta käsittelevää kirjallisuutta ja varautua tustustumaan useisiin matemaattisiin kaavoihin sekä harrastamaa kokeilua.
Jokosuotimen suunnittelussa riitä, että pelkästään jaat tietyt äänialueet tietylle kaiuttimille, vaan eri elementeille menevien signaalien voimakkuussuhteet sekä vaiheet täytyy myös olla kohdallaan. Lisäksi kotelon täytyy olla oikeaoppisesti suunniteltu ja elementtien suuntaavuus täytyy ottaa huomioon.
Peruskaavoillakin saa kuitenkin suojattua elementit palamiselta (diskantit jne.) ja jonkinlaista taajuusjakoakin. Jollet ole varautunut opettelemaan kaikkea tätä (ja paljon lisää), niin hanki rakennussarja tai valmiit kaiuttimet.
Vastusten yleisin käytt| jakosuotimessa on elementtien herkkyyserojen tasaamisessa, mutta niitä saattaa l|ytyä mm elementtien impedanssin tasauspiireistä, erillaisista taajuusvasteen tasaamiseen käytetyistä resonanssipiireistä tai viivepiireistä.
Kaiutinkotelon etulevyn mitat vaikuttavat keskiääni- ja diskanttialueen toistoon. Etulevyjen mittojen lisäksi tilanteeseen vaikuttaa voimakkaasti myös etulevyssä olevien kaiutinelementtien sijoittelu siihen. Joissain kaiuttimien eulevyissä käytetty kaiutinelementtien epäsymmetrisen sijoittelun tarkoituksena on diffraktion välttäminen käyttämällä erisuuruisia etäisyyksiä elementistä kotelon reunoihin, jolloin ne tasoittuvat. Tähän tilanteeseen auttaa myös kapea etulevy ja reunojen pyöristykset, mutta ei niin paljon kun elementtien sujoittelu.
Elementtien keskinäinen etäisyys vaikuttaa elementtien yhteisesti toistaman taajuusalueen toistoon ja vaiheeseen. Tähän vaikuttaa myös jakotaajuus ja suodattimen jyrkkyys.
Jakosuodin suunnitellaan elementtien impedanssien mukaan, eli elementit voivat olla eri impedanssisia kunhan suodatin on tälläistä tilannetta varten. Jakotaajuus ei ole suunnitellun kaltainen, jos valmiiseen 4 ohm elementeille suunniteltuun suotimeen laitetaan 8 ohm elementti tai toisin päin.
Kaiuttimen diskanttitoistoa voi jonkin verran vaimentaa laittamalla diskanrttielementin kanssa sarjaan sopivan signaali vaimentavan sarjavastuksen. Pelkkä yksinkertainen sarjavastus kyllä vaikuttaa kaiutinsysteemin taajuusvasteeseen useallakin tavalla (mm. elkuperäinen jakosuodin on tehty toimimaan elementin imepdanssilla oikein, jos impedanssi kasvaa niin jakotajuudetkin muuttuu yleensä siinä samalla). Jos tavittava vaimennus on hyvin pieni (desibelin tai pari), niin yksinkertainen sarjavastus toimii yleensä ihan kivasti.
Isommilla vaimennuksilla selvästi parampaan tulokseen päästään seuraavanlaisella ratkaisulla:
----- diskantti /|
|-----| |---|r1|---------| |
(vahv.) |jako-| | \|
|-----|suod.| |r2| |
| ----- | |
--- --- ---
Kytkennän komponentit voidaan mitoittaa 8 ohmin elementille seuraavan taulukon avulla:
vaimennus dB R1 ohm R2 ohm 1 0,87 66 2 1,65 31 3 2,34 19,4 4 2,95 13,7 5 3,5 10,3 6 4 8 7 4,4 6,5 8 4,8 5,3 9 5,2 4,4 10 5,5 3,7Tälläinen kytkentä pitää jakosuotimelle näkyvän impedanssin vakiona ja pyrkii pitämään diskanttielementille näkyvät impedanssitkin mahdollisimman pieninä. 4 ohmin elementiä käytettäessä edellä olevassa taulukossa esitetyt vastuarvot puolitetaan.
Joistain kaiutintarvikeliikkeistä on myös saatavana erikoispotentiometreja diskantin tason säätöön. Nämäkin potentiometrit on tehty niin, että ne pyrkivät pitämään impedanssit mahdollisimman vakiona, mutta vaimennusta voi säätää laajalla alueella.
Kaiutinten suunnitteluohjelmista on suositeltu ainakin seuraavia PC-ohjelmia (DOS tai Windows):
Kaiki nämä on saatavissa ilmaiseksi verkosta, monet ohjelmista on ladattavissa useammaltakin hifiaiheiselta sivulta.Ljudialla on sivuillaan on-line toimiva Javapohjainen ISD-niminen kaiutinkotelon mitoitusohjelma osoitteessa http://www.ljudia.fi/fi/teknik/isd/index.html. Tällä onnistuu ainakin subbarikotelon mitoittaminen näppärästi. Samaisella ohjelman tekijöillä on omat kotisivut osoitteessa http://www.linearteam.dk/, mistä löytyy myös Windows-versio tästä samasta ohjelmasta. Seuraavassa selityksiä ohjelmassa käytetylle lyhenteille, koska ne voivat hämmästyttää ensikertalaista käyttäjää:
Lisää linkkejä kaiutinsuunnitteluohjelmiin löytyy osoitteesta http://www.epanorama.net/audiospeakers.html.
Ennen kuin suunnitteluun ryhtyy pitää tietenkin tietää millä aluella kyseinen elementti toimii, eli onko kysessä basso, keskiääni vai diskanttielementti. Jos suunnittelet useamman elementin kaiuttimia, niin elementin impedanssien ja herkkyyksien arvot tulisi tietää.
Bassolementille koteloa suunnitellessa elementistä pitäisi tuntea mielellään sen kaikki Thiele-Small-parametrit. Vähintään pitäisi tuntea elementin ekvivalenttitilavuus (Vas), resonanssitaajuus (Fs) ja resonanssin hyvyysluku (Qts). Ilman näitä tietoja suunnitteluohjelmia ja kaavoja ei pysty käyttämään. Jos elementtisi tietoja ei ole saatavana, niin sitten ne on selvitettävä itse mittaamalla.
Vas, Fs ja Qts on kaiutinelementin ominaisparametrit, jotka on kaiutinelementissä käytönnössä tunnettava, jotten kaiutinelementille voisi ruveta mitoittamaan hyvää koteloa millään suunnitteluohjelmalla tai muulla laskennallisella menetelmällä.
Kaiutinelementin resonanssin kokonaishyvyysluku kuvaa lähinnä kaiuttimen resonanssin voimakkuutta. Ekvivalenttitilavuutta (Vas) tarvitaan kotelon mitoituksessa, ja tyypillisesti mitä isompi Vas on, sitä isompi kotelo tarvitaan. Ilman koteloa auton hattuhyllyyn asennettavien elementtien Vas on yleensä suuri (yli 200 litraa). Sen sijaan pieneen suljettuun koteloon sopivan 10 tuuman elementin Vas ob yleensä 65-90 litraa. Elementin resonanssitaajuus kertoo elementille ominaisen resonanssitaajuuden vapaassa tilassa. Pienessä kotelossa yhdistelmän kotelo+elementti resonanssitaajuus nousee. Resonanssitaajuuden alapuoliset taajuudet vaimenevat nopeasti (tyypillisesti noin 15 dB/oktaavi).
Jos sinulla sattuu olemaan kaiutinelementti, jonka parametreja ei ole saatavissa, niin sitten ne on mitattava itse tai et muuten pysty käyttämään muuta kun yritys ja erehdys-menetelmää kotelon suunnittelussa. Tietoa kaiutinelementin parametrien mittamisesta löytyy osoitteesta http://www.hut.fi/Misc/Electronics/docs/audio/speaker_parameters.html.
Paras kotelotyyppi selviää kaiutinelementin Thiele-small-parametereista
arvioimalla ja sitten suunnittleuohjelmalla kokeilemalla mikä on paras
ratkaisu koteloksi. Kätevä nyrkkisääntö saadaan laskemalla seuraava arvo:
EBP = Fs / Qes
Jos EBP on selvästi yli 100, kannattaa tyypillisesti käyttää refleksikoteloa tai
bandpass-koteloa suljetun kotelon sijasta.
Amerikkalaisissa kaiutinelementeissä ja kotelonmitoitusohjeissa kotelon tilavuudet ilmoitetaan yleensä kuutiojalkoina. Tämä tilavuus on helppo muuttaa litroiksi, kun tiedetään, että yksi kuutiojalka on noin 28.3 litraa. Jos haluat laskea tarkempia arvoja, niin voi tehdä sen itse kun tiedät, että yksi jalka on 12 tuumaa eli noin 30.48 cm.
Kartioon lisättävä massa laskee elementin resonassitaajuutta (Fs), joten toisto saadaan ulottumaan alemmmaksi. Jos tarkoitus on saada elementti massaa lisäämällä pienempään koteloon, ratkaisu ei välttämättä toimi odotetusti. Massan lisääminen pudottaa myös kaiutinelementin herkkyyttä, koska 'tehopainosuhde' heikkenee. Muutoksella on vaikutusta myös muihin kaiutinelementin parametreihin: Qts arvo nousee kun massa kasvaa.
Viritystaajuus voi olla monta asiaa. Useimmiten sitä käytetään refleksikotelon yhteydessä. Silloin se tarkoittaa itse kotelon viritystaajuutta, joka on refleksiputken akustisen induktanssin ja kotelon tilavuuden akustisen kapasitanssin määräämä.
Refleksiputken mitat ja viritystaajuus noudattavat refleksikotelossa seuraavaa kaavaa:
22700 * d^2
l = ----------- - 0,79 * d
f^2 * V
Missä
Laskemisessa voit käyttää apuna on-line refleksiputkilaskinta, jolla voit mitoittaa refelksiputken. Tämä laskin on JavaScriptiversio täällä esitetystä kaavasta.
Refleksiputken tilavuus ei kuulu resonanssipiirissä kotelon tilavuuteen, olipa se minkä kokoinen tahansa (se kuuluu refleksiputken "jousivakioon"), joten jos oikein tarkkoja haluttaisiin olla, niin putken tilavuus pitäisi putkea laskettaessa vähentää kotelosta. Refleksiputken tilavuus verrattuna kotelon tilavuuteen on useinmiten niin pieni, että viritystaajuus ei käytännössä muutu miksikään, vaikka sen osuutta ei huomioitaisi mitenkään. Eli jos putkesi on kovin iso, niin parasta huomioida sen tilavuus, muussa tapauksessa jätä huomiotta.
Refeleksiputken sisäläpimitta vaikuttaa resonanssitaajuuteen. Jos kaksi eri kaiutinta on rakennettu eri kokoisilla refeleksoputkilla jotka on viritetty samalle taajuudelle, niin silloin ne toimivat pienillä äänenvoimakkuuksilla samalla tavoin. Voimakkailla äänenvoimakkuuksilla ja bassovoittoisella materiaalilla tuo ohuempi refleksiputki on huonompi, koska siinä liikkuvalle ilmalle tulee suurempi liikkumisnopeus, mikä voi aiheuttaa virtausäänien syntymistä refleksiputkeen.
Jos kotelosi ei ole aivan valtavan suuri (päämitat metrejä) ja viritystaajuutesi on alhainen (alle satoja Hz), niin refleksiputken paikalla elementtiin nähden ei juuri ole merkitystä.
Mittatikkuna merkitykselle voit pitää äänen aallonpituuden neljännestä etäisyytenä refleksiputken ja elementin välillä. Jos etäisyys on tätä luokkaa tai enemmän, niin sitten sijoituksella voi olla jo merkittävää vaikutusta. Pienemmillä etäisyyksillä ei refleksiputkensijoitus suuremmin vaikuta kaiuttimen toimintaan. Äänen aallonpituuden voit laskea yhtälöstä l = v / f, missä v = äänennopeus ilmassa (noin 340 m/s) ja f on äänen taajuus.
Refleksiputken tulisi olla lähimmästä seinästä tai elementistä vähintään refelksiputken halkaisijan matkan päässä. Koska refleksiputken on tarkoitus esittää erillistä induktanssia (massaa) ja kotelo kapasitanssia (jousta) on tärkeää, ettei elementti hengitä aivan suoraan refleksiputkeen. Koska suuntaavuutta ei matalilla bassotaajuuksilla esiinny, riittää kun putken pään ja kalvon väliin jää putken tai elementin halkaisijan verran matkaa (isomman mukaan). Jos etäisyyttää elementin ja refleksiputken välissä on liian vähän on mahdollista, että takertunut massa pääsee livahtamaan suoraan elementistä putkeen ja toisaalta putki alkaa lisätä elementin liikkuvaa massaa.
Refleksiputken pään muoto vaikuttaa ilman virtaukseen putken päässä. Normaalissa suorapäisessä putkessa putken efektiivinen pituus on noin itse putken pituus + suorissa päissä puolet putken halkaisijasta.
Pyöristetyllä päällä pyritään vähentämään turhia pyörteitä ilmavirrassa. Nuo pyörteet taasen aiheuttavat mm. sivuääniä. Pyöristetyillä putken päillä voidaan vähentää refleksiputken päässä kovilla virtausnopeuksilla syntyvää haitallista turbulenttista virtausta. Koska turbulenttista virtausta esiintyy refleksiputken kummassakin päässä, kannattaa pyöristys laittaa refleksiputken kumpaankin päähän, jos sitä meinaat käyttää.
Jos putken päät on pyöristetty, niin päiden vaikutus efektiiviseen putken pituuteen on tyypillisesti efektiivistä putken pituutta lyhentävä. Jos käytät tälläista pyöristettyä teollisesti valmistettua refleksiputkea, niin pyydä tarkemmat tiedot tuotteen myyjältä, maahantuojalta tai valmistajalta. Yleensa putken valmistaja ilmoittaa miten putken pituus lasketaan.
Käytä samaa pituuden laskukaavaa kuin yhdellekin putkelle. Pienempien putkien poikileikkauspinta-alojen summan on oltava saman suuruinen, kuin mikä olisi yhden putken poikkileikkauspinta-ala. Eli lasket kuinka ison putken halkaisijaa kahden putken yhteenlaskettu poikkipinta-ala vastaa.
Yhden putken sijaan voinee käyttää neljää putkea ilman ongelmia. Kovin pienillä putkilla suhteellinen vastus kuitenkin kasvaa yhteen isoon putkeen verrattuna.
Refleksiputken poikkipinnan muodolla pieni merkitys. Surakulmaisen putken tehollinen pinta-ala on pienempi kuin pyöreän, joten putken pinta-alaa pitää suurentaa hiukan. Näin ollen voit käyttää suorakulmaiselle kanavalle samoja kaavoja kuin normaalillekin refleksiputkelle, kun pidät pituuden pituuden samana ja myös poikkileikkauksen pinta-alan samana. Jos kanavasta tulee hyvin littana tai ahdas, niin niin poikkeileukkausen muodon merkitys on hyvin mitätön. Yleisesti ottaen poikkileikkausta ei kannata tehdä litteämmäksi kuin yhden suhde yhdeksään, jotta putki toimisi lasketulla tavalla.
Refleksiputken ominaisuuksiin vaikuttavat sen pituus, (tehollinen) poikkipinta-ala sekä siinä virtaava kaasu (ilman ominaisuudet muuttuvat kosketuden ja lämpötilan mukaan).
Muovinen viemäriputki sopii oikein hyvin refleksiputken materiaaliksi. Uponalin viemäriputkea saanee ainakin noin 1,5" 2" 3" 4" 5" 6" halkaisijoilla tai vastaavilla (tarkista saatavuus ja tarkat mitat lähimmästä rautakaupasta).
Jos meinaat tehdä taivutetun putken, niin ei kannata käyttää valmista viemäriputken kulmaa missä on terävä kulma "sisäkaarteessa". Terävä kulma aiheuttaa, että putki suhisee isommilla äänenpaineilla.
Tässä tilanteessa on muutamia mahdollisuuksi. Yksi mahdollisuus on laskea refleksiputken pituus pienemmällä putken halkaisijalla, jolloin putkesta tulee lyhyempi. Toinen mahdollisuus on taivuttaa refleksiputki sellaiseksi, sen saa mahtumaan koteloon. Putkea taivuttaessa kannattaa tehdä loivia taitoksia, että ei tule turhia turbulensseja refleksiputkeen aiheuttamaan häiriöääniä.
Jos refelksiputki on pitkä verrattuna toistettavan äänen aallonpituuteen voi refelksiputki toimia siirtolinjan tavoin eikä siis toimi refleksiputkena kuten pitäisi. Yleensäkin kannattaa pitää refleksiputken maksimipituus kahdeksasosa-aaltoa lyhyempänä basson käyttöalueella, mikäli suinkin mahdollista.
Tällainen konstruktio on täysin mahdollinen. Tällä järjestelyllä ei ole vaikutusta kotelon viritykseen, kunhan muistaa että putken ulkonema ei enää vaikuta kotelon tilavuuteen (Se osa putkestahan joka menee kotelon sisällä pienentää kotelon tilavuutta). Ulospäin menevää putkea sentaessa kannattaa ottaa huomioon, että refleksiputken toteutus on samaan tapaan kuin normaalissa refleksiputkessa, eli toinen putken pää lähtee kotelon pinnasta (sama onko se sisä- vai ulkopinta.
Passivielementin tulisi olla pinta-alaltaan mahdollisimman suuri, mieluimmin suurempi kuin aktiivinen elementti. Laaja kartion liikerata on eduksi. Nämä asiat on yleensä otettu huomioon passivikäytöön suunnitelluissa megneetittomissa ja puhekelattomissa elementeissä, joita on tosin vain vähän markkinoilla. Passiivielementtiä käyyttävän kotelon suunnitteluperiaate on pääpiirteittäin sama kuin bassorefleksikotelossa: resonanssitaajuus on sijoitattava alueelle, jossa aktiivisen lementin vaste suljetussa kotelossa olisi jo selvästi vaimentunut. Passivielementin viritystaajuus kannattaa olla yleensä matala, koska vaste laskee voimakkaasti viritystaajuuden alapuolella. Passiivielementin viritystaajuutta on mahdollista laskea kiinnittämällä kartioon lisämassaa.
Kaiutinkotelon pinnoittaminen riippuu omista vaatimuksista, käytetystä kotelomateriaalisja ja paljonko vaivaa hommaan on valmis pistämään vaivaa+rahaa.
Valmiiksi puukuvioilla varustetun puumateriaalin (liimapuu, lauta, vaneri) voi hyvin tasoittaa ja pinnoittaa jollakin sopivalla pinnoitusmateriaalla. Hyvä vaihtoehtoja tähän ovat lakkaus, läpikuultava maali, petsaaminen ja puuvaha. Jos puukuvioiden ei tarvitse näkyä, niin umpinaisempikin maalaus toimii.
Jos kotelon tekee MDF-levystä, niin yksi hyvä pinnoitusmateriaali on maalata kotelo sopivalla maalilla. Lastulevylle on hankalampi tehdä siistiä maalausta, mutta voi senkin maalata jos ei vaadi ihan tasaista pintaa. Jos haluat puukuviot MDF- tai lastulevykoteloon, niin sitten hyvinä pinnoitusmahdollisuuksina on puujäljitelmävuovin käyttö tai pinnan viiluttaminen. Helpoimmalla puun näköisen pinnan teet puujälmitelmämuovilla (tätä monet halvemmat tehdaskaiuttimetkin käyttää). Liimapinnalla varustetta puujäljitelmämuovia saa rautakaupoista sekä joistain kirjakaupoista. Tälläinen muovi pysyy hyvin kiinni jos vaan osaa taittaa sen reunat oikein. Puujäljitelmämuovin hintaluokka on noin 3-7 euroa metriltä (saatavana yleensä 50-70cm levyisenä).
Kotelon pinnan viiluttaminen on sitten oma taiteenlajinsa, joka vaatii oikeat tekniikat ja hiukan harjoittelua hyvän tuloksen aikaansaamiseksi.
Kaiutinkotelo kannattaa rakentaa siten, että sen seinät eivät pääse värähtelemään. Kaiuttimessa kaiutinelementin pitäisi tuottaa ääntä, ei kotelon. Kannattaa tehdä sellainen kotelo, että nyrkillä koputtaessa se ei soi sitten patkaakaan (kun kalliota hakkaisi). Matalilla taajuuksilla kotelon seinämien jäykkyys on tärkeintä. Subbari syntyy vaikka 22mm (tai paksummasta) vanerista tai lastulevystä, kunhan seinämät jäykistetään riittävällä määrällä tukia.
Usein kaiutinkoteloihin suositellaan MDF-levyn (medium-density fibreboard) käyttämistä, mutta MDF on yleisnimitys levyille ja niita on monenlaisia: Osa on parempaa vaneria ja osa taas on lastulevya. Yleisestiottaen MDF-levy on hyvä kotelomateriaali. Sitä on helppo työstää ja huomattavasti kestävämpää ja tiiviimpää kuin lastulevy. Kuutio MDF-levyä painaa noin 800-900 kg.
MDF-levyä työstettäessä kannattaa huolehtia riittävästä hengityssuojauksesta, koska hieno paljon liima-aineita sisältävä puupöly ei ole terveellistä hengitettävää.
MDF-levyn voi pinnoittaa hyvin monella tavalla. Tyypillisimmät lienevät maalaaminen, viiluttaminen tai kangasmateriaalilla päällystäminen (autokäytössä subbarikotelo). Hyvä vaihtoehto on myös Osmo (kirkas tai kirsikka) -puuvaha, joka antaa hyvän pinnan MDF:lle, kunhan muistaa hioa ensin tarpeeksi hienolla hiontapaperilla.
Hintaluokka 22 mm MDF-levylle puutavaraliikkeessä valmiiksi sahattua on noin 16 euroa/m^2. Monista puutavaraliikkeistä ei saa MDF-levyä pienissä erissä (pitää ostaa koko noin 4 m^2 levy), joten varaudu pieneen etsintäkierrokseen oman alueesi puutavaraliikkeissä. Lisätietoa MDF-levystä löytyy osoitteesta http://www.diyloudspeakers.org/faqs/mdf.html.
Halvin materiaali koteloon on lastulevy. Siitäkin saa tukevan kotelon kun käytää riittävän paksua levyjä. Lastulevykotelon pinnan saaminen siistiksi on hankalaa, ellei sitä villuta tai muuten päällystä. Lastulevyä ei oikein kannata ruveta maalaamaan, koska silla kun on paha tapa "nostaa karvat pystyyn". Lastulevy kannattaa aina suojata ainakin nurkista ja mielellään myös reunoistaan esim. metallilistalla, koska lastulevy on melko haurasta ja "purkaantumiselle" altista jos siihen tulee painuma.
Vaneri sopii hyvin myös kaiutinkoteloihin, ja sitä käytetään paljon esimerkiksi PA-kaiuttimien kotoloissa, joiden pitää kestää kovaa käyttöä. Vaneri on hyvää, koska se tarjoaa suuren jaykkyyden ja vaimennuksen. Vanerin huonona puolena on levyn aika kallis hinta.
Perusperiaatteena on että kaiuttimien rakennusmateriaalin tulee olla mahdollisimman jäykkää painoonsa nähden. Tämä siksi, että jäykkyys pienentää värähtelyn amplitudia ja massan vähyys merkitsee vähemmän sitoutunutta energiaa, eli lyheyemmät jälkivärähtelyt. Jos aine vielä olisi häviöllistä olisi tietysti hyvä, mutta tämä vaatimus on yleensä ristiriidassa jäykkyysvaatimuksen kanssa.
Lastulevy on huomattavasti halvempa kuin MDF/HDF levyt, se lienee ensimmäinen suuri ero. MDF on selluloosakuidusta valmistettua suuressa paineessa (HDF hyvin suuressa) prässättyä levyä. MDF on tiukemmasta rakenteestan johtuen jäykempää kuin lastulevy.
Sekä MDF-levystä että lastulevystä saa molemmista saadaan tukeva kaiutinkotelon kun tehdään kotelon rakenteesta tuleva (riittävä määrä tukia sisälle). Vaikka lastulevy ei olekaan yhtä vahvaan kuin MDF-levy, niin sitä voi hyvin käyttää subbariboksissa (ainakin kun käyttää kunnollisia seinämävahvuuksia). Lastulevyn viimeistely tuottaa enemmän töitä kuin MDF-levyn, koska partikkeliboardilla on ihastuttava tapa 'nosta karvat pystyyn' kun siihen sutaisee maalia päälle.
MDF-levyn kittaamiseen sopii liiman ja MDF-levyn hiontapölyn sekoitus. Kun sekoitat puuliimaa ja MDF-hiontapölyä, saat aikaan kittiä, joka muistuttaa kuivuttuaan ominaisuuksiltaan hyvin paljon MDF-levyä.
Puu soveltuu erinomaisesti kaiuttimien rakennusmateriaaliksi. Puu on hyvin jäykkää painoonsa nähden ja siitä voi siksi valmistaa koteloita, jotka ovat jäykkiä ja samalla sitovat vähän energiaa. Rakennettaessa puusta on kuitenkin muistettava, että puu elää kosteuden mukaan, mikä voi aheuttaa puun halkeilua jos kotelo ei ole oikein kasattu.
Puun eläminen syitten poikkisuunnassa on voimakasta kun kosteusolot vaihelevat. Eläminen syitten suunnassa on erittäin vähäistä. Sisätiloissa on tyypillisesti huomattavan paljon kuivempaa talvella kuin kesällä. Samoin kannattaa ottaa huomioon että kotelonrakentamisessa käytetty puumateriaali ei aina ole ostettaesssa aivan kuivaa.
Kun tekee kaiuttimia (tai huonekaluja yleensä) kannattaa seurata s seuraavia ohjeita:
Vaikka väitetään ettei mänty sovellu sen kuivumisen, halkeamisen ja elämisen vuoksi kaiuttimiin, on siitä mahdollista tehdä toimivat kaiutinkotelot kun tekee ne oikein. Hyvään tulokseen päästäksesi käytettävän puumateriaalin tulee olla rutikuivaa (kuivempaa kuin "huonekalukuiva"). Kannattaa myös varmistaa, että koko käytettävä puuerä on varastoitu riittävän kauan yhdessä, jolloin sen kosteusprosentti on sama. Kannattaa varoa, koska rautakaupat ja jotkut puukaupatkin myyvät liian märkää puuta. Varminta on ostaa muoviin pakattua ensimmäisen luokan puuta. Mäntypuun kuivuminen on perin voimakasta, joten kostea liimalevy alkaa hetken päästä käpristellä ja edessä on loputon uusintahiomisten taival. Suurin heikkous männyssä on sen pinnan arkuus kolhuille.
Muista että puu elää sitä enemmän mitä enemmän sen kosteus pääsee vaihtelemaan,älä jätä kaiuttiimiasi sellaiseen säilytyspaikkaan jossa ne pääsevät havaittavasti kostumaan (esimerkiksi talveksi mökille).
Mänty on äänellisessä mielessä koivua parempi, koska se on jäykempää painoonsa nähden. Koivun etuja ovat kovempi pinta ja peinempi eläminen kosteuden takia. Suurin ongelma koivun käyttämisessä kaiutinkotelon materiaalian on hyvän liimakoivun heikko saatavuus.
Kaiutinkotelon voi tehdä aivan hyvin betonista. Betoni on painava ja jäykkä materiaali, joten sitä syntyy helposti massiivinen kotelo. Betonin eräänä ongelmana kaiutinkotelomateriaalina on, että betonilla on aika korkea Q-arvo. Tästä syystä seinämistä tulisi tehdä todella paksu (ainakin 3-5 cm), että kotelo ei jää soimaan. Näin kotelosta tulee helposti hyvin painava.
Itse kotelon rakentamisen kannalta betonissa on monia haittapuolena vaike työstäminen: tarvitaa valumuotit, valaminen sottaista ja valun jälkeen työstäminen työlästä. Helpoin ehkä tehdä puolikkaasta muotti, valaa kahtena puolikkaana ja lopuksi yhdistää puolikkaat juottamalla tms. luotettavalla menetelmällä. Toinen vaihtoehto on muotti jonka sisällä on sisämuotti joka sitten puretaan elementinreiästä pihalle (tai liuotetaan pois jos sisämuotti on tehty styroxista). Koko betoninen kaiutinkotelo pitää muistaa raudoitaa kunnolla, koska muuten koko komeus ei siirrossa pysy koossa. Raudoituksena voi käyttää esimerkiksi 3-5 millistä rautaa rungoksi ja kanaverkkoa tms. muutama kerros muodon tekemiseen. Lisäksi jos haluaa betonikotelostaan vähänkin kauniin näköisen, joutuu pinnoittamisessa näkemään paljon vaivaa.
Jotkut kaiutinharrastajat ovat tehneet kaiutinkoteloita betonista, joten homma on toteutettavissa. Jos haluaa kohtuutyöllä päästä, niin kannattaa myös harkita josko jotian valmista betonivalutuotetta pystyisi soveltamaan kaiuttinkotelona (esimerkiksi betoninen putken pätkä).
Vaimennusaineesta on hyötyä koska se vaimentaa koteloon sisälle syntyviä seisovia aaltoja jotka muuten vääristäisivät kaiuttimen toistoa. Vaimennusainetta tarvitaan kaiuttimessa, jos sen kotelon sisään mahtuu seisovia aaltoja sen toistamalla taajuusalueella.
Yleisesti käytettyjä ovat vaahtomuovit ja polyesterivanu. Monet kotirakentajat käyttävät tähän tarkoitukseen myytävää polyesterivanua. Patjakäyttöön tehtyä vaahtomuovia voi myös käyttää vaimennusianeena.
Lasivillaa/vuorivillaakin voi käyttää hyvin suljetuissa koteloissa. Refeleksikotelossa lasi/vuorivilla ei ole terveyssyistä hyvä, koska villapölyä pääsee näin helposti huoneilmaan. Esimerkiksi lasi/vuorivillaa ei saa työmaillakaan käsitellä ilman hengityssuojaimia. Tälläinen lasivilla pitäisi pussittaa, että pölinä ei kävisi refleksiaukosta tai lasinhippuset menisi huonolla säkällä elementin ilmarakoon.
Suljettu kotelo täytetään yleensä mielellään kokonaan vaimennusaineella. Refeleksikotelossa yleensä noin puolet kotelosta ja putken suun ympärisö pitää jättää kunnolla vapaaksi.
Yläjyrsimellä voi tehdä sopivan upotuksen kaiutinelementille. Paras tulos syntyy käyttämällä sopivaa sapluunaa jonka mallin mukaan jysrsintä suoritetaan, mutta voi tuon tehdä myöskin käsivaraisesti kun kappaleeseen piirtää selvästi mistä pitää jyrsiä. Kunnillisen yläjyrsimen ja siihen tarvittavien lisätarvikkeiden hinta on helposti pari sataa euroa, joten se on hiukan turhan kallis hankinta pelkästään yhtä projektia varten. Markkinoilla on olemassa nykyään myös halpaversioita yläjyrsimistä jopa selvästi alle 100 eurolla, laatu näissä sitten vaihtelee. Jos tarvitset upotuksia yhteen kaiuttimeen, niin kannattaa kysellä puusepänliikkeistä paljonko tarvittavien upostusten tekeminen meksaisi (tällaiset pikkuhommat maksanevat ehkä satasen tai pari).
Toinen tapa toteuttaa upotus: teet etulevyyn ensin reiän, joka on samankokoinen kuin elementin vaatima läpi ja sitten jostain ohuemmasta levystä (samanpaksuinen kuin elementin upotussyvyys+tiiviste) etulevyn kokoisen palan jossa on upotuksen kokoinen reikä samalla kohtaa. Sitten vaan liimaat levyt yhteen.
Suurin merkitys upotuksessa on että kaiuttimesta saadaan ulknäöllisesti siisti. Millään muilla kuin korkeimmilla diskanteilla normaalilla elementin upotuksella ei ole mitää merkittävää vaikutusta äänenlaatuun. Subwooferkäytössä upotus ei vaikuta mitekään äänanlaatuun.
Useimmat silikonilaadut ovat sellaisisa että niistä lähtee kuivuessa happamia höyryjä (etikkahappoa), jotka haurastuttavat kaiutinelementtiä. Tästä syystä silikonia ei kannata käyttää ainakaan kaiutinelementin reunojen tiivistämiseen. Muussa kotelon tiivistämisessä voi oman harkinnan mukaan yrittää käyttääkin kunhan antaa silikonin kuivua kunnolla ennen elementtien asentamista paikalleen. Normaalista silikonista ei haihdu haitallisia määriä happoja kuin alle vuorokauden. Tuon aikaa kun jaksaa odotella, niin mitään vaaraa ei enää ole. Normaalia silikonia parempia vaihtoehtoja kaiuttimen tiivistysmateriaaliksi ovat esimerkiksi Acusto Seal ja vataavat kaiutinrakenteluun tehdyt aineet, jotka ovat tosin normaalisilikonia kalliimpia. Puukotelon saa usein halvemmalla tiiviksi ihan vaan Erikeeperillä (tai vastaavalla puuliimalla) ja ruuveilla.
Kahden elementin asentamista perääkkäin käytetään kun haetaan pienempää koteloa. Kaksi samanlaista kaiutinelementtiä peräkkäin vaatii ainoastaan puolet siitä kotelotilavuudesta mitä yksi näistä elementeistä yksinään. Tämän kytkennän ajatuksena on että kalvon massa tuplaantuu mutta pinta-ala pysyy samana. Elementit kytketään sähköisesti rinnan ja toistavat signaalin samassa vaiheessa. Alla kuva eräästä tavasta kytkeä kaksi kaiutinta peräkkäin:
____________
| ____|
| / /
| || || elementit
| \____\
| |
|kaiuttimen |
| sisätila |
|____________|
Subwooferin bassoelementit voi myös vaihtoehtoisesti kytkeä kartiot tai
magneetit vastakkain, mutta tällöin täytyy muistaa syöttää signaalit
kaiutinelementteihin vastakkaisvaiheisina (toiseen menevät johdot
käännetään).
Kotelon tilavuuden laskeminen tällaiselle kahden elementin yhdistelmälle on helppoa: laske kotelontilavuus yhdelle elementille ja puolita sitten saatu tulos. Tällä kytkennällä suurin saatava säröytymätön äänenpaine ei muutu koska tämä viritys ei kasvata liikutettavan ilman määrää.
Helsingissä Suomen Hifi-Talo ja RadioDuo myyvät Hifi-lehden kaiuttimien rakennussarjoja sekä komponentteja niihin (sekä liikkeestä että postimyyntinä). Ohessa liikkeiden yhteystiedot:
RadioDuo Oy Iso-robertinkatu 12 Helsinki Puh. 09-601544
Suomen Hifi-Talo Liisankatu 29 00170 Helsinki Puhelin: 09-278 2028 URL: http://www.hifitalo.fi/Tarkemmat tiedot saatavista kaiuttimista ja hintatasosta löytää Hifi-lehdessä olevista mainoksista.
Hifi-lehden kaiuttimissa käytettyjä Seasin elementtejä voi kysellä myös maahantuojalta, Gradient Oy:ltä, jolla on webbisivut osoitteessa http://www.gradient.fi/. Muut yhteystiedot:
GRADIENT OY Levysepänkatu 28 04440 Järvenpää Puh 09 291 7875 Fax 09 291 6730
Pelkästään maalia vetämällä et saa hyvää jälkeä MDF-levyn pintaan. Parempaan tulokseen pääset seuraavilla vinkeillä:
Maalaustyynyn sijasta maalauksessa voi myös käyttää spraymaalia. Esimerkiksi pohjamaalaus mustalla spraymaalilla ja sen päälle vaikka marmorisprayta, jolla saat kuvoita pintaan. Spraymaalilla maalatessa valumien välttämiseksi kannattaa muistaa hillitty maalinkäyttö ja että pinnan olisi hyvä olla vaakatasossa.
Eräs laskutevykotelon maalaukseen annettu vinkki on seuraava: Jos rakennat kotelot lastulevystä, niin kannttaa aluksi kitata kunnolla ja sen jälkeen hioa pinta huolellisesti. Sitten pohjamaali pintaan, maali saisi olla mielellään musta. Joistakin maalikaupoista ja tavarataloista saa Dupli Color merkkistä spraymaalia. Kyseinen spray on roiskemaali ja tekee pinnan rypyläiseksi. Näin pieniä kotelon pinnassa olevia virheitä virheitä ei huomaa lainkaan ja kotelot näyttävät kauempaa katsottuna kivisiltä.
Viiluta kaiutin tavallisella viilulla, petsaa mustalla petsillä ja lakkaa lopuksi pinta. Tähän operaatioon kannattaa varata kunnolla aikaa, koska viilutus ja laukkaus ovat aikaa vieviä operaatioita. Ja jos haluat tosihalvalla ja helposti tehdastekoisen näköiset kaiuttimet, osta rauta/maalikaupasta mustaa itseliimautuvaa puujäljitelmämuovia. Puujäljitelmämuovi ei ole yhtä hienon näköistä kuin oikea puupinta, mutta päällystäminen on suunnitelleen yhtä helpoa kuin kirjan päällystäminen kontaktimuovilla. Tarvikkeita näihin operaatioihin saa hyvin varustetuista rautakaupoissa.
Kokeiluhaluttomille kerrottakoon, että viilututtaminen ei ole kovin kallista eikä vaikeaakaan. Pyökki on tavallisin viilupuu, eksoottisemmat (tammi, teak, pähkinäpuu jne) ovat hiukan kalliimpia ja hiukan huonommin saatavissa. Tavallisesti viilu on noin 0.7 mm paksua. Ohuempia ja paksumpia on olemassa, mutta niiden käsittely on hankalampaa ja vaatii kokemusta (ja kunnon laitteet). Pyökki- ja mahonkiviilu maksaa tyypillisesti noin 3-5 euroa/m2 kun taas kalliimat viilut (pähkinäpuu) voivat maksaa 15-20 euroa/m2.
Puusenpänliikkeessä ammattilaisen tekemä viilutus on nopea operaatio, mutta onnistuu se kotonakin jos on aikaa ja kärsivällisyytä harjoitella hommaa. Rohkeasti vain yrittämään. Taloudelliset tappiot ainakin jää melko pieniksi. Itse kokeilevien kannattaa kysellä viiluja puutavaraliikkeistä tai alan verstaasta. Valitettavasti suomalaiset rautakaupat soveltuvat huonosti rakentelijalle, joka haluaa erittäin hyvää jälkeä, koska rautakaupat keskittyvät talonrakentajille tarkoitettujen tuotteiden myymiseen eikä niistä tahdo yleensä löytyä oikein kaiutinrakentajien tartisemia työkalyja, liimoja, lakkoja ja viiluja.
Kotelot kannattaa paklata ja hioa tasaisiksi ennen viilutusta, koska epätasaiseen kotelon pintaa ei saa aikaiseksi kaunista ja kestävää viilutusta.
Viilu myydään usein melko kapeina soiroina, joten niitä pitää laittaa useampi rinnakkain. Jotta saumasta tulisi mahdollisimman huomaamaton viilut pitää ensinnäkin valikoida syykuvioiltaan mahdollisimman toisiaan vastaaviksi ja leikata ne esimerkiksi siten, etta laittaa ne hieman limittain ja leikkaa molemmat saumat kerralla niin saa ainakin yhtenevan sauman. Viilut voi leikata terävälla mattoveitsellä suorareunaisiksi. Viivaimena kannattanee käyttaa teräsviivainta. Suorareunaiset viilut teipataa sitten valmiiksi riittävän leveiksi levyiksi esimerkiksi maalarinteipilla. (kannattaa varmistaa, ettei teippi ole liian voimakasliimaista!) Teippauksen jälkeen voi saumaa tarkastella valoa vasten, jolloin näkyy, kuinka suuret raot jäävät viilujen valiin.
Yhtenevän sauman leikkaaminen kahteen viiluun vaikeaa, koska puun syyt tahtoo viedä veitsen terää mukanaan ja lisäksi terän pitäisi olla koko ajan tasan samassa kulmassa. Yksi mahdollisuus leikata tarkkaan yhteensopivat kahteen viiluun on teipata kaksi viilua kiinni levyyn limittäin mahdollisimman tiekasti. Sitten viivotinta apuna käyttäen leikataan varovasti saumakohta. Revitään ylimääräiset viilut pois, teipataan saumakohta yhteen. Tämän jälkeen sauman näkyväksi puoleksi valitaan se puoli joka oli leikkausoperaation aikana alapuolella.
Toinen mahdollisuus on tehdä yhdistettävistä reunoista hiomalla tärävat siten, että viilu suppenee reunaa kohti vain toiselta puolelta. Tällöin liimauksesssa suippenevat reunat laitetaan limittäin päällekäin. Sitten vain painoa päälle ja kuivumaan. Kun viilut ovat kuivuneet hiotaan saumakohtaan jäänyt patti tasaiseksi jolloin pitäisi saada huomaamaton sauma.
Viilutuksen päävaiheet:
Liimat ohennetaan tarpeen mukaan juokseviksi omilla ohenteillaan ja sivellaan koteloon ja viiluun. Esimerkiksi kontaktiliima kannattaa ohentaa aivan ohueksi, jolloin se levittyy helposti ohueksi kerrokseksi. Liiman levitys kannattaa tehdä nopeasti, sillä sen kuivumisaika on lyhyt. Heti kun pinta on kosketuskuiva, tulee viilut asetalla paikoilleen, sillä muuten pysyvyys ei ole kovin hyvä. Mitään prässäystä ei välttämättä tarvita (auttaa jos sellainenkin on), kunhan liimaa on tarpeeksi (ei liikaa kuitenkaan) ja painaa viilun heti kunnolla kiinni.
Liimauksessa sitten varotaan taittamasta viilujen saumakohtia, eli apumies voi olla tarpeen tässä työvaiheessa. Liiman annetaan kuivua kosketuskuivaksi. Sitten viilu naputellaa vasaralla ja palikalla koteloon kiinni. Kannattaa muistaa, että kontaktiliiman kanssa viilun asento on oltava kerralla kohdallaan.
Sitten liimauksen annetaan kuivu rauhassa. Tarpeen mukaan laita viilujen päälle tasainen paino, jos eivät meinaa muuten pysyö paikallaan kuivumisen aikana. Kotelon voi kaataa esimerkiksi juuri liimattu puoli alaspäin ja vaikka istua sitten hetki päälla.
Liiman levityksessä on sopiva lasta tarpeen. Liimajalkien poistoa helpottaa, jos laittat maalarinteippiä kulmien lähelle, ettei liima sotke aiemmin viilutettua sivua (kannattaa varmistaa, että käytetty teippi ei sitten vaurioita muuten viilua ennen kuin sitä rupeaa viilunsa liimaamaan).
Kun viilut ovat kuivuneet riittävän kauan, niin kulmille näytetaan puukkoa/mattoveistä ja hiomapaperia. Sitten lakkaat viilut tähän sopivallla puulakalla (kaksikomponenttilakat ovat parhaita tähän). Varsinkin ensimmäisellä kerralla kannattanee käyttää ohennettua lakkaa. Aina ennen uuden keroksen lakkausta on myos syyta kevyesti hioa edellinen kerros esimerkiksi hienolla teräsvillalla tai hyvin hienolla hiomapaperilla.
Lakkauksen vaihtoehtona tai lisänä voi käyttää myös petsausta tai puupintojen käsittelyyn tehtyjä vahoja. Näillä menetelmillä säilytä puun tunnun pinnassa paremmin kuin lakkauksessa. Petsaus on vaikeampaa kuin äkkiä luulisi, sillä petsin värisävy muuttuu kuivatessa ja toisaalta lakatessa. Siksi onkin syytä aluksi tehdä koe petsauksia ylijäämäviiluille ja myos lakata ne. Petsauksessa kannattaa huomata, että pinta näyttää märkänä yhdenlaiselle ja kuivuttuaan toisenlaiselle. Jos päädyt vielä lakkaaman petsatun pinnan, niin lakkauksen jälkeen se näyttää kolmannenlaiselle.
Isojenkin pintojen viilutus onnistuu kotikonsteilla, kunhan ensin harjoittelee pinemmillä, kuten esimerkiksi hyllykaiuttimilla. Tuollaiset normaalin pienen hyllykaiuttimen kotelon päällystää viiluilla noin tunnissa, kun homman hallitsee. Tämän päälle tulevat tietekin vielä lakkaukset.
Kotiverstaassa ehdottomasti helpoin on kontaktiliima viilutus. Eli liima viiluun ja viilutettavaan pintaan tasaisena kerroksena. Annetaan kuivua rauhassa (15-20min Kestopren liimalla esim. Tixo on hyytelömäistä eikä oikein sovi viilutukseen ilman huomattavaa ohennusta). Kun pinta on osapuilleen kuiva (mitään ei saa tarttua sormiin ja pinta ei saisi pahemmin olla enää tahmea) asetat pinnat yhteen. Tässä vaiheessa on oltava tarkkana, sillä jos viilu menee vinoon niin siinähän sitten on eikä irti lähde sitten millään enää. Tämän jälkeen jollain raskaalla rullalla voimakkaasti painaen jyräät pintaa niin kauan että se on tasainen ja vielä pari minuuttia päälle. Viilutukseen on olemassa kaksikätinen painava rulla jolla tuo menee helposti, mutta esim kivikaulin on hyvä
Muista jättää reilusti varaa reunojen yli viilua ja tee reiät viiluun elementtien kohdalle vasta viilun kiinnityksen jälkeen.
Erikeepperi ei sovellu kotikonstein viiluttamiseen, vaikka muuten hyvä puuliima onkin, sillä liiman tulee tarttua heti. Lisäksi erikeeperin vesi saa aikaan sen, että viilut rupeavat helposti kupruilemaan eikä liimaustuloksesta tule tasaista, vaikka miten yrittää.
Jotta saat edes jotenkin kohtuullista laatua, pitää liima laittaa vain viilutettavaan pintaan, ei itse viiluun. Tämän jälkeen laitetaan viilu suoraan liimapinnalle ilman odottelua ja käytetään voimakasta laaja-alaista puristusta. Kunnollisen puristuksen saa aikaan, kun laittaa liimattavat viilut ja levyn vaikka kahden muun levyn väliin ja käyttää tarpeeksi käsipuristimia. Puuviilu kupruilla aika pahasti jos ei saa lastulevyn ja viilun kosteutta samoiksi liimaus hetkella. Eli yleensa viilut kannattaa kastella suihkupullolla ennen liimausta (ovat yleensa rutikuivia). Ja liimauksen jälkeen tarpeeksi painoa viilujen päällä tai sitten todella järeät puristimet.
Usea kokeilija on suositellut erikeepperin tai vastaavan puuliiman käyttämistä viiluttamiseen seuraavalla hiukan erikoisella menetelmällä:
Pyöritetyn nurkan viilutus onnistuu aika hyvin, mutta vain viilun pituussuunnassa. Viiden sentin säde onnistunee hyvin normaaliviilulla, pienempikin ohuilla viilulla. Pyöristyksen viiluttaminen on tasaista pintaa hankalampaa, joten asiaa kannattaa harjoitella ja kokeilla ennen varsinaiseen kotelon päällystykseen ryhtymistä.
Ehkä paras tapa on käytdä paikallisessa puutavaraliikkeessä katsomassa, mitä viiluja heillä on saatavana ja valita niistö sitten sopivin. Ainakin seuraavilla yrityksillä on verkkosivuillaan kuvia erilaista viilumateriaaleista:
Pianolakkaus ei tahdo onnistua kotioloissa vaikka kuinka yrittää puhdistaa paikat pölystä ja kastella kämpän lattiasta kattoon, niin pölyhiukkasia on yllättäen joka paikka täynnä kun pintaa tarkemmin tarkastelee. Jos haluat todella hyvän lakkapinnan, kannattaa homma jättää alan ammattilaisille kuten kaiutintehtaatkin tekevät (esim. Virolaiset kaiutintehtaa teettänevät pianolakkauksia Tallinnan Flyygelitehtaalla).
Jos kuitenkin meinaat kokeilla pianolakkausta kotona silläkin uhalla, että tuloksena on pettymys kun pöly pilaa tuloksen, niin seuraavassa muutamia vinkkejä hommaan:
Nitroselluloosalakan saa levitettyä pensselilläkin, mutta akryylilakka tarvitsee ruiskun. Ruiskulla muutenkin on helpompi saada hyvä jälki aikaan. Aerosolilakoilla ei kannata edes yrittää.
Kaitunelementin maalaus ei ainkaan paranna elementin ominaisuuksia siitä mihin se on suunniteltu, mutta ei välttämättä varovasti tehtynä paljoa huononnakaan bassoelementin ominaisuuksia (riippuu elementistä). Onhan maailmalla olemassa värillisiä elementtejä ja nekin on yleensä maalattu jossain että tuo väri saadaan aikaiseksi.
Mikäli elementti on jäykkärakenteinen, eli ripustus on esim. "progressiivinen" ja kartio paksua esim. pahvia tai muovia, niin maalata voi ohuesti, ei siis monta kerrosta ja lakka päälle. Mitä kevympirakenteinen elementti on kyseessä, sitä enemmän maalin massalisä vaikuttaa elementin toimintaan.
Pahkikartioon maali tarttuu melko todennäköisesti hyvin, mutta saattaa imeä maalia melkoisen tehokkaasti. Muovikartio tulisi karhentaa (esim. hioa karhunkiellä) ennen maalaamista.
Maalatessa elementin joustava reunaosa kannattaa suojata sillä maali voi syövyttää sen ja kuivuessaan jäykistyvä maali ei tee hyvää kaiuttimen toiminnalle. Muutenkaan maalin kanssa ei kannata liiotella, koska maali lisää elementin kartion massaa ja liika maalin liuotinmäärä voi liuottaa joitain oleellisia liimauksia kaiutinelementissä.
Elektrostaattinen kaiutin on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen, mutta työläs ja hintava toteuttaa. Hifi-lehden numerossa 1/1997 oli juttu elektrostaattisten kaiuttimien rakentamisesta.
Kotikutoisen sähköstaattisen kaiutimen äänenlaatu on kiinni pitkälle siinä käytetystä audiomuuntajasta. Itse esl-elementti on rakenteeltaan yksinkertainen ja sitä on vaikea saada toimimaan huonosti (huonosti tehty ei yleensä toimi ollenkaan).
Perusperiaatteita elektrostaattisista kaiuttimien suunnittelussa:
Radioduo Helsingissä myy tarvittavaa MYLAR-kalvoa (paksuus 6-10 um) pienissa erissä (metritavaraa). Yhteystiedot:
RadioDuo Oy
Iso-robertinkatu 12
Helsinki
Puh. 09-601544
Helsingissä myös Lectron Oy myy Mylaria. Yhteytiedot:
Sampo Kolkki
Lectron Oy
Kaskenkaatajantie 5
02100 Espoo
Puh: 09-439 27 427
email: [email protected]
Romukaupoista löytyy kohtuullisella hinnalla rosterista reikälevyä. Toinen mahdollisuus on käyttää mustaa työkalujen ripustukseen tarkoitettua reikälevyä. Muita mahdollisuuksia on käyttää pingoitettuja metallilankoja tai muutaman millin rautatankoja. Kannattaa katsoa mita materiaalia saat edullisesti ja säveltää sen mukaan.
Lectron Engineering Oy myy lähes kaikkia osia elektrostaattisiin kaiuttimiin, tuo maahan alan kirjallusuutta ja myy akuustiikka-alan mittausohjelmia.
Tasomainen paneeli alkaa suunnata diskanttia voimakkaasti. Kun diskantti ei juurikaan vaimene etaisyyden kasvaessa (kun on voimakkaasti suuntautunutta) ja matalammat taajuudet vaimenevat (koska paneelin leveys on pienempi aallonpituuteen nahden ja taten suuntaavuus vahaisempaa) tulee taajuusvasteesta diskantti voittoinen kauempaa kunneltaessa (parin metrin päästä).
Taajuusvasteongelmaa voi ratkaista joko telemällä paneelin sopivasti kaarevaksi että diskatit suuntautuvat sopivasti tai tekemällä sopivna sähköisen korjauksen. Sähköisen korjauksen voi esimerkiksi tehdä kytkemällä sopiva vastus sarjaan muuntajan toisiopuolelle (suurjannitteinen) ja konkkaa rinnalle. Sopivat komponenttiarvot on parasta etsiä simuloimalla sopivalla ohjelmalla (esim. Spicellä). Passiivi suotimen etuna on pieni vaihevirhe (varsinkin keskiaanilla) ja muuntajan nakeman kapasitanssin pieneneminen diskantilla.
Subfoofer on kaiutin, joka hoitaa äänialueen matalimman osan toistosta (tyypillisesti 20..100 Hz). Subwoofer kehitettin paljon matalia ääni sisältävän musiikin toistoa, joten alussa sellaisten markkinat olivat pieniä. Kotiteatterien kasvava suosio on lisännyt subwoofereidne kysyntää koska elokuvien ääniraidoissa käytetään paljon matalia bassoääniä.
Nykyään subwooferia käytetään ehkä useimmiten korvaamaan pienten pääkaiuttimien bassotoiston puutteita. Subwooferin tarkoitus on ulosttaa hyvien pääkaiuttimien toistoa alemmaksi ja tuoda toistoon lisää dynamiikkaa. Joissain tapauksissa alas ulosttuva basso tuo äänitteisiin lisää tilan tuntua.
Monien subwooferien toisto olottuu ehkä 30-40 Hz saakka, mutta vaativa käyttäjä saattaa haluta toistoa joka yltää jopa 20 Hz alapuolelle luonnollisilla äänenpaineilla. Tällaisten vaatimusten toteuttaminen ei sitten onnistukaan ihan halvalla subwooferilla.
Alle 20 Hz toistolle ei ole yleensä mitään tarvetta. Läheslään aina ei tarvitse päästä edes kovinkaan lähelle edes tuota 20 Hz toistoa.
Alle 40Hz, sävykäs, nopea, kumisematon ja ylempiin taajuuksiin saumaton bassotoisto riittää useimmille äänitteille. Joillain harvoissa urkuäänitteissä tai elokuvien äänitehostaissa saattaa kaivata noin 20 Hz tuntumassa olevia ääniä.
Aktiivisubwooferissa on sisällä oma vahvistin, joka ohjaa subbrielementtiä. Eli aktiivisubbari vaatii oman virtapiuhansa. Aktiivisubbarit voidat ottaa signaalinsa joko linjatasoisesta vahvistimen subwooferulosta tai vahvistimen kaiutinlähtöjen signaalista.
Passiivista subwooveria ohjataan samalla päätevahvistimella kuin pääkaiuttimia (yleensä kytketään pääkaiuttimien rinnalle).
Jos otat passivisen subwooferin ja kytket erillisen vahvistimen ohjaamaan sitä, niin tämä yhdistelmä vastaa toiminnaltaa aktiivisubwooferia. Eli tämän systeemin joka koostuu passiivisesta subbarikaiuttimesta, erillisestä sitä ohjaavasta vahvistimesta ja aktiivisesta jakosuotimesta voi luokitellla koko järjestelmänä aktiiviseksi subwooferiksi.
Aktiivista subwooferia pidetään yleensä parempana ratkaisuna kuin passivista subwooferia, koska se on helpompi sovittaa huoneen ja kaiuttimien toistoon kuin passiivinen subwoofer. Aktiisessa subwooferissa voidaan vahvistin ja suodatus voidaan optimoida käytetylle elementille ja kotelolle, joten aktiivisubwooferista voidaan haluttaessa tehdä pienempikokoinen kuin vastaavaan toistoon pääsevästa passivisesta subwooferista.
Passiivisubbarin pahin ongelma on säätöjen puute. Bassoalueen sovitus pääkaiuttimien toistoon on helppoa kun erillinen vahvistin takaa tasonsäädön ja vaihe sekä suodatustaajuus säätimillä subwoofer voidaan hienosäätää niin ettei se "kuulu" ollenkaan vaan sulautuu pääkaiuttimien toistoonsaumattomasti, lisäten vain alapäähän voimaa.
Passiivisubbarin ongelma on nimenomaan se että sen voimakkuutta suhteessa pääkaiuttimiin on hyvin vaikeaa (lähes mahdotonta) säätää erikseen. Kun pääkaiuttimien herkkyydet kun vaihtelevat suuresti, niin passiiviseen subwooferin kunnolla sovittaminen niihin ei oikein onnistu ellei niitä ole alunperin suunniteltu toimimaan yhteen. Tästä syystä passiivisubwoofer toimii yleensä kohtuullisen hyvin tapauksessa jossa passivisubwoofer on erityisesti suunniteltu toimimaan käytettyjen pääakiuttimien kanssa. Esimerkkinä tällaisista systeemeistä ovat niin sanotut satelliittikaiutinsysteemit joissa on yksi subwooferlaatikko ja kaksi pientä sivukaiutinta, jotka on helppo sijoittaa huoneen sisustukseen. Kun satelliitit ja passiivisubbari ovat suunniteltu toimimaan yhtenä kokonaisuutena pitäisi oikeastaan puhua moniosaisesta pääkaiutinparista.
Passiivisen subwooferin saa toistamaan molemmat kanavat vain siinä tapauksessa, että subwooferissa on erilliset sähköiset piirit molemmille kanaville. Tätä varten bassoelementtejä tulee olla kaksi kapppaletta (yksi kummallekin kanavalle) tai täytyy käyttää yhtä kahdella puhekella varustettua subwooferelementtiä. Kaksi kanavaa toistavassa passivisubwooferissa täytyy olla omat erilliset jakosuotimet molemmalle toistettavalle kanavalle.
Kahden subwooferin käytt|ä puoltavat lähes kaikki seikat lukuunottamatta lompakkoa ja mahdollisia sijoitusvaikeuksia. Monosubwoofer on vaikeampaa integroida äänikuvaan yhtä hyvin kuin kaksi ja lopputulos jää parhaimmillaankin heikommaksi. Vaikka jakotaajuus olisi alhainenkin, subwoofer aina sotkee stereokuvaa enemmän tai vähemmän (yleensä ei kuitenkaan hirveän häiritsevästi suhteessa tuohon bassotoiston parantumiseen). Kaksin kappalein subwoofer ei erotu yhtä helposti omaksi äänilähteekseen kuin monona ajettaessa.
Stereokuvan paremman säilymisen lisäksi kahden subwooferin etuna on se, että halutulla äänenvoimakkuudella subbarin kuormitus puolittuu eli sär| ja kompressio vähenevät. Nämä murheet eivät edes ole lineaarisia vaan saattavat kuorman puoliintuessa vähentyä huomattavasti enemmän. Tästä on merkittävää etua ainakin suurilla äänenpaineilla.
Kolmas, mutta ehkä stereosubbareilla hieman kyseenalainen seikka, on epäsymmetrisellä sijoittelulla saatava mahdollisesti vähäisempi seisovien aaltojen häiritsevyys ja tasaisempi bassovaste huoneen eri osissa. Yhdellä subbarilla bassoalueen korostumien ja vaimentumien tuomat vasteen mutkat ovat joka kohdassa kuuntelutilaa erilaisia, mutta kahdella voidaan vähän tasoittaa tilannetta.
Siitä, miten epäsymmetrinen sijoittelu yhdistettynä bassopään stereonapitämiseen ei ole hirveästo kokemuksia. Kaksi subbaria voi jossain tapauksissa olla jopa helpompaa sijoittaa kuin yksi. Sivuseinälle sijoitus saattaa olla seisovien aaltojen kannalta edullinen paikka, mutta yhdellä subbrilla äänikenttä puoltaa pahasti, jos yksi ainoa bassopalikka on voimakkaasti sivussa pääkaiuttimien sektorilta.
Jos puhutaan pelkistä elementeistä, niin vastaus on että autoelementti sopii hyvin kotisubwooferinkin rakentamiseen kun sen varustaa kotikäyttöön sopivaksi mitoitetulla kotelolla.
Jos kyseessä on valmiiksi koteloitu autokäyttoon tarkoitettu subbari on enemmän kuin todennaköistä, että kotelo on liian pieni kotikayttöön (eli ei todennäköisesti soi kotona hyvin ainakaan alimpien bassojen osalta). Mutta muuten ei ole mitään esteitä kayttää autosubbareita kotona.
Jos systeemin 'pää' subbari on kunnollinen niin ei kannata. Kannattaa asettaa takakanavat small tilaan ja ohjata bassot subbarille. Jos subbari on oikein sijoitettu ei matalien äänien suuntaa pysty havaitsemaan.
Jos välttämättä haluat käyttää erillistä subbaria takakanavissa niin se toimii kaiutintasoisia inputteja ja outputteja käyttämällä aivan samalla tavalla kuin asettaisit subbarin pääkanaville.
Missään perus-dolby-surroundsysteemissä takanavan subwoofer on täysin turha kapistus, koska tässä järjestelmässä takanaviin ei koskaan lähetetä matalia bassoja.
Subwooferista saatavaan äänenpaineeseen vaikuttavat elementin kartion pinta-ala, kartion suurin liikepoikkeama, elementin herkkyys, vahvistinteho ja käytetty koteloratkaisu. Kaikilla näillä seikoilla on suuri merkitys lopputulokseen.
On toki todennäköisempää että isolla elementillä saadaan enemmän äänenpaineita, mutta klopputulokseen vaikuttaa suuresti miten subwoofer on suunniteltu ja toteutettu. Toteutuksen taidokkuudesta on siis hyvin paljon kiinni millainen on lopputulos.
Liittämiseen on useita tapoja:
Jos kyseessä surround-vahvistin, jossa on subbarilähtö, niin subbaria ohjaavan lisävahvistimen voi suoraan kytkeä tähän.
Normaalin stereovahvistimen tapauksessa jos laitteistossa on erillinen esivahvistin tai integroidussa vahvistimessa takana liitännät etu- ja päätevahvistinosien erottamiseksi, kytketään sopiva jakuosuodatin esivahvistinosan ja päätevahvistinosan väliin. Jakosuodattimen ylipäästöpuolen lähtö kytketään tuonne normaaleita kaiuttimia ohjaavaan vahvistimeen ja alipäästölähtö subbarivahvistimeen.
Viimeisenä mahdollisuustena on subbarivahvistimen kytkeminen sopivan jakosuotimen (ainakin alipäästötoiminto) läpi joko normaalikaiuttimien kaiutinlähtöihin tai kuulokelähtöön. Jos jakosuodatin kytketään kaiutinlähtöihin, pitää jakosuotimesta löytä kaiutintasoisille signaaleille sopiva sisääntulo. Kuulokelähtö menee yleensä suoraan sopivalla välikaapelilla kiinni jakosuotimen linjatasoiseen sisääntuloon.
Vaiheenkääntökytkimen asennolla on vaikutusta äänenlaatuun. Tuolla vaiheenkäännöllä pyritään saamaan pääkaiuttimista ja subwooferista, tuleva ääni samaan vaiheeseen. Se mikä on mihinkin tilanteeseen oikein riippuu pääkaiuttimien sekä subbwooferin vaiheominaisuuksista sekä niiden sijoitamiseen huoneessa.
Subbasen vaihetta on hankala saada samaan vaiheeseen yläpään kanssa kaikilla mahdollisilla taajuuksilla, vaikka subbasen asettaisi samalle kuunteluetäisyydelle kuin yläpääkaiuttimet. Kaikilla taajuuksilla tämä onneksi ei ole välttämätöntä. Vaiheen kannalta on kriittinen se taajuuskaista, jota molemmat (yläpää ja subbari) toistavat. Tällä kaistalla subbari ja yläpää kannattaa saattaa mahdollisimman hyvin samaan vaiheeseen. Tyypilliset subwooferit tarjoavat tähän vaiheen asetteluun vain asennon o astetta tai 180 astetta vaiheenkääntöä.
Oikea vaihesäädön asento selviä parhaiten kokeilemalla. Jos subbarin vaihe on väärä verrattuna pääkaiuttimiisi basso kuulostaa epämääräiseltä.
Subbarin sovitus on aika problemaattinen juttu tason- ja vaiheensäätöineen. Jos subbari sulautuu hyvin kaiuttimiisi, ei paljoa kannata sijoituksia ja vaiheita ruveta muuttelemaan. Jos yhteensovitus ei ole paras mahdollinen, kannattaa kokeilla parantaisiko vaiheenkääntösäädön asettaminen toiseen asentoon äänenlaatua. Yleensä toinen noista kytkimen asennoista kuullostaa selvästi paremmalle kuin toinen.
Kannattaa subwooferin ostamista kannattaa miettiä, mihin subbaria meinaa käyttää, millaiset ovat omat mieltymykset, millaisessa tilassa ja millaisten pääkaiuttimien kanssa sitä käyttää. Ihmisillä on musiikin kuuntelun ja elokuvien katselun suhteen erilaisia mieltymyksiä. Välttämättä sama subwoofer ei toimi hyvin sekä elokuvakäytössä ja musiikinkuuntelussa. Yleensä musiikinkuuntelussa halutaa tarkkaa toistoa, kun taas elokuvakäytössä halutaan mielummin alas menevää toistoa, joka ei välttämättä tarvitse olla kaikkein tarkin. Jos satut kuuntelemaan paljon urkumusiikkia, niin tarvitset kuuloalueen alarajalel asti toistavan subwooferin, koska alimman oktaavin puute kyllä kuuluu urkumusiikisaa.
Kannattaa myös huomata, että kaikki eivät halua (tai voi) kuunnella musiikkia samalla volyymilla kuin live-konserteissa eivätkä kaikki halua (tai voi) käyttää elokuvien katseluun samanlaisia äänenpaineita kuin elokuvateattereissa. Jos suuriin äänenpaineisiin ei ole mahdollisuuksia, niin ei välttämättä tarvitse massivisen suurta subwooferia.
Hankinnoissa kannattaa muistaa, että ei ole olemassa hintarajaa musiikista nauttimiselle. Ei ole olemassa tiettyä kynnystä, jonka yli päästyään musiikkitoisto olisi kunnossa.
Valmistajien ilmoittamat tiedot harvoin kertovat varsinaisesta äänenlaadusta kamalan paljoa. Subbarien väitettyihin alarajataajuuksiin ei juuri ole luottamista ja erottelukykyä on mahdoton selvittää elementin koon tai vahvistimen tehon perusteella (joista jälkimmäinenkin saattaa olla lievästi markkinointiosaston käsittelemää informaatiota). Jotain hyvin yleisluontoisia päätelmiä teknisistä tiedoista voi tehdä, mutta laadusta ei pysty oikein varmistumaan kuin itse kuuntelemalla miten hyvin tuo subwoofer tekee sen mitä valmistaja lupaa.
Mitä fysiikan lakeihin tulee, niin ne eivät sinällään rajoita alasulottuvaa toistoa tai sen määrää. Yleensä rajoittavat lait liittyvät rakenteisiin ja materiaalien hintojen mielekkyyteen. Basson ulottuvuuden ja sen määrän määräävät karkeasti kaksi fysikaalista mittaa: kartion pinta-ala ja kartion liikepoikkeama. Eli ts. toisen arvon pienentyessä toisen on kasvettava jotta saavutettaisiin sama tulos.
Kun palataan takaisin omaan maailmaamme, vaikuttaa basson ulottuvuuteen ja kaikkeen muuhunkin hyvin moni asia. Ihan kaikkiin asiaa käsitteleviin juttuihin ei kuitenkaan kannata suoraa päätä uskoa. Yleensäkin äänentoistossa jos missä on melkoisesti parkkiintuneita kuvitelmia, jotka ajan saatossa sitten muuttuvat "totuuksiksi".
Jos subwooferisi elementissä on vain yksi puhekela, niin voit kytkeä toisen vahvistimen kanavan syöttämään tehoa tällä elementille. Näin tosin saat subwooferillesi vain vahvistimen yhden kanavan tehon. Jossa saisit sekä vasemman että oikean kanavan matalat äänen toistumaan, pitää ohjaavan signaalin olla monoa (signaali mahdollisesti tehtävä monoksi ulkoisella kytkennällä).
Jos vahvistimesi pystyy syöttämään pieniä impedansseja (puolet subwooferelementin nimellisimpedanssista), niin voit soveltaa myös siltauskytkentä. Siltauskytkentää varten vahvistimessasi pitää olla kytkin tätä varten tia sinun pitää rakentaa ulkoinen signaalin 180 asteen vaiheenkäännöstä huolehtiva kytkentä. Siltakytkennässä elementille menevä signaali otetaan vahvistimen molempien kanavien plus-navoista. Miinukset jätetään kytkemättä. Tehoa siltakytkennällä saat yleensä 3-4 kertaa enemmän kuin mitä vahvistimen yksi kanava saisi syötettyä samaiseen elementtiin.
Jos subwooferelementissäsi on kaksi puhekelainen kaiutinelementti, niin voit ajaa kumpaakin puhekelaa omalla vahvistimen kanavalla.
Kaiutinkotelon virityksellä tarkoitetaan kotelotilavuuden valintaa ja mahdollisen refleksivirityksen taajuuden valitsemista siten, että saavutetaa käytettävällä elementillä haluttu toisto. Kotelon mitoitus ja viritys on aina elementtikohtainen asia. Sopivna virityksen laskemiseksi pitää tietää kaiutinelementin Thiele-Small parametrit (jos ei tiedossa, niin käytännössä pakko mitata jos haluaa jotain kunnollista). Jos sattumanvarainen elementti laitetaan sattumanvaraisen kokoiseen koteloon, jossa on sattumanvarainen putki, lopputulos on hyvin pienellä todennäköisyydellä edes hyvä. Jos elementien Thiele-Small ei ole mahdollista saada tietoon, niin ainoa vaihtoehto on tehdä jonkun kokoinen suljettu kotelo ja toivoa parasta. Suljetussa kotelossa elementti toimii yleensä jotenkuten, vaikka kotelon koko olisikin pielessä.
Niinsanottu Butterworth-viritys antaa mahdollisimman alas täysin suorana ylettyvan vasteen (elementti+kotelo -yhdistelmän 'hyvyysluku' Qtc on 0.707). Mikäli kotelotilavuutta tästä pienennetään (Qtc yli 0.707) alkaa vaste nousemaan loivasti matalia taajuuksia kohti, kääntyy alaspäin jyrkemmin ja vaimenee nopeammin. Vastaavasti kotelotilavuutta suurennettaessa (Qtc alle 0.707) basson taso alkaa laskea hiljalleen jo ylempää, mutta loivemmin.
Bassotoiston laatu riippuu tuosta Qtc arvosta. Selvästi yli Qtc 0.707 (1 tai suurempi) bassotoisto on pehmeä ja erottelevuus kärsii. Vastakkaiseen suuntaan mentäessä ääni muuttuu tiukemmaksi, mutta liian pienillä arvoilla myös potku alkaa helposti olla mennyttä.
Bassotaajuuksilla alkaa kaikkien kaiuttimien taajuusvaste jossain vaiheessa laskea vapaassa kentässä mitattuna. Refleksikotelossa refleksiputkessa oleva ilmapatsas alkaa resonoimaan tietyllä taajuudella elementin kanssa ja voimista toistoa. Jos tuo taajuus valitaan sopivasti alueelle, joss pelkän elementin tuottama basson määrä on jo vaimentunut, voidaan kokonaisuuden bassotoisto saada ylettymään alemmas. Putken mitat ja kotelon tilavuus vaikuttavat siihen, mille taajuudelle resonanssi osuu. Jos refleksivirityksen taajuus on liian korkea, tulee bassovasteesta piikittävä ja toiston tarkkuus taas kärsii. Liian matalalla viritystaajuudella ei myöskään saavuteta hyvää toistoa.
Näiden lisäksi on olemassa vielä lukuisia muita kotelotyyppejä (bandpass, torvi, jne.), jotka vaativat omat virityksensä toimiakseen kunnolla.
Subwooferin sijoittamisohjeista on kaksi erilaista versiota: jotkut väittävät että subwooferin voi sijoittaa minne tahansa huoneessa koska bassojen suunta ei kuulu ja musiikin haarastajat taas ovat vakaasti sitä mieltä että suunta kuuluu. Yleinen kompromissi on sijoittaa subwoofer pääkaiuttimien väliin. Jotkut kokeneet kuitenkin häittävät että stereokuva kärsii jos kaiuttimien välissä on vain yksi subwoofer ja suosittelevat kahden subwooferin käyttöä (sijoitettuna pääkaiuttimien luokse). Subwooferin suunnan kuulemiseen vaikuttaa käytetty subwooferin jakotaajuus ja suodatuksen jyrkkyys (mitä korkeampia taajuuksia subwooferista kuulee sitä paremmin sen paikan kuulee ja sitä enemmän se sotkee stereokuvaa).
Jos käytät yhtä subwooferia niin aluksi kokeile sijoitettaa se keskelle pääkaiuttimien väliin. Jos tällöin esiintyy jotain inhottavia resonasseja niin siirtele sitä lähemmäs ja kauemmas seinistä sekä liikuttele tuossa kaiuttimien välimaastossa.
Nurkkaan subbaria ei kannatta sijoitaa. Vaikka nurkkaisjoitus lisääkin bassotoistoa niin se saa koko huoneen kumisemaan huoneen ominaisresonasitaajuuksilla.
Jos hyvää paikka ei satu oikein siirtelemällä sitä subwooferia hiukan paikasta toiseen kaiuttimien välissä, niin sitten suraavalla menetelmäll voi helposti selvittää (huoneresonanssien suhteen) optimipaikan ilman että painavaa subwooferia tarvitsee kannniskella ympäri huonetta:
Istutat subbarin tuolin paikalle jossa itse kuuntelet musiikkia ja lyöt sopivan testisignaalin (pistetaajuus tai pinkki kohina, vähän tilanteesta riippuen) soimaan repeatilla. Sen jälkeen kävelet hissukseen ympäri huonetta etsien paikkaa jossa jytinä kuuluu kaikkein voimakkaimmin sillä taajuusalueella jota subbarin pitäisi ensisijaisesti toistaa. Kun sopivia paikkoja löytyy niin roudaat subbarin kuhunkin niistä vuorotellen, soittelet testi- signaaleita ja kuuntelet istuen 'omalla paikallasi'. Se sijoituspaikka mikä kuullostaa parhaalta on se oikea.
Pienessä betonikämpässä kannattaa suosia melko pieniä subwoofereita ihan senkin takia, että niiden sijoittaminen vähiten huonolle paikalle on helpompaa kuin 200-300 litraisten järkäleiden. Mitä suurempi subwoofer on fyysisiltä mitoiltaan, sitä helpommin se tekee mieli sulloa nurkkaan, jossa yksikään normaalikaiutin ei toimi tarkoitetulla tavalla. Pieni subbari voi siksi tuottaa käytännössä paremman äänenlaadun kuin suurempi, se on mahdollista sijoittaa ongelmattomasti hyvälle paikalle (toisin kuin tuo suurempi).
Nessikeskustelujen USA:ssa on suosiossa subwooferin sijoittaminen nurkkaan. Selityksenä on että silloin (sen lisäksi että bassot ovat voimakkaimmat) saadaan kaikki huoneresonanssit esiin ja sen pitäisi tasoittaa bassovaste. Ehkä jossain erikoistilanteessa, mutta ainakin tyypillisessä täkäläisessä kivitalossa tuollainen ykisttäisen subwooferin sijoittamin nurkaan tekee bassoista helposti jyrisevää epätasaista puuroa. Kahden subwooferin kanssa voisi ehkä kokeilla, josko tämä ratkaisu toimisi (jotkut subwoofervalmistajat suosittelevat).
Jos subbari toistaa vain taajuuksia, jotka on alimman huoneresonanssin alapuolella, niin silloinhan nurkkasijoituksesta ei tule noita huoneresonanssiongelmia. Kun subbari pukkaa myös huoneen resonanssitaajuuksia, niin tulee ongelmia. Pienten kaiuttimien (siis muiden kuin subbarin) yhteydessä joudutaan usein käyttämään korkeaa jakotaajuutta subbaselle jolloin nurkkasijoitus antaa huonon tuloksen.
Puurakenteisessa talossa seisovat aallot ovat huomattavasti heikompia kuin kivikopeissa koska puu ei betonin tapaan heijasta kaikkea bassosäteilyä takaisinpäin. Huokoinen puu imee osan energiasta itseensä resonoimalla ja päästää osan suoraan läpi. Näin olleen vaikka nurkkasijoitus ei toimikaan betonitalossa, niin se voi olla ihan käyttökelpoinen puutalossa.
Usean subwooferin ratkaisu ei valitettavasi toimi odotetulla tavalla. Huoneen resonanssitaajuudet ovat niin alhaalla, että kyse on (by definition) seisovista aalloista eikä mistään heijastuksista. Jos äänilähteitä on useampi, syntyy vain useampia kuoppia ja huippuja huoneen eri kohtiin.
Subwoofereissaon hyvin paljon eroja, osa perusrakenteesta johtuvia ja osa rakenteen hyväksikäytön onnistuneisuudesta. Äänellisiä eroja on kokonaisuudessa muussakin kuin maksimiäänenvoimakkuudessa tai ulottuvuudessa. Hyvin harvalla lattian rajassa nököttävällä mustalla laatikolla akustiset instrumentit kuulostavat luonnollisilta. Leffakäyttöön sopii helposti muukin kuin tarkin mahdollinen laite. Harva osaa sanoa kuulostiko elokuvan räjähdystehoste täsmälleen luonnolliselta, kun noissa elokuvan tehoasteäänissä ei edes läheskään aina pyritä luonnollisuuteen. Luonnonmukaista toistoa haettaessa on sekä subwooferin laatu, että sen erittäin tarkka sovitus pääkaiuttimiin on hyvin tärkeää hyvään lopputulokseen pääsemiseksi.
Koska eri koteloratkaisuilla saadaan erilaisia etuja ja haittoja, on markkinoilla erilaisia subwoofereita erilaisiin makuihin (napakka toisto, hyvin alas asti ylettyvä toisto jne.) Hifi-lehdessäkin on testattu subbareita useaan otteeseen ja kun eroja on ollut, on niistä kerrottu.
Kaupallisien subbareiden kotelo on yleensä jouduttu tekemään mahdollisimman pieneksi markkinoinnin vaatimuksesta. Pientä koteloa suunnitellessa on mahdollista valita halutaanko matalalle ulottuvaa toistoa herkkyyden kustannuksella, vaiko enemmän äänenpainetta alarajataajuuden kustannuksella. Valmiissa subwoofereissa on yleensä tehty valinta jolla saadaan enemmän ääntä alarajataajuuden kustannuksella. Kaupallisissa ratkaisuissa on lähtökohtana yleensä muutakin kuin hyvä ääni. Kotelon koko pitää olla mahdollisimman pieni, voitto pitää maksoimoida ja se onnistuu esimerkiksi tinkimällä mahdollisimman monessa kohdassa kuitenkin niin että subwooferista ei tule aivan surkeaa.
Hyvä subbarin sovitus pääkaiuttimiin vaatii yleensä, että bassot leikataan pois pääkaiuttimilta. Monissa subwoofereissa tätä suodatusta ei ole otetuettu mitenkään optimaalisesti.
Tarvittava vahvisitnteho riippuu subbarin herkkyydestä ja halutusta kuunteluvoimakkuudesta ja monesta muusta asiasta. Esimerkiksi subwoofer, jonka herkkyys on 96db:tä antaa 100W:n teholla yhtä paljon ääntä kuin herkkyydeltään 90db:n subbari 400W:n teholla (olettaen että nuo herkkyyslukemat ovat vertailukelpoisia, eli mitattu bassotaajuuksilla ja samalla tavoin). Tässä herkkyysasiassa kannattaa muistaa, että edellä esitetty pätee tilanteessa, jossa kummankin subwooferin toisto bassoalueella on identtinen, tuo herkkyys on koko subwooferin (elementti+koteli) herkkyys eikä pelkän elementin ja elementit kestävät nuo ilmoitetut tehot (lineaariset liikeradat eivät lopu kesken).
Normaaleissa kotioloissa kohtuullisen herkällä elementillä voi hyvinkin pärjätä vaikka 30W vahvistimella ja oikein kovaa kuunteleva saattaa tarvita satojen wattien vahvistintehoa, että se ei lopu kesken.
Jos pidät subwooferia vain jatkamassa pääkaiuttimien bassotoistoa alemmas ja tasonsäädin on asetettu niin, että matalimmat taajuudet eivät korostu, ongelmia harvoin tulee järkevillä kuunteluvoimakkuuksilla. Jos sen sijan ruuvaat subwooferin tasonsäädön 'demoasentoon' eli niin pitkälle kuin ruuvia riittää, hermostuu ympäristö huomattavasti helpommin. Kovempaa soitettaessa on kyllä totta, että matalat äänet helposti kuuluvat seinien läpi, mutta kohtuullisilla kotikuunteluvoimakkuuksilla ei pitäisi tulla ongelmia, ellet ole niitä, joilla on aina bassosäädin kaakossa. Illalla ja yöllä on toki syytä pitää voimakkuudet kurissa, mutta päivällä, kun ympäristössä on paljon muitakin hälyääniä, reilumpikaan kuuntelu tuskin häiritsee.
Subwooferin äänen kuuluminen huoneistosta vaihtelee talosta toiseen. Joissain on paremmat äänieristykset, toisissa ei. Yleensä vanhemmissa raskaasti rakennetuissa taloissa paremmat kuin uudemmissa kevytrakenteisissa elementtitaloissa.
Subbawooferit ovat suunnilleen ainoita kotistereolaitteita, jotka haluavat maadoittua sähköverkkoon (=maadoitettu pistoke). Vaikka ottaisit kaiken sähkön yhdestä pisteestä, ei tilanne luultavasti parane, koska toinen maadoituspiste on jossain talon kellarissa oleva antennivahvistin.
Vaihtoehtoja ongelman ratkaisuun on oikeastaan kaksi, turvallinen ja turvaton. Turvallinen vaihtoehto on hankkia antennijohtoon erotusmuuntaja, joka tekee galvaanisen erotuksen toiseen maadoituspisteeseen (maksaa noin 10 euroa). Toinen turvallinen ratkaisu on kytketä subwooferi sähköverkkoon suojaeritusmuuntajan kautta (maksaa noin 100 euron luokkaa). Turvaton vaihtoehto on kytkeä subbari maadoittamattomaan pistorasiaan tai teipata subbarin virtajohdosta maadoitusliuskat vaikka roudarinteipillä irti. Turvaton ratkaisu onkin sitten vikatilanteissa potentiaalisesti hengenvaarallinen, joten sitä en missään tapauksessa voi kenellekään suositella.
Mitä enemmän subwooferiin syötetään tehoa, sitä enemmän subwooferin elementti liikkuu. Mitä suurempaa liiketta subbarielementti tekee, sita suuremmaksi kasvaa kaiuttimen tuottamat harmoniset säröt. Puhamattakaan tilanteesta jolloin puhekela liikkuu ulos lineaariselta alueeltaan.
Tämän lisäksi tilanteeseen tulee vielä mukaan suuren tehon kaiuttimessa aiheuttama tehokompressio (puhekela kuumenee ja impedanssit kasvaa).
Ensiksi tarvitaan kaiutinelementti, joka pystyy muuttamaan siihen tuodun signaalin hyvällä hyötysuhteella ilman liikkeeksi. Toiseksi tälläiselle elemtille tarvitaan yleensä iso kotelo. Matalilla taajuuksilla kaiuttimen koko kasvaa nopeasti täysin älyvapaaksi, jos herkkyyttä halutaan paljon. PA-käyttöön tehdyt subwoofer-elementit toimivat 200 litran ja suuremmissa koteloissa, eivätkä silti toista juuri alle 30Hz. Herkkyyskään ei vielä nouse edes lähelle 100dB/W.
Oikeasti herkät kaiuttimet ovat puhtaasti torvirakenteeseen perustuvia. Valitettavasti bassotorvi on aina jumalattoman suuri, vaikkei sen alarajataajuus olisi vielä kummoinenkaan.
Aktiivisubwooferiin kuuluvat seuraavat osat:
Yleisin kotirakentajan vaihtoehto:
Autokäyttöön tehty aktiivinen jakosuodin toimii kotilaitteistossakin hyvin, kun sille syöttää oikeanlaista käyttöjännitettä. Autokäyttäöön tehdyt jakosuotimet syövät nimellisesti 12V tasajännitettä (toimimimaan hyvin yleensä ainakin 11-15V jännitealueella). Tälläisen jakosuotimen saa toimimaan hyvin tavallisella edullisella yleismuuntajalla, josta saat ulos 12V tasajännitettä parisataa millampeeria tai enemmän. Sopivia muuntajia löytyy marketeista ja kodinkonekaupoista aika hyvä valikoima hintaluokassa 6-15 euroa (tyypillisesti noita pistorasiaan meneviä malleja, joissa säädettävä jännite 3-12V, virtaa noin 500 mA ja johdossa kasa erilaisia liittimiä). Tälläisen virtalähteen saa kiinni muuntajaan seuraavilla ohjeilla:
Joistain hifikaupoista löytyy myös erityisesti subwiiferkäyttöön tehtyjä vahvistinmoduuleita, jotka on helppo sijoittaa subwooferin koteloon sisään ja ne sisältävät vahvistimen lisäksi jakosuotimen elektroniikkan.
Elektroniikka paremmin hallitseva kotirakentaja voi tehdä jakosuotimen jonkun rakennussarjan (seim. Hifi 100/1 jakosuodin) tai kirjan ohjeen (vaikka Rakenna HIFI Laitteita) mukaan.
Edellä olevilla perusohjeilla ja järkevällä suunnitelulla voi tehdä oikein hyvin toimivan aktiivisubwooferin. Tyypillisesti edellä esitetyillä ohjeilla suunnitellusta subooferista tulee koteloltaan melko kookas jos sen haluaa toistaa bassoja hyvin alas.
Monissa kaupallisissa subwoofereissa on kotelon koon pitämisenä pinnä käytetään subwooferin toistossa sähköistä korjausta, jonka avulla pieneenkin koteloon sijoitetulla elementillä saadaan aikaan hyvin matalle ulosttuva toisto (tosin tämä tapahtuu maksimiäänenpaineen kustannuksella). Tälläisen subwiiferratkaisun suunnittelu on hankalampaa, koska jousut suunnittelmaan sekä kotelon että tilanteeseen sopivan suotimen, joiden yhteisvaste sitten ratkaisee lopputuloksen. Hyvän tuloksen aikaansaamiseksi pitää käytännössä tuntea hyvin sekä subwoofersuunnittelua että elektroniikka ja varautua tekemään muutama kotelo/suodinversio parhaan tuloksen aikaansaamiseksi. Jos lähdet tälle tielle, niin kotikonstein rakentaessa kannattanee pysyä suljetun kotelon käytössä sekä käyttää jakosuodinta, jossa on säädettävä tasainen matelien äänien korostusmahdollisuus sekä jyrkkä aliäänisuodin (kuuloalueen alapuolisten äänien poistamiseksi sotkemasta tilannetta).
Ylivoimaisesti tärkeintä on subweeoferi rakentamisessa on mitoittaa kotelo oikein. Jos se ei ole kohdallaan niin mikään elementti ei soi hyvin.
Subwoofer on harvinaisen kiitollinen rakennettava. Teoreettisen vasteen laskemiseen kaavoista tarvitaan vain muutama parametri, ja lisäksi lopputulos vastaa haluttua yllättävän tarkasti. Yleensä kaupallisissa subwoofereissa on jouduttu tekemään erilaisia kompromisseja, ja itse rakentaessaan voi paremmin yrittää rakentaa omien mieltymysten mukaisen subwooferin. Henkilökohtaiset vaatimukset saattavat vaihdella tottumusten tai käyttötarkoituksen mukaan (napakka ja kuiva toisto tai paljon matalaa murinaa). Ja aina ei tarvitsekaan yrittää itse suunnitella omaa subwooferia, sillä webistä ja alan lehdistä löytyy hyviksi havaittuja kokoonpanoja eri makuihin. Kunnolisella itse tehdyllä subwooferilla saa usein hyvän vastineen siihen sijoitetulle rahasummalle. Esimerkiksi autokäytössä subwooferin rakentaminen itse on ennemminkin sääntö kuin poikkeus ja moni rakentelutaitoinen on tehnyt itse kotisubbarinsakin.
Subwoofereissa käytetään usempia elementtejä yleensä joistain seuraavista syistä:
Mikäli elementit asennetaan peräkkäin, muttuvat lisäksi elementin parametrit (tämä mahdollista joskus pienemmän kotelon käytön kuin yhdelle elementillä). Peräkkäin asennuksessa elementtien välimatka alentaa ylärajataajuutta.
Vaikka halvoilla elementeillä olisikin lupaavan näköiset parametrit haluamasi käyttöön, ovat ne silti äänenlaadultaan yleensä huonompia kuin kallis vastaavantyyppisestä asumuksesta pitävä. Säröä on enemmän, kompressio voi olla suurta ja parhaimmillaan käyttöikäkin voi olla vähäinen. Halvimpien elementtien valmistajien laadunvalvonta on usein siinämäärin tuntematon termi, että yksilöerot ovat suuria niin parametreissa kuin mekaanisessa rakenteessa (puhekelat hankaavat, kartiot vinossa).
Jos olet aktiivista subwooferia rakentamassa, elementin hinta on vain osatekijä kokonaislovesta lompakossasi. Kokonaisummaa ei kamalasti heilauta, pistätkö laatikkoosi (tai levyysi) halvimman mahdollisen elementin vaiko vähän järeämmän, kunnollisen peruselementin. On tehtävä itselleen etukäteen selväksi, onko tarkoituksena säästää rahaa vaiko rakentaa kunnollinen subbari. Väärässä paikassa säästäminen yleensä pilaa koko projektin. Halpiselementit eivät yleensä ole hirveän laadukkaita kokonaisuusisia ja niiden yleinen ongelma on, että niiden ominaisuudet tyypillisesti heittelee tuntuvasti valmistuserästä toiseen (mm. thiele-small-parametrien arvot). Periaatteessa jokainen yksilö tulisi mitata suunnittelun perustaksi, jos elementeissä on vähänkin isommat valmistustoleranssit. Kun käytetään sopivaa taajuuskorjausta, lopputulos voi olla halpaelementilläkin tyydyttävä.
Vifalla, Peerlessillä ja monella muulla laatumerkillä on mallistossaan edullisia ja hyvälaatuisia subbarielementtejä, joilla on hintaa joku satanen enemmän kuin Kenny Evereteillä ja vastaavilla halpaelementeillä. Hifi-lehdessä on julkaistu listoja bassoelementeistä (esimerkiksi numerossa 4-5/1996), joten kannattaa vilkaista noita vanhoja Hifi-lehtiä vaikka lähimmässä kirjastossa.
Yleensa elementtien herkkyydet on mitattu 1kHz:n taajuudella milla ei ole mitaan tekemista subbastaajuuksien kanssa. Tuo 1 kHz taajuudella mitattu herkkyys ei vielä paljoa kerro, miten tehokkaasti elementti toimii matalimpien äänien toistamisessa. Herkkyyslukuja katsoessaan kannattaa olla tarkkana, ovatko millä avoi nuo ilmoitetut herkkyydet on mitattu (eli onko kyseessä 1 kHz herkkyys vai bassotaajuuksien todellinen herkkyys).
Tuomas Juhola on kommentoinut seuraavaa: "Itselläni on 120 litrainen bassorefleksikotelo, johon on ripustettu bebekin 12 tuumainen vanha kunnon KENNY-elementti. Ja hyvin soi, kunhan muistaa ottaa pölykupin preparointiveitsellä irti. Tosin jokin elementin parametri saattaa vähän muuttua. Pölykuppi on kieltämättä ongelma, koska siitä tulee pahoja sivuääniä. Vika saattoi kylläkin minun versiossani olla kupin liimauksessa. Myöskin elementtiin meneviä piuhoja voi joutua hieman lyhentämään etteivät ne resonoi jollain taajuudella."
Eli tuon selostuksen perusteella kyseessä ei ole mikään hirveän korkealuokkainen elementti, mutta kyllä siitä jotain käyttökelpoistakin saa jos on rakenteluintoa eikä tuloksen tarvitse olla kaikkein parasta hiuppuhifiä.
Tälläinen konstruktion on mahdollinen ja sitä käytetäänkin joissain kaupallisissa subwoofereissa. Tässäratkaisussa pitää subwooferkotelon pohjaan laittaa riittävän korkeat ajalat, että ilma pääsee vapaasto liikkumaan elementin ympärillä. Pohjasijoitus toimii, koska tavalliset subbarit ovat sen verran paljon ympärisäteileviä, että elementin suunnalla ei ole suurtakaan merkitystä- Pohjasijoituksessa ei tarvitse pähkäillä elementin mekaanisen suojaamisen suhteen ja kokonaisuudesta saa helposti tyylikkään kun elementti ei sojota suoraan silmiin.
Jos refleksiputkikin sijoitetaan kotelon pohjaan, niin siinä tapauksessa tulee taata, että refeleksiputken pään ympärillä on tarpeeksi vapaata ilmatilaa, että putki toimii kuten on laskettu (mielellään vähintään putken paksuuden verran vapaata tilaa putken pään ja lattian väliin).
Tietynlaiselle elementille ei ihan minkäkokoinen kotelo sovi. Suljetun kotelon ilma toimi ikäänkuin kaiutinelementin takana olevana jousena joka vastustaa sopivasti sen liikettä. Paras vaste saadaan kun käytetään sellaista koteloa, joka on elementin ominaisuuksiin nähden optimaalinen. Suljetun kotelon kohdalla kotelon vaikutus elementtiin vähenee kotelon suurentuessa ja lähestytään enemmän "free air"-tyyppistä kotelointia, johon siis ei kaikki elementit sovellu. Myöskään refleksikotelon koko ei voi olla ihan mitä sattuu jo senkin takia ettei koteloa saa viritettyä oikealle taajuudelle millään käytännössä kunnolla toimivilla ratkaisuilla.
Niin kauan kuin koteloon ei mahdu seisovia aaltoja on kulmikkaista muodoista kuutio paras. Kuutio on tilavuuteen nähden lujempi kuin muut kulmikkaat muodot ja sen seinämäpinta pienempi kuin muilla kulmikkailla kappaleilla. Pyöreät kappaleet ovat lujuusmielessä kuutiota paremmat, mutta niitä on kuitenkin paljon hankalampi rakentaa puusta. Pyöreistä muodoista sylinteri on hyvä ja pallo on paras.
Taajuusalueella, missä koteloon mahtuu seisovia aaltoja kuutio ei ole hyvä, koska kaikki seisovat aallot kasautuvat samoille taajuuksille. Kun koteloon mahtuu seisovia aaltoja niin kotelon muodon merkitys kasvaa ja seisovien aaltojen ongelmien torjumiseksi on koteloon laitettava sopivaa vaimennusainetta.
Subwooferin jakotaajuus kannattaa asettaa sen verran alhaiseksi, että subwooferkoteloon ei mahdu seisovia aaltoja (koteloon ei pääse taajuuksia joissa syntyisi seisovia aaltoja). Jos koteloon pääsee taajuuksia jotka muodostava seisovia altoja tulee taajuusvasteeseen resonansseja ja vaimentumia noiden seisovien aaltojen taajuuksien kohdalle.
Usein on myös suositeltu että kotelossa pyrittäisiin elementti saamaan mahdollisimman kaukasi kotelon takaseinästä. Koteloa ei kuitenkaan kannata tehdä aivan pitkän putken muotoiseksi koska silloin se alkaa muistutaa transmissiolinjaa joka käyttäytyy eri tavalla kuin tavallinen kotelo.
Suljetun kotelon mitoittamiessa voit käyttää kaavaa:
Vkotelo = Vas / (((Qtot*Qtot)/(Qts*Qts)) - 1)Missä:
Ns. ihannekotelon (Qtot = 0,707) voi mitoittaa seuraavalla kaavalla:
Vkotelo = Vas / ( 0.5/(Qts*Qts) - 1 )Suljetun kotelon resonanssitaajuuden voi laskea kaavasta:
F = fs * sqrt (1 + Vas/Vkotelo)Missä:
Refleksiputken pituuden voi kätevästi laskea seuraavalla kaavalla:
l=(22700*d^2)/(f^2*V)-0,79*d
jossa:
Ihannekoteloa laskettaessa lasketaan ihanteellista tilavuutta, johon eivät kuulu refleksiputken tilavuus, elementin viemä tila ja kotelon sisällä olevat tukirimat. Eli kun lasket kaiutinmitopituskaavoilla tai sopivalla suunnitteluohjelmalla kotelon tilavuuden, niin varsinaista kotelon mittoja miettiessäsi muisti lisätä tähän saatuun tulokseen ne tilavuudet, jota releksiputki, elementti ja tuet kotelon sisältä vievät. Eli rakennettavan kotelon kokonaistilavuuden voi laskea kaavalla:
Vkotelo = Voptimi+Vrefleksiputki+Velementti+Vsisätuet
Kotelon virittäminen niin, että -3 dB piste on 20 Hz paikkeilla ei ole realistinen tavoite elementille, jossa Qts-arvo on alle 0.5:n. Ison Qts-arvon omaavat elementitkään taas eivät ole oikein hyvä tähän, silla niissä on heikkotehoiset magneetit elementin kokoon suhteutettuna (tuloksena on huono transienttitoisto). Kaytannössä kunnollisiin tuloksiin pääset vain sähköisellä korjauksella.
Useimmilla elementeillä toteutettuna 20 Hz taajuus saadaan noin -10 dB tasolle vielä kohtuullisen kokoisella refleksikotelolla. Kun viritystaajuus on valittu tarpeeksi alhaiseksi, voidaan alapäästä vaimentunut vaste korjata sähköisesti 1. asteen alipäästösuotimella suoraksi tuonne 20 hertsiin saakka. Jotta kaiuttinelementtiin ei syötettäisi liian alhaisia taajuuksia voimakkaasti vahvistettuna, pitää sähköisessä korjaimessa olla jyrkkä ylipäästsuodatin joka poistaa matala taajuudet hiukan 20 Hz alapuolelta.
Hyvin suositussa Hifi 100/1 subwooferiohjeessa käytetään sähköistä korjausta, jotta se saadaan toistamaan alimmatkin taajuudet kunnolla (sähköinen korjaus tehdään 100/1:n jakosuotimessa).
Suunnitteluohjelmilla tehtävissä simuloinneissa kannattaa ottaa huomioon että yleensä suunnitteluohjelmat antavat toistokäyrän kaiuttomassa huoneessa. Normaalissa huoneessa bassopää korostuu, eli jos toisto menee kaiuttomassa 20Hz:iin suorana, on todellisuudessa tuloksena melkoinen korostuma alabassoalueella kun subbari tuodaan normaaliin huoneeseen. Korostuksen määrä tietysti riippuu huoneesta, mutta subbarin simulointivaiheessa kannattaisi ottaa huomioon sellainen "sopiva" korostus alabassoilla.
Subwooferaiuttimissa käytetyt alipäästösuodattimet on perinteisesti LC-suodattimia joiden kytkentä on seuraavan tyyppinen:
[vahvistin +] o-----(kela)---+----o [kaiutin +]
|
-
- kondensaattori
|
[vahvistin -] o--------------+----o [kaiutin -]
Tälläisellä suotimella saavutetaan 12 dB/oktaavi suodatuksen jyrkkyys.
Esimerkkikomponenttiarvot 100 Hz alipäästöduodattimelle 4 ohmin elementille:
12.8 mH kela ja 200 uF kondensaattori.
Voit laskea omat komponenttiavot muille taajuuksille sueraavilla kaavoilla:
C = 79577 / (Rw * Fc) L = 318.3 * Rw / FcMissä:
[vahvistin +] o-----(kela)--------o [kaiutin +]
[vahvistin -] o-------------------o [kaiutin -]
Esimerkkitapaus 100 Hz alipäästösuodatus 4 ohmin elementille:
kelan arvo on 6.37 mH. Kelan arvo muille taajuuksille on
laskettavissa kaavalla:
L = 159.155 * Rw / FcMissä:
Kelaa valitessa kannattaa huolehtia siitä, että valitsee sellaisen kelan jonka kelasydän ei pääse kyllästymään käytetyillä kaiuttimen tehoilla. Kun kelan sydän kyllästyy, niin kelan induktanssi putoaa voimakkaasti ja tämä aiheuttaa äänen säröä ja muita häiriöääniä. Kondensaattorin tulisi olla kaiuttimen jakuosuotimeen sopivaa tyyppiä (bipolaarielko tai polyesterikondensaattori) ja omata riittävä jännitekesto (suurempi kuin vahvistimen suurin ulostulojännite).
Valmiiksi laskettuja komponenttien arvoja löytyy osoitteesta http://www.ljudia.com/fi/informa/tekninfo/delfilt.htm löytyvästä taulukosta. 6 dB taulukosta löytyy kelan arvo pelkällä kelalla tapahtuvaan suodatukseen (kelan arvot millihenreinä). 12 dB taulukosta löytyy LC-suodattimen komponenttien arvot LC-suotimelle (kelan arvot millihenreinä ja kondensaattorien arvot mikrofaradeina).
Yksinkertaisin ylipäästösuodatin on kondensaattori sarjassa kaiuttimeen menevän johdon kanssa. Jos kaiuttimet ovat 8 ohm nimellisimpedanssin, niin heität vain 220uF bipolaarielkon sarjaan kaiuttimen kanssa, tuloksena noin 90Hz ylipäästö jyrkkyydellä 6dB/oktaavi. Tuon kokoiset kondensaattorit tosin maksavat parikymppiä kappale, ja noitahan siis tarvitaan kummallekkin kaiuttimelle yksi. Ja tuon käytetyn kondensaattorin tulisi vielä olla bipolaarista mallia.
[vahvistin +] o---(kondensaattori)---o [kaiutin +] [vahvistin -] o----------------------o [kaiutin -]Tarvittava kondensaattorin arvo on laskettavissa kaavalla:
C = 1 / (6.28318 * Fc * Rt)Missä:
C = (1/Rt) / (2 * pi * Fc)
Yllä esitetyssä kytkennässä elektrolyyttikondensaattorin rinnalle kannattaa laittaa korkeiden äänien toistoa parantamaan 100nF..10uF polyesterikondensaattori, koska elektrolyyttikondensaattorien ominaisuudet korkeilla äänillä eivät ole polyesterikondensaattorien veroisia.
Kondensaattorin käytössä kannatta huomioida, että tälläisellä sarjakondensaattorilla bassojen taso ei putoa aivan tasaisesti, koska kaiuttimen impedanssi ei ole taajuuden funktiona vakio. Refleksikotelossa olevalla kaiuttimella on kaksi impedanssipiikkiä bassopäässä ja umpikotelolla yksi. Näiden piikkien kohdalla taso ei putoa yhtä paljon kuin niiden ymparistössä. Lopputuloksena on siis ainakin jonkin verran piikikäs toistokäyrä.
Sama pätee myös muihinkin samalla periaatteela tehtyihin suodattimiin. Normaaleissa kaiuttimissa keskiääni- ja diskanttielemenit ovat tyypillisesti suljetussa kotelossa. Ensimmäisen asteen (siis tämä pelkkä sarjakondensaattori) suodin ei toimi halutulla tavalla, ellei elementin impedanssia kompensoida tai valita riittävän tasaisen impedanssivasteen omaavia elementtejä (esim. magneettinesteellinen diskanttielementti).
Hifi-lehti on kustantanut kirjan kaiuttimien rakentamisesta, ja tästä kirjata löytyy myös yksi ehkä kuulusii Hifi-lehden rakennusohje: Hifi 100/1 subwoofer. Verkossa on useita subwooferien rakentamiselle pyhitettyjä kotisivuja.
Liiketakaisinkytkentä vaatii subwooferiin sopivaa elektroniikkaa ennen päätevahvistinta sekä sopivan anturin tunnistamaan kaiutinkartion todellista liikettä. Seuraavassa mahdollisia anturiratkaisuja:
Liiketakaisinkytkentää ei saisi pitää minään loppuratkaisuna tai itsetarkoituksena, koska huonosta subwooferin konstruktiosta saa taatusti vielä kehnomman käyttämällä feedbackia. Eli subwooferein perustan pitää olla kunnossa: laadukas elementti, tukeva kotelo (mieluummin Qtot=<0.5) ja tehoa PALJON. Oikein suunniteltu liiketakaisinkytkentäkokonaisuus tarjoaa paljon etuja suhteellisen edullisesti.
Perinteisten" subbareiden vastetta oiotaan usein hyvinkin voimakkaalla sähköisellä korjauksella ja lopputuloksena särö vain lisääntyy, samoin vaihevirhe. Liiketakaisinkytkennällä vaste saadaan suoraksi, lisäksi soiminen (särö, ohjaamaton tila) pienenee merkittävästi. Eli ainakin kaksi kärpästä yhdellä iskulla.
Kotikaiuttimilla on tavoitteena saavuttaa mahdollisimman hyvä toisto haluttuun kuuntelupisteeseen. PA-äänentoistolla on taas tavoitteena aikaansaada riitävä määrä ääntä halutulle alueelle sillä tavoin että ääni on riittävän hyvä joka paikassa kyseisellä kuuntelualueella. Koska kaiuttimilla tarvitsee tuottaa paljon enemmän ääntä kuin kotona, pitää PA-kaiuttimilla olla suurempi herkkys kun kotikaiuttimilla että vahvistintehoa ei tarvita eivan kohtuuttomasti ja lisäksi kaiuttimien tulee kestää paljon jatkuvaa tehoa. Muita toivottavia ominaisuuksia ovat taisainen äänikenttä koko taajuusalueella ja sellainen rakenne että useita kaiuttimia voi helposti yhdistellä uureksi kaiutinkokonaisuudeksi. Muita vaatimuksia ovat mekaaninen kestävyys (kestää kuljetukset, sään, kaiuttimia tönivät ihmiset jne.) ja helppo siirrettävyys (mm. kantokahvat vakiona, kooltaan järkevästi liikuteltavissa).
PA-kaiuttimissa joudutaan tekemään kompromisseja taajuusvasteen suhteen jotta nuo muut yksityisohdat voitaisiin saada riittävän hyviksi tarkoitukseen. Taajuusvasteiden virheitä jotka aiheutuvat sekä kaiuttimien virheistä että kulloisestakin sijoituspaikasta korjataan sitten erilaisilla elektronisilla taajuuskorjaimilla. Kaiutimet, taajuuskorjain ja mittalaitteet eivät korjaa huoneakustiikan ongelmia, mutta niillä voidaan hyvässä tapauksessa vähentää joitain ongelmista.
Torvikaittumilla pystytään saamaan paljon normaaleja kaiutinratkaisuita parempia hyötysuhteita, eli enemmän ääntä samalla teholla. Torvirakenne toimii eräänlaisena akustisena muuntajana joka sovittaa äänilähteen paremmin ilman ominaisuuksiin. Torvirakenteen suunnittelulla voidaan myös vaikuttaa kaiuttimen suuntaavuuteen ja halutessa aikaan saada hyvinkin suuntaavia kaiuttimia.
Torvirakenteiden haittana on että torvi on mekaanisesti paljon hankalampi toteuttaa kuin perinteinen kaiutinkotelo. Lisäksi yksi torvi ei pysty toistamaan kovin laajaa taajuuskaistaa ilman suurempia vääristymiä, joten jos kaiutin toteutetaan pelkillä torvielementeillä niin siitä pitää tehdä monitieratkaisu jossa tulee sitten vastaan muita ongelmia.
Erilaisia torviratkaisuja käytetään yleensä PA-äänentoistossa, jossa on tarvetta suurien äänenpaineiden tuottamiseen. Lisäksi torvien suuntaavuudella kaiuttimien suutakuvioista voidaan tehdä sellaisia, että useita kaiuttimia voidaan pinota päällekkäin ja vierekkäin ilman että ne häiritsisivät toistensa toistoa. PA-puolella hyötysuhde ja suuntaavuusasiat ajavat hifin edelle ja soundi on monesti aina kammottava.
Tyypillisesti PA-äänentoistossa korkeiden äänien toisto hoidetaan torvielementeillä ja keskiäänien toisto torvikuormitetuilla normaaleilla kaiutinelementeillä. Bassoalueella on yleensä perinteiset bassorefleksikotelot. Bassotaajuuksilla toimivasta torvirakenne on käytännössä hanakalan kookas, joten alimpien bassojen toistossa ei yleensä käytetä torvirakenteita muuta kuin hyvin isoisssa systeemeissä.
Seuraavassa muutamien torvien perusteita exponetiaalitorville:
Kotikaiuttimissakin ollaan taas hiljalleen menossa kohti jonkulaisia torvirakenteita, kun pääsääntöisesti kaiuttimien diskanttielementtien edessä alkaa olla pieni torven nysä suuntamassa ääntä.
Torvien teoria on pitkä juttu. Yleensä käytetään exponentiaalisia torvia. Torven lajenemisvakio määrää suuntaavuuden korkeilla taajuuksilla ja suuaukon pinta-ala määrää suuntaavuuden alapäässä.
Hifi-lehden ohjeiden mukaiset rakennussarjoina saatavat kaiuttimet ovat yleinen puheenaihe sfnet.harrastus.audio+video uutisryhmässä. Suositelluin pikkukaiutin on ollut Hifi 12/2, josta on ollut lähinnä vaan hyvää sanottavaa. Muita mainittuja kaiuttimia ovat olleet Hifi 10/2, 6/2 ja 45/3. Hifi 100/1 subwooferia on vuoroin kehuttu hyväski kun toistaa kunnolla matalatkin äänen ja haukuttu toisinaan löysyydestä. Kyseisten kaiuttimien rakennusohjeet on julkaistu Hifi-lehdessä ja Tuomelan Rakenna Hifikaiuttimet -kirjassa. Hifi-lehtiä ja kyseistä kirjaa kannattaa etsiä lähimmästä kirjastosta.
Hifi 12/2 -kaiuttimen vapaakentta- ja tehovaste ovat erinomaiset, alimmat bassot luonnollisesti puuttuvat, erottelukyky on hyva. Herkkyys on kokoon nähden alas ulottuvan toiston (-6 dB 38 Hz) vuoksi pieni. Normaalikuuntelussa pari Wattia tosin kylla riittää, ainakin kerrostalossa. Hifi 12/2 on testattu Tekniikan Maailmassa vuoden 1992 kaiutintestissä. Hifi 12/2 sopii hyvin stereokaiuttimiksi musiikinkuunteluun ja viidellä kappaleella (+subbarilla) tekee jo ihan laadukkaan kotiteatterisysteeminkin. Hifi 12/2 parihinnaksi tuli takavuosina noin 2000-2500 mk. Suomen Hifitalo myy Hifi 12/2 kaiuttimista omia muunneltuja versoitaan 12/B ja 12/C, joissa kallis Dynaudion D-28 diskanttin tilalla käytetään muita diskanttielementtejä. Basso/keskiäänielementti on sama Seas P17 REX. Nämä versiotkin ovat ihan hyviä Tekniikan Maailman vuoden 1995 kaiutintestin mukaan.
Halvoista valmiista pikkukaiuttimista JPW Mini Monitor on ryhmässä hyvin usein mainittu hyväksi kaiuttimeksi hintaansa (70-100 euroa/kpl) nähden esimerkiksi kotetatterikäyttöön, koska kaiutinta on saatavissa ysittäiskappalein ja myöskin magneettisuojattuna versiona. Kaiutin on myöskin pärjännyt lehtien testeissä kohtuullisen hyvin ja tarjoaa hintaluokassaan hyvän vastineen rahoille. Ainakin kotiteattrikäytössä Mini Monitorit vaativat bassopäässä tuekseen kunnolisen subwooferin. JPW:t on sinänsä aivan käyvät, mutta on niissä joitain puutteitakin: niistä ei saa ulos kovin paljoa ääntä (90 dB korvilla), basso ei mene kovinkaan alas ja toistoltaan hieman poissaolevan tuntuiset. Käytännössä subbaria käytettäessä jakotaajuus subbarin ja minimonitorien välillä joudutaan asettamaan noin 70 Hz tuntumaan, mikä ei takaa optimaalista tulosta musiikinkuuntelussa.
Kaiuttimen tekniset tiedot:
Lopuksi kannattaa mainita, että kaiuttimia ei kannata ostaa vaan sekalaisten suositusten perusteella. Suositusten avulla voi saada vinkkejä, mihin kaiuttimiin kannattaa tutustua, mutta lopullinen valinta kannattaa tehdä kuuntelun ja omien mieltymysten perusteella (mikä kuulostaa hyvälle omalla mielimusiikilla).
Hifi-"merkkiset" kaiuttimet ovat aikoinaan , 80-luvun alkupuolella, olleet Hifi-lehden rakennussarjakaiuttimia. Eli hifi-lehdessä on ollut kotelon mitat, jakosuotimen kytkentä, ja mitä elementtejä kyseiseen kaiuttimeen tulee. Ja siitä sitten Niilo Näppärä on rakennellut omien taitojensa mukaan hyvin, tai hyvin huonosti, soivan kaiuttimen. Kaiuttimien rakennusohjeet on julkaistu myös Pekka Tuomelan kirjassa "Rakenna hifikaiuttimet" (Helsinki Media Erikoislehdet, Tecnopress, 1993, 202 s.). Tämä kirja löyty monesta kirjastosta.
Kaiuttimien numeritunnuksiin on koodattu tietyt perustiedot kaiuttimesta. Ensimmäinen numero tarkoittaa kotelon basso-osan tilavuutta litroissa ja toinen elementtien lukumäärää. Hifi 45/3 on siis 45 litrainen kolmitiekaiutin ja Hifi 12/2 on 12 litrainen kaksitiekaiutin.
Nykyään Hifi-rakennussarjakaiuttimia myy Suomen Hifi-talo, jolla on webbisivut osoitteessa http://www.hifitalo.fi/. Heiltä saa myös osia ja ohjeita kaikkiin aikoinaan Hifi-lehdessä esiteltyihin kaiuttimiin (mikäli kyseisiä elementtejä on yleensä saatavana). Hifi-lehden rakennussarjakaiuttimet ovat ilmeisesti olleet hinta/laatu suhteeltaan erinomaisia, koska niita on rakenneltu tuhansia kappaleita. Hifitalo myy myös omia kaiuttimia valmiita Chorus-nimisiä kaiuttimia, joista osa on mukana myös hiukan muunneltuja versoita Hifin rakennusarjakaiuttimista.
Suomen Hifi-talo kehitti oman kaiutinmallinsa 12B Hifi-lehden jukaisemasta Hifi 12/2 kaiuttimen rakennusohjeesta. 12C on 12B-mallista edelleen kehitetty malli. Muutoksessaan Suomen Hifi-talo vaihtoi alkuperäisessä Hifi 12/2-kaiuttimessa käytetyn kalliin diskanttielementin nykytyylin mukaisesti (halvemmaksi) kalotiksi. Muutoksien lopputukoksesta on ristiriitaisia mielipiteitä. Tekniikan maailman kaiutintesti vuonna 1995 arvosteli Hifitalon versiot ihan kelpo kaiuttimiksi, mutta monet hifiharrastajat pitävät kalliimpaa alkuperäistä 12/2 paremmin soivana kaiuttimena.
Ljudian kaiutinrakennusarjoista ei ole ollut paljoa kommentteja sfnet.harrastus.audio+video-uutisryhmässä, vaikka niistä silloin tällöin kysytäänkin. Kommenttien vähyydestä johtuen ei tässä FAQ-listassa voi vetää tuotteista minkään suunnan johtopäätöksiä. Ainut kommentti, jota niistä olen löytänyt on kommentti marraskuulta 1998 nimimerkiltä "Jarkko", joka ei antanut viestissään oikeita yhteystietojaan. Alla kommentti lyhennettynä ja uudelleen editoituna (sama asiasisältö):
"Mulla on kaksi Zachry 3550 mk2 kaappia (n.1700 mk). Mukana tuli kokoamiseen tarvittavat osat, ruuviliittimet, ei työkaluja. Taajuusvaste lienee alaosasta liioiteltu. Oletan että noin 60 Hz on todellinen alaraja sitten vaimenee nopeasti. Jakosuodin erikoinen, mutta ääni oli yllätys. Ei hifiä, mutta käynee kaapeiksi, joita voi käyttää ilman että korvat pyytävät vaihtamaan heti kaiuttimet toisiin. En käytä noita kotona vaan juhlissa ym."
Toinen kommentti: "Tuomelan uusimmassa kaiutinrakennuskirjassa mitattu muutama Ljudian rakennussarja. Taajuusvasteita voisi kuvata yhdellä sanalla: vuoristorata."
Acoustic 707 -kaiuttimia on kaupiteltu ainakin eri puolla eteläsuomea kadun varsilla ja parkkipaikoila suoraan paketiautosta. Niitä kehutaan kovasti maan parhaiksi ja väitetään myyvän murto-osalla alkuperäisestä hinnasta. Yleensä myyntihinta on parin tonnin paikkeilla. Kyseisiä kaiuttimia on myyty samoin menetelmin ympäri maailman (hiukan eri nimillä tosin).
Hifi-lehti testasi kyseiset kaiuttimet Helmikuun 1998 numerossa, ja totesi että kaiuttimet eivät ole hintansa arvoiset, vaan laadultaan halpojen pakettikaiuttimien luokkaa.
Pakettiautoista myydään samaan tapaan myös "Linear Phase"-nimisiä kaiuttimia. Lisää tietoa näistä pakettiautosta myytävistä kaiuttimista löytyy myös osoitteesta http://www.frii.com/~rjn/audio/whitevan.htm.
Bose-kysymyshan on kansainvalisissa uutisryhmissa jo klassikko, jonka esittaminen saa ujossakin kirjoittajassa asustavan fleimaajan esille. Bosen-laitteilla on omat kannattajansa, joiden mielestä Bose tekee hyvä tuotteita ja hyvään hintaan. Vastustajien mielestä taas Bosen tuotteet ova ylimarkkinoituja, ylihintaisia ja huonoja. Totuus on ehkö jossain tuossa välissä, kuten monella muullakin valmistajalla. Lisätietoja aiheesta tarjoaa The Bose FAQ osoitteessa http://home.earthlink.net/~busenitz/bs.html sekä Bosen webbisivut osoitteessa http://www.bose.com/.
Cervin Vegan kaiuttimet on tyypillisesti suunniteltu sellaisiksi, että niistä lähtee todella paljon ääntä ja paljon bassoa. Tyypillisesti näiden kaiuttimien herkkyys on luokkaa 95-104 dB/w/1m, joten pienelläkin vahvistimella niistä lähtee paljon äänetä. Kun tehonksesta on yleesä reilusti, niin isommalla vahvistimmella niistä saa todella paljon äänenpainetta.
Cervin Vegan kaiuttimissa bassotoistolle on ominaista, että bassoalue on jonkin verran korostunut 60-100 Hz alueelta, joten tyypillisen pop/rock-musiikin bassoja tulee todella reilusti. Yleensä toisto kyllä vaimenee matalimmilla bassoilla.
Johtuen näistä suunnitteluperusteista Cervin Vegan kaiuttimien ääni ei ole niin hyvä kuin hyvissä hifikaiuttimissa. Tämä on havaittavissa monessa mallissa stereokuvassa ja äänen puhtaudessa vaativammalla musiikilla. Cervin Vegan kaiuttimet ovat taas erittäin sopivat kaiuttimet diskopopille ja äänekkäälle rokille, missä halua että bassoja tulee niin että tuntuu.
Riippuen kotioloista ja siellä olevista mittalaitteista voi hifiharrastaja suorittaa ainakin joitain laitteiston suorituskyvyn mittauksia. Suurimpaan osaan mittauksista tarvitaan ainakin joitain perusmittalaitteita, että mitään järkeviä tuloksia voi saada aikaan.
Vahvistimien ja vastaavien komponenttien mittaaminen onnistuu kotioloissa ehkä näppärimmin ja edullisimmin sopivan testiCD:n ja sopivan yleismittarin avulla. Perusperiaatteena mittauksissa on että testi-cd:llä voipi soitella eri taajuuksia ja sitten mittailla laitteen antamaa jännitettä sopivalla mittalaitteella (oskilloskooppi, yleismittari). Yleismittaria käytettäesäs kannattaa huomioida, että yleismittarit on yleensä suunniteltu näyttämään tarkasti oikein vain 50/60 Hz ympäristössä. Monien yleismittareiden taajuuvaste on selvästi pudonnut jo 1 kHz kohdalla (se paljonko on pudonnut on mittarimallikohtaista). Yleismittarien kohdalla herkimmällä mitta-alueella taajuusvaste on yleensä paras. Jos luottaa siihen, että CD soittimen linjalähd|n taajuusvaste on suora, silloin tietysti mittarin mittavirhe voidaan mitata ja kompensoida muissa mittauksissa. On huomattava, että tämä kalibrointi pitää suorittaa erikseen kullakin mittarin jännitealueella, koska taajuusvaste vaihtelee jännitealueittain.
Edellä kuvattua mittaustapaa voinee soveltaa hyvin moneen taajuusvastemittauksen. Muita vaihtoehtoja vastaavien mittauksten suoritukseen on sitten tehdä homma samalla tapaa, mutta käyttää jännitemittarina oskilloskooppia, joilla tuo taajuusvaste on selvästi yleismittareita parempi. Mittauksia voi myös suorittaa erikoismittalaitteilla (yleensä käytetään audiolaitehuolloissa) sekä tietokoneella äänikortin ja sopivien mittausohjelmien avulla (muunmuassa Audio Speker Workshop ja LoudSpeaker LAB ohjelmat sopivat tähän).
Kaiutinmittauksien tekemiseen tarvitaan edellä kerrottujen lisäksi sopiva mittamikrofoni ja sille sopiva esivahvistin. Sen jälkeen mittaukset onnistivat edellä mainituilla tietokoneohjelmilla kunhan ymmärtää kaiutimittausten perusteet.
Audiomittaukseissa tarvittavalla mikrofonilla tulisi olla mahdollisimman suora taajuusvaste ja muutenkin hyvin tunnetut ominaisuudet. Käytännössä mittamikrofonin siis pitää olla suuntakuvioltaan pallokuvioinen (onmidirectional eli ottaa ääntä yhtä voimakkaasti joka suunnasta) ja mekaanisesti pienikokoinen. Edullinen, pienikokoinen pallokuvioinen kapseli voi olla erinomaisen hyvä taajuusvasteen tasaisuuden suhteen. Pallokapselissa ei oikein ole mitään, mikä pahasti vääristäisi toistoa.
Tietokoneella mittauksia tehdessä ei ole olennaista, onko jonkin mikin vaste viivasuora vai ei, vaan se, että mikistä on olemassa riittävän tarkka taajuustaste mitattuna. Silloin taajuusvirheet voidaan eliminoida mittaustuloksesta. Lisäksi pitäisi mikin toiminnasta tietää, onko odotettavissa jotain yllätyksiä esim. suuntakuvioissa eri taajuusalueilla.
Käytännössä mahdolliset mikrofoniratkaisut ovat silloin pieni elektreetti tai kondensaattorimikrofonikapseli.
Valmiita mittamikrofoneja saa useilta eri mikrofoneja tekevältä valmistajilta. Hyvin monella valmistajalla on mallistossa tarpeeksi suoran ja muuten ongelmattoman vasteen antavia mikrofoneja. Ainakin seuraavia merkkejä kannattaa vilkaista jos olet mittamikrofonia etsimässä: Bruel&Kjaer, Earthworks, AKG, Neumann, Sennheiser, Audio Technica ja Behringer. Yleensä hyvät mittamikrofonit maksavat useita tuhansia markkoja kappaleelta.
Hyvin tunnettu mikrofonivalmistaja on aina varmempi valinta kuin halpamikki, mutta halpamikrofonistakin voi saada hyvin suoran taajuusvasteen. Sitä ei vain varmasti tiedä, eikä yksilöstä toiseenkaan voi olla varma, mikä on heitto vasteessa. Kalliit mikrofonit on tuotettu tasalaatuisemmin, ja voi olla varmempi siitä, että saa mitä ostaa.
Edullisista mittamikrofoneista voinee mainita esimerkiksi Behringer valmistaa taajuusvastemittauksiin sopivaa mittamikrofonia ECM8000, jonka hintaluokka on noin 100 euora. Toinen halpa tapa on tehdä mikrofoni itse jostain edullisesta suoran vasteen antavasta mikrofonikapelista.
Eli yhdelläkään huippumikilläkään se ei ole sellainen suora, kuin valmistaja ilmoittaa. Valmistajan mittaus voi olla ihan todellinen, mutta on tehty yleensä metrin etäisyydellä kaiuttomassa huoneessa. Sellaisessa mittatilanteessa vaste on suora ja siihen voi "luottaa". Tultaessa tavalliseen huoneeseen, tilanne tosin muuttuu.
Kyllä, yhdelläkään mikillä ei ole naulan suoraa vastetta. Jokainen mikki on vähänä yksilö, erot tulevat kapselista, parhaimmissakin mikeissä on aina pientä hajontaa. Sitä ei voi säätää jostakin ruuvista suoraksi. Kalliimmat mikrofonit on yleensä valmistettu tasalaatuisimmin kuin halvemmat, mutta on niissäkin eroja.
Mittausteknisesti olennaista ei ole, onko jonkin mikin vaste viivasuora vai ei, vaan se, että mikistä on olemassa riittävän tarkka taajuustaste mitattuna. Silloin taajuusvirheet voidaan eliminoida mittaustuloksesta. Yleensä mittamikrofonit testataan ja kalibroidaan valmistajan tehtaalla huomattavasti paremmalla ja kalliimmalla mittalaitteella ja referensseillä kuin mitä tuo mikrofoni maksaa. Jos mittamikrofonisi valmistaja toimittaa kalibroidun vasteen paperilla, silloin tiedät mikä on sun mikin todellinen vaste (mitattu ja mahdollisesti säädetty valmistajan tehtaalla).
Tehtaalla säädetyn mikin vasteella ei ole mitään tekemistä sinun huoneen akustiikan kanssa, kun puhutaan mikin kalibroimisesta valmistajan tehtaalla. Ja kun mikin vaste on suora, silloin vasta tiedät että mikki näyttää sinun huoneessa kaiuttimen vasteen niinkuin pitää, on se sitten suora tai väärä. Mutta jos mikin vaste on pielessä (yleinsä halvat), silloin kaiuttimen vaste näyttää myös väärältä.
Mittamikrofoneja ei käytetää yleisesti äänityksiin siksi, että niiden pohjakohina on yleensä turhan voimakas vaativaan äänittämiseen. Lisäksi mittamikrofonissa voi olla muitakin puuteita, vaikkapa diskantin transienttitoistossa ja säröarvoissa. Mutta mittauksiin sellainen käy erinomaisen hyvin. Esimerkiksi tyypillisissä mittamikrofoneilla tehtävissä vastemittauksissa suhteellisen voimakas pohjakohina ei ole mikään ongelma, mutta äänitystouhuissa tämä kyllä häiritsee.
Yleisin mikrofonityyppi on pieni elektreettikapseli jollaisella saa helposti suoralla taajuusvasteella edulliseen hintaakin. Elektreettikapselien yleisin ongelma on suuri kohintaso, mutta se ei haittaa mittauskäytössä kaiuttimia mitatessa. Halvin käyttökelpoinen elektrettimikrofonikapseli on noin viiden euron hintainen Monacorin pieni MCE-2000 elektreettikapseli (saa monesta paikkaa, Helsingistä RadioDuosta). Valmistaja ilmoittaa MCE-2000-elektreettikapselin taajuusvasteeksi 20-20000Hz +- 2db. Tätä kapselia on käytetty Hifi-lehden desibelimittarin rakennusohjeessa (Hifi-lehti numerot 2/1991 ja 6-7/1991) yhtenä mikrofonivaihtoehtona.
Muita mahdollisia kapseleita ovat esimerkiksi Sennheiserin pienet elektreettikapselit (esim. MKE2) joiden hinta lähtee muutamasta satasesta kappale. Kun lähteen hankkimaan mikrofonikapselia, niin kaanttaa hankkia sellainen johon saa mukaan datalehdet joista selviää taajuusvaste ja muut ominaisuudet (kun tietää ominaisuudet niin joitain puutteita voi kompensoida tuloksia käsiteltäessä kun epäideaalisuudet tuntee).
Jotta mikrofonin mekaaninen rakenne ei häiritsisi mittauksia, niin mikrofonikapseli kannattaa sijoittaa ohuen metalliputken päähän, jolloin tuo mikrofonin runkona toimiva putki ei paljon häiritse kapselin ympäristön äänikenttää.
Elektreetti- ja kondensaattorimikrofonit tarvitsevat toimiakseen käyttöjännitteen. Kondensaattorimikrofonissa käyttöjännitettä tarvitaan mikrofonissa toimintaan tarvittavien potentiaalierojen synnyttämisen mikrofonikalvon molemmin puolin. Elektreettikapselissa käyttöjännitettä tarvitaan mikrofonin sisällä olevaan pieneen vahvistinasteeseen.
Kaupalliset mittamikrofonit tyypillisesti ottavat käyttöjännitteensä joko mikrofonikaapelia pitkin esivahvistimelta (tavallinen Phanton Power tyypillisesti jännitteellä 12-48V) tai sitten niissä on oma paikka tehin antavalle paristolle. Itse rakennetuissa mittamikrofonisysteemeissä on kätevintä käyttää erillsitä paristoa (3-9V).
Kaiuttimen vasteen mittauksessa vakiotaajuisella sinisignaalilla tehty mittaus on arvoton. Jos käytät mittauksessa huojuvaa siniääntä tai kaistakohinaa (tai kohinaa, riippuen mittaristasi), mittauksella on jotain arvoa, mutta suurin varauksin. Mittamikrofoni ja mittari vaikuttavat myös tulokseen. Puhumattakaan kuunteluhuoneesta.
Ennen mittausten tekemistä suosittelen tutustumaan mittausmikrofonin sijoittelun vaikutukseen mittaustulokseen. Siirrä mikkiä vaikka sivusuunnassa tai jonnekin päin muutama sentti, parikymmentä senttiä, puoli metriä, metri ja ihmettele, miten ne mittaustulokset voivat olla niin erilaisia vaikka mitään muuta ei tehty kuin siirrettiin vähän mikkiä.
Vasteen mittaus kuunteluhuoneessa on vaikeaa, että siitä olisi mitään iloa. Käytännössä tarvitsisit jonkin tietokonepohjaisen mittalaitteen ja riittävän suorasti toistavan mittamikin, että saisit jotenkin järkeviä tuloksia. Eikä tietsikan tuloksiinkaan voi luottaa kuin osittain. Kaikkien akustitsen mittalaitteiden ja menetelmien rajoitukset täytyy tietää, ennene kuin luottaa niihin sokeasti ja soveltaa tuloksia vaikkapa vasteen korjailuun.
Akustiset mittaukset ovat karkeasti suuntaa-antavia, esimerkiksi kaiuttimen suotimen suunnittelu siten että tuijottaa vain mittarin kertomaa taajussvastetta siinä yhdessä pisteessä johtaa helposti täysin metsään.
Kokeneet korvat ovat kaiuttimen äänenlaadun arvostelussa parhaimpina mittareina, tosin eivät aina aivan objektiivia. Kaiuttimissa on lukematon määrä ominaisuuksia ja asioita, jotka eivät näy taajuusvasteessa mutta kuuluvat ihan oikeasti. Akustisilla mittauksilla pystytään kattamaan näistä asioista vain harva, mutta mittauksetkin ovat tarpeellisia, koska jos kaiutin on mittausten perusteella joltain osin pahasti pielessä, ei se pysty soimaan hyvin. Toisin päin tuloksia ei pysty soveltamaan, koska vaikka kaiutin olisi kaikkien mittausten mukaan hyvä, niin ei se takaa että se soi hyvin.
Sen sijaan sähköisessä toistoketjussa mittarit taas antavat oikein käytettynä laitteen laadusta luotettavan kuvan, ja kun perusmittaukset ovat kunnossa eivät korvatkaan kuule mitään, kunhan tekee testin AB-sokkokuunteluna jossa on riittävän monta vaihtokertaa, että ei huijaa itseään tai kavereitaan.
Jotta voisit mitata kaiuttiesi ominaisuuksia tietokoneella, niin tietokoneessasi pitää olla äänikortti, siihen sopiva mikrofoni sekä sopiva ohjelmisto. Linkkejä kaiutinsuunnittelu- ja mittausohjelmiin löytyyy osoitteesta http://www.epanorama.net/audiospeakers.html.
Äänikorttia mittaukseen käytettäessä kannattaa otta huomioon, että tietokoneiden äänikorttien taajuusvaste (etenkään mikrofonilinja) ei useinkaan ole aivan suora, ja tämä aiheuttaa mittausvirhettä. Onneksi osassa ohjelmia on nykyään mahdollisuus mitata myös äänikortin aiheuttamat virheet ja kompensoida ne (ihan huonolla kortilla ei sittenkään kannata ruveva mittailemaan).
Mittaukseen tarvitset seuraavat vehkeet (eräs usean ihmisen ja itseni kokeilema järjestely):
Ihan ensimmäiseksi mittausta aloitettaessa tulee huolehtia että äänikortin asetukset on mittaukseen sopivasta ja mittaohjelma on kalibroitu eliminoimaan äänikortin mahdolliset virheet (ja mikrofonin virheet, jos niistä on mittaustuloksia saatavana).
Itse kaiuttimien mittaamiseksi kaiutin tulee asettaa riittävän kauaksi kaikista ääntä heijastavista pinnoista (mittaus paras tehdä ulkona jos mahdollista). Sitten mittamikrofoni sjoitetaan sopivan etäisyyden päähän (melkein kiinni elementistä parin metrin päähän riippuen mittaustavasta) kaiuttimesta ja aloitetaan mittaaminen.
Mahdollisimman suora taajuusvaste kaikissa liitännöissä on eduksi äänikortissa mittuastarkoituksissa, niin ei tarvitse ohjelmassa niin hirveästi noita virheitä korjata. Monessa vanhemmassa äänikortissa linjaliitännät on suhteellisen tasaisia vasteeltaan, mutta mikrofiniliitäntöjen vasteet on mitä sattuu (jopa lähes puhelimen luokkaa ja automaattisella tasonsäädöllä pilattuna). Aina moni äänikortti kelpaa linjaliitäntöjä käyttämällä mittauksiin ainakin pienen taajuusivirheiden korjailun ja kalibroinnin jälkeen. Jotta mittamikrofonin kanssa voisit käyttää linjaliitäntöjä, niin tarvitset mittamikrofonille oman esivahvistimen.
Taajuusvasteen huonous ei välttämättä tarvitse olla mikään este mittauksille, sillä mittauslaitteiston vasteen kompensointi loopback-kaapelilla keskiverto äänikortteja ja mikrofoniesivahvistimia käytettäessä on lähes välttämtön joka tapauksessa. Jopa 5 dB:n vasteenpudotuksen esim. diskanttipäässä pystyy kompensoimaan täysin kivuttomasti monessa ohjelmassa (esim. Loudspeaker Lab:ssa).
Myös äänikortin fullduplex-ominaisuudet ovat ensiarvoisen tärkeitä, jollei tärkein asia. Usein nimittäin kortin ominaisuudet huononevat radikaalisti käytettäessä sitä fullduplexina. Vaikka kortin liitäntöjen vasteet olisiva miten hyvät, mutta jos fullduplex-toimintoa ei ole tuettu (raudassa tai drivereissa) tai fullduplex-tila on kovin häiriöinen, on kortti käyttökelvoton mittauksiin.
Äänikortin signaali-kohinasuhteella ei ole pahemmin kaiutinmittauksissa merkitystä. Jo niinkin pieni lukema kuin 30 dB:ä riittää normaalimittauksiin. Jos on tarvetta mitata huoneakustiikkaa ja tarkkoja visiputouskäyriä, niin sitten suurempi dynamiikka olisi tarpeen (60 dB tai enemmän riittää moniin tarkoituksiin).
Kaiutinelementin Thiele-Small parametreja tarvitaan sopivan kaiutinkotelon mitoittamiseen. Yleensä helpoin tapa on hankkia nuo tiedot kaiuttimen valmistajalta, maahantuojalta tai netissä olevista parametrilistoista (sopivia linkkejä aiheeseen on osoitteesta http://www.epanorama.net/audiospeakers.html#element).
Joissain tapauksissa kun kaiutinelementtien parametreja ei saa muuten tietoon (esimerkiksi kaiutinelementti jonka valmistajasta ja typist ei ole tietoa), on nuo parametrit mitattava itse jos meinaa ihannekotelon mitoittaa. Ohjeita kaiutinelementin parametrien mittaamiseen löytyy osoitteesta http://www.hut.fi/Misc/Electronics/docs/audio/speaker_parameters.html. Näiden ohjeiden hyödyntämiseksi tarvitset sopivan signaaligeneraattorin (funktioneneraattori tai tietokoneen äänikortti sopivalla ohjelmalla varustettuna), muutaman vastuksen ja sopivan yleismittarin (näyttää jännitteitä suunnilleen oikein mitattavalla taajuusalueella).
Kaiutinelementtien parametreja voi mitata myös tietokonelle, muunmuassa osoitteesta http://www.speakerworkshop.com/ löytyvällä Audua Speaker Workshopilla voi mitata osan kaiutinelementtien parametreista. Ihan ilman kolvausta tämäkään mittaus ei suju, koska elementin mittaamista varten pitää rakentaan muutamasta vastuksesta ja liittimestä koostuva mittauskytkentä, joka kytketään PC:n äänikortiin.
Markku Salonen on kirjoittanut joukon artikkeleja, joissa hän tutkii huoneen vaikutusta kaiuttimien sointiin ja hän esittelee jutuissaan myös käyttämiään mittausmenetelmiä. Nämä artikkelit löytyvät seuraavista osoitteista: