각종 튜닝 (10/12)

 

#1. 크로스오버 제작 및 시험

 

이전 글에서 설계했던....

크로스오버 네트워크를 제작한 결과는 [그림 10-1]과 같다.

 

나름 이쁘게 만든다고 했는데...

일단 견고함을 최우선으로 했다.

 

그런데... 우리의 이옹(李翁)께서...

양 끝단의 인덕터 배치가 맘에 안 드신단다...

사실 스공 매뉴얼에 따르면 인덕터 간에 간섭을 줄 수 있는 구조이기는 하다.

그래서.. 결국은 뒤에는 배치를 약간 바꿨더랬다... ([그림 10-16] 참조)

 

대망의 네트워크 장착 사진이 [그림 10-2]이다~~~ 두둥~~~!

 

[그림 10-1] 조립된 크로스오버 네트워크

 

[그림 10-2] 스피커에 장착

 

자~~ 이제 측정을 해 볼까?

두구두구두구두구~~~~~~!

 

빨랫줄 같은 직선이 나오겠지? ㅋㅋㅋㅋ

허거덕~~~! 이건 뭐여?

 

[그림 10-3]이 네트워크 장착 후 처음 측정한 그래프이다.

예상과는 다르게...

500Hz ~ 1.5kHz 대역은 엄청 부풀어 있고...

2kHz 이상 대역은 푹 꺼져 있다... ㅠㅠ

 

[그림 10-3] 고주파 특성 측정

 

원인을 알아보기 위해서...

네트워크 회로에서 우퍼/트위터만을 단독으로 동작하게 배선을 빼고...

다시 측정한다.

측정한 그래프는 [그림 10-4]이다.

 

헐~~~~! 이건 뭐지?

 

[그림 10-4] 유닛별 특성 측정 (우퍼(주황), 트위터(초록), 동시(빨강)

 

찬찬히... 문제점을 분석한다.

 

결론은 다음의 두 가지 문제점으로 귀결되었다.

1. 트위터의 음압이 우퍼에 비해 상대적으로 제법(약 4dB) 낮다.

2. 우퍼 크로스오버 네트워크 설계에 오류가 있었다.

 

2번 문제야.. 뭐 네트워크를 다시 설계하면 된다지만...

1번 문제는 답이 없는 난감한 상황이다.

 

스공카페 초롱이님(방장님) 지적처럼 저항을 달아서 우퍼 음압을 낮추면...

① 감도(sensitivity)가 떨어지며,

② 큰 용량의 앰프가 필요하고,

③ 결정적으로 저음도 같이 없어진다는 문제가 있다.

 

아.. 이거 고민되네....

 

 

#2. 트위터 특성 튜닝

 

일단, 트위터 음압을 높이기 위해 여러 가지 시도를 해 본다.

[그림 10-4]는 실험했던 세 가지를 보여준다.

 

첫 번째는 트위터 앞단에 아무것도 안 하고 그냥 놔둔 것...

두 번째는 트위터 앞단에 차음재만 덧댄 것...

세 번째는 트위터 앞단에 차음재와 함께 흡음재를 부가해서 덧댄 것... (흡음재 아이디어는 스공카페 "여단"님의 아이디어임을 밝힙니다.)

 

[그림 10-4] 세가지 트위터 튜닝 (아무 것도 없이(좌), 차음재(중), 차음재+흡음재(우)

 

결과 특성은 [그림 10-5]와 같다.

 

결과를 요약하면...

① 아무 것도 없으면... 음압은 상대적으로 높으나, 여러 개의 dip이 발생해서 고음 특성이 지저분해진다. (요거는 스공카페 참고 글에도 나와 있는 내용이다.)

② 차음재를 부가하면... 5kHz까지는 괜찮은데... 이후에 급격한 음압 저하가 생긴다.

③ 둘 다 부가하면... 고음 특성은 안정적인데... 전체적인 음압이 제법 많이 떨어진다.

 

대충 통빡으로 찍어보자면...

우퍼랑 신호 출발점을 맞추기 위해서... 트위터를 뒤로 밀었더니...

고음 신호가 나오면서...

옆 벽면에 부딪쳐서... 보강/상쇄가 생기고... 지저분해지는 것 같고...

흡음재를 넣으면 차분해지지만...

전체적인 감쇄가 있다...

 

음... 갈수록 어려워지네...

 

[그림 10-5] 트위터 튜닝 별 특성 (아무 것도 없이(빨강), 차음재(초록), 차음재+흡음재(파랑)

 

역시 우리의 호프... 이옹(李翁)님...

답을 제시하셨다...

 

바로... 도파관(Wave-guide)

 

트위터와 베플 사이에... 깔때기 모양의 플라스틱을 부가하자는 아이디어다.

 

요정도 길이면... 지향성(Directivity)은 그렇게 높이지 않으면서도...

벽면의 보강/상쇄는 많이 없애 줄 것 같았다.

 

서둘러 스케치업으로 전용 깔때기를 설계한다. ([그림 10-6](좌) 참조)

 

친절한 후배님(일명 "잔비어쓰" 선생)이 3D 프린팅을 친히 해 주셨다.

 

프린팅 된 결과물([그림 10-6](중)) 및 스피커 장착([그림 10-6](우)) 사진을 보시라.. 멋지지 않은가?

 

[그림 10-6] 3D 프린터를 이용한 전용 도파관(Wave-guide) 제작

 

서둘러 특성을 측정해 본다.

 

유레카~~~~~!!!

 

기대하고.. 예상한 대로였다. [그림 10-7] 참조.

 

올... 최대 난관이었던 트위터 음압 문제는 해결되었다~~~~!

 

[그림 10-7] 3D 프린트 도파관 주파수 특징 (도파관(주황))

 

#3. 포트 유무, 길이 튜닝

 

그다음 튜닝 포인트는 저음되겠다.

 

내 스피커는 우퍼/서브우퍼 각각 2인치짜리 포트가 달려 있고...

이 길이를 조절해서 저음 하한을 정해야 한다.

 

그리고...

짜잔~~~~!!

스피커 운용 중에 사용자가 임의적으로 포트를 열고/막아서 저음을 강화/감쇄시키는 옵션을 제공하고 싶었다.

 

그래서...

딴딴하게 포트를 막을 수 있는 두 가지의 물건을 알리익스프레스에서 주문했다. [그림 10-8] 참조.

 

[그림 10-8] 포트 막는 캡 구매내역

 

실제 사용해 본 결과, 두 물건 모두 포트는 잘 막을 수 있었으나,

고무 캡이 미관상 좋아서...

두 번째 물건을 선택해서 실험에 사용했다.

(고무가 패시브레디에이터 역할을 하지 못하게... 고무 캡 내부에 흡음재도 붙이는 꼼꼼함... ^^)

 

일단, 측정한 서브우퍼 특성을 한번 보자.

[그림 10-9]는 서브우퍼 포트를 15cm로 튜닝하고 측정한 결과다.

보시다시피 포트 공진 주파수는 약 33Hz... (열나 낮게 맞췄다...)

[그림 10-9] 서브우퍼 유닛(초록), 포트(파랑) 특성 (포트길이 15cm)

 

그리고.. 밀폐형일 때와 포트형일 때 서브우퍼 특성을 측정한 결과는 [그림 10-10]과 같다.

저음이 많이 올라온 것을 알 수 있다.

 

[그림 10-10] 서브우퍼 기공형(초록), 밀폐형(빨강) 특성 (포트길이 15cm)

 

다음은 우퍼 차례... 우퍼 포트 길이는 10cm...

[그림 10-11]을 보면...

포트 공진주파수는 약 50Hz...

그런데...

유닛 특성 때문인지... 포트에서 나오는 신호의 음압이 조금 낮다...

 

[그림 10-11] 우퍼 유닛(갈색), 포트(파랑) 특성 (포트길이 10cm)

 

[그림 10-12]는 우퍼의 밀폐형/포트형에 따른 특성 차이..

우퍼는 포트 여부에 따라... 큰 차이가 없는 것 같다.

 

그래.. 우퍼 포트는 쓰지 말자...

우퍼는 딴딴한 음색을 위해서... 밀폐형으로... 쾅쾅쾅~~~!!

 

[그림 10-12] 우퍼 기공형(초록), 밀폐형(빨강) 특성 (포트길이 10cm)

 

 

#4. 크로스오버 네트워크 튜닝

 

이제 트위터 문제도 잡았고...

저음 튜닝도 완료했으니...

이제 크로스오버 네트워크만 튜닝하면 된다...

 

그런데... 우퍼 크로스오버 회로에 문제가 있었고...

트위터 특성이 바뀌었으니...

완전히 새로운 네트워크를 만들어야 한다... ㅠㅠ

 

그러나...

나는 총알이 없는 취미 제작자 아닌가...

소자 네 개 중에서... 인덕터 두 개는 그대로 쓰고...

콘덴서만 교체하는 방향으로 설계를 해 본다.

 

수정된 네트워크 회로도는 [그림 10-13]

빨간색의 콘덴서 값만 바뀌었다.

그래서 추가 비용은 5만원 이하... 음홧홧홧홧~~!!

 

[그림 10-13] 수정된 네트워크 (빨강색) 및 소자 주문 내역

 

시뮬레이션 한 필터 특성은 [그림 10-14]와 같다.

 

[그림 10-14] 크로스오버 필터 특성 (우퍼(빨강), 트위터(초록))

 

우퍼/트위터 두 특성을 입력하고...

합성 특성을 예측한 그림은 [그림 10-15]와 같다.

그림에서 연두색을 잘 보면...

생각보다... 평평하다...

 

[그림 10-15] 크로스오버 시뮬레이션 결과 (우퍼(빨강), 우퍼필터링(자주), 트위터(초록), 트위터필터링(주황), 합계(연두)

 

새로 주문한 소자가 도착했다.

새로운 소자로 교체한 네트워크 회로는 [그림 10-16]과 같다.

[그림 10-17]과 같이 조심스럽게 장착해 본다.

 

이번이 마지막이어야 할 텐데...

 

[그림 10-16] 수정된 크로스오버 네트워크 회로

 

[그림 10-17] 수정된 크로스오버 네트워크 장착

 

드라마 보면...

결정적인 순간에 "다음 편에서... " 요거 하지 않나?

 

나도 이번에 하고 싶다...

 

결과는 다음 편에서~~~!!