Takaisin projekteihin


Sähköstaattisia kaiuttimia - autokaiuttimet

Idea autoon sijoitetuista sähköstaattisista kaiuttimista ei syntynyt niinkään välttämättömästä tarpeesta vaan puhtaasta kokeilunhalusta. Allekirjoittaneen tietoon ei ollut tullut ainuttakaan aikaisempaa toteutusta aiheesta, joten pitihän sitä edes kokeilla. Suurimpia onnistumisen tiellä olevia esteitä olisivat äänenpaineen riittämättömyys ja auton ympäristöolosuhteet. Kotona olivat sähköstaattiset pelittäneet muutaman vuoden hyvällä menestyksellä, joten toivonkipinä eli säätäjän mielessä.

Episodi 1. Elementin rakentaminen

Aluksi piti miettiä VESL:n (Vehicle ElectroStatic Loudspeaker) mekaaniset mitat. Vaihtoehtoina oli joko koko auton sisätilan levyinen elementti takaistuimen taakse tai pienet elementit molemmille laidoille. Kokomittainen elementti olisi toteutettu useissa pienissä paloissa ja kanavat olisi keskivaiheilla "sotkettu" keskenään kela-konkka-viivelinjalla. Tällä olisi saatu aikaan hyvä stereovaikutelma laajalla kuuntelukulmalla. Tilankäytön ja laiskuuden takia valitsin kahden pikkuelementin taktiikan. Jemma-nimisessä paikassa oli sopivaa reikäpeltiä ja elementtien kooksi hahmottui noin 40 cm kertaa 9 cm.

Ensimmäisessä versiossa oli 3 mm:n ilmaväli, jolloin jännitteenkestoa löytyi, mutta sähkökenttä ja siten äänenpaine jäi liian pieneksi. Päreiksi vaan ja uutta rakentamaan. Staattorilevyt saivat samalla n kerrosta kirkaslakkaa ja ilmaväli puolitettiin 1.5 mm:iin. Biasjännite oli noin 5 kV. Eristeenä oli staattorilevyjen reunan ulkopuolelle ulottuva polykarbonaatti. Jo tuli ääntä mutta vain elementin alareunasta. Kalvon käsittely grafiitilla oli epäonnistunut. Taas päreiksi ja uudenlaista grafiittia hieromaan. Elementti alkoi toimia kivasti, mutta vain muutaman päivän. Mylar-kalvo oli löystynyt itsestään, se oli jotain kondensaattorien eristemateriaalia. Päreyttäminen alkoi olla tuttu homma. Uuden Mylarin jälkeen elementti toimi niinkuin pitikin ja kotioloissa tuotti äänenpainetta riittävästi. Vaikeuksista huolimatta pälli ei levinnyt kovin raskaasti.

Episodi 2. Suurjännitelähteen rakentaminen

Sähköstaattinen kaiutinhan vaatii yleensä jonkinlaisen bias-jännitelähteen. Kotioloissa se voidaan tehdä vaikka kytkemällä kaksi verkkomuuntajaa vastakkain erotusmuuntajaksi ja nokittamalla ulostulo tikapuukytkennällä. Autossa jännite tarvii generoida hakkurin avulla. Toteutin hakkurin flyback-topologialla ja muuntajana käytin juovamuuntajaa itse käämityllä ensiöllä. Jotta biasjännite pysyisi stabiilina akkujännitteen vaihtelusta huolimatta on systeemi takaisinkytketty hillittömällä vastusjaolla. Biasjännite on nimittäin noin 5-6 kV ja tavallisen vastuksen läpilyöntikesto on muutama sata volttia. Muutenkin läpilyönti toisiopuolelta ensiöpuolelle oli ongelma. Syttyipä ensimmäinen versio hakkurista palamaankin, kun CRC:n kontaktipuhdistaja ei ollut täysin haihtunut levyltä pois, ennen kuin kytkin moskaan sähköt. Järvi kutsui siis ensimmäistä versiota ja eristeväliä jouduttiin kasvattamaan. Lisäksi juovamuuntajan ympärille muodostuva sähkökenttä sotki ensiöpuolen toimintaa. Lopulta laite alkoi pelittämään, kun joka paikka suojattiin zenereillä ja juovamuuntajan ympärille asennettiin maadoitettu kuparifolio.

Episodi 3. Asentaminen autoon

Periaatteenani autohifissä oli auton säilyttäminen käyttökelpoisena siihen mihin se on alunperin tarkoitettu eli kaman ja ihmisten roudaamiseen. Teinithän teurastavat usein autonsa autohifin alttarilla ja uhraavat takaloosterin poppikoneille ja neonvaloille niin, ettei olutkorille jää enää tilaa. (Toisaalta autohifi on parempi harrastus kuin mummojenpotkiminen, joten ei tuomita siis yrittelijäitä nuoria.) Itse en porannut autooni ainuttakaan reikää asennuksia varten, vaan hyödynsin olemassaolevat pultit ja läpiviennit.

Autoeslut takaa (37kB) Autoeslu edestä (13kB)

Sähköstaattiset kiinnittyivät takaturvavöiden kanssa samaan pisteeseen. Jäljelle jäivät jännitteenkorotin, vahvistin (tietysti itse tehty) ja muuntajat (Bebekin rengassydämisiä verkkomuuntajia), joilla pääteasteen jännite korotetaan staattorilevyjä varten. Myös subwoofer piti jotenkin konstruoida. Tavaratilan alla oli varapyörä, jonka lisäksi tilaa oli jätetty työkaluille ja muulle roippeelle. Askartelin varapyörän päälle paksun vanerin, jonka reunat mukailevat auton peltipintoja. Ontelotiiviste reunaan ja näin varapyörä jäi kohtuullisen tiiviin kotelon sisään. Kairasin vaneriin reiän siten, että sain asennettua 12 tuumaisen elementin magneetti alaspäin varapyörän sisälle ja toisen elementin magneetti ylöspäin. Eli siis ns. Compound-asennus. Tällä rakenteella on mahdollista saada alas ulottuva bassotoisto pienestäkin kotelosta. Lisäksi elementtien ja auton sisätilan väliin jäävä tuuletusritilöillä varustettu tavaratilan pohja muodostaa systeemistä band-pass-kotelon eli suodattaa korkeita ääniä pois. Bassoasennuksen ongelmana on huono hyötysuhde, mutta onneksi omatekoisen vahvistimen potikassa oli varaa kääntää myötäpäivään.

Lopuksi pulttasin kaiken audiokaman samaan vaneriin kiinni ja varustin koko moskan kahvoilla. Näin rengasrikon sattuessa saa sen varapyöränkin jotenkin pois. Käytetyistä materiaaleista ja komponenteista voisi mainita sen verran, että hyvään ääneen on pyritty mahdollisimman edullisilla ja käytännöllisillä ratkaisuilla. Päätevahvistimen sulakkeena ja päävirtakytkimenä moottoritilassa toimii 3-vaihesähkömoottorin suojarele. Siitä virta kuljetetaan takapaksiin tavallisella noin 20 neliön kaapelilla. Kaapeli, kuten myöskään signaalijohdot eivät ole happivapaata kuparia (OFC), mutta silti on sähkö osannut perille. Bassoelementit ovat Bebekin halvimmat 12 tuumaiset ja ovat yllättävän sitkeitä. Ovikaiuttimet ovat auton alkuperäiset, tosin etuoviin lisäsin suojaritilöiden alle pienet diskantit.

Episodi 4. Käytössä koettua

Sähköstaattisten äänenpaine on osoittautunut riittäväksi, diskanttia kilahtaa vielä 120:n nopeudessa kattoluukku auki. Keväisin ja kesäisin elementtien bias on voinut olla korkealla, mutta syksyllä kosteuden alkaessa tiivistyä joka paikkaan, täytyy biasta pienentää läpilyöntien estämiseksi. Verrattaessa autoeslujen ääntä kotiesluihin suurin ero tulee esille laulajan ja soittimien jäsenöitymisessä omille paikoilleen. Autossa äänikenttä tuntuu hajaantuvan. Tämä johtuu elementtien välisestä etäisyyserosta ja äänen saapumisesta takaa päin. Tulevaisuudessa olisi tarkoitus rakentaa lähempää eli vasenta kanavaa varten viivästysaste, viiveeksi riittäisi noin 1 ms.

Subbarin jakotaajuus oli aluksi liian alhainen. Tavaratilan välikansi vaimensi yläbassoja liikaa ja koska niitä ei juuri tule ovikaiuttimista, ainakaan puhtaasti, täytyi alipäästösuotimen jakotaajuus nostaa noin 150 Hz:iin. Sähköstaattisten ylipäästösuotimen rajataajuus on muuten noin 500 Hz.

Dokumentoi säätäjä Jukka

Alkuun Takaisin projekteihin Säätäjien kotisivulle


Päivitetty 25.9.1999 © Jäykät Säätäjät ry 1999