Verslagen Radiocafé

Verslag 8 april 2008: Bespreking van luidsprekers

De aankondiging deze avond betrof de bespreking van luidsprekers. Of dat de oorzaak zou zijn is mij niet bekend, maar het zaaltje zat bomvol. Er moesten zelfs nog stoelen bij gehaald worden. Diegenen die dachten een verhaal te horen over luidsprekerbehuizingen en speciale akoestische kunstwerkjes kwamen bedrogen uit. Het betrof dit keer de opbouw en werking van de luidspreker.
Besproken werd dan ook de fabricatie van spreekspoelen, waarbij aandacht voor wikkelmethoden en het behandelen van ovendrogende lakken. Speciale lak, meestal met wat geheimzinnigheid omhuld door de fabrikanten. Ook reparatie-inrichtingen toonden vaak nieuwsgierigheid welke lakken door de concurrent worden gebruikt.

Lang geleden, het zal 1970 geweest zijn, kreeg ik te horen dat een luidsprekerreparateur mij een bezoek zou brengen. Hem kennende wist ik dat hij altijd probeerde te ontdekken hoe anderen te werk gaan en erachter wilde komen wat voor lijmen en lakken er gebruikt worden. Daarom had ik een flesje met een mooi etiket, waarop vermeld dat het lak betrof en half gevuld met slaolie en wat terpetijn voor de reuk, gemakkelijk voor het stiekem meenemen neergezet. Na zijn bezoek was het flesje weg en mocht hij dat gebruikt hebben dan zal zijn spreekspoel voorlopig nog te drogen liggen.

Het werd de aanwezigen al snel duidelijk dat om een spreekspoel te wikkelen er meer komt kijken dan even gauw wat draad om een papieren kokertje wikkelen. Begrijpelijk de vraag hoe bepaal je het aantal windingen om de juiste Ohmse waarde te verkrijgen. De Ohmse weerstand is meestal zo 75% van de impedantie die gewenst is.

Gebruiken we Povin koperdraad van 0,15 mm, dan is daarvan de Ohmse weerstand 900 Ohm per kilometer. Met het berekenen van de omtrek van het spoellichaam is het dan niet zo moeilijk dit aantal uit te rekenen. Er zijn draadtabellen waar deze gegevens in te vinden zijn. Gewoonlijk zijn het twee lagen, heen en terug, noodzakelijk voor de aansluitingen maar ook vier lagen of zes komen voor en dat is moeilijk om te doen omdat gelijk met de lak mee gewikkeld moet worden.

Er mag namelijk geen enkele luchtbel ontstaan!! Vooral tussen de drager en de onderste laag windingen is dat niet gewenst, omdat bij warm worden de lucht uitzet en aan de binnenzijde van de drager een blaas wordt gevormd die kan gaan aanlopen tegen de middenpen van de magneet. De spreekspoel beweegt zich tussen de polen van magneet en niet alleen is het noodzakelijk dat altijd hetzelfde aantal windingen zich tussen poolschoenen bevinden, ook de kopervulling is belangrijk.

Daarom kan het zelfs beter zijn om met twee draden te gelijk te wikkelen met een kleinere diameter om de lucht ruimten tussen de draden zo klein mogelijk te houden. Het wordt dan wel even rekenen om de spoel de juiste weerstand te geven.

Beter nog is om vlak draad te gebruiken dat in één laag op zijn kant wordt gewikkeld, daarvoor zijn speciale machines nodig en is zelf niet te doen. Veel aandacht werd gewijd aan de resonantiefrequentie, fasehoek en oplopende impedantie.

Als voorbeeld werd de resonantie gemeten van een 8 inch Philips luidspreker met de Philips toongenerator 2308 en een universeelmeter AVO 16, welke laatste in de wisselstroomstand in serie met de luidspreker werd aangesloten. Op het resonantiepunt is dan de stroom minimaal.

De fasehoek, vaak over het hoofd gezien, heeft invloed op eventuele tegenkoppeling van versterkers . Deze is voor de resonantie inductief en daarna tot ongeveer 400 Hertz capacitief (dat hangt af van het type luidspreker) en vervolgens weer inductief, waarbij ook de impedantie oploopt en met gebruik van koperdraad bij een 15 Ohm luidspreker tot 61 Ohm kan oplopen bij 15000 Hertz. Met aluminium draad zal dat een stuk minder zijn en rond de 30 Ohm. Ook de bekende koperen ring om de middenpoot van de magneet dient er ook voor om de impedantie stijging te beperken. Vandaar dat metingen aan een versterker met een vaste Ohmse weerstand niet het juiste beeld geven van de werkelijkheid.

Natuurlijk kwam ook even het HiFi-gebeuren om de hoek kijken en als voorbeeld een klap op een base drum met een 24 inch vel waarvan de oppervlakte 450 inch² is en een uitslag maakt van 2 centimeter. Als met een woofer van 8 inch dezelfde hoeveelheid lucht verplaatst moet worden dan zal deze een uitslag van 18 cm moeten maken.

Onmogelijk dus en wie ooit een cello heeft mogen beluisteren zal weten dat het met een luidspreker niet is te evenaren. Ongemerkt kwam dan het gesprek op dopplereffecten en de bekende Helmholtz resonatoren.

Even leek het of ik verder zou gaan met een goocheltruc als ik ter demonstratie met een fles en stemvork laat horen dat de toon van 440 Hertz als ik de top van de vork voor de opening van de fles houdt duidelijk hoorbaar wordt versterkt. Ik heb wel even moeten zoeken naar een fles die op 440 Hertz is afgestemd.


De demonstratie verliep dan ook prima. Alhoewel ik al aan het begin van de avond liet weten niet over behuizingen te praten, kwam toch even het gesprek op de basreflexkastberekeningen en dat een audio spectrumanalyser daarbij onmisbaar is.

Met de IE-10A van IVIE-Electronics werden dan ook wat metingen verricht ter demonstratie.

Er worden formules gebruikt, die vaak vrij ingewikkeld zijn en waarvan enkele gegevens soms moeilijk te verkrijgen zijn. Neem bijvoorbeeld de densiteit uitgedrukt in grammen per vierkante centimeter. Een barometer mag dan niet ontbreken. De geluidssnelheid is ook temperatuurgevoelig 344 m/s bij 20 graden. Wel werd verteld dat de berekening van de Helmholtz resonantie te vergelijken is met de Thomson formule. Het werd toch nog een hoop rekenwerk op het bord.

Om niet te verdrinken in al dat rekengeweld was het soms nodig er even een anekdote in te lassen. Zoals van de man die opmerkte in de winkel dat bij het volume van de basreflexkast toch ook de inhoud van de luidspreker opgeteld moet worden. Ik zei hem dat de beste methode is om de luidspreker in een volle emmer water te laten zakken. Daarna er uit te halen en dan kijken hoeveel water er weer bijgevuld moet worden om de emmer weer tot de rand vol te krijgen. De volgende dag stond de man alweer in de winkel met zijn luidspreker . De conus was slap geworden maar de inhoud was nu bekend. Ik zei nog hoofdschuddend: "Zeker de eetlepel zout vergeten aan het water toe te voegen". De man heeft een nieuwe luidspreker gekregen en ik heb hem verteld in het vervolg maar niet meer deze methode toe te passen.

Het is niet te doen de gehele lezing te verwoorden op een paar A-viertjes maar het gaat er om wat er al zo besproken wordt op zo'n café-avond. Niet alleen dit keer de koffie en de nodige frisdranken, maar deze avond serveerde Dick Zijlmans ook stukjes kaas en worstjes.

Hetgeen de gezelligheid verhoogde. Omgaan met luidsprekers met grote krachtige magneten is trouwens erg gezond, het is voor mij dan ook niet nodig een Bio Stabiel om de hals te hangen.

Piet van Schagen (zie ook www.peterjohanzen.nl).