Introduction

This description is only in Dutch now, a English version will be published as soon as possible.

De bedoeling van de ondergaande beschrijving is om zo gedetailleerd mogelijk de bouw van mijn eerste set ESL's te beschrijven. Hierbij zal ik ook alle problemen en oplossingen , gebruikte materialen en werkmethodes uit de doeken doen. Hiermee hoop ik andere beginnende bouwers te stimuleren en helpen in de start van een project dat uiteindelijk echt wel de moeite waard is gebleken. Ik ga de bouw van de ESL's cronologisch beschrijven.

Sources

  1. Elektrostatische Luidsprekers zelf bouwen of zelf kopen van E. Fikier uitgegeven door Elektuur. Het boek bevat een schat aan onmisbare informatie en uitleg over de theorie, achtergrond en praktijk om een ESL zelf te bouwen . Ikzelf heb het meerdere keren doornomen en mijn ESL184GEV is eigenlijk een afleiding van de ESL175 beschreven in het boek. Ikzelf heb het boek uit de plaatselijke bibliotheek en het was ook de direkte aanleiding om met het project te starten. Helaas niet meer verkrijgbaar in de boekhandel.
  2. ESL 182 TEW Op deze site van Tim Weert vind je de volledige beschrijving van zijn ESL. Ik heb voor een groot stuk de afmetingen en bouwwijze van Tim gevolgd. Heel interessante en to the point lektuur voor de zelfbouwer dus.
  3. http://www.casema.net/~rwdelugt/eslpag.htm Op deze site vind je de ervaringen van Rob de Lugt. Een heel ander bouwwijze, maar met prachtige resultaten. Ook de moeite waard is zijn commerciele site van Audio4 waar ik mijn overzet tfo's haalde.

Advertisement

Description

Measurements

De ESL 184 is een full range ESL en is dus behoorlijk groot. Hij oogt wel heel slank en staat niet in de weg. Hoogte ESL : 184cm Breedte paneel: 260mm Dikte paneel : 46 mm.

ESL with clothe down

ESL with clothe

Side view of ESL with subwoofer in the background

De voet bevat de trafo en HS unit en bevat een aan uit schakelaar met lampje , de luidsprekeraansluitingen en een netsnoer met stekker 220V voor de voeding van de ESL. Afmetingen : 295mm breed x 168mm hoog x 365mm diep Totaal gewicht ESL: 21kg

Room placement

De ESL's spelen samen met een dynamische subwoofer waarover later meer. Ze staan ongeveer 3,5m uit elkaar en gericht op een centraal luisterpunt. Hier is het ESL effect het mooist. Dit wil echter niet zeggen dat de ESL elders in de kamer niet goed zouden klinken. De ene ESL staat op ongeveer 0,45m van de muur , de ander op ongeveer 1,2m. De subwoofer staat in een hoek van de kamer vlakbij de rechter ESL. Dit hoort men niet daar de weergegeven frequenties onder de 100Hz zitten. De bassen vloeien dus mooi in het totaal geluidsbeeld.

ESL's in the living room

Building the ESL's

The Stators

In het BRICO center heb ik 4 MDF panelen van 18mm dik laten zagen op maat 1800mm x 260mm. Dit worden de 4 statoren. Met een bovenfrees heb ik vervolgens per stator 13 rechthoekige gaten van 105mm hoog x 160mm breed onder elkaar gefreesd. Tussen elk gat is een strook gelaten van 12mm, de bovenste strook is 50mm, blijft onderaan een strook van 241mm. Aan de zijkanten is aan weerszijden een strook van 50mm. Maar dit alles is duidelijker op de bijgevoegde tekeningen

Top view of stator

De donkerblauwe lijnen is de stator MDF plaat De cyaan lijnen zijn de uitgefreesde groeven. Deze zijn ongeveer 8mm diep. Bovenaan en onderaan merk je de groeven waar de nageltjes verzonken worden ingeboord en genageld. Onderaan zie je de verbindingsgroef naar de voet van de stator. Hierin komen later de draden van de statoren naar de transfo In een van de statorplaten (rechts op de tekening) komt aan de rechterzijkant een lange groef tot aan de voet van de stator. Hierin komt later de kabel die de drie aansluitstukken voor de hoogspanning (op de folie) zal verbinden met de Hoogspanningsunit in de voet. Deze groef zal later volledig afgedekt zijn met het rechter afstandsstuk, waarin enkel drie gaatjes komen om de drie aansluitstukken met de kabel te kunnen verbinden.

De volgende stap is het uitfrezen van twee groeven, een onderaan en een bovenaan, waarin de nageltjes voor het opspannen van de draad verzonken moeten zitten. Deze groeven zijn iets langer dan 160mm en ongeveer 1,2 cm breed en 8mm diep. Loodrecht op de onderste groef wordt een groef naar de onderkant van het paneel gefreesd. Die zal dienen om de statordraden naar de onderkant van het paneel in de voet binnen te brengen.

Voor 2 panelen ,eén voor elke ESL, wordt langs de rechterzijde in de 5cm brede rand nog een groef gefreesd welke de draad zal bevatten die de 3 aansluitstukken met elkaar en de voet moet verbinden.

Front stator and back stator

Meer zal duidelijk zijn op de bijgevoegde tekeningen. Zo , dit was het freeswerk. Een en ander kan uiteraard afgewerkt worden met schuurpapier en vervolgens mooi ontstoffen.

Nu volgt het schilderen van de statorpanelen. Ik heb eerst een witte grondlaag toegepast (met borstel en rol) en vervolgens een blauwe bovenlaag eveneens met borstel en rol. Beter afgewerkt is misschien het verven met spuitpistool.. (voor volgende keer), maar het resultaat mag gezien worden.

The nails

Ik heb hiervoor spijkertjes van 16mm lang en 2mm dik gebruikt met een platte kop van 3,5mm diameter. Het is belangrijk deze niet direct in het MDF te hameren maar eerst voor te boren met een fijn (print) boortje. Doe je dit niet dan gaat gegarandeerd het MDF splijten. De spijkertjes komen dus verzonken in de onderste en bovenste groef, zodanig dat hun kop gelijk, of iets onder het vlak van de MDF statorplaat zit. Zie tekening Ik heb 40 draden per statorplaat dus bovenin zitten 20 spijkertjes en onderaan 21.De spijkertjes zitten center-center 8mm uit elkaar. Zie tekening

20 nails at the top of the stator and 21 nails at the bottom

In total there are 5 segments, two on this drawing

Detail of the nails

The glueing of the wires

De onderste en bovenste sleuf met nageltjes, heb ik volledig opgevuld en gladgestreken met plamuur zoals men die voor autocarrosserieherstelling gebruikt. Vervolgens heb ik de draden op de 12 dwarsstroken van 12mm (tss de freesgaten) vastgelijmd met 2 componenten polyurethaanlijm. Hiervoor heb ik de draden op hun plaats gefixeerd met papiertape en vervolgens daar waar de lijm moet komen afgeplakt met papiertape. (dit zie je mooi op foto op de site van Tim Weert). Vervolgens wordt de lijm met een houten spateltje mooi tussen en over de draden gesmeerd, zodat er geen lijm meer boven de draden uitsteekt. Ik heb dan direct de tape verwijderd en eventuele lijmuitsteeksels welke hierdoor ontstaan weer glad gestreken.

Guide for the wires

Als hulpmiddel om alle draden mooi op hun plaats te krijgen (vooraleer men de tape aanbrengt) heb ik een soort kammetje gemaakt met een stuk hout en nageltjes, waardoor de draden precies even ver van elkaar liggen ..

The spacers and the connectors for the HV on the membrane

Voor de afstandsstukken heb ik gladgeschaafde houten latjes gebruik van 3cm breed en 4mm hoog met afgeronde hoeken (aan één zijde)

Spacer and plastic nut and bolt

Deze waren zo te koop in BRICO doe het zelf zaak bij het hout. Deze zijn op maat en in de hoeken in verstek gezaagd en vervolgens met polyurethaan bootvernis geverfd om zoveel mogelijk vochtinvloeden uit te sluiten.

Aan de onderzijde van de afstandsstukken heb ik een dubbelzijdige tape aangebracht, waarmee de afstandsstukken op de MDF statorplaten worden gekleefd. (Mijn bedoeling in het ontwerp van de ESL was dat ik ten allen tijde de volledige ESL wil kunnen demonteren en hermonteren zonder schade, dus ook de afstandsstukken).

Aan de bovenzijde van de afstandsstukken heb ik een stevige montagetape (TESA 4651) van 0,3mm dik gekleefd met als enige doel de totale dikte van de afstandsstukken te verhogen tot 4,3mm.

Hierbovenop komt weer dubbelzijdige tape die later de folie op de afstandsstukken zal kleven. Vermits later de 2 statoren met bouten stevig tegen elkaar worden getrokken ben ik overtuigd dat het membraan,dat aan weerszijden met dubbelzijdige tape op de afstandsstukken wordt gehouden, op zijn plaats zal blijven en toch gemakkelijk demonteerbaar en vervangbaar blijft.

Detail drawing with measurements

  • Blauw: statorplaat MDF
  • Ciaan: De freesgroeven
  • Geel: De afstandslatten
  • Wit: De gaten+bouten
  • Magenta: de aansluitplaatjes koper
  • Rood: de spijkertjes

Hierop ziet men duidelijk dat het rechter afstandsstuk de freesgroef voor de HS kabel bedekt. Men ziet ook dat de aansluitplaatjes precies boven deze groef zitten . Men ziet ook dat de 2 groeven met spijkers binnen de afstandsstukken vallen.

Hierboven ziet men een overzichttekening van de plaatsing van de plastiek (nylon) bouten en volledig boven een detailtekening. Het gat van 8,5mm is door de voorste statorplaat, de twee afstandstukken en de achterste statorplaat geboord. De boutjes en moeren zijn verzonken in de MDF stator. Dit ziet men op de foto's hiervoor.

Vervolgens heb ik de aansluitsplaatjes gemaakt waarmee de HS op de folie wordt gebracht. Dit zijn er 3 per ESL (dus in totaal 6 plaatjes). Deze komen uiteraard maar op een statorhelft per ESL, namelijk de helft waar voordien reeds een groef was gefreesd voor de kabel, die deze aansluitstukken zal verbinden met de voet (HS unit).

Connections for the HV

Links ziet men een tekening met de inplanting van de aansluitstrips voor de hoogspanning op de folie. Rechts is een detailtekening met maten van de strips. De magenta plaatjes zijn deze strips Het zijn koperen plaatjes met een dikte van 0,4mm. Ze zijn 50mm lang en 15mm breed en hebben halverwege een 90 graden overgeplooid lipje van ongeveer 10mm dat door de latjes (geel) van de afstandstukken steekt tot in de groef eronder(ciaan) waar ze aangesloten (solderen) worden aan de kabel,die in deze groef de aansluitstukken verbindt met de hoogspanningsunit. De 13 witte latjes welke links op de tekening te zien zijn, zijn de extra dwarsstukken die nadien in de stator ingelijmd zijn. Hierover leest u verder de reden bij "een probleem doet zich voor".

De aansluitstukken heb ik gesneden uit een koperplaat van 0,4mm dik. Ze zijn ongeveer 5cm lang x 1,5cm breed en hebben halverwege de lange zijde een lipje van een cm breed en een cm lang dat in een hoek van 90 graden geplooid wordt en door een sleufje in de afstandsstukken in de groef voor de verbindingskabel terecht komt (deze groef ligt namelijk onder een van de afstandsstukken. Vervolgens wordt de verbindingskabel aan de onderzijde van het afstandsstuk in de groef, gesoldeerd aan de 3 lipjes en zo ontstaat een perfecte verbinding naar de HS unit. Als verbindingskabel voor de HS heb ik bougiekabel gebruikt (Ik vermoed echter dat dit niet nodig is).

Daar waar deze aansluitstukken (0,4mm dikke plaatjes) op de afstandsstukken zijn gekleefd (met dubbelzijdige tape) heb ik voordien een stukje van de 0,3mm dikke TESA 4651 montagetape (die bovenop de afstandsstukken was gekleefd) weggesneden, zodat de aansluitstukken slechts 0,1mm boven de afstandsstukken uitkomen.

The bolts

Vermits het mijn bedoeling was om de ESL demontabel te houden, heb ik voor het kleven van de afstandstukken op de stator dubbelzijdige tape gebruikt. Hetzelfde principe zal ik aanhouden voor het kleven van de folie op de afstandsstukken, dus zal het eveneens aan weerszijden via dubbelzijdige tape aan de afstandsstukken gehecht worden. Vanuit dit standpunt wordt het dus noodzakelijk om de twee statoren met veel extra kracht tegen elkaar te trekken, zodat de folie stevig tussen de tape en afstandsstukken wordt geklemd, waardoor het niet op termijn zal loskomen. (enkel de tape om alles bijeen te houden zou niet volstaan). Hier komen de bouten dus in het verhaal. Ik heb de twee statorplaten op elkaar geklemd (zoals ze later ook moeten komen te zitten) en heb vervolgens aan weerszijden zoveel mogelijk tegen de zijkant 6 gaten van 8,5mm over de gehele lengte van de stator verdeeld , geboord. Daarna heb ik met een frees (ik had geen boor die groot genoeg was de gaten over een diepte van pakweg 1cm zo uitgefreesd dat de kop van de bouten aan de ene zijde en de moer aan de andere zijde verzonken zitten in de statorplaten. Zie fotos

Detail of panel with additional cross bar and bolt

Detail of panel with additional cross bar

Zo kunnen de twee statorplaten nu met in totaal 12 bouten en moeren van M8 in Nylon (plastiek) tegen elkaar getrokken worden. De nylon bouten zijn in totaal 40mm lang, de kop is 5mm en draadlengte 35mm. Ze hebben een ronde kop met schroefgleuf. O ja, de reden om de ESL demonteerbaar te maken, ligt in het feit dat ik meerdere verhalen van andere zelfbouwers heb gelezen, en vaak zag dat door een of andere fout in de bouw, het element moest ontmantelt worden met alle gevolgen vandien als men polyurethaanlijm gebruikt. Ik acht het dus perfect mogelijk dat ik om een of andere reden mijn element moet ontmantelen en wil hierop voorbereid zijn.

The first problem

De statorplaten zijn gedurende zo'n maand of twee in de huiskamer blijven staan in afwachting van mijn transfokeuze en het maken van de HS unit. Toen heb ik vastgesteld dat de eerst zo strak gespannen draden, nogal los zijn komen te staan??? Er moest dus ingegrepen worden om het probleem op te lossen.

De enige goede oplossing was het verdubbelen van de dwarsstroken waarop de draden zijn gelijmd. Hierdoor krijgen de draden uiteraard niet hun oude spanning terug maar door de verdubbelde ondersteuning komen ze weer mooier strak te staan . Ze worden dan immers om de 5,85 cm ondersteund ipv voorheen om de 11,7 cm Ik heb hiervoor per statorplaat 13 latjes van 16mm lang ingelijmd, halverwege elk freesgat. Dit zijn de witte dwarslatjes welke op de foto's en tekeningen hierboven zichtbaar zijn . Deze latjes zijn gemaakt uit hetzelfde 18mm dikke MDF als de statorplaten zelf, en zijn ingelijmd met polyurethaanlijm. Ze moeten uiteraard perfect in vlak liggen met de statorplaat zelf. Vervolgens konden de draden op deze extra dwarslatten gelijmd worden.

The glue

Ik heb hiervoor niet zoals voorheen de twee componenten polyurethaanlijm gebruikt maar geexperimenteerd met een ander type lijm: nl TEC7 van Novatech N.V. Deze lijm komt in 310ml kokers en wordt aangebracht met een siliconepistool (zeer practisch) . Met de vinger wrijf ik vervolgens de lijm mooi vlak over de draden. De lijm hecht uitstekend en droogt op tot een hard rubberachtig geheel. (Hij wordt nooit keihard, maar wel sterk) Persoonlijk vond ik het aanbrengen veel eenvoudiger dan de 2 componenten polyurethaanlijm, die ik eerder toepaste. Uiteraard moet men nog steeds de te lijmen delen afplakken met papiertape. Wat kan men nu doen om het probleem van nadien slapkomen van de draden te voorkomen (zoals ik voorhad). Ik denk dat ik de volgende keer bij het spannen van de statordraden de statorplaat niet vlak vastklem op mijn werktafel maar in een lichte boog , door onder de kop en de voet een plaatje te leggen en de statorplaat in het midden te klemmen. Als men na het spannen de stator dan terug vlak klemt op de werktafel (om de draden te lijmen), komen de draden hierdoor extra onder spanning te staan . Hierin mag men uiteraard niet overdrijven.

Tensioning the membrane

The stretching jig

Voor het spannen van de folie heb ik een spanraam gemaakt. Hiervoor heb ik een uiterst gladde plaat van 186cm lang x 92cm breed genomen en hiervan aan weerszijden een strook van 15cm afgezaagd. Zo kreeg ik drie stukken. Een linker zijkant van 186cmx15cm, een middenstuk van 186cmx61cm en een rechter zijkant van 186cmx15cm.

Fastening bolt

Vervolgens heb ik 3 trekbeugels gemaakt voor de rechterzijde en 3 voor de linkerzijde. Zie foto De bedoeling is dat ik door het aandraaien van de bouten van de beugel de twee zijstukken naar buiten trek tov het middenstuk. Eerst plaatste ik de drie stukken plaat mooi tegen elkaar. Vervolgens heb ik het membraan met brede goed klevende doorzichtige verpakkingplastiektape op de linker en rechter zijplaten gekleefd en aan de onder en bovenzijde met de hand zo spannend mogelijk aangetrokken en op het middenstuk gekleefd. (Eerst heb ik geprobeerd met papiertape maar die hield niet met de spanning die ik wou bekomen) Vervolgens ben ik de bouten rondom gaan aandraaien waardoor de zijkanten uit elkaar trokken en het membraan op spanning kwam.

Ik heb de spanning heel hoog opgevoerd (totale rek bijna 3cm, dus aan weerszijden en opening van 1,5cm tss middenplaat en zijplaat). Dit lukte na een tweetal pogingen zeer goed, al moest ik er op toezien dat de tape rondom goed hield. Hier en daar moest ik tijdens het trekproces ingrijpen met extra tape als ik die zag loskomen. Omdat ik nog geen mylar had en eerst met goedkope folie wou experimenteren ben ik van start gegaan met (vermoedelijk) PP folie (bloemeninpakfolie) met een gemeten dikte van 26 micron. Hierop heb ik uiteindelijk ook geexperimenteerd met de coating en uiteindelijk is deze (ongeschikte) folie ook in mijn ESL beland. En het speelt nog goed ook.

Nu maak ik mij niet veel illusies dat deze folie zijn spanning zal houden, hoewel de spanning van de folie nu extreem hoog is opgedreven. We zien wel, er is niets aan verloren , de ESL is gemakkelijk demonteerbaar en de PP folie was gratis. Het is een goed experiment en ik hou jullie op de hoogte van het resultaat. Ingeval het op termijn verkeerd zou gaan , dan komt er Polyesterfolie van 12 micron tussen.

Coating the membrane

The airbrush pistol and the 'coating' glue

Ik wou geen laagohmige coating toepassen voor een full range ivm de tijdsconstante dus grafiet was uitgesloten. Ik wou echter ook geen al te hoogohmige coating toepassen ivm verliezen bij lekweerstanden , waardoor de hoogspanning en tevens het rendement drastisch kan dalen , dus behanglijm (methylcellulose) was ook uitgesloten. Het werd dus een experiment met lijm. De "lijmformule": Velpon schoollijm (busje van 100 ml) oplosmiddelvrij (op waterbasis) , gekocht bij de schoolartikelen in het grootwarenhuis Maxi GB Het busje is doorzichtig en de lijm is een kleurloze vloeibare substantie. Het mengsel : 1 deel lijm, 4 delen water , 2 druppels transparant blauwe airbrushverf van createx (op waterbasis) Het aanbrengen : Eerst wordt de opgespannen folie grondig gereinigd en ontvet met ammoniak.

Daarna heb ik de te coaten delen afgeplakt met papiertape , waardoor de coating niet tot onder de afstandsstukken komt, behalve op drie plaatsen naar de aansluitstukken uiteraard. De reden hiervoor is het vermijden of beperken van eventuele lekpads voor de hoogspanning via de afstandsstukken. Vervolgens heb ik met een hobby single action airbrushpistooltje (merk revell , fl 37,- in modelbouw,speelgoedwinkel)en een compressor op ongeveer 2 bar,(voor wie geen compressor heeft bestaan er ook busjes gecompresseerde lucht die je rechtstreeks aan het pistooltje hangt) ongeveer 10 flinterdunne lagen van het mengsel opgespoten. Het aantal lagen heb ik niet geteld. Ik heb tussendoor wel oppervlakteweerstand metingen gedaan.

Tips voor wie niet gewend is met spuitpistool te werken :

  1. Zeer gelijkmatig bewegen en afstand pistool-oppervlak gelijk houden tijdens deze beweging
  2. Eerste lagen moeten heel er dun aangebracht worden (snelle handbeweging). Het mag werkelijk maar een nevel zijn, anders vormen zich druppels die samenvloeien en dat is niet de bedoeling.
  3. Eens deze eerste lagen voor een goede hechtingsfont zorgen kan men de volgende lagen dikker aanbrengen (nooit overdrijven )
  4. Tussen elke laag heb ik met een haardroger het oppervlak gedroogd (dit ziet men doordat de lijm dan een matte film wordt), hierdoor kan men aan een stuk doorwerken en is de klus in een uurtje of zo geklaard.
  5. De druppels airbrushverf zijn niet echt nodig maar geven een visueel zicht van de dekking en gelijkmatigheid van de laag + het is esthetisch ook niet mis. Je krijgt een blauwkleurige doorzichtige folie.

De voordelen: Door de vele vernevelde flinterdunne laagjes is de gelijkmatigheid van de totale coating op alle plaatsen gegarandeerd. Het meetresultaat: Na volledig drogen (met haardroger + paar uurtjes wachten) heb ik waarden tussen 1 GigaOhm en 2,5 GigaOhm gemeten afhankelijk van de posities van mijn meetelektroden op de folie. Dit is goed voor een full range ESL denk ik.

Adding the two stator halfs together

De statorhelften met de aansluitstukken worden klaargemaakt. Dit wil zeggen de bescherming van de dubbelzijdige tape op de afstandsstukken wordt verwijderd. De statorhelften worden op hun exacte plaats op de gecoate folie naast elkaar gelegd. Opletten hierbij want eens de statorhelft is geplaatst, kan deze niet meer verschoven worden op de folie . Vervolgens worden de statorstukken zo hard mogelijk op de folie gedrukt (ik heb meerdere keren met vol gewicht over de rand van de stator gewandeld). Vervolgens wordt de folie rond de statorrand weggesneden. Op dit moment komt de spanning van de folie volledig op de dubbelzijdige tape van de ene statorhelft te staan. (voortwerken is dus de boodschap). Eerst heb ik de folie met de vingers nog eens goed aangewreven op de tape (voor een goede hechting). De uitstekende randen van de folie worden met een cuttermes mooi weggesneden .Daarna heb ik de bouten in deze statorhelft geplaatst en de statorhelft met de folie omhoog op de grond gelegd. De bouten steken nu omhoog door de statorhelft, klaar om de andere helft op de exacte plaats te ontvangen. Vervolgens worden de tweede resterende helften voorbereid, door de bescherming van de dubbelzijdige tape op hun afstandsstukken te verwijderen. Deze helft wordt nu over de omhoogstekende bouten, exact op hun plaats gepositioneerd .Ook hier geldt dat eens geplaatst er niet meer kan geschoven worden. Dit is echter geen probleem doordat de bouten vanzelf de tweede helft op zijn plaats begeleiden. Tenslotte worden de bouten en de moeren stevig aangetrokken en de statoren zijn klaar. Deze laatste werken kan je best met een helper uitvoeren.

The High Voltage Power Supply

Hierover kan ik kort zijn. Ik heb de HS unit cascadeschakeling gemaakt zoals die in het boek van Eddy Fikier staat beschreven. De grootste , die zogezegd 7500V zou leveren. Ik heb ze niet nagemeten, wegen s geen HS probe in mijn bezit. Ik heb wel alle diodes omgekeerd gesoldeerd tov het schema. Ik heb geen printplaat gemaakt. Ik heb uit een plaat polycarbonaat van dikte 4m een plaatje gezaagd van 25cm x 8cm.

The thick blue wire goes to the membrane

Hierop heb ik met de bovenvermelde TEC7 lijm ( gewone hobby of modelbouw lijm zou ook volstaan) de twee printtrafootjes, het zekeringhoudertje, de condensatoren , en de 8 weerstanden omgekeerd (met de pootjes omhoog) gelijmd. Vervolgens heb ik zigzag de diodes op de condensatoren gesoldeerd. Zie foto Proper werken en goede soldures leggen is wel de boodschap, bij het maken van de Hsunit.

The Audio Transformer

The audio trafo

Ik heb gekozen voor de trafo's van AUDIO4 (Rob De Lugt ) De T500 heeft een overzetverhouding van 1/150 . Het is een forse trafo , maar ik geloof dat een trafo beter kan overgedimensioneerd zijn qua vermogen om minder snel in verzadiging te gaan in het laag . Bovendien heeft de T500 het voordeel dat hij verschillende tussenaftakkingen heeft. Deze gebruik ik momenteel nog niet, maar ik plan in de nabije toekomst de bouw van twee hogetonen paneeltjes om mijn ESL in het hoog nog te verfijnen qua weergave. ( daar waar de hihats, cymbalen enz. te horen zijn). Voor deze paneeltjes zal dan een tussen aftakking van 1/37 of 1/75 gebruikt worden. Ik denk namelijk dat een hogetonenpaneeltje op lage overzetverhouding verder door kan gaan in de hoge frequenties dan de full range op 1/150 . Op de primaire zijde van de trafo (kant versterker) is een weerstand van ongeveer 2 ohm geplaatst. Dit zijn de 2 groene weerstanden van 3,9 Ohm parallel op de foto. (weerstanden 15W). Deze zijn daar geplaatst om de versterker niet te zwaar te belasten (impedantie is anders in hoge frequenties te laag)

The Base

De voet bestaat uit een bak in dezelfde MDF plaat als de statorplaten. Het is eigenlijk een rechthoekige doos met buitenmaten : lengte 365mm x breedte 295mm x hoogte 168mm. Deze doos is (in de lengte) in 3 delen verdeeld door twee MDF tussenplaten (in de bak). In het voorste deel bevindt zich de HS unit, In het achterste deel bevindt zich de trafo en het middenste deel is precies 46mm zodat daarin passend de stator schuift. Door deze twee middenplaten en de stator zijn 2 gaten geboord waardoor twee stevige bouten zitten die de stator flink aan de voet vastmaken. Deze bevestigingsbouten zie je duidelijk zitten op de twee voorgaande foto's van de binnenkant van de voet. Onderaan de twee tussenschotten (op de bodem) zijn sleuven gezaagd en de stator staat op rwee blokjes van 2cm zodat langs de onderzijde de kabels tussen de HS unit en trafo en naar de statoren kunnen passeren. Op de fotos is ook te zien dat de 5 statordraden links en de 5 statordraden rechts via een soort connector (zwarte blokjes)verbonden zijn met de trafo. Hetzelfde is ook gebeurd met de dikke blauwe Hs kabel naar de Hoogspanningsunit. De bedoeling is dat ik hierdoor eenvoudig de stator kan demonteren van de voet. Hiervoor moet ik enkel de connectoren lostrekken en de twee bevestigingsbouten verwijderen en de stator kan uit de voet gelicht worden.

The Clothe

Ik heb geopteerd voor de toepassing van een doek om een drietal redenen. Ten eerste als afscherming voor stof en haar. Een ESL trekt door zijn hoge membraanspanning van nature nogal veel stof en haar aan. Als dit zich tussen het membraan en de stator nestelt, krijg je vonkdoorslag en vervelende geluiden , maw slechte werking. En vermits er een grote Duitse herdershond rondloopt is er nogal wat rondvliegend haar. Ten tweede vanuit esthetisch oogpunt. Hoewel het zicht op een "naakte ESL" best spektakel en verwondering kan opwekken bij veel kennissen , is het voor een zelfbouwproject veelal "afgewerkter" met een mooi doek ervoor. Ten derde en dat is wat mij betreft de belangrijkste reden is er de verlaging van de resonantiefrequentie van de ESL. Ik heb hiervoor een test gedaan : De resonantiefrequentie ESL links: met doek 33Hz, zonder doek: 39Hz, ESL rechts: met doek 30Hz , zonder doek 35Hz.

De test is uitgevoerd met een geluidskaart van een PC aangesloten op mijn versterker welke een sinussignaal genereerd. De reden dat links en rechts niet volledig identiek zijn ligt vermoedelijk aan de opstelling van de ESL. De ene staat veel dichter tegen een wand dan de ander. Het doek bestaat uit een heel dunne doorschijnende blauwe kleding voeringstof. Behalve het feit dat de resonantiefrequentie zakt met het doek op de ESL, is de resonantie, als ze dan toch optreed, veel gedempter dan zonder doek en ook dat is belangrijk.

Ik vermoed dat als men een ietsje zwaarder doek toepast (het mijne is werkelijk flinterdun en doorschijnend), de resonantiefrequentie nog verder zakt of dempt en dat is een heel handig hulpmiddel bij de zelfbouw van ESL's . Een eenvoudig doek kan bereiken wat veel elektronica niet lukt. Het heeft alles te maken met de akoustische weerstand van het doek.

In tegenstelling tot het meer klassieke voorzetraamwerk waarin een doek gespannen wordt, aan weerszijden van de stator, heb ik geopteerd voor een andere , eenvoudige , oplossing. Ik heb een soort kous gemaakt (zonder voet), een buis dus, van een stof die stretcht (rekt). Die kan eenvoudig over de stator geschoven worden en vermits de stof rekt , blijft deze mooi zitten. Het resultaat kan je zien op de fotos van de eerste bladzijden. De naad steek je uiteraard aan een van de zijkanten van het paneel.

Testing

De eerste ESL is klaar en wordt aangesloten aan de versterker samen met aan de andere zijde een dynamische luidspreker. Mijn eerste vaststelling is nogal negatief. Hij speelt (zoals verwacht) stiller dan de dynamische luidspreker (rendement ESL is lager) . Er is minder bas en bovendien loopt de hoogweergave op het eerste gehoor minder ver door. Niet zo mooi dus. Twee dagen later is de tweede ESL spelensklaar gestoomd, dus de dynamische luidspreker wordt vervangen door de tweede ESL. Bovendien hangt mijn centrale subwoofer (weergave tussen 28Hz en 100Hz) er ook nog bij.

Dit is een openbaring. Met de 2 ESL's aangesloten laat de nieuwe installatie pas zijn ware aard kennen. Als ik in mijn centrale zetel ga zitten, krijg ik een stereobeeld te horen dat ik voordien met de dynamische luidsprekers nooit heb ervaren. Het is alsof de muziek vanop een podium tussen de 2 ESL's komt. Zangstemmen centraal , een gitaartje links, synthesisers doorheen de ruimte. Achtergrondstemmen er ergens tussenin. Je kan werkelijk de verschillende instrumenten en stemmen gedetailleerd in de ruimte gaan plaatsen. Dit is nieuw voor mij. De muziek komt niet meer uit de luidsprekers maar leeft in de ruimte. Maar wat dan met de bas.

Zonder de subwoofer vind ik persoonlijk dat er te weinig bas is (naar mijn normen). Ik was vroeger bassist in een rock/funk bandje en ben nogal gevoelig op dat punt. Met de dynamische subwoofer erbij is het klankbeeld pas echt af voor mij. Ik kan het dan ook iedereen aanraden die een ESL 175 bouwt om hem aan te vullen met een subwoofer. Het beste maak (of koop) je iets waarvan de laagdoorlaat niet hoger is dan rond de 100Hz maar die wel diep doorgaat . Hiermee krijg je een mooie aanvulling in het gebied waar de ESL begint te verzwakken. Ik heb gemeten op de ESL en o ja die gaat echt wel door tot onder 50Hz , alleen t'is naar mijn zin te weinig. Voor wie geen subwoofer kent, kan ik verzekeren dat ook dat een fantastische geluidservaring kan zijn als je die voor t'eerst aankoppelt.

De reden om de overgangsfrequentie rond de 100 Hz te houden (niet hoger) is nogal evident. Zo vermijd je voor een groot stuk de vele problemen die bij een echt hybride systeem naar voor komen. Bovendien kan de subwoofer eender waar geplaatst worden, want evenals de ESL's hoor je (bij dergelijke lage frequenties) niet waar het geluid vandaan komt. In mijn geval is het een passieve subwoofer. Beter is uiteraard een aktieve waar men het geluidsniveau heel nauwkeurig kan afstellen op de ESL's En wat met het hoog. Dit is eigenlijk wel OK. Momenteel zet ik de aktieve klankregeling (ofwel versterker, ofwel equilizer) ietje omhoog rond de 16 kHz Ik vermoed dat het feit dat ik een hoge overzet 1/150 gebruik er wel voor iets tussenzit dat het hoog wat minder ver doorgaat. Bij dergelijke overzet krijgt de trafo vermoedelijk te maken met parasitaire capaciteiten die een laagdoorlaatfilter gaan vormen. Bovendien zal het feit dat ik (voorlopig althans) speel met een PP membraan dikte 26 micron, ipv Mylar 12 micron er ook wel voor iets tussenzitten.

Het is eigenlijk niet echt nodig, maar puur voor de fun, ben ik van plan smalle hoogpaneeltje te bouwen, die aangedreven worden op een overzet 1/37 van een tussenaftakking van dezelfde transfo's. Dat is nu net het leuke aan de AUDIO4 transfo's. Ik hoop daarmee de hoogweergave vooral te verfijnen. Een specifiek hoogpaneeltje (op lage overzetverhouding) klinkt zeker mooier dan het hoog van een full range, alleen de afstemming met het grote paneel zal misschien wat lastig worden. Tenslotte het rendement. OK ze spelen stiller dan mijn dynamische luidsprekers (voor hetzelfde geluidsniveau moet de versterker verder opengedraaid worden.). OK Hun maximale geluidsdruk is lager dan mijn dynamische luidsprekers. Maar wees gerust, Ik kan het kot nog steeds op stelten zetten als ik daar zin in heb (vraag maar aan mijn vrouw) . Ze spelen echt niet " stil". Alleen vind ik dat ze veel beter te genieten zijn (in de late uurtjes) op stil niveau, dan mijn dynamische luidsprekers. Hun prachtige transparantie blijft behouden, waar mijn andere 'boxen' eerder gaan klinken als een radiootje als ze stil spelen.

Ook heel leuk is die typische eigenschap van een ESL lijnbron dat het geluidsniveau als men zich van en naar de bron beheeft nauwelijks wijzigt. Dat is wel even anders bij een dynamische luidspreker (puntbron), die als je ernaast staat in je oor loeit, maar als je je verwijderd heel snel mindert (kwadratisch). De televisie: Ik heb namelijk mijn TV toestel op mijn stereo aangesloten, en dat is met de ESL's en de subwoofer een echte cinema ervaring. Ik had dat voordien al met mijn dynamische boxen, maar gebruikte het bijna nooit wegens "niet natuurlijk". Met de ESL komt het geluid van de film tot leven in de kamer op een heel natuurlijke manier, echt wel de moeite waard. (Je TV moet dan wel tussen de twee ESL's staan). Je hebt met de ESL's zeker geen behoefte aan dat centrale speakertje. De zogenaamde sweet spot: Die is er helaas wel degelijk. Het echte ESL effect krijg je enkel op die centrale plaats . Je hoort het hoog ook afnemen als je je verwijderd van de ze plaats. Ik vermoed wel dat ook dat iets zal verbeteren met een heel smal hoogpaneeltje. ( de bundeling van hoog blijft beperkter en wordt breder uitgestraald). Het is wel niet zo dat de ESL's elders in de kamer niet zouden te genieten zijn, zeker wel maar dan klinken ze meer als gewone luidsprekers. Het echte "effect" krijg ik enkel op die centrale plaats. Ik moet wel zeggen dat het sinds de ESL's de eerste keer is dat ik het echt de moeite vind om eens te gaan zitten om een ganse CD te beluisteren.

A second problem arises

Na zo ongeveer een week luisteren stel ik vast dat de ESL's in stille passages, of als ze gewoon opstaan zonder muziek ,een beetje sisselen. ( een geluid zoals de statische elektriciteit als men over een TV scherm wrijft). Bovendien wordt het erger want het geluid gaat soms over tot het membraan een plop van een ontlading laat horen. ( en die is wel goed hoorbaar) . Daarna wordt het weer stil, om een beetje later weer van vooraf aan te beginnen. Dit is irriterend.

Eerst heb ik het membraan na 8uurtjes ontladen, eens goed gestofzuigd, maar dat bracht geen verbetering. Het was dus niet gewoon stof. (Buiten was het wel erg vochtig weer). De Hoogspanning moest dus verlaagd worden. Dus heb ik mijn HS unit (cascadeschakeling E FIKIER) regelbaar gemaakt, door een simpele potentiometer van 1MOhm bij te voegen. Ik heb juist na de 2 printtrafo's deze potmeter over de volledige spanning (ongeveer 213V) gezet en de regelbare aftakking gaat naar de eerste condensator/diodes van de cascadeschakeling. Hierdoor krijg ik op een simpele manier een spanningsdeler, waarmee ik de voedingsspanning van de cascade kan regelen van 0 tot 213V en dus op die manier de HS spanning zelf.

Na wat proberen heb ik vastgesteld dat wanneer ik de potentiometer regel op 175V (ipv 213V max) Het fenomeen grotendeels uit de wereld geholpen is. (Af en toe komt het er wel nog lichtjes door) Spijtig dat ik niet kan meten wat de corresponderende Hoogspanning is (dat zou interessant zijn om weten) Nadien heb ik nog wat rendementsmetingen gedaan met een sinussignaal van resp 100Hz, 500Hz, 1000Hz en 5000Hz. Eerst op de max Hoogspanning (instelling voeding 213V) en dan op de verlaagde Hoogspanning ( instelling voeding 175V). Ik heb hiervoor een dB meter op een afstand van 1m van de ESL gelegd. De verlaagde Hoogspanning had hierbij een vermindering tussen 1dB en 2dB tot gevolg. (op meetwaarden rond de 60 a 75dB). Ook heb ik bij deze metingen vastgesteld dat bij de sinus van 100Hz en de maximale HS waarde het signaal serieus gestoord was (distortion) en dit was zo tot zich een ontlading (plop) voordoet. Met de verminderde HS spanning blijft het signaal wel zuiver. Het is nu afwachten wat er verder nog gebeurt, ik denk dat het probleem opgelost is. Ik blijf het alleen eigenaardig vinden dat het fenomeen zich pas na enkele dagen is beginnen voordoen en dag na dag meer opviel.

Conclusion

Tot zover het ESL avontuur, dat voor mij echt wel de moeite waard was.