概要

VituixCADを用いてエンクロージャーの設計を試し、目標とした特性を得るエンクロージャー設計値を求めることができた。

背景と目的

最近、久しぶりにスピーカーエンクロージャーの製作をしようと考えている。検討課題の1つとして、エンクロージャーの設計がある。先日、以下の通りVituixCADを用いてクロスオーバーネットワークの検討を行い、VituixCADが非常に有用だとわかり使い方に慣れたので、引き続いてエンクロージャーの設計にも使ってみる。

dekuo-03.hatenablog.jp

詳細

1. 条件と設計目標

先日のクロスオーバーネットワーク検討と同じユニットを用いることとする。

エンクロージャーは、ウーファーとミッドハイが装着される2wayとする。

ウーファーに対しては、バスレフ方式とし、一般の音楽系ソースに収録されていると考えられる最低音40Hzを再生できることを目標とする。

ミッドハイに対しては、フルレンジのユニットのため後方に放射される音をウーファーと混ぜないように、エンクロージャー内に小さな仕切り部屋を作るイメージの密閉とする。そのうえで、クロスオーバー帯域付近で容積による影響が少ないできるだけ小さい容積を決めることを目標とする。

ウーファー
- ユニット: DC200-8(20cmウーファー、Dayton Audio)
- エンクロージャー方式: バスレフ
- 目標低域再生周波数: 40Hz程度@-3dB
ミッドハイ
- ユニット: DCU-F081A(8cmフルレンジ、Parc Audio)
- エンクロージャー方式: 密閉
- 容積: 2.4L未満で、かつ、600Hzにおいてエンクロージャー容積による音圧変化が0.5dB以下

2. 参考資料

https://www.audifill.com/essay/eng/200404_vituixcad_manual.pdf

3. 基本手順確認

VituixCADのTools>Enclosureという機能を用いる。ユニットごとのTSパラメータがデータベースとして保存してあり、ユニットを選ぶといろいろなエンクロージャー方式で低域特性をシミュレーションできる。バッフルステップを重畳することもできる。

手順を列挙すると、以下のようになる。

TSパラメータ取得
エンクロージャー方式選択
バッフルステップの重畳
パラメータ調整
仕上がり特性のエクスポート

4. ウーファー(DC200-8)

4.1 TSパラメータ入力

Enclosure機能データベースにはデータがなかったため、メーカーWebサイトから取得し入力した。なお、Rmsは不明であったため、以下の式を利用して算出した。

$\displaystyle R_{ms} = \frac{1}{Q_{ms}}\sqrt{\frac{M_{ms}}{C_{ms}}}$

4.2 容積とバスレフポートサイズ検討

目標特性は、バッフルステップ(Diffraction)を考慮しなくてはならないため、まずAlignタブのDiffractionの設定で、前回算出したバッフルステップ特性を読み込んだ。

この状態で、EnclosureタブでRadiator Type = Bass reflexを選び、Volume、Vent のLength,Diamを調整して、SPLのグラフで茶色の線が目標特性である40Hz付近で-3dB以内となる状態を探す。結果的に、

容積34L
半径7cm、長さ24cmのポート

となった。最後にインピーダンス特性をエクスポートしておく。

5. ミッドハイ(DCU-F081A)

5.1 TSパラメータ入力

Enclosure機能データベースにはデータがなかったため、メーカーWebサイトから取得し入力した。Cmsは下記。Rmsは4.1の式と同様。Xmaxはわからなかったため、適当に入力。これは、水色の線＝理論上実現できる最大音圧が変わるだけで、最終的に欲しい特性カーブを算出するうえでは必須ではないため。

$\displaystyle C_{ms}=\frac{1}{4\pi^2{f_0}^2M_{ms}}$