Rob's web

Home - Techniek - Electronica - Electronicabladen - Elektuur / Elektor - Dreundetektor

Dreundetektor

Telkens spelen de fabrikanten van audioapparatuur het weer klaar om hun spullen nog iets te verbeteren. Dat heeft tot gevolg dat tegenwoordig ook versterkers in de lagere prijsklassen een "droom" van een frekwentiebereik hebben, vooral in het laag. Een laagkantelpunt van een paar Hz is zeker geen bijzonderheid en sommige gaan door tot DC. Allemaal heel fijn voor de kwaliteit van het gereproduceerde geluid, maar soms ook wel nadelig. Ongewenste subsonische geluiden kunnen gevaarlijk zijn voor de luidsprekers. Maar ze zijn zo laag dat je ze niet kunt horen, dus hoe merk je dat? Voor dat doel is nu de dreundetektor ontworpen, die door middel van een LED waarschuwt als het subsonische aandeel in het uitgangssignaal te groot wordt.

Tja, zo'n ver doorlopend laag-bereik is ook niet alles. Hebt u bij het draaien van een goede plaat op flinke sterkte wel eens gelet op de vervaarlijke uitslagen die de woofers soms maken? Meestal zijn dat ongewenste uitwijkingen die liggen in een gebied van zo'n 1 tot 10 Hz. Ook is het zo dat dit verschijnsel alleen optreedt bij de platenspeler; CD-speler, tuner en recorder hebben daar geen last van. In die laatste drie apparaten zit altijd wel ergens in de elektronica (of in de signaalbron) een hoogdoorlaatfilter rond de 20 Hz. We beperken ons hier dus even tot de platenspeler.

Voor de meeste mensen is zo'n draaitafel nog altijd het beste middel voor een optimale geluidsreproduktie (CD is ook heel goed, misschien wel beter, maar nog lang niet in elke huiskamer doorgedrongen). Bij een "fatsoenlijke" versterker wordt dan ook heel veel aandacht besteed aan de MD- en MC-ingang, omdat via deze ingangen de hoogste kwaliteit kan worden behaald. En omdat een goede versterker tegenwoordig moet doorlopen tot (praktisch) DC (het nut daarvan laten we maar even in het midden), kan de kombinatie draaitafel/versterker wel eens moeilijk gaan doen voor de luidsprekers tijdens het platendraaien. Laten we even gaan kijken waardoor dat komt.

Resonanties en kromme platen

De meeste "subsonische" problemen worden veroorzaakt door resonanties in de draaitafel en de arm. Het begint allemaal bij de naaldpunt van het element in de arm. De cantilever van het element is altijd opgehangen in een of andere verende substantie, zodat de naald goed kan bewegen in de groeven van de plaat. De massa van arm plus element vormt samen met die verende ophanging van de naald-houder een massa veersysteem, en zoals elk massa-veer-systeem heeft ook dit een resonantiepunt. De resonantiefrekwentie hangt af van de effektieve massa van element plus arm en van het soort naald-ophanging. De grootte van de resonantie wordt hoofdzakelijk bepaald door de demping van de naald-ophanging (en een eventueel aanwezige arm-demping). Bij de keuze van de arm-element-kombinatie moet men oppassen dat de resonantiefrekwentie van de kombinatie buiten het hoorbare gebied valt, maar ze mag ook weer niet zo laag liggen dat de "kring" wordt aangestoten door platenhobbels of een dreunende vloer.

Een resonantiefrekwentie van ongeveer 10 Hz wordt in het algemeen als optimaal gezien. In de praktijk is een waarde tussen 5 en 15 Hz nog akseptabel. Helaas kan men tevoren meestal niet bepalen waar het resonantiepunt komt te liggen als een nieuw element (of een nieuwe arm) wordt aangeschaft. Hierbij kan men alleen vertrouwen op de adviezen van een ervaren audiozaak. Maar goed, in de meeste gevallen zitten we thuis met een bepaalde kombinatie en daar moet je het maar mee doen.

Over naar het volgende probleem: de resonantie van het subchassis. Als zo'n subchassis aanwezig is, treedt hier ongeveer hetzelfde probleem op als bij de arm: de verende ophanging vormt samen met de massa van het subchassis een massa-veer-systeem dat ergens een resonantiepunt heeft. Bij een goed ontworpen draaitafel ligt dat punt rond 2 tot 4 Hz, zodat de resonantie van subchassis en de resonantie van arm/element elkaar zo weinig mogelijk kunnen beïnvloeden. De draaitafel is dan redelijk immuun voor kamergeluiden (lopen over de vloer, etc.) en de arm kan zonder problemen kromme platen afspelen. Bij platenspelers zonder subchassis hebben we natuurlijk geen subchassis-resonantiepunt, maar zo'n draaitafel is wel veel gevoeliger voor invloeden van buiten (zoals dat lopen, maar ook terugkoppeling van luidsprekers naar draaitafel).

Stel dat we nu een plaat draaien met een hobbel, of gewoon een kromme plaat. Afhankelijk van de kombinatie die we hebben, bestaat in meer of mindere mate de kans dat een van die veersystemen (vooral de arm/element-kombinatie) wordt "aangeslagen". Het resultaat is een prachtige subsonische "slinger" die door de versterker wordt "opgeblazen" en doorgegeven naar de luidsprekers. Maar ook bij een goed gedempt resonantiepunt zal zo'n hobbel op de plaat fijn via de versterker worden doorgegeven naar de luidsprekers. Tenslotte bestaat nog de kans dat iemand wat onstuimig over de vloer loopt en daarmee het subchassis in beweging brengt ...weer hetzelfde effekt, de luidsprekerkonussen moeten flinke uitslagen maken waar niemand iets aan heeft. U ziet, het is best eenvoudig om met een draaitafel subsonische geluiden te produceren. En als ze eenmaal zijn geproduceerd, is het moeilijk om ze weer te verwijderen. Een goed steil subsonisch filter met een kartelpunt op 15 à 20 Hz is hiervoor ideaal, maar dat zit meestal niet op de versterker. Wel een slap filter dat ook een gedeelte van ons luisterplezier in het lage bereik tegenhoudt. Wat dan? Zolang de uitslagen van de luidsprekers bij zulke subsonische signalen niet te groot worden, kan het niet direkt kwaad. Zo ontstond het idee om een schakeling te ontwerpen die het aandeel van de subsonische signalen aan de luidsprekeruitgang meet en door middel van een oplichtend LEDje een waarschuwing geeft als het te bont wordt. De luisteraar kan dan het geluidsnivo wat terugdraaien of andere maatregelen nemen...kijken of de plaat misschien een flinke hobbel heeft, misschien moet de platenspeler wel stabieler worden opgesteld...in elk geval blijft de kwaliteit van de hele keten behouden omdat er niets extra's wordt tussengeschakeld.

De schakeling

De opzet van de schakeling is vrij simpel: een laagdoorlaatfilter voor elk kanaal, met daarachter een LED-indikatie (zie figuur 1). Om te vermijden dat de schakeling ook aanspreekt bij flinke bas-output, dienen de hellingen van de filters wel vrij steil te zijn. Hier is dan ook gekozen voor een vierde orde Butterworth-konfiguratie, zodat de helling 24 dB per oktaaf bedraagt. De toegepaste netwerken zijn zogenaamde Rauch-netwerken met een meervoudige tegenkoppeling. Dat klinkt heel ingewikkeld, maar voor de werking is dat verder onbelangrijk. De bouwer hoeft hier alleen maar te weten dat dit type netwerk bijzonder stabiel is; de kans dat zo'n nagebouwd filter "vreemd" gaat doen is dus uiterst gering. We lopen nog even het schema na. Een 12 dB-sektie is opgebouwd rond A1 en een 12 dB-sektie rond A3. Met de gegeven dimensionering ligt het kantelpunt op 10 Hz. Dit betekent dat frekwenties tot zo'n 12 Hz nog goed kunnen worden gedetekteerd. Bij het andere kanaal doen A2 en A4 het filterwerk. De uitgangssignalen van de filters worden enkelzijdig gelijkgericht en daarna bij elkaar opgeteld. Met het zo verkregen signaal wordt dan kondensator C17 snel geladen. Als de spanning over C17 is gestegen tot circa 2,5 V, gaat T1 geleiden en licht de LED op om te waarschuwen. Nadat het subsonische signaal is verdwenen blijft de LED nog even branden, afhankelijk van de gelijkspanning over C17.

Fig 1
Figuur 1. Het schema van de subsonische waar-schuwer. De filters laten alleen frekwenties beneden zo'n 10 Hz door. Als zo'n ultra-laagsignaal wordt gedetekteerd, gaat LED D1 branden om aan te geven dat het niet meer zo gezond is voor de woofers.

De voeding van de schakeling wordt verzorgd door de stabilisators IC2 en IC3. De ingangsspanning mag maximaal 30 V bedragen.

Fig 2
Figuur 2. Het printje voor de schakeling bevat ook de spanningsstabilisators. Deze kunnen vervallen als een symmetrische spanning van + en -15 V in de versterker aanwezig is.

De opbouw van de schakeling op het in figuur 2 afgebeelde printje is een kwestie van een uurtje (snelle bouwers hebben misschien genoeg aan de helft). Voor de voeding zijn nog een kleine trafo (bijv. 2 × 15 V/50 mA), een brugcel en twee elko's (bijv. 470 µ/25 V) nodig, maar het is best mogelijk dat men de symmetrische voedingsspanning ergens uit de versterker kan aftakken (de stroomopname is gering, 20 mA).

Onderdelenlijst
R1,R2,R3,R4,R5,R647 k
R7,R8,R9,R10,R11,R12100 k
R13,R14100 Ω
R1533 k
R1610 k
R171 k
C1,C2,C21*,C22*330 n
C3,C4220 n
C5,C6180 n
C7,C827 n
C9,C10470 n
C11,C12150 n
C13,C1439 n
C15,C161n8
C1747 µ/16 V
C18,C19,C20100 n
D1,D21N4148
D3LED rood
T1BC549C
IC1TL084
IC2*7815
IC3*7915
PrintEPS 84109

* Deze onderdelen komen te vervallen bij direkte voeding uit ± 15 V

Daarna hoeft de schakeling alleen nog maar te worden verbonden met de luidspreker-uitgangen van de versterker, en klaar is de waarschuwer.

Uw luidsprekers zullen u dankbaar zijn!

Filterdimensionering

eq 1