横長の小型アクティブスピーカーを製作


次の表は、これまでに製作したアクティブスピーカーの状況です。

【アクティブスピーカーの製作状況】

・ 「①ベニヤ板で試作したアクティブスピーカー(H30.7.15)」

・ 「②無節桧材のパッシブラジエーター付アクティブスピーカー(H30.8.2)

・ 「③150年物の欅材を使ったパッシブラジエーター付アクティブスピーカー(H30.8.24)」

・ 「④桧材+赤松集成材のパッシブラジエーター付小型アクティブスピーカー(H30.10.23)」
 


本年(H30)7月に某Dという100円ショップで販売している300円のUSBミニスピーカーを用いて
①ベニヤ板製アクティブスピーカーを試作しましたが、
小さなスピーカーにはパッシブラジエーターを使うことがよい音づくりの近道であることを痛感しました。

そこで、その後は全てパッシブラジエーターを使用したアクティブスピーカーを作ってきました。

いずれも2インチ(約50mm)の小型スピーカーでありながら、
同サイズのパッシブラジエーターを用いたことで低域音が増強されて心地よい音質となりましたが、
欠点としては都度ネットでパッシブラジエーターを入手するための手間がやっかいでした。

金額的には1個の値段が260円程度でしたのでたいしたことはないのですが
それでも2個分と送料を合わせるとアンプ付のスピーカーの値段(300円)よりも
高く(約2倍)なっていました。(笑い)

そもそも、パッシブラジエーターはスピーカーと構造が同じですから
100円ショップの300円スピーカーが流用できれば、安価で入手の手間もかかりません。

そんなことで、スピーカーを流用するテストを行ってみることにしました。


ネットには、スピーカーのマグネット部分を取り外してパッシブラジエーターとしている記事がありましたが、
何故、マグネット部分を取り外しているのか理由が判らず、
「コーンを動きやすくするためなのかなぁ?。 しかし、動きやすくすると中・高域部の音も
強調されてしまうので・・・どうかなぁ?。」
と思ったことでした。


私の方は、低域部のみを増強させることを主眼にして実験を進めることにしました。


音源側のスピーカーとパッシブラジエーター(流用スピーカー)は、
一緒の密閉型エンクロージャーに取り付けて、音源側のスピーカーが鳴る(コーンが動く)と
空気の波動でもう一方のパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンが駆動されて音が発生しています。

この時に、必要のない中・高域部の音を除いて低域部の音のみが駆動されるようにする必要があります。

そこで、スピーカーのコーン等の可動部に質量を持たせて、
慣性の法則によるダンパー効果を利用するための実験に取りかかりました。




100円ショップD社製の300円スピーカーをパッシブラジエーターに流用する実験中です。

2個のプラスチック製スピーカーボックスの裏面に2cm程の穴を開けて
背面同士を合わせて密閉型のようにしてみましたが、密閉度が低くて実験になりませんでした。

それでも僅かながらに音に変化があったので、とりあえずスピーカーの箱を完成させてから
最適な音になるようにパッシブラジエーター(流用スピーカー)の調整をすることにしました。

それから、パッシブラジエーター(流用スピーカー)の接続端子を「ショートさせる」か、
それとも「オープンのまま」にするかについて実験を行った結果、明白な違いはありませんでしたが
「ショートさせた方が電磁的なブレーキが掛かって、気持ち全体的な音量が下がったようであった。」ので
ビニール線で端子間をショートさせてボックス内に収めました。



つい先日製作したアクティブスピーカーは小型化を目的としていましたので
ハッシブラジエーターを背面に取り付けましたが、
今回製作するアクティブスピーカーは、「高音質+小型化」をコンセプトとしているので、
欅材使用のアクティブスピーカー製作時のノウハウを活かして
ハッシブラジエーターを前面に取り付けて良好な音質となるようにしました。

よって、前面には4つのスピーカーが横一に並ぶ形となります。



木製SP4連スピーカーボックス製作図です。

仕上がり寸法は、W276×D80×H84 mmの予定です。




DIYのお店から高知県産無節桧の加工材を買ってきました。

12×60×900 mm(@680円)と、12×90×900 mm(@391円)です。 結構高いですねぇ。




早速、製作図とおりに手挽きと穴開けを行いました。 切り出した部品は、計7点です。




元々メッキ色であったスピーカーを黒色に塗装しました。




ボックスほぼ出来上がりました。 接合は、全て木工ボンドで行っています。




スピーカー、パッシブラジエーター(流用スピーカー)、アンプ基板、コード類
及びニードルフェルトの装着が完了しました。

続いて、アンプ等の動作はチェック済みですので天板の取り付けに移ります。



 
(左)、天板は、後日開けることが出来るように液体シールで接着しました。
(右)、ボックスが完成。 後は、塗装とパッシブラジエーター(流用スピーカー)の調整です。




塗装後、とりあえず鳴らしてみました。

パッシブラジエーター(流用スピーカー)も勢いよく動いており、結構大きな音が出ています。



【バッシブラジエーター化への実験】

最後の仕上げ、パッシブラジエーター(流用スピーカー)の調整(実験)を始めました。

調整(実験)は、何も対策をしていないパッシブラジエーター(流用スピーカー)と、
コーンに鉛片を仮付けしたパッシブラジエーター(流用スピーカー)とを比較をして
その結果から最適な重さを求めることにします。


手でパッシブラジエーター(流用スピーカー)に触れてみて振動が伝わっておれば、
その周波数で音が出ているいうことであり、振動が無ければ音は出ていないということであるので、
その時の重さとカットオフ周波数の相関関係を確認します。



【実験用の資機材】

 
(左)、計量前、「0.0g」を確認
(右)、直径3cmのアルミ板、「2.0g」



 
(左)直径3cmのステンレス板、「5.0g」
(右)鉛片1個、「1.5」g



 
(左)鉛片2個、「3.0g」
(右)鉛片3個、「4.0」g




鉛片4個、「5.5g」




実験の音源となる、スマホアプリの「周波数ジェネレータ」です。

画面は、100Hzのサイン波が出ている様子を表しています。



【実験方法】

1 鉛片1個(1.5g)の時の実験
・ 右から2番目のパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに、鉛片1個(1.5g)を貼り付けます。
・ スマホアプリの音源(30Hzのシングルトーン)をアクティブスピーカーに入力して鳴らします。
・ この時、向かって左から2番目の何も貼り付けていないパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに手で触れて振動の様子を表に記録します。 続いて、向かって右から2番目の鉛片を貼ったパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに手で触れて振動の様子を表に記録します。
・ 以下、音源の周波数を50Hz、80Hzと順次変えていき、その結果を記録します。

2  鉛片2個(3.0g)の時の実験
・ 今度は、右から2番目のパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに、鉛片1個を追加して鉛片1個(3.0g)とします。
・ スマホアプリの音源を50Hzのシングルトーンに変更して鳴らします。
・ 向かって左から2番目の何も貼り付けていないパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに手で触れて振動の様子を表に記録します。 続いて、向かって右から2番目の鉛片を貼ったパッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに手で触れて振動の様子を表に記録します。
・ 以下、音源の周波数を順次変えていき、その結果を記録します。

3  鉛片3個(4.0g)の時の実験
・ 鉛片を3個(4.0g)にして、上記同様に行います。

4  ステンレス板(5.0g)の時の実験
・ ステンレス板(5.0g)にして、、上記同様に行います。 



【実験中】


中央の2個が流用スピーカーです。 右の方にウエイトをかけて実験中です。

ウエイトは、1mm厚、直径31mmのステンレス板をブチルゴムで仮付けしています。




こちらは、ゴルフクラブウエイト調整用の鉛片を仮付けして実験中です。



【実験結果】

表内の数字は、パッシブラジエーター(流用スピーカー)のコーンに手で触れた時の
振動の様子です。 下記の凡例を参照してください。

周波数(Hz) なし
0g
鉛片1個
1.5g
鉛辺2個
3.0g
鉛片3個
4.0g
ステン板
5.0g
30
50
80
100
150
200
250
300
400
500
600

【凡例】 :感じない :ほぼ感じない :弱く感じる :感じる ::強く感じる



【実験結果から、ウエイトは4gに決定】

実験結果から、「最適と思われるウエイトは何グラムか。」ということで、判断に困りました。

4絃ベースのフィンガーピッキングでの周波数は、41Hz~262Hzとなっていて、
バスドラムは、45Hz~90Hzぐらいとのことです。

よって、250Hz付近をカットオフ周波数として、ウエイトは4gに決定しました。


(参考) これまで購入した2インチのパッシブラジエーターには直径33mmの薄い鉄板が付いていて、
カタログでは全重量が7gとのことなので薄いゴム製の可動部分が2g~3gぐらいとすると
ウエイトの金属板は4g~5gということになります。



【4gのウエイトを加工】

パッシブラジエーター(流用スピーカー)には大きなマグネットが付いているので
4gのウエイトについては、磁力による影響を受けない材質のものが良いと思い、
2mm厚のアルミ板から直径31mmのウエイトを切り出しました。




切り出した4gの円形アルミ板(2mm厚、直径31mm)。 2個で8gです。




内側(2個)の流用スピーカーのコーンに、円形アルミ板のウエイトを貼り付けました。

貼り付けは、柔らかいゴム系接着剤の方ががいいのではとも思いましたが、
手持ちの2液性のエポキシ接着剤で行いました。



【試聴結果】

接着剤が硬化したので、試聴を行いました。


今回は、You Tubeのジャズで確認しましたが、見違えるほどのいい音になりました!!。


パッシブラジエーター(流用スピーカー)に何も手を加えていない時と比べると、雲泥の差です。

中域音が強すぎることもなく、200HZ以下の音域が十分強調されていて
小型スピーカーとは思えない迫力で心地よい音が出ていますす。

先日製作した小型のアクティブスピーカーとも比較をしましたが、迫力とクリア感が違いました。

これは、パッシブラジエーターを前面に取り付けたことと、
何よりパッシブラジエーターの性能の違いによるもので、
「D社製の300円スピーカーに手を加えると、高性能なパッシブラジエーターになる!。」
ということことが証明できました。



これから暫くは、このスピーカーでジャズやボサノバのBGMを楽しみたいと思います。



2018(H30).11.3 UP