søndag den 17. december 2006

Termisk kompression-et overset kæmpeproblem.

I denne uge vil vi berøre et emne, der hverken er særligt kontroversielt eller egentligt særligt spændende. Til gengæld er det særdeles fundamentalt for enhver forståelse af, hvad der sker, når en forstærker afsætter sin effekt i en dynamisk højttalerenhed. Vi vil også se, hvorfor dette helt grundlæggende elektromagnetiske problemstilling ikke behandles oftere, nemlig fordi kunderne og dermed producenterne er helt ligeglade. Det er jo alligevel kun kedelig fysik eller hvad..?
Den dynamiske højttalerenhed med sin svingspole viklet af kobbertråd på en forhåbentligt temperaturstabil kunststofcylinder, der bevæger sig i et magnetgab, er jo også en ret basal konstruktion, der efterhånden nærmer sig de 100 år. I sig selv er den ikke sindssygt spændende.
Det er til gengæld de kompromisser, som man bliver nødt til at overkomme for at få en så i virkeligheden håbløs elektroakustisk komponent til at fungere som lydgiver. I alle andre komponenter i kæden fra kilde til lyd opererer man med en god tilnærmelse til ideelle apparater. Disse dele af afspillekæden er således i stand til at gengive et bredt jævnt frekvensområde ved lave og høje effekter med en impulsgengivelse, der særdeles meget ligner et oscilloskopbillede fra en målemikrofon.
Det er en dynamisk højttaler ikke, og en væsentlig kilde til forvrængning af det oprindelige signal er den såkaldte dynamiske kompression. Dette problem grunder sig basalt i den kendsgerning, at langt hovedparten af den tilførte energi til en højttalerenhed, normalt over 95%, ender som spildvarme i og omkring svingspolegabet.
Nu kunne man vel så bare tilføre en højere effekt, men det primære problem her er varmeophobning i gabet, så grænsen for effekttålelighed er her blevet drastisk formindsket i praksis i de senere årtier. Dette er sket sideløbende med, at alskens producenter i reklamematerialer har påstået præcist det modsatte.
Denne varmeophobning i svingspolegabet ændrer for det første den elektriske ledningsevne i tråden, der udgør svingspolen. I et passivt system ændrer man jo dermed samtlige parametre for delefilter og delefrekvenser i samme omgang, i sandhed et megaproblem.
Derudover vil temperaturstigningen føre til mindre eller større deformation af basematerialet for svingspolen, således at symmetrien i enheden forrykkes. Problematisk! Endeligt vil lakken på svingspoletråden på et tidspunkt bryde i brand eller svingspolen vil knalde en vikling p.g.a. en transformatoreffekt mellem uensartet viklede dele af spolen.
Disse meget langhårede betragtninger er kun med for at sige, at det for enhver pris i en dynamisk enhed gælder om at mindske temperaturstigninger, og dette er simpelt at gøre.
Den simpleste er selvfølgelig den, som ingen benytter i praksis, fordi den koster lidt penge, nemlig at lave selve magneten af et ledende materiale. Tidligere, det vil sige indtil for 30 år siden, var langt de fleste kvalitetshøjttalere ellers lavet med disse magneter, der kommercielt kaldtes f. eks. alnico eller ticonal, fordi enhver ingeniør, der havde mekanisk erfaring på Morris 1000-niveau vidste, at det jo var det bedste.
Da de billigere ferrit-magnetmaterialer, som jo som bekendt ikke er særligt ledende, vel i virkeligheden gode isolatorer blev introduceret, var det nødvendigt at indføre forskellige lappeløsninger. Tidligere havde men haft den fordel med metallegeringerne, at de var nemme at bearbejde med stor præcision.
Det er ferrit, der som bekendt bages som en formkage i produktionen, ikke. Derfor blev man udover at man mistede magneten som køleplade nødt til anvende et større gab i magneten for at spolen ikke skulle komme til at skrabe på de noget mere lavtspecificerede ferritmagneters ujævnheder.
Nu er luft, som det kendes fra beklædningsindustrien, en fremragende isolator, så nu var varmeophobningen ved at blive kritisk. Forskellige tiltag med at ventilere spolen ved at gennembore magneten hjalp lidt ligesom det at male magneten sort  absorberede en smule strålevarme fra spolen.
Fra at have en næsten ideel dynamisk højttalerenhed allerede fra 1940-erne med enorm termisk kapacitet og uden væsentlig termisk kompression, da temperaturstigningen var ubetydelig i magnetgabet (selv om selve magneten kunne blive og blev overordentligt varm) var man kommet til det punkt, hvor temperaturstigningen og dermed den uliniære termiske kompression blev en realitet ved selv ganske moderate lydtryk.
Det gav et andet og ikke mindre problem i designet af den ideelle dynamiske højttalerenhed. Når man nu havde det svagere magnetmateriale ferrit, betød det desværre også, at den ideelle højttalerenhed ved den såkaldt underhængte svingspole blev skrottet.
Nu er det vel forståeligt for de fleste, at svingspolen i en højttalerenhed selv under belastning bør forblive i det symmetriske magnetfelt. Man får jo ikke meget ud af at have spolen udenfor feltet, skulle man tro.
Her må man tro om igen, for netop den ovenfor omtalte kritiske termiske kompression har betydet, at man for overhovedet at bibeholde en fornuftig følsomhed har måttet lave svingspolen ligeså lang eller længere (!) end magnetfeltet. At man så i samme omgang introducerer alle mulige uliniære forvrængningsformer er helt uundgåeligt. Den bedste måde er som altid at forbigå ulemperne i reklamematerialet, mens man jo så altid kan fremhæve den højere følsomhed ved meget lave niveauer og det gør man så. Man lægger så lige et par decibel eller 10 oveni for Prins Knud. At niveauforøgelsen med den lange svingspole i det korte gab så ikke længere er en lineær funktion interesserer tilsyneladende ingen.
Der findes hæderlige undtagelser på dagens marked fra Volt med deres radiale køleribber foran membranen. Da disse bliver vældig varme, gør de altså nytte. Også ATC har bibeholdt den gamle korte svingspole og kompenserer for lavere følsomhed og dermed større risiko for termisk kompression ved enestående snævre tolerancer.
Den termiske kompression er således en realitet i dagens audiofile systemer i en fuldstændigt urimelig og ikke mindst overflødig grad. Overflødig, fordi en metalmagnet ville være en simpel patentløsning på problemet og urimelig, fordi ingen entusiater tilsyneladende er opmærksomme på de allersimpleste fysiske og elektriske sammenhænge.
Som vi har set i tidligere klummer og som vi skal se i denne uges PS, er denne entusiasternes tilgang til realiteternes verden helt sædvanlig. De er endt op med pruthøjttalerenheder med lange svingspoler i et kort magnetfelt med et bredt luftgab uden nogen reel og fornuftig afkøling af spildvarmen.
Hvis det havde været et designmål at sikre maksimal temperaturstigning i svingspolegabet og dermed den maksimalt opnåelige termiske kompression må man sige, at dette er opnået. Eksperimenter med neodymium-magneter og store svingspoler (Dynaudio, godt nok i et absurd svagt magnetfelt) løser ingen probleme.
Det er bare vanskeligt for denne skribent at forstå, at denne massive ophobning af dårligdomme i moderne dynamiske højttalerenheder skal kunne kaldes et fremskridt. Og så alligevel: De er da blevet meget billigere, helt vildt meget endda. For producenterne altså.
Det er de bare ikke for dig, kære entusiast, der er de kun blevet bedre, meget bedre endda. Altså hvis man skal tro de strømlinede salgsmaterialer.
Det skal man bare ikke. Termisk kompression er muligvis det største indbyggede og ganske unødvendige problem i moderne dynamiske højttalerenheder.
Altså et problem, der er ligeså let at løse som det er at pumpe en cykel op med en fodpumpe. Næsten, men kun næsten, ligeså let som at skrive sig ud af det i brochurematerialet.
 
PS
Som en lille krølle på den senere tids diskussion om forstærkeres dæmpningsfaktor i praksis, der jo ikke er særlig høj, skal vi lige nævne et teknisk fænomen i megakiks-afdelingen, der gør al snak om dæmpningsfaktorer over 1 irrelevant for ejere af diverse højttalermodeller. Det er det udmærkede menneske Svend P., der med ledsagende billeder omtalte en mindre "modifikation" af en vistnok iøvrigt ellers udmærket højttaler fra Dali.
Nu er modifikation her i citationstegn, da det i virkeligheden drejer sig om at få lyd i højttaleren overhovedet. Der er altså tale om en såkaldt essentiel modifikation, fordi modellen her og mange andre lignende fra talrige andre fabrikanter er født med en helt utilgivelig produktionsmæssigt baseret bøf i sin layout.
Nu er loddetin jo ikke akkurat nogen superleder, men en velkonstrueret en af slagsen er da i det mindste mere langtidsholdbar end de fleste entusiaster, så det er vel for så vidt tilstrækkeligt.
Dette er desværre ikke tilfældet ved den af Svend P. afbildede højttaler. Her har konstruktøren i sin ultimative jagt efter mikrodetaljer lige glemt, at man skal sætte en forstærker til bagpå. Selve tilslutningen er løst ved at skrue møtrikken på bananbøsningen ned på printbanen på delefiltret.
Nu er printbaner jo for det første ikke jævne. så anlægsfladen er lille og møtrikken går derfor let løs. Ydermere er printbaner for det meste overfladebehandlet for at undgå oxidation. Dette beskyttelseslag er naturligvis blevet beskadiget under møtrikkens rotation og har derfor givet forbindelse.
Desværre er dette ikke nogen langtidsholdbar løsning, da oxidationen fortsætter under møtrikken og efter kortere tid giver total afbrydelse af lyden. Vi oplever en gradvis vandring af kontaktmodstanden fra milliohm til megaohm, i sandhed en vandring af dimensioner.
Nu kan man jo i denne forbindelse spørge til hørelsen hos de lyttere, der mens denne oxidation har bygget gradvist op til megaohmafdelingen, der jo skal til for at afbryde signalet, saligt har lyttet til deres vidunderlige anlæg med først 1 ohm i serie med signalet, derefter 10,20 og 100 indtil uendelig.
Nu er det jo aldrig en spøg at sætte spørgsmål ved folks hørelse, men da vi er nede ved "back to basics"-opfattelse af lyd her, altså enten er der lyd eller ikke, er det nu fristende.
Løsningen er ikke meget bedre end den basale konstruktion: En skæreskive under møtrikken river yderligere op i printbanen og skaber ny forbindelse. Så er problemet endegyldigt løst. Nå nej forresten oxidationen fortsætter jo som nævnt bare under skæreskiven. En cm. kabel loddet fra terminal til print med lidt lak over ville måske have været en rigtig løsning, men sådan er der så meget. Så skulle man jo også til at skrive reklamefristilene om den ultimative direkte kobling af terminal til delefilter om, og det da også så besværligt igen. Og så lige: Hvis det var producenternes hensigt at skabe en langtidsholdbar kontakt med den største mekaniske stabilitet, skulle man jo crimpe alting, som vi ser i den professionelle verden. En baglæns følgeslutning kan vel så afsløre, at producenten jo nok er ligeglad, og det er da helt legalt, hvis kunderne som omtalt ikke hører bedre alligevel.
Nu er der som sagt mange om budet blandt producenterne om at lave det på denne helt igennem tåbelige måde, selv de tilsyneladende så vidunderlige Vienna Acoustics er med her. Det er dog for denne skribent hidtil aldeles uset, at selv den ringeste klemterminal efter det kendte guillotine-princip eller den allerbilligste kabelsko helt kan afbryde forbindelsen, som vi ser i disse konstruktioner.
At de seriøse entusiaster så først kan høre, at der er noget galt, når musikken helt forsvinder, er vel ikke et et større cadeau til deres troværdighed i alle langt-ude debatterne om alskens hørbare fænomener.
Denne skribent ville måske endda gå så langt som til at sige, at det diskvalificerede dem, men det mener de vel nu nok næppe selv.

Etiketter:

0 kommentarer:

Send en kommentar

Abonner på Kommentarer til indlægget [Atom]

<< Start