オギトーン平面振動板ユニットによる次世代スピーカー製作 半後面開放化
2015年03月24日更新：
オギトーンは中高音のみの担当なので平面バッフルで後方は剥き出しの磁気回路のギャップ内に埃が入らないように、風呂敷を掛けていました。
ところが、気が付くといつの間にかその風呂敷のあちこちにポコポコと穴が開いていました。
表から見ると穴から漏れた光の数がもっと多く目立ちます。
何かをぶつけた訳でもなく、雨戸を閉めっぱなしの部屋で陽光で灼けた訳でもないのに、さすがは何かのイベントの時の土産物を包んだおまけの風呂敷です。
布地自体もほろほろと綻びたようになっています。ジムラン・スピーカーのウレタンフォーム・エッジのような空中の酸素と水分によるものでしょうか。
埃よけの対応を考えねばなりません。
さらに、このスピーカーの上の空間を勿体無く思っていました。
スピーカーシステムは上に何か置いてこその家庭内の存在としてのオーディオです。（大偏見）
上に棚板を置くことにしました。
東急ハンズで600mm X 450mm で4mm 厚のシナベニヤ板を手に入れ、オギトーン・スピーカー部分の底板である500mm X 350mm に切り出し、その周囲を10mm 幅 X 5mm 厚の杉板で囲みました。
各辺の杉板はタイトボンドで貼り付け、プラスティック製のハタで押さえて隙間が出来ないよう留意しました。
後方の左右のコーナーには棚板を支える支柱を通すための木部を確保するため5mm 厚のブナ板を三角にカットして貼り付けました。
棚板の中央には10mm 幅 X 5mm 厚の杉板を貼って二分し、その左右の区画の中央にも5mm 厚杉板の小さな切片を貼っておきます。
中央の杉板の後方の左右には5mm の幅を空けておきます。
タイトボンドが完全に硬化するまでの時間を掛けましたので、ここまでの段階でのんびり４日ほど掛かりました。
秋葉原で手に入れたM10 の全ネジをワークメイトに固定して25cmずつ４本に弓ノコで切断しました。
切断箇所は切削油をパーツクリーナーのスプレーとイソプロピルアルコールをウェスで拭いて脱脂し、平ヤスリで磨いてちゃんとナットに嵌るようにネジ山を整形しました。
切った全ネジと他の部材を組み合わせて棚の脚部を仮組みしてみました。
左の短いM10 ボルトの頭には記号が浮彫りされていたので平ヤスリで削り落として厚手のフェルト・クッションを貼り付けてあります。これが棚板を支える脚の下端になります。
途中の継ぎ手の両側にはナットを配して締め上げ、勝手に回転しないよう溝の摩擦でがっちり一体化させました。
希望の長さの長いM10 ボルトが存在すればこんな余計な作業はやらずに済んだのですが。
右が棚板と一体になる部分で、ナット、平ワッシャ、平ワッシャ、スプリングワッシャ、ナットの順で重なっています。
底板に貼った中央部の細板にはゴリラ・グルー、周辺はタイトボンドを塗ってから底板と同サイズのシナベニヤ板を載せて、周辺をハタガネやシャコ万力で締め付けました。
中央部は、そこらにあった重量物（笑）を乗せて対応しました。
なおゴリラ・グルーはこんな荒業にも使われているそうです。
ところが、わりと頑丈なはずのプラスチック製のシャコ万力がバアンと言う音とともにボディーが裂けてしまいました。
ちょっと待てぇ！
木工細工で（さすがに板金細工で使ったことはありません）これと同型のシャコ万力を使ってきましたが、こんなことは初めてでした。
むろん私が金剛力と言うわけではなく、上の取っ手をネジ回しのように片手で廻していた最中です。
もしかしたら、度重なる荒っぽい使用の間にボディーにヒビが入っていたのかも知れません。
2015年03月27日更新：
多少不揃いになった小口を削りましたが、学生の頃に思い切って高額な小鉋を買っておいたのが、こういう小口を整えるのに随分と役に立ちます。
一方、表面の強度を高めて彩色もしようと、2011年9月にステントリアンのエンクロジャーを作った際に買った柿渋を久しぶりに取り出してみるとジェル化していました。
密封してあっても硬化してゆくものだったとは。
筆では塗れそうもないので、百円ショップで買ったスポンジで塗り広げましたら結構良い伸びでした。
明日は午前の築地の仕事と午後のコミケで不在になる間にガラス戸に立てかけて日光と空気に晒して発色・硬化させる予定です。
その中空棚板の背後に隙間を残してあります。
ここがこの棚板のかなめです。
2015年3月29日更新：
作っていた棚板の１枚目が完成しました。
3月27日に柿渋を塗り28日に外出している間に南向きのガラス戸に立てかけて乾燥と発色をさせ、コミケから帰宅して蜜蝋ワックスで表面を擦り込み、一晩置いて表面をウェスで拭き上げました。
板の接着面には空気の漏れる隙間もなく、また処理の面倒な小口も柿渋と蜜蝋ワックスによる仕上げによりそう悪い感じではありません。
昨夜のうちに接着しておいた紙製のロートと、手持ちのジルコンサンドを用意し、内部で左右半分に分かれた棚板背面の穴から上下板の間の5mm の隙間に注ぎ込みます。
まるで砂時計のようにどんどんジルコンサンドが流れこんでゆきました。
何度も小刻みに棚板の腹を叩きながら、最後は傾けてジルコンサンドを隙間なく5mm の隙間に充填し、最後に注入口を枠に使った残りの5mm 厚の杉板を削って塞ぎます。
接着剤にはゴリラ・グルーをたっぷり塗りつけ、その上に水を化粧用アトマイザーでスプレーして埋め木を押し込みました。
ゴリラ・グルーは水と反応して膨張・硬化して隙間を充填します。
棚板の反対側にジルコンサンドを流し込んでいる間に、最初の片面分の注入口を塞いだ埋め木のゴリラ・グルーは発泡しすっかり硬化していました。
接着剤が完全に固まってから埋め木を胴付鋸で切り落とし軽く平ヤスリで慣らしておきました。
１枚目の棚板を仕上げた段階でジルコンサンドの残りが少なくなってしまいました。ネスカフェーの大瓶１本分のジルコンサンドを流し込みましたので、板の見かけのサイズからすると結構重量があります。まるでオーディオボードです。
秋葉原のコイズミ無線に出かけて入手せねばなりませんが、販売単位の量が多く重いのが難点です。
この棚板でこれまで平面バッフル方式で使っていたオギトーン平面振動板スピーカーを半後面開放式エンクロジャーに変更します。
10mm 厚アクリル製の前面スピーカー・バッフルの上から背後に被せてあった埃よけの風呂敷を外し、今回新調した棚板を後方にM10ボルトで作った脚部を通し高さを調整して乗せます。このM10ボルトの脚部には厚手のフェルトを貼って底板に乗せています。
スピーカー・ユニットは磁石部分で底面に固定してありますし、前面バッフルとユニット前方フランジとは非接触ですので、バッフルと上に載せた棚板＝上面バッフルにはユニットの直接振動は伝わりにくいと思います。
前面バッフルと棚板との接触面には滑り防止シートを細長く切って挟んであります。
これでやっとこのスピーカーの上にものを乗せることができます。
置く場所が無くて待機していたフィギュアもこれでようやく飾ることが出来ます。
ユニット後方から出た音がこの棚板に反射して再生音に悪影響があるようでしたら、棚板の裏側にフェルトでも貼ろうかと考えています。
砂入りバッフルというものは文献では読んだことがありましたが、実際に聴いたのは真空管オーディオフェアで英国LEAK 社の冴えない外観の真空管アンプで砂入エンクロジャーに入れて鳴らされていたワーフェデールの８インチ全音域スピーカー音が初めてでした。
余りに美しい音色に驚いたものでした。
いつか砂入り前面バッフルで素質の良いユニットを使ってみたいものですが、バッフルを共鳴させる方向とは全く対立しますのでユニット選びは難しそうです。
棚板による音質面での影響
2015年5月4日更新：
今回の棚板工作は平面バッフルのスピーカーの上部のスペースを活かしたいというオーディオ的には不純な動機で棚を設けようとした工作の一貫です。
棚板を乗せたことによる音響的な影響は３つ考えられます。
１：エンクロジャーの内容積の変化による振動板背面への空気抵抗の変化。
２：振動板背面から放射された音が、新設の上面の板に反射してから室内に拡散する反射音による変化。
３：振動板背面から放射された音による共振、さらにはエンクロジャーの既存の他の板から伝達された音によって共振し棚板が二次音源になることによる変化。
１番目の内容積の変化による影響は、おそらくインピーダンス・カーブを測定すれば判明すると考えますが、今回はパスします。
２番目の平面の板が存在し、その周辺が素通しの開放空間なので当然反射音は変化すると考えられます。これは従来の底板だけの状態でも発生していた反射音です。反射面である内壁面に吸音処理を設けることである程度は低減できると考えます。
一番重視したのが、３番目の棚板が二次音源となることです。これへの対策を最初に行い、まずはどの程度に共振しない棚板になっているかを知りたいと考えました。
オーディオ的にはこの棚板には本来そこに存在していないように振る舞ってもらいたく、内部にジルコン・サンドを詰め込んで共鳴しないよう努めました。存在することの影響を軽減することを目的とします。
完成した１枚目の棚板と、まだサンドを注入していない２枚目とでは叩くと当然音色が違い、残響の消え方も違います。
この２枚の振動しにくさを目に見える形で測定して確認してみようかと考えたのですが、「制振 測定」で検索すると産業用の大げさな測定設備やら高額な振動ピックアップやらばかりです。
事前確認をしました。
こういう形で平面バッフルの上に棚を仮設置しています。
この画像に写っている左側スピーカーの上の棚はサンド充填前の状態、右側スピーカー上の棚はサンド充填後です。
この棚の中央に加振装置で振動を与え、周辺部でその振動を測定すれば良いのではないかと考えました。
加振装置にはエール音響製のECONIC壁振動ユニットで、振動測定用ピックアップにはカンチレバーが曲がった安物のDJ用カートリッジを考えました。
ECONIC壁振動ユニットは1970年に発表されたもので、振動クッションを作ろうとして手に入れ、うまくゆかなかったのでずっと放置されていたので、まず音が出るかどうかが心配でした。
音楽信号を流しこんで板の上に乗せると、現役で発音しました。
左側のサンド充填前の板から、右側のサンド充填後の板に移すと確かに音量と周波数特性が変わります。
本番の測定では音楽信号ではなく、ピンクノイズを使う予定です。
iPad用アプリの「AudioTools」に正弦波や方形波などのさまざまな波形を作れるものがありますので、その中のピンクノイズを使います。
むろんメーカーが使う正規のジェネレーターほどの高精度は期待していませんが、本番ではiPadのイヤフォン・ジャックではなくデジタル端末からUSBDACに信号を流し込んで、少しでも純度の高そうな信号にして使います。
振動を検出するピックアップはこのような形で保持して棚板の一定部分に押し当て、Phono信号を単体イコライザーで慣らして周波数測定器に流し込もうと考えます。
本来なら保持台は検体である同じ棚板の上ではなく独立した床から立ち上げて検体の棚に先端部のみあてがわねばならないのですが、略します。
残響測定の見地からは、加えた音の強さが60dB弱まるまでに経過した時間を周波数ごとに測るRT60(ReverberationTime60)法が良さそうであることが分かりました。
RT60なら手持ちの測定器PHONICPAA3にも備わっていますので、装備のマイク入力ではなくライン入力でカートリッジからのイコライザー出力を流し込めば良さそうです。
とは言っても、これは音響空間における空気の残響を測る手法であって固体の板の共振の消え方を観るのに適切であるかは不明です。
2015年5月24日更新：
本業の方が多忙で出張も多く、なかなか工作が進みませんが、今日は日曜だったので昨日秋葉原で買ってきたパーツでマイクアンプを小工作しました。
1.5m長の細いRCAケーブルを２つに裂いて１本にし（モノラル・ケーブルで用が足りるのに店にはステレオ用しか置いていませんでした）、片側の先端プラグを切り落として代わりに小型ICクリップをハンダ付けしました。
強度を稼ぎたいので熱収縮チューブでカバーしましたが、この陽気に室内で熱風ファンを使ったのは暑かったです。
板面の振動を検出するセンサーにカンチレバーが曲がってしまったDJ用安物カートリッジーを使い、このクリップを使って信号を取り出すつもりです。
カートリッジで拾い上げた信号を増幅するのに手持ちの単体イコライザーアンプを使おうと以前は思っていたのですが、よく考えたら板面の振動は逆RIAAカーブでデコードされている訳ではありません。
ここで必要なのはフラットな特性のマイクアンプです。
その為に手に入れたのがエレキットの完成基板PU-2103です。
剥き出しで使うのもトラブルの元ですので安い金属ケースも探したら、ラジオデパート２階のエスエス無線で￥490でこんな頑丈そうなタカチ製のアルミケースが見つかりました。
アルミケースに穴を明け、コネクターや基板を何とか組み込みました。
そこそこ無難に収まっているように見えますが、実は大違いでした。
まず基板を浮かせるフェノール製カラーが高さ10mm しか手持ちが無く、そのままではあちこちと干渉するので鋸で半分の長さに切断しヤスリで高さを揃えてその上部を平面に仕上げました。
アルミケースの外見を見てちょうどピッタリのサイズと思っていたら、内側四隅が裏蓋をネジ止めする為に凸っていてRCAコネクタを止める絶縁ワッシャと干渉して浮いてしまうので、そのケースの凸部分をルーターで削って平らに均しました。
基板を止める皿ビスが長くて、マイク用標準ジャックを挿してみたら先端ホット端子と干渉することが分かったので、ワイヤーストリッパーのボルトカッター部でmm 刻みに切り落として何とか接触しないようトリミングしました。
ケースの外見だけ見て二次元だけでレイアウト図を描くだけでは、やはり検討不足でした。
後は結線するだけですが・・・今日はもう焦らず、続きはゆとりをとった後日にします。
これで振動検出回路のやりくりは何とかなりそうです。
さっさとこの棚の振動特性の測定を終わらせ、音楽をどんどん聴きたいところです。
それにしても、もうひと回り大きなケースにすれば良かったです。
またマイクアンプ基板PU-2103にしてもワイヤーをネジ止めするタイプ(￥1,404)ではなく、ハンダ付けするタイプ(￥1,240)ので充分だったと思います。
2015年5月31日更新：
作りかけだったマイク・アンプを完成させました。
マイク入力は標準プラグ用とRCAプラグ用とが並列で、使用時はどちらか片方だけに接続します。
アルミケースへのアースは標準プラグ用ジャックの付け根１点です。
小さくて堅牢な筐体なのでいろいろな実験に気軽に使えそうです。
ちゃんと動作するかどうか、手元の機材をかき集めて接続してみました。
マイクロフォンは持っていないので音源は学研の「大人の工作」のエレキギター・キットを使いました。このキットはピックアップコイルを自分でエナメル線を巻いて作ります。
その電気出力を今回のマイク・アンプに入れ、この出力をヘッドフォンアンプに入れて、以前接続アダプターを作った中古AMPEXのヘッドフォンを鳴らしてみました。
マイク・アンプの電源には古いA/D コンバーター付属の9Vの電源アダプターがコネクタ径も合ったのでこれを使います。
ギターを弾いてみると、ちゃんとヘッドフォンが鳴りました。
マイク・アンプはまともに動作しているようです。
むろん、エレキギター・キットに内蔵されたしょぼいスピーカーよりサチらず良質な音でした。
今回の測定の為にだけ使うのではなく、他に電気吹き込み以前のラッパー吹き込みのSP盤の増幅にも使えそうです。
・・・ところで、本番の棚の制振特性の測定に使おうと、オーディオ機器のある部屋に行ってみると、プリアンプのマランツ＃７の入力セレクターの最初ににMICROPHONE というポイントが既にあったことを見つけてがっくりときました。
今までの苦労は何だったのかと。（これまで意識もせずに気が付かなかった私が悪いのですが）
2015年6月11日更新：
ECONIC 壁振動ユニットでボードに加振機でピンクノイズの振動を与える仕組みは出来上がりました。
DJ用MMカートリッジで振動するボードからその振動を検出して、マイクアンプでLINE OUT レベルの電気信号として取り出す仕組みも出来上がりました。
最後にその検出した変調済みピンクノイズを突然切ってRT60 手法で制振特性を測定すべく、RT60 機能内蔵の台湾PHONIC 製の携帯式万能音響測定器PAA3 に、本体のXLR 入力端子にRCA->XLR アダプター経由で、ボード面からピックアップ後増幅したピンクノイズを流し込んだところで、計画の挫折を知りました。
PAA3 への接続は画像の通り。
確かに、測定器PAA3 はLINE レベル入力を受け付けますが、その電気信号入力をdBu,dBV,AC 電圧単位で表示することに限られ、残響特性を測定するRT60 機能は本体のマイクからの音響信号に対してのみ発揮するのでした。
せっかく新たに入手したRCA->XLR アダプターは無駄になりました。
残響特性測定法RT60 (Reverberation Time 60)は、鳴らしていた音を突然停めて、加えた音の強さが60dB弱まるまでに経過した時間を測定するもので、むろんその時間が短いほど制振特性が高いと考えました。
ところが、このRT60 は本来は部屋の中などの音響空間の残響特性を測定する手法であり、固体のオーディオボードの残響特性を測定するものではありません。私はいわば空間用の測定法を固体の振動の測定に流用しようと考えていたのでした。
PAA3 がRT60 機能を本体組込みのマイクからの音響信号に対してのみに絞っていたのは当然と言えば当然でした。
オーディオボードは既存オーディオメーカー各社が出していますので、その制振特性のデータ表から測定法を知ろうにも、本格工業用の手法を使ったり、音楽性やらの文学世界に逃げたりでどうもアマチュアの家庭内測定に流用出来るものが見つかりません。
現用のWINDOWS 上で使っているソフトオシロスコープSDS200A では電気信号入力をさまざまな形で波形を観ることが出来るのですから、RT60 機能もソフトで組み込めそうとも思いましたが、あいにくそんな虫の良いことは実装されていませんでした。
もう少しジタバタしてみようと思います。
2015年6月28日更新：
やはり現時点の手持ちの機材と測定器ではジルコンサンド充填棚と、同型中空棚との制振特性の違いを具体的なデータで測定する手段は無さそうということが分かりました。
聴感では違いは聞き取れるのですが、とりあえず今の時点では諦めざるを得ません。
何より、測定待ちの間ずっとこのスピーカーシステムでまともに音楽を聴けない状態が続いているのが辛いです。
中空棚の方にもジルコンサンドを充填し、左右のオギトーン・システムの条件を揃えました。
中空棚との比較こそ諦めましたが、ジルコンサンド充填棚そのものの制振特性の測定についてはこれからも考え続けねばなりません。
・・・それにしても、改めて見直すとオタクくささ溢れるリスニング環境です。シベリウスやブラームスを聴くのにふさわしく、もう少し整備すべきでしょう。
同人サークル「瀬」
檸檬児
'2010-12-7