Oprogramowanie do projektowania zwrotnic głośnikowych z Dayton Audio iMM-6

Pytanie

Dzień dobry
bardzo proszę o pomoc
Posiadam podstawy wiedzy projektowania i konstruowania zwrotnic głośnikowych. Posiadam mikrofon pomiarowy Daytonaudio iMM-6. Proszę o informa: z jakich programów, aplikacji miałbym korzystać dla początkującego konstruktora przy pomocy tego mikrofonu bym mógł uzyskać wykresu kształtowania charakterystyki głośnika basowego i drivera przy zastosowaniu odpowiednich filtrach LCR projektowanych do ustalonej częstotliwości podziału a następnie nałożenia tych charakterystyk i odczyty zgrania fazowego. Proszę o możliwie prosty, powszechnie dostępny praktyczny sposób ewentualnie kilka różnych. Nadmienia, że znane mi są parametry głośników oraz ustalony jest projekt obudowy zestawu /obudowa bassrefleks / a centra akustyczne obydwu głośników są bardzo podobne. Moją ambicją jest zaprojektowanie i skonstruowanie optymalnej dwudrożnej zwrotnicy dla dedykowanej dla tych głośnik częstotliwości podziału z zastosowaniem różnych rodzajów filtrów LC +R i modyfikowania ich w celu zgrania fazowego
Dziękuję i pozdrawiam

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najprostszy i sprawdzony zestaw: REW (pomiary) + VituixCAD (symulacja zwrotnicy). Alternatywnie: REW + XSim (łatwiejszy start) lub ARTA/STEPS + VituixCAD (bardziej „laboratoryjnie”). W trybie mobilnym do szybkiej kontroli: AudioTool/AudioTools z iMM‑6 (bez pełnej fazy).
• Kluczowe punkty:
  • Załaduj plik kalibracyjny iMM‑6 (per‑SN).
  • Pomiary każdego przetwornika osobno, w docelowej obudowie BR, z zachowaniem jednej pozycji mikrofonu (referencja czasowa dla fazy).
  • Zmierz impedancję (ZMA) w obudowie (prosty „impedance jig” w REW lub DATS).
  • Import FRD+ZMA do VituixCAD/XSim, zdefiniuj geometrię baffle, zaprojektuj filtry LC/LCR, sprawdź sumę oraz „reverse polarity null” na częstotliwości podziału.

Szczegółowa analiza problemu

• Rozwinięcie głównych aspektów

  1. Sprzęt i podłączenie iMM‑6
  • iMM‑6 ma złącze TRRS (mikrofon do smartfona, wymaga bias). Aby używać na PC, zastosuj rozdzielacz TRRS→2×TRS (MIC+HP) do wejścia mikrofonowego komputera lub niedrogiego interfejsu USB z wejściem „mic bias”. Ustaw stały statyw, oś mikrofonu wskazująca przód (0°), odległość startowo 0,5–1,0 m.
  • Wczytaj plik kalibracyjny konkretnego egzemplarza (korekcja amplitudy i, w nowszych plikach, wskazówka orientacji).
  • Poziom: SPL przy pomiarze 80–85 dB w punkcie pomiarowym; unikaj klipowania (margines co najmniej 12 dB).
  2. Pomiary akustyczne w REW (polecany workflow)
  • Sweep logarytmiczny 20 Hz–20 kHz, 48 kHz/24 bit, długość 256k–512k.
  • Mierz woofer i tweeter osobno, kolumna ustawiona możliwie daleko od ścian/podłogi (lub pomiar na zewnątrz). Zabezpiecz tweeter kondensatorem szeregowym 6,8–15 µF podczas suwania od ~500 Hz w górę.
  • Nie ruszaj mikrofonu między pomiarami przetworników – zachowasz relację czasu przelotu (faza względna).
  • Bramkowanie (IR window) tak, aby odciąć pierwsze odbicie. Szacunkowo f_min ≈ 1/(2·Tgate): dla 4 ms wiarygodny zakres od ~125 Hz w górę; dla 5 ms ~100 Hz.
  • Bas: scal pomiar bliskiego pola z dalekim. Zmierz nearfield woofera (1–2 cm od membrany) i portu, przeskaluj wg pól przekroju (Sd i S_port), zsumuj (z korektą 6 dB baffle step w niskich) i zmerguj z farfield (narzędzie „Merger” w VituixCAD lub ręcznie w REW).
  • Kierunkowość: zrób dodatkowo ±15°, ±30° (opcjonalnie, ale VituixCAD świetnie wykorzysta do DI/power).
  3. Pomiary impedancji (konieczne dla filtrów LCR)
  • Opcja A: REW + prosty „impedance jig”: rezystor wzorcowy 100 Ω/1% szeregowo, kalibracja „soundcard cal”, pomiar Z każdego przetwornika zamontowanego w obudowie (istotne dla BR – dwie górki rezonansowe).
  • Opcja B: DATS (szybko i powtarzalnie). Eksport .ZMA.
  4. Symulacja i projekt zwrotnicy
  • VituixCAD (rekomendowany): import FRD+ZMA, ustaw położenia akustycznych centrów (x,y,z) względem środka odniesienia, wprowadź odległość do mikrofonu i oś odsłuchu (zwykle oś tweeter).
  • Jeżeli nie masz dwukanałowej referencji czasowej, użyj w VituixCAD narzędzia do dopasowania „acoustic offset” (tak, aby po odwróceniu polaryzacji tweetera uzyskać najgłębszy „reverse null” w f_podziału).
  • Zacznij od topologii:
    • LR2 (2 rząd): woofer L+CR (Zobel lub LCR‑notch na breakup), tweeter C+L z tłumikiem L‑pad. Często wymaga odwrócenia polaryzacji tweeter.
    • LR4 (4 rząd): lepsza suma i lobe kontrola, zwykle bez odwracania polaryzacji; więcej elementów.
    • BSC (baffle step): realizuj przez dobór L w gałęzi woofera (większa L i/lub R równoległy serii‑RC) lub dedykowany układ R//C równolegle do woofera.
    • Notch LCR: na rezonans rozpadu membrany woofera (typowo 3–6 kHz); dobierz f0, Q i głębokość tak, by nie „szarpać” fazy w punkcie podziału.
  • Kryteria akceptacji:
    • Suma na osi: +/-2 dB w paśmie roboczym, łagodne zbocza poza pasmem.
    • Reverse polarity null: ≥15–20 dB zapadnięcia dokładnie przy f_podziału – bardzo dobry wskaźnik zgrania fazowego.
    • Impedancja: brak minimów < 4 Ω (dla wzmacniaczy domowych), umiarkowana indukcyjność przy wysokich f.
    • Odpowiedź poza osią: brak ostrych „dziur” w ±15…30°, gładka moc całkowita (power response).
  • XSim (alternatywa prosta): „rysujesz” schemat, importujesz FRD/ZMA, łatwo kręcisz L/C/R. Mniej narzędzi do geometrii i polarnych, ale na dwudrożną zwrotnicę – w sam raz na start.
  5. Weryfikacja prototypu
  • Zmontuj „na pająka”/płytce uniwersalnej elementy 5–10% tolerancji. Zastosuj rezystory drutowe 10–20 W (gałąź woofera i tłumik tweeter).
  • Zmierz gotową kolumnę: SPL+Phase na osi i ±15°, porównaj z symulacją. Różnice >2–3 dB w wąskich pasmach to zwykle tolerancje/rezonanse – skoryguj R w tłumiku i/lub Q w notchu.
  • Final: sprawdź step response (VituixCAD/ARTA) – pojedynczy dominujący impuls bez nadmiernego dzwonienia, oraz THD (opcjonalnie).

• Teoretyczne podstawy (skrót)

  • Faza akustyczna = faza filtru elektrycznego + faza przetwornika (wraz z opóźnieniem czasu przelotu i offsetem akustycznym). Zgranie wymaga jednoczesnej kontroli obu.
  • LR2 (Q=0,707) sumuje do płaskiej amplitudy przy odwróceniu polaryzacji jednego pasma; LR4 sumuje do płaskości bez odwracania, kosztem większego rzędu.
  • Baffle step powoduje –6 dB przejście od promieniowania półprzestrzennego do pełnej przestrzeni (częstotliwość zależna od szerokości baffle). Zwrotnica zwykle kompensuje tę zmianę.

• Praktyczne zastosowania

  • Dla centrów akustycznych „bardzo podobnych” często opłaca się LR4 przy 1,8–2,5 kHz (typowo), plus LCR‑notch na breakup woofera i L‑pad tweetera 2–6 dB. Jeśli woofer ma gładką górę, LR2 w okolicach 2,0–2,2 kHz bywa wystarczające (odwrócona polaryzacja tweetera).

Aktualne informacje i trendy

• W środowisku DIY (2024–2025) standardem „freeware” pozostaje REW + VituixCAD. XSim nadal popularny jako prosta platforma do uczenia się. ARTA/STEPS powszechnie używane, gdy priorytetem jest precyzyjna faza i bogatsza diagnostyka laboratoryjna.
• Coraz częściej łączy się polary (0/15/30/45°) i ocenia moc/DI – VituixCAD daje przewagę, bo projektujesz nie tylko „na osi”, ale „jak gra całość w pokoju”.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• „Loopback timing reference”: jeśli masz dwukanałowy interfejs audio, ustaw w REW pętlę odniesienia – poprawi absolutną fazę (ułatwia wyznaczenie offsetów bez zgadywania).
• Merging near/far: nearfield (woofer+port) przycina się i łączy z farfield przy 200–400 Hz (poniżej granicy bramkowania); zadbaj o zgodność poziomu w punkcie złączenia.
• DCR cewki w torze woofera świadomie wykorzystuj do BSC; czasem dodaje się mały R szeregowy, by kontrolować kształt zbocza.

Aspekty etyczne i prawne

• Bezpieczeństwo słuchu: nie przekraczaj długotrwale ~85 dB w miejscu pomiaru; unikaj krótkich impulsów na tweeter.
• Sąsiedzi/warunki zewnętrzne: pomiary na zewnątrz rób o rozsądnych porach; unikaj zakłóceń porządku publicznego.

Praktyczne wskazówki

• Zanim „rysujesz” złożone zwrotnice, najpierw „wyczyść” przetworniki: notch na breakup, Zobel na woofer (jeśli potrzebny), dopiero potem właściwe filtry podziału.
• Używaj elementów o znanych tolerancjach: cewki powietrzne (mniejsza nieliniowość), MKP w torze tweetera, elektrolity NP w filtrach niskotonowych równoległych, rezystory drutowe.
• Test „reverse polarity null” traktuj jako podstawowy wskaźnik – szybki i bardzo wymowny.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Sam „kalkulator zwrotnicy” (liczenie L/C od impedancji nominalnej) jest dobry tylko do punktu wyjścia; bez FRD/ZMA z konkretnej obudowy uzyskasz przypadkowe wyniki.
• iMM‑6 na PC bywa ograniczeniem do pracy z loopbackiem; jeśli planujesz częste projekty, rozważ w przyszłości dwukanałowy interfejs + mikrofon pomiarowy USB z własnym kal (np. UMIK‑1). Nie jest to jednak konieczne, by skutecznie zaprojektować pierwszą zwrotnicę.

Sugestie dalszych badań

• Przećwicz wpływ położenia akustycznych centrów: zmiana głębokości/pochylenie frontu vs. kształt „lobu” pionowego.
• Analiza mocy (power response) i wskaźnika kierunkowości (DI) – w VituixCAD dodaj polary i obserwuj jak filtr wpływa na równomierność w pokoju.
• Porównaj LR2/LR4/Bessel pod kątem odpowiedzi impulsowej i wrażeń odsłuchowych.

Krótkie podsumowanie

• Najprostszy, powszechnie dostępny i skuteczny sposób: REW do pomiarów (SPL+Phase+impedancja), eksport FRD/ZMA, projekt i optymalizacja w VituixCAD (lub XSim na start). Utrzymuj stałą pozycję mikrofonu, zastosuj bramkowanie i merge near/far, zaprojektuj filtry LC/LCR, zweryfikuj „reverse polarity null”, skoryguj elementy i potwierdź pomiarem gotowego zestawu.
  Jeśli poda Pan docelową częstotliwość podziału, dane woofera/tweetera i wymiary baffle, przygotuję przykładowe topologie (LR2 i LR4) z wartościami L/C/R jako punkt startowy.