Tee itse subwooferkotelo, jota ei kaupasta löydy!

Itse tekeminen on hauskaa ja tarjoaa onnistuessaan iloa pitkään. Autohifikanavan kotelojuttu tarjoaa ideoita rakentamiseen. Näitä ideoita voidaan soveltaa kaikkiin rakennettaviin koteloihin.

Teksti ja kuvat: Harto Viljamaa

Näillä ideoilla voidaan suunnitella ja tehdä tai teettää perinteisestä suljetusta poikkeava kotelo. Kirjoitin teettää, koska valitettavasti kaikilla ei ole tiloja, kykyä tai laitteita tehdä vaadittavia puutöitä. Kesä on otollista aikaa erilaisille rakennusprojekteille. Sopivat koneet ja laitteet löytyvät jokaiselta timpurilta tai remonttimieheltä. Ystäväpiiriin kuuluva taitaja kannattaa yrittää lahjoa tekemään ainakin koteloprojektin haastavimmat osuudet. Esimerkiksi refleksiporttiprojektin profiilin höylääminen muotoonsa ja profiilin pätkiminen oikeisiin jiirikulmiin ovat tällaisia työvaiheita.

Kaikkia kuvissa näkyviä koneita ei välttämättä tarvita. Reiät koteloon saa tehtyä vaikka kuviosahalla. Hyvällä asenteella ja viitseliäisyydellä saa korvattua sen, mikä työkaluissa puuttuu. Myös koneiden vuokraaminen on harkinnan arvoinen vaihtoehto, ainakin mikäli tekee porukalla useamman kotelon samalla kertaa.

Budjetti

Kotelon tekeminen maksaa. Kaikille itse tekemisen riemu ei riitä syyksi käyttää kahta kolmea työpäivää aikaa ja melkoisesti rahaa, jotta saadaan aikaiseksi jotain, jonka olisi saanut valmiina halvemmalla. Kaupan oleva valmis kotelo voi olla hyvin edullinen hankinta. Se kannattaa ostaa, mikäli se on hyvä ja sopiva omaan autoon ja käyttötarkoitukseen. Toisaalta tekemällä kotelon itse, saa juuri sellaisen kuin haluaa. Puhtaasti rahan suhteen projekti on pitkälti pielessä jo siinä vaiheessa, jos ainoa saatavilla oleva rakennusmateriaali on listahintainen I-laatuinen vaneri valmiiksi mittohin sahautettuna.

Tilavuus ja materiaali

Mikäli päädytään tekemään kotelo kokonaan omien mittojen mukaan, pitää huomioida muutamia asioita. Kaikki laskurit käyttävät laskemiseen kotelon nettotilavuutta. Kotelon ulkomitoista vähennetään portin, elementtien ja levymateriaalin viemä tilavuus. Vastaavasti mikäli pyritään tiettyyn nettotilavuuteen, siihen lisätään elementtien ja mahdollisen portin syrjäyttämät tilavuudet ja lähdetään laskemaan kotelon sisämittoja siitä. 21 mm paksu levy riittää hyvin pienempiin koteloihin ja 24 mm:n levy riittää melko suuriin koteloihin. Liian paksun levyn käyttäminen on tilan haaskaamista ja turhan painon keräämistä. Kotelomateriaaliksi hyviä ovat filmi- vesi- seka- ja koivuvaneri. Autokäyttöön tarkoitettua koteloa en tekisi MDF- tai lastulevystä. Kummallakin levyllä on auto-olosuhteissa taipumus imeä vettä ja turvota.

Suunnittele ennen kuin aloitat!

Kannattaa käyttää hetki ja miettiä, miten palat saadaan tehtyä mahdollisimman pienellä hävikillä. Hukkapaloja jää aina, mutta hukan määrää voi huomattavasti vähentää suunnittelemalla. Osa paloista on levyvahvuuden ja osa kahden levyvahvuuden verran pienempiä kuin ulkomitat. Kannattaa miettiä ja yrittää hahmottaa, mikä pala kannattaa jättää muiden väliin ja mikä menee ehjänä reunaan asti. Yleensä levy, mihin elementti asennetaan, kannattaa viedä kaikkiin ulkoreunoihin asti.

Varaa paloihin myös hieman pelivaraa. Päälle asennettavan levyn tulee olla hieman isompi kuin väliin jäävä levy + levyvahvuudet.

Elementin asennusreikä

Elementin asennusreikä kannattaa tehdä huolellisesti sopivan kokoiseksi. Useimmille elementeille löytyy pienellä etsimisellä valmistajan ilmoittama asennusreiän halkaisija. Parhaiten reiän saa mittatarkaksi harpilla varustetulla jyrsimellä. Harpilla piirtäen ja kuviosahalla huolellisesti sahaten saa tehtyä riittävän mittatarkkoja reikiä. Sovita elementtiä varovasti asennusreikään. Asennusruuveiksi sopivat kokokierteiset kupukantaiset puuruuvit. ÄLÄ KÄYTÄ IKINÄ UPPOKANTAISIA RUUVEJA ELEMENTIN KIINNITTÄMISEEN! Torx-kanta ruuveissa on ehdoton. Sopiva koko ruuveille on 5×30-40 mm. Voit myös käyttää iskumuttereita levyn takapuolella ja käyttää elementin kiinnittämiseen koneruuveja. Käytettäessä reiluja viisteitä elementin asennusreiän takapuolella, iskumuttereiden onnistunut käyttö vaatii hieman ideointia.

Käytä elementin asennuksessa tiivistenauhaa. Tiivistenauhan tulisi olla täysin kokoonpuristuvaa. 

Jyrsimellä saa tehtyä pienen viisteen ulkopuolelle ja isomman viisteen sisäpuolelle. Ulkopuolen viiste helpottaa tiivistenauhan asettumista ja on ”siisti”. Sisäpuolen viiste helpottaa ilman virtaamista kartiolta koteloon ja takaisin.

Tiiviys ja tuenta

Kotelon pitää olla luja ja tiivis. Myös refleksi- tai torvikotelon täytyy olla ehdottoman tiivis, vaikka niistä johtaa aukko ulkoilmaan. Kotelo kasataan käyttäen riittävästi liimaa ja ruuveja. Sopivia liimoja ovat erilaiset liimamassat sekä kosteutta kestävät puuliimat. Polyuretaanipuuliima (D4) on erittäin lujaa ja se täyttää pieniä rakoja ja koloja. Liimamassat täyttävät hieman isompiakin työstövirheitä. Lisäksi kotelon sisäsärmät saa liimamassalla viimeisteltyä ja näiltä osin varmistettua kotelon tiiveyden. Sopivia ruuveja ovat Torx-kantaiset puuruuvit. 4×50 mm tai 4×60 mm ruuvit ovat sopivia 21-25 mm paksuille levyille. 50-100 mm:n jako on sopiva. Ruuveja ei kannata mitoittaa aivan taakse jäävän levyn reunaan.

Koteloon kannattaa tehdä tukia. Ne parantavat ainakin äänenlaatua. Yleensä myös painekotelot hyötyvät tuennoista, varsinkin isot.

Johdotus

Kaiutinkaapelien äänenlaatueroihin uskova valitsee mieleisensä kaapelit. Muille kaiutinjohtojen valinta ei ole niin kriittistä. Onnettomia hiirenviiksiä ei kannata käyttää, mutta 2,5 mm2:n kuparikaapeli riittää pitkälle. Pieni-impedanssisille keloille 6 mm2 kaapelin käyttäminen ei ole liioittelua. Kaiutinjohtojen tuomiseksi ulos kotelosta voidaan käyttää sopivaa liitinterminaalia. Huomaa, että monet liitinterminaalit eivät ole tiiviitä. Neutrikin Speacon-liittinpari on yksi parhaista tavoista tuoda kaiutinjohdot ulos kotelosta. Kaiutinjohtoja varten voi myös porata sopivan reiän ja tuoda kaiutinjohdot suoraan vahvistimen terminaaleihin asti.

Viimeistely

Kotelon huolelliseen viimeistelyyn kuluu aikaa ja rahaa suurin piirtein yhtä paljon kuin sen valmistamiseen. Teen nykyään useimmat omat koteloni filmivanerista, koska kokonaisuutena sen käyttäminen tulee halvemmaksi kuin koivuvaneri. Koivuvaneri edellyttää maalaamista ja maaleihin sekä maalaustarvikkeisiin menee enemmän rahaa kuin vanerilaatujen hintaerossa säästyy. maalaaminen, koivuvanerin käyttäminen on järkevää. Kotelon verhoileminen kankaalla tai huovalla on siisti vaihtoehto. Isoimmat kolot tahtovat jäädä näkyviin verhoilun alta, joten ruuvinkohdat ja muut virheet kannattaa paklata tasaiseksi. Myös teippaus saattaa mahdollistaa kaipaamasi ulkonäön kotelolle.

Iso portti refleksikoteloon

Miksi kannattaa putken sijaan tehdä refleksiportti? Isossa portissa ilma liikkuu vapaammin ja antaa enemmän äänenpainetta. Viritystaajuus on yksi eniten lukuun vaikuttavista tekijöistä. Laskettu ja ensimmäinen viri yleensäkin on ainoastaan lähtökohta. Auto muuttaa kotelon viritystä useita hertsejä. Portin sijainti ja portin ympäristö kasvattavat akustisesti portin pituutta.Yleensä olen käyttänyt portin pituuden laskennassa hieman korjausta ja usein tehnyt portin jopa 100 mm lyhyemmäksi kuin laskuri antaa. Portti kannatta tehdä yhtenä pitkänä pätkänä ja pätkiä sopiviksi pätkiksi. Helpoiten pätkiminen sujuu liukujiirisirkkelillä, mutta kyllä sen saa tehtyä vaikka käsisahalla.

Passiivielementillä viritetty refleksikotelo

Pieniä refleksikoteloita on hieman haastava virittää käyttökelpoiselle taajuudelle perinteisellä refleksiputkella. Pieni kotelo ja matala viritys tarkoittaa pitkää ja/tai ohutta putkea tai putken tuomista kotelon ulkopuolelle. Passiivielementti helpottaa näitä pulmia. Lisäksi kotelon rakentaminen on yhtä helppoa kuin suljetun kotelon tekeminen.

Erityisesti ongelmia tulee järeiden mallistojen pienimpien elementtien kanssa. Monet järeähköt alle kymmenentuumaiset bassot antavat kotelosuunnitteluohjelmissa hassuja kotelosuosituksia. Vai miltä kuulostaa suljettu kolmelitrainen tai kymmenlitrainen refleksikotelo 35 Hz:n viritystaajuudella ja puhinoiden välttämiseksi kolmen tai mieluiten neljän tuuman putkella? Passiivielementin avulla on mahdollista toteuttaa tasapainoisen toiston tarjoava matalalle viritetty, erittäin pieni refleksikotelo. Sellaisen fyysinen toteuttaminen perinteisen refleksiputken kanssa on vaikeaa tai mahdotonta.

Mikä passiivielementti on ja miten se toimii?

Passiivielementti korvaa refleksikotelon refleksiputken. Kyse on siis täysin vastaavasta jousi-massa-resonaattorista. Jousi on kotelon ilmamäärän ”joustavuus” tai kokoonpuristuvuus. Massa on refleksiputken tapauksessa putkessa olevan ilman massa ja passiivin tapauksessa kartion massa. Mitoitus seuraa refleksiputken analogiaa. Isompi pinta-ala edellyttää suurempaa massaa saman viritystaajuuden saamiseksi. Tietyllä elementillä (pinta-alalla) suurempi massa laskee viritystä ja pienempi nostaa sitä. Passiivi käyttäytyy samoin kuin refleksikotelo, eli elementin mekaaninen tehonkesto romahtaa hieman viritystaajuuden alapuolella. WinISD osaa mallintaa passiivielementeillä toteutetun refleksikotelon (Passive Radiator). Valmiista passiivielementistä saa tarvittavat tiedot valmistajan datalehdestä. Omatekoisen passiivielementin tapauksessa voi käyttää elementin Vas-arvoa sellaisenaan ja Qms-arvona vaikka kymmentä. Mitoitus ei ole kovin herkkä passiivielementin parametrien virheille.

Passiivielementtien rajoitukset

Ei passiivielementti mikään viisasten kivi ole, eikä se ratkaise kaikkia maailman basso-ongelmia. Kuten kaikissa äänentoistoon liittyvässä, siinäkin on omat puutteensa. Passiivielementin avulla on mahdollista toteuttaa tasaisesti toistava matalalle viritetty, erittäin pieni refleksikotelo. Sellaisen herkkyys on matala. Helpommin toteutettavassa suuremmassa refleksikotelossa toisto on voimakkaampi, mutta vastaavasti yksinuottisempi ja buustaavampi. Jälkivärähtelyt ja epätasainen ryhmäviive ovat refleksikotelon yleisiä ongelmia ja perinteinen passiivielementti ei ainakaan vähennä niitä. Passiivielementillä viritetty refleksikotelo mahdollistaa pienestä kotelosta paljon kohtuuhyvälaatuista bassoa. Useimmille riittävästi kumpaakin – sekä määrää että laatua. Lisäksi säädettävällä passiivielementillä viritetty kotelo mahdollistaa virityksen muuttamisen helposti passiivielementin liikkuvaa massaa lisäämällä tai vähentämällä. Toisto on mahdollista optimoida paljon helpommin kuin perinteisellä refleksiputkella. Isona plussana passiivilla viritetty kotelo ei puhise kovillakaan tehoilla. Saattaa se kyllä kolista tai päristä, mikäli passiivielementin liikepoikkeama loppuu kesken. Mitoitusperiaatteena voi pitää passiivin ainakin kaksinkertaista iskutilavuutta aktiivielementtiin nähden, mieluiten iskutilavuuden pitäisi olla kolmin-nelinkertainen aktiivielementtiin nähden. Helpoiten se toteutuu valitsemalla numeroa suurempi passiivi. Eli vaikkapa 8” basson kaveriksi valitaan 10” passiivi.

Mistä passiivielementtejä saa?

Valmiit passiivielementit ovat aika hinnakkaita. Hifitalolla on valikoimissa CSS:n erinomaisia säädettäviä APR-elementtejä. Siellä on ollut tarjouksessa myös edullinen Tang Bandin 10” passiivi. Groud Zerolla on mallistossa muutama passiivielementti. Myös passiivielementin tekeminen itse on mahdollista, eikä se ole edes vaikeaa. Kuvien passiivielementti on rakennettu palaneen SPL Dynamics XTR 250:n liikkuvista osista, isosta aluslevystä ja pultista. Osat on kasattu toisen elementin runkoon. Hinta on kukkaroystävällinen pari kymppiä, elementti, liimat ja tarvittavat pikkukilkkeet, kuten säädössä tarvittavat korialuslevyt huomioiden. Painojen kiinnittämisessä kannattaa käyttää tuplamutteria, niin ei painot heti tärise löysälle. Passiivit pitää asentaa pystysuoraan pintaan. Vaakasuorassa ripustukset venyvät ja kartio alkaa ”roikkumaan”. Tällöin elementti voi alkaa pohjaamaan jo pienellä tasolla. 

Tiukasti potkiva neljännesaallonresonaattorikotelo

Neljännesaallon resonattoreita on periaatteessa useampia erilaisia sen mukaa jaoteltuna, miten elementti sijoittuu kanavassa ja laajeneeko vai supistuuko kanava elementistä aukon suulle. Yleisimpiä tämän tyyppisiä koteloita ovat trasmissiolinja ja Tappedhorn. Trasmissiolinjassa elementti on kinnitetty kanavan päähän. Kanava resonoi voimakkaasti pituuttaan vastaavan 1/4-aallonpituuden taajuudella. Yleensä kanavasta tehdään joko laajeneva tai kapeneva vahvistuksen levittämiseksi laajemmalle taajuusalueelle. Tilankäytöllisistä syistä kapeneva kanava on useimmin käytössä. Tappedhorn on Tom Danleyn kehittämä subwoofer-kotelotyyppi. Sen historia voidaan katsoa alkaneen Jensen Transflexina. Siinä elementti on asennettuna kotelon väliseinään siten että sen toinen puoli säteilee torven kurkkuun ja toinen torven suuaukkoon tai sen lähelle. Vasta suunnitteluohjelmistojen kehittyminen on mahdollistanut 1/4 aallonkoteloiden toimivan mallintamisen. Parhaiten elementin sopivuus aiottuun käyttöön selviää suunnitteluhjelmalla, joista yleisimmin käytetty ja helpoin taitaa olla Horn resp.

Onnistuneen Tappedhornien toisto ulottuu äänenlaadultaan hyvänä jonkin verran tavanomaista korkeammalle, joten sen sovittaminen pääkaiuttimiin on yleensä melko ongelmatonta. Toiston pääpaino on toiston nopeudessa ja ”potkussa”.Vaihetoisto on poikkeuksellisen lineaarinen ja ryhmäviiveessä ei ole äkkinäisiä muutoksia. Vaiheenkääntöä kannattaa kokeilla. Tässä tapauksessa vaiheen oikealla sovituksella on keskimääräistä suurempi merkitys.

Suunitelmasta kotelon valmistukseen

Tappedhorn tai TL-kotelon valvistaminen ei ole ihan helpointa. Tai valmistaminen on kohtuullisen helppoa, mutta mitoitus ei ole. Vaikka suunnitelma olisikin onnistunut, niin sen siirtäminen todellisuuten ei ole aivan suoraviivaista. Ensin pitää päättää montako kertaa kanava taitetaan ja miten. Sen jälkeen pitää arvioida kotelon pituus/siitä seuraavat ulkomitat ja laskea paljonko kanavan pituudeksi oikesti tuli. Tämä tehdään askien kanavan pituus sen keskilijaa pitkin. Todellisuudessa jokainen mutka pidentää kanavaa jonkin verran. En ole löytänyt mistään nyrkkisääntöä paljonko piteneminen voisi olla, mutta yleensä valmiin kotelon alaraja on jonkinverran suunniteltua alempana

ABC-kotelo

ABC-kotelo tai virallisemmin AperiodicBiChamber on melko tuntematon kotelotyyppi, joka kuuluu bandpass-koteloiden perheeseen. Useimmista pämppäreistä poiketen siinä myös elementin kartio on näkyvillä ja myös se säteilee ääntä suoraan ulkoilmaan.

Taustaa

Alunperin tämä kotelotyyppi lienee tarkoitettu venyttämään tavallisen monitiekaiuttimen bassotoistoa matalammalle kuin se tavallisella refleksikotelolla ulottuisi. Kotelon mitoitukseen soveltuu WinISD ja siitä versio 0.70. Ohjelma on ilmainen ja latauslinkin löytää helposti googlaamalla. Suurin ongelma on löytää käyttämästään elementistä luotettavat parametrit. Äänenlaadullisista eroista verrattuna tavalliseen refleksikoteloon voi sanoa, että ABC on onnistuessaan parempi. Kotelo koostuu tavallisesta refleksikotelosta, johon on refleksiputkella yhdistetty toinen refleksikotelo. Alkuperäisessä mitoituksessa elementtipuolen kotelo on isompi ja apukammio on pienempi. Virran Mikko keksi tehdä ABC-koteloon ”mitoitusvirheen” ja sai sen toimivaksi MaxBOOM:iin. Alkuperäisellä mitoituksella toistokaista on tasainen. Mikon mitoituksella toistoon tulee reipas korostuma toistokaistan alapäähän ja korostuman yläpuolella on reilu vaimentuma. MaxBOOM-ABC:ssä elementtikammio on pienempi ja viritetty matalalle. Apukammiosta tehdään huomattavasti suurempi ja se viritetään korkeammalle.  On makuasia, mitoitetaanko kotelo piikkaavaksi vai kattamaan tasaisemmin koko soittokaista. Refleksiputkista tulee pitkiä, joten niiden paikat kannattaa miettiä huolella, jotta törmäyksiltä vältytään.