手作りアンプの会の公認スピーカーの特性

 手作りアンプの会・備品スピーカーの特性
 冬のお寺大会の課題は「低音システム大会」であり、会のスピーカーの低音を増強するのが課題です。会のスピーカーの特性は、以下のグラフのマグネチュードで、70Hz以下が出ていません。スピーカーのパッシブ回路を調べると、インピーダンス補正回路が有ったり、スーパー・トゥーイータのレベル合わせのL-PADとか、セカンドオーダーのローカット・フィルターで構成されおり試行錯誤の跡が垣間見れます。スピーカーのキャビネットの構造は、ボッフル型という物で、会の大先輩のA氏が米国ハートレーの資料を参考に木工の専門家のY氏に製作を依頼して出来たものです。木工の作りは素晴らしいのですが、スピーカーの作りではなく、高級な家具作りの方法で作製されています。

第96回 関東三土会(2008年10月18日)から登場した標準スピーカー
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お寺大会の予告
http://tezukuri-amp.org/shibu/kantou/otera/2017winter/annai/index.html

FE167Eの仕様、TSパラメータ等
http://diyaudioprojects.com/Drivers/FE167E/Fostex-FE167E-Fullrange-Speaker-Datasheet.pdf
フォステクスは、日本ユーザーに対して上記ほどの仕様を開示していません。

測定データ
 手作りアンプの会、ケンさんが、川崎市の玉林寺で測定されたデータを、国際規格・IEC263準拠のグラフで表したものです。軸上距離約1.5m高さ90cm,、天井高3mの和室で、襖と障子の作りです。70Hzの歪は10%程で、真空管アンプにピッタリです。
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ボッフル(Boffle)キャビネットのルーツ
 米国ハートレー社の製品でhartley concert master VIに生かされたテクニックで、スピーカー背面の音エネルギーを箱の内部に同心円状に穴をあけたニードルフェルト(Needle Felting)を間隔をあけて5~6枚配置します。これは、音響凹レンズ役目をして、音を拡散と吸収するという方法と思われます。この方法は、小型のスピーカーより、hartley concert masterの様に巨大なキャビネットで、巨大なウーファーを用い、後面開放を実現する85年前の古典的な手法です。
Cross-section of Hartley "Boffle" 1932年7月 USパテントはNo. 1869178,で既に失効しています。
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低音増強の構想
 測定したグラフを見ますと、70Hz以下のマグネチュードが異常に低く、200Hzから600Hzで、サブコーンの逆位相振動によるディップが生じています。この癖の有る特性の150Hz以上をLC回路で減衰させて見かけ上フラットとするする方法を考察します。中高音を減衰することによって、相対的に低音増強するために、スピーカーの能率が100dBから80dBに減衰しますが、強力な半導体アンプでドライブして解決することとします。
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こんな柔なスピーカーで低音がでるか?
 ホステクスのFE167Eといスピーカーは、コーン紙が芭蕉布(ばしょうふ)が含まれる植物繊維で出来ていている様です。そんなバナナ・・・ それが理由で全音域で分割振動が生じて、分割振動を避けて、剛性の高いコーンで、気体の移動量で稼ぐ近代的なウーファーとは異なります。低音が出たとしても、歪率特性の悪い低音が生じると思われます。
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ボイスコイルのインダクタンス等、データが開示されずに正当な値が記入されていません。
赤:位相特性、黒:インピーダンス、青:マグネチュード

マグネチュードの改善
 低音を見かけ上出す事の出来るパッシブフィルターを設計することにします。方法としては、キャビネット格納状態で、測定されたスピーカーのマグネチュード、位相、インピーダンス特性を用い、Speaker Workshop Version 1.06 というパッシブネットワーク設計システムに取り込み目標のマグネチュードになる様に、シミュレーション結果を考察しながら、クローズドループでLCネットワークの設計を行います。

補正のパッシブネットワーク
 LCの共振回路で意識的に、低域を通過させます、そのままですと、中高域がダラ下がりになるので、ハイパスフィルターでバイパスします、そのバイパス量を抵抗で調整して、見かけ上フラットらしき結果となります。
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シミュレーションの結果
 パッシブネットワークを用いて、実測したデータがどの様に変化したかをグラフで表します。黒がオリジナルで、赤が補正後です。相変わらず200Hzから600Hzのディプが有りますが、補正すると良化するものの、全く異なる音色になるので、低音増強の趣旨から外れるので、止める事にしました。
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製作したフィルター
 作ったという程の物では無いのですが、インダクター、バイポーラ・コンデンサー、抵抗で作製しました。
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実験
 実際に補正用のパッシブフィルターを作製して、10月の三土会で実験する事にします。恐らくインダクターのコア容量が少ないために磁気飽和を起こして、酷い音になる事が想定できますが、若し普通に聞ける様でしたら、拾い物です。世の中そんなに甘くないです、恐らく駄目でしょう。