Zwrotnica 3-drożna Scan-Speak 18W/4531G01, 12MU/8731T00, D3004/660000 – wartości elementów LR2

Pytanie

Podaj zwrotnicę dla kolumny trzydrożnej na głośnikach 18W4531G01 i12MU8731T00 oraz D3004/660000

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najbezpieczniejszym i zarazem najpopularniejszym punktem wyjścia dla zestawu Scan-Speak 18W/4531G01 (woofer, 4 Ω), 12MU/8731T00 (midrange, 8 Ω) i D3004/660000 (tweeter, 4 Ω) są filtry Linkwitz-Riley 2-go rzędu (12 dB/okt) z podziałami ok. 350 Hz i 2,5 kHz.
• Poniżej podaję zestaw wartości elementów (wariant pasywny LR2), które można przyjąć jako prototyp do dalszej kalibracji pomiarowej.

Kluczowe punkty

1. Punkty podziału 350 Hz / 2,5 kHz wyrównują dyspersję i utrzymują niskie zniekształcenia.
2. Nachylenie LR2 gwarantuje zgodność fazową (0°) w miejscu podziału pod warunkiem poprawnej polaryzacji wszystkich przetworników.
3. Wartości stanowią punkt startowy – bez pomiarów w docelowej obudowie nie da się osiągnąć referencyjnego rezultatu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Parametry i fizyka przetworników

• 18W/4531G01: Fs≈33 Hz, Sd=150 cm², 4 Ω, break-up >2,5 kHz → filtracja ≤400 Hz.
• 12MU/8731T00: Fs≈66 Hz, Sd=54 cm², 8 Ω, bardzo gładka charakterystyka do 5 kHz → idealny zakres 300 Hz–3 kHz.
• D3004/660000: Fs≈470 Hz, 4 Ω, wysoka liniowość, niskie zniekształcenia >2 kHz.

2. Wybór topologii

• LR2 (12 dB/okt) jest kompromisem między prostotą a korekcją fazy.
• Jeśli celem jest maksymalne tłumienie pasma niepożądanego (np. break-up woofera), warto rozważyć LR4 (24 dB/okt) – kosztem dwukrotnie większej liczby elementów.

3. Obliczenia (LR2, formuły klasyczne)

Dla \(Z\) – impedancja nominalna, \(f_c\) – częstotliwość podziału:
C = \(1/(2\pi f_c Z)\)  L = \(Z/(2\pi f_c)\)

Przykład dla woofera 4 Ω przy 350 Hz:
L = 4 / (2π·350) ≈ 1,8 mH, C = 1 / (2π·350·4) ≈ 113 µF → zaokrąglono do 100 µF (błąd <1 dB).

4. Korekcje i wyrównania

• Zobel woofera (10 Ω + 22 µF) linearyzuje rosnącą impedancję powyżej Fs.
• L-pad tweetera (2,2 Ω seriowo + 1,8 Ω równolegle) sprowadza skuteczność do poziomu średniotonu (-2 dB).
• Opcjonalnie: pułapka RLC na ~3,5 kHz dla woofera (0,47 mH // 6,8 µF + 4,7 Ω) – tłumi resztkowy break-up.

5. Integracja akustyczna

• Mid należy umieścić w osobnej, szczelnej komorze ~1–1,5 l wypełnionej wełną akustyczną.
• Odstęp od krawędzi frontu ≥25 mm, tweetera zrównujemy z midem w pionie → lepsza odpowiedź poza osią.
• Korekta „baffle-step” (≈6 dB @ 200–400 Hz) częściowo realizowana rezystancją cewki woofera lub dodatkowym EQ w DSP.

6. Walidacja

• Pomiary impedancji (np. Dayton DATS) i akustyki (REW + mikrofon kalibrowany) w docelowej obudowie.
• Spodziewany „reverse-null” >20 dB po odwróceniu polaryzacji mid/tweet → świadczy o poprawnym zgraniu fazy.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz więcej audiofilskich konstrukcji przechodzi na zwrotnice aktywne/DSP (miniDSP SHD, purifi Eigentakt AMP + Hypex FA502). Dzięki temu: • Można uzyskać filtr LR4 lub FIR bez strat mocy.
  • Baffle-step, pułapki membranowe i PEQ realizuje się cyfrowo.
• W pasywie trendem jest stosowanie cewek foliowych (flat-wire air-core) dla niskich ESR oraz kondensatorów polypropylene-tin foil (Jantzen Alumen Z-Cap, Mundorf EVO-Oil) w torze tweetera.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Linkwitz-Riley 2 rząd to dwa filtry Butterwortha 1 rzędu połączone w taki sposób, aby sumaryczna odpowiedź akustyczna miała płaską fazę (0°) w środku pasma.
• Zobel (RC) tworzy prawie rezystancyjne obciążenie dla filtra, stabilizując nachylenie zbocza.
• L-pad utrzymuje impedancję widzianą przez filtr na poziomie zbliżonym do nominalnego 4 Ω, minimalizując modulację częstotliwościową.

Aspekty etyczne i prawne

• Komponenty klasy high-end potrafią być drogie; rozważ oryginalność elementów (podróbki kondensatorów Mundorf/Miflex).
• Użytkowanie głośnika w SPL powyżej 105 dB przy pasywnej zwrotnicy może prowadzić do nadmiernych temperatur cewek – zwróć uwagę na deklarację mocy i odpowiednie zabezpieczenia (bezpiecznik polimerowy PTC w torze tweetera).

Praktyczne wskazówki

1. Montuj cewki powietrzne pod kątem 90° względem siebie, by zminimalizować sprzężenia magnetyczne.
2. Kondensatory foliowe >33 µF łącz seriowo/równolegle z mniejszymi, jeśli budżet nie pozwala na jednoczęściowe.
3. Rezystory bezindukcyjne (Mills, Jantzen Superes) >10 W zapewniają niski szum termiczny.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Nominalne impedancje (4 Ω/8 Ω) różnią się od charakterystyk rzeczywistych; przy braku pomiarów dokładność progowa ±2 dB.
• Filtr LR2 może nie wystarczyć, jeżeli obudowa woofera ma silny port-noise >600 Hz – wówczas LR4 lub „quasi-3rd-order” (LCL) jest bezpieczniejszy.

Sugestie dalszych badań

• Pomiar modułu burst-decay / CSD każdego przetwornika z i bez filtru celem identyfikacji rezonansów.
• Porównanie implementacji pasywnej vs DSP: wpływ na fazę grupową i step-response.
• Testy materiałów tłumiących w komorze średniotonowej (melamina vs filc vs wełna owcza) i ich wpływ na THD >1 kHz.

Krótkie podsumowanie

Dostarczone wartości filtrów LR2 (350 Hz / 2,5 kHz) stanowią funkcjonalny prototyp zwrotnicy pasywnej dla wybranych przetworników Scan-Speak. Pozwalają uzyskać spójną fazowo i energetycznie charakterystykę od ~35 Hz do 30 kHz przy zachowaniu nominalnej skuteczności ok. 87 dB. Bez pomiarów w gotowej obudowie nie ma jednak gwarancji liniowej odpowiedzi – finalne zestrojenie (EQ, L-pad, pułapki RLC) jest obowiązkowe. Rozważ w przyszłości przejście na aktywne DSP, co znacząco uprości strojenie i podniesie jakość reprodukcji.