Start Nieuws ESL-dagen Inhoud Weblinks

Plaatstator


Het ontwerpen van ESL plaatelementen

 

Een ESL-element van geperforeerde metaalplaat bestaat uit een sandwich van twee gelakte geperforeerde platen met daartussen de afstandsstukken. 
Precies tussen deze afstandsstukken bevindt zich het membraan.

Elk ESL-element heeft:

  • een bepaalde oppervlakte

  • een bepaalde afstand van membraan tot stator

  • een bepaalde verdeling van de breedte van het membraan in segmenten

De oppervlakte van een ESL-element
ESL-elementen voor het laag of voor breedbandweergave hebben in verband met de weergave van lage frequenties een grote tot zeer grote oppervlakte.
Wordt een ESL-element alleen toegepast voor het hoog of het middenhoog, dan kun­nen de afmetingen veel kleiner worden (zie figuur 5.1). Voor de weergave van het hoog, bijvoorbeeld vanaf 2000 Hz, is een ESL-element met een oppervlakte van circa 0,1 m2 voldoende.

Voor frequenties vanaf 600 Hz moeten we rekenen op een benodigde oppervlakte van 0,5 tot 0,6 m2. Voor breedbandweergave of voor de weergave van alleen het laag is een oppervlakte nodig van 0,8 tot 1,2 m2.De benodigde oppervlakte kan worden verkregen door meerdere identieke elementen boven of naast elkaar te plaatsen. Als bijvoorbeeld een totale elementoppervlakte van 0,9 m2 nodig is, dan kunnen we dit bereiken door drie identieke ESL-elementen van 0,3 m2 (60 x 50 cm) boven elkaar te plaatsen.
Figuur 5.1. Een opengeklapt ESL-element, waarbij duidelijk de constructie zichtbaar is. Het membraan moet er nog tussen worden gelijmd.


De afstand van membraan tot stator

De afstand van membraan tot stator wordt bepaald door de laagst weer te geven fre­quentie (membraanuitslag) van het ESL-element. Deze afstand wordt bepaald door de dikte van de afstandsstukken, (zie hoofdstuk 4.2).

Verdeling in segmenten
Een ESL-element kan door middel van afstandsstukken met een breedte van 10 tot 15 mm verdeeld worden in segmenten. Deze verdeling is om twee redenen wenselijk, namelijk voor de statische stabiliteit van het membraan (zie hoofdstuk 4.5), en voor de spreiding van de hogere frequenties (zie hoofdstuk 4.3).


Bij de verdeling in segmenten dienen we er rekening mee te houden dat ongeveer twee­derde van de breedte van het ESL-element gereserveerd dient te worden voor de weer­gave van de laagste frequenties. Bij een breedband-ESL met een totale membraanop­pervlakte van 0,9 m2 wordt deze verdeeld in drie identieke ESL-elementen van 0,3 m2
(60 x 50 cm, zie figuur 5.2).
Van de breedte gebruiken we twee- derde voor de weergave van de laagste frequenties, bij een 50 cm breed element dus 33 cm.

Deze 33 cm kunnen we verdelen in drie segmenten van 11 cm. De resonantiefrequen­tie is dan 70 Hz (bij d = 2 mm). De resterende 17 cm wordt verdeeld in segmenten die ervoor zorgen dat de spreiding van deze hogere frequenties sterk verbetert. We kunnen bijvoorbeeld segmenten toepassen met een breedte van 6, 4, 3, 2, 1, 0,6 en 0,4 cm. In dit voorbeeld is nog geen rekening gehouden met de breedte van de afstandsstukken zelf.

Figuur 5.2. Maatschets voor een stator van de Electrostatic ESL 240


Het is ook mogelijk om elementen te maken met een langwerpige in plaats van een rechthoekige vorm, en deze naast elkaar te plaatsen in een frame. Om dan toch een goede spreiding te krijgen dienen de elementen in een boogvorm worden opgesteld, waarbij de hoeken tussen de elementen onderling niet groter mogen zijn dan 7 a 8 gra­den. De bolle kant is de luisterkant.
Voor een breedband-ESL van 0,9 m2 zou men dan 6 elementen kunnen maken met de afmetingen 100 x 15 cm. Deze elementen kunnen dan eventueel onderverdeeld wor­den in segmenten, dit in verband met de statische stabiliteit.

 

De constructie van ESL- plaatelementen

Een ESL-element van geperforeerde metaalplaat bestaat slechts uit enkele onderdelen: twee geperforeerde platen met daartussen de afstandsstukken en het membraan. Deze onderdelen behandelen we nu.

De statorplaten
Voor de statoren nemen we geperforeerd aluminiumplaat of staalplaat met een dikte van tenminste 1 mm. Geperforeerd staalplaat is beter dan aluminiumplaat omdat die een grotere massa en stijfheid heeft. De ronde gaten in het materiaal dienen een diameter te hebben van 3 a 4 mm.
Kleinere gaten in het materiaal geven problemen bij het lakken omdat de verf de neiging heeft de gaten te verstoppen. Bij grotere gaten in de platen is het elektrisch veld tussen het membraan en de stator minder homogeen, dus niet gelijkmatig verdeeld.
De verhouding materiaal : gaten dient ongeveer 60 : 40 te zijn, dus 60 % van de oppervlakte is metaal en 40% gaten.
Het is belangrijk deze 60/40-verhouding aan te houden bij de keuze van het plaatmateriaal. Een geperforeerde plaat met een lager gatenpercentage zal akoestisch minder open zijn, en dat resulteert in een wat warmere, minder transparante weergaven.
Geperforeerd staalplaat is verkrijgbaar in platen van 200 x 100 cm. Deze platen hebben ongeperforeerde kanten, waardoor de afmetingen van het geperforeerde gedeelte
van de plaat 196 x 98 cm bedragen. Het is vaak voordeliger om de plaat per hele plaat te kopen; in de ijzerhandel kan de plaat dan op de gewenste maat geknipt worden.
De geperforeerde plaat is niet zonder meer als stator te gebruiken. De platen moeten eerst gelakt worden, anders zou tussen een ongeïsoleerde plaat en het membraan meteen een vonk overslaan. Door het lakken krijgen de platen een isolatielaag. Naarmate de isolatie beter is neemt de kans op doorslag van het element af. De laklaag op de plaat (stator) vormt samen met de isolatieweerstand van de lucht tussen membraan en stator een spanningsdeler, dus twee hoogohmige weerstanden, die ervoor zorgen dat het spanningsverschil tussen membraan en stator afneemt. Een deel van de spanning tussen membraan en stator staat dus over de laklaag, waardoor de elektrische veldsterkte tussen het membraan en een stator lager wordt.

De laklaag op de platen heeft ook nog twee andere functies, te weten het toevoegen van extra massa aan de platen, waardoor de resonantiefrequentie van de stator daalt, en de demping van trillingen die kunnen optreden bij de resonantiefrequentie van de plaat. Staalplaat heeft namelijk een hoge stijfheid, maar een geringe eigen demping bij de resonantiefrequentie.
Een ander belangrijk aspect is dat door het perforeren de platen aan één kant bij de gaten een scherpe rand hebben gekregen. Een geperforeerde plaat heeft dan ook een gladde en een ruwe kant. Deze scherpe randen bij de gaten zorgen voor een minder homogene veldverdeling; de veldsterkte op en rond deze scherpe randen is hoger dan elders op de plaat. Daar is de kans op overslag dan ook het grootst.
Het beste is om deze scherpe randen met behulp van een zuurbad (bijvoorbeeld een bad van technisch zoutzuur 30 %) te verwijderen (etsen). Na het etsen zijn de scherpe randen volledig verdwenen.
Men dient bij het etsen veiligheidsmaatregelen te nemen, zoals het dragen van een veiligheidsbril en zuurvaste handschoenen. Het etsen dient buitenshuis plaats te vinden, in verband met het vrijkomen van zoutzuurdampen en waterstofgas. Het verdient aanbeveling om het bad goed af te dekken met plastic folie of met een goed afsluitend houten paneel, dit met het oog op het voorkomen van overlast.
Een bijkomend voordeel van het etsen is dat de microscopische oppervlakte van de platen toeneemt. Op microscopisch niveau worden de platen door het etsen ruwer, waardoor het geleidend oppervlak van de platen met een factor 2 toeneemt.
Door het toegenomen ladingdragend oppervlak van de platen neemt de capaciteit van het ESL-element met een zelfde orde van grootte toe.

Na het etsen van de platen (voor staalplaat duurt dat ca. 48 uur bij 20 0C) zijn deze volledig vetvrij en kan men na het afspoelen met water beginnen met het lakken.
Een alternatief voor het etsen dat in de praktijk redelijk goed voldoet, is het zodanig monteren van de gelakte platen dat de gladde kant van de plaat naar het membraan gericht is en de ruwe kant naar buiten.

 

Het lakken van de platen
De meeste tijd bij de bouw van een ESL-plaatelement gaat in het lakken van de platen zitten. Je kunt het lakken van de platen ook uitbesteden aan de vakman.
Bij een behandeling door de vakman kunnen de scherpe randen die door het stansen zijn ontstaan met behulp van een zuurbad worden weg geëtst. Vervolgens kunnen de platen dan voorzien worden van een elektrostatisch opgebrachte polyurethaanlak (poederlak).
Het is daarbij belangrijk dat de laklaag ook voldoende dik op de platen wordt aange­bracht, met een dikte van 0,1 tot 0,3 mm, dit in verband met het bereiken van een goede isolatie.
Voor het lakken dienen we de op maat geknipte platen eerst te “paren”. Dat wil zeggen dat twee platen samen een paar vormen waarvan niet alleen de afmetingen gelijk zijn, maar waarvan ook het gatenpatroon precies overeenkomt (zie figuur 5.3). Dit is belangrijk als men de platen in een aantal smalle segmenten verdeelt. Voor een lineaire werking van deze segmenten dienen de twee membraanstator capaciteiten namelijk gelijk te zijn.
De gepaarde platen dient men te voorzien van een code, bijvoorbeeld plaat paar A-AA, waarbij tevens aangegeven kan worden wat de gladde en wat de ruwe zijde van de plaat is, omdat dat na het lakken meestal niet meer goed te zien is.

De gepaarde platen moeten voor het lakken goed worden schoongemaakt. Op de platen is namelijk ter voorkoming van roest een laagje olie aangebracht, dat men in een bad met behulp van een borstel en een wasmiddel volledig zal moeten verwijderen.
De platen moeten voor het lakken volkomen vetvrij zijn, daar anders de lak niet goed op het oppervlak van de platen hecht.
Om de platen tijdens het lakken op te hangen, voorzien we deze van stukken massief dun koperdraad, waaraan ook de code van de plaat met behulp van een stukje plakband bevestigd kan worden.
De te lakken platen kunnen naast of boven elkaar in een houten frame worden opgehangen.
Een geschikte lak voor de platen is hoogglans acryllak. Dit is een lak op waterbasis die zeer goed verwerkbaar is en betrekkelijk snel droogt. Voor het lakken kan men het beste een niet te brede lakroller gebruiken.

De kwaliteit van de laklaag is in hoge mate bepalend voor een storingvrij functioneren van het ESL-element. De laklaag dient na het lakproces dan ook van een onberispelijke kwaliteit te zijn. Als er op de plaat een dunne of zwakke plek aanwezig is dan kan dit al leiden tot vonkoverslag. De laklaag op de plaat dient niet alleen de plaat voor 100 % te bedekken, maar dient ook over het gehele oppervlak van de plaat een minimum dikte te hebben, dit in verband met de isolatie van de plaat.
Om een egale en voldoende dikke laklaag te krijgen, lakken we de platen in totaal acht maal: zes maal met acryllak en twee maal met polyurethaanlak (parketlak). Het beste is het om de plaat eerst drie maal te lakken met een witte acryllak en vervolgens drie maal met een zwarte acryllak (omgekeerd kan natuurlijk ook).
Na het lakken met de witte acryllak kunt u duidelijk zien hoe goed de zwarte acryllak wordt
aangebracht en of er bijvoorbeeld nog witte plekjes te zien zijn die nog door de zwarte lak heen zichtbaar zijn.

De behandeling met zwarte acryllak wordt zo vaak herhaald totdat de platen volledig zwart zijn en er geen witte plekken of randjes meer zichtbaar zijn.
Als de platen na zes (of meer keren) volledig zwart zijn, kunnen we twee lagen “slotver­nis” aanbrengen met polyurethaanlak. Nadat die lak gedroogd is zijn de platen klaar om met het membraan samengevoegd te worden tot een ESL-element.

Figuur 5.3. De gaten van de beide statoren moeten in elkaars verlengde liggen. (Dus in dit bovenaanzicht: precies boven elkaar.)


De afstandsstukken

De afstandsstukken kunnen gemaakt worden van plexiglas, pvc plaat, papier of karton (zie ook hoofdstuk 4.7). Papier of karton is als afstandsmateriaal zeer goed te gebrui­ken. Het is in vele dikten verkrijgbaar, makkelijk te verwerken en te snijden en het is goedkoop. Wel dient u een hoogwaardige papiersoort te gebruiken, bijvoorbeeld hout­vrij papier of karton.
Voor het knippen of snijden dient men het papier of karton meerdere malen te impregneren (lakken) met polyurethaanlak (parketlak). Het zo behandelde papier of karton is dan niet alleen mechanisch sterker (stijver), maar ook niet meer gevoelig voor vocht. Het is aan te bevelen om de buitenste afstandsstukken uit te voeren in kunststof, bij­voorbeeld plexiglas, en de binnenste afstandsstukken in papier of karton. Men bereikt dan dat het ESL-element een hoge stijfheid krijgt, terwijl de interne demping verbetert. De buitenste afstandsstukken dienen een breedte te hebben van 30 mm; deze dienen bij het lijmen van de afstandsstukken op de gelakte platen 15 mm buiten de platen uit te steken (zie figuur 5.3).
De binnenste afstandsstukken, die de breedte van het element in segmenten verdelen, kunnen het beste een breedte krijgen van 10 à 15 mm.
 

Het lijmen van de afstandsstukken op de platen
Bij het lijmen van de afstandsstukken op de platen nemen we aan dat de platen gelakt zijn en dat de afstandsstukken klaar liggen. De afstandsstukken worden met montagekit op de platen gelijmd. De reden dat we voor dit doel montagekit gebruiken is dat de ESL-elementen dan gemakkelijk demonteerbaar zijn.
Eerst worden de 30 mm brede afstandsstukken langs de buitenkanten van de platen aangebracht, en wel zo dat deze 15 mm buiten de platen uitsteken. Deze afstandsstuk­ken moeten een stukje uitsteken om later de ESL-elementen in het frame te kunnen bevestigen, en om te voorkomen dat aan de randen van de beide platen vonken over­slaan.

Vervolgens brengen we de andere afstandsstukken aan die het element verdelen in seg­menten. De afstandsstukken voor de twee helften van een element moeten zodanig worden aangebracht dat beide helften van het ESL-element elkaars spiegelbeeld vormen (zie figuur 5.1).
Als alle afstandsstukken zijn aangebracht, moet de lijm 24 uur drogen. Het is bij het lijmen van de afstandsstukken belangrijk dat de lijmlaag tussen de afstandsstukken en de platen overal even dik is. Het is daarom aan te bevelen om voor de verdeling van de lijm op de afstandsstukken gebruik te maken van een lijmkam.

Nadat de lijm gedroogd is passen we de beide delen op elkaar, waarbij het belangrijk is dat de gatenpatronen en de binnen liggende afstandsstukken precies boven elkaar liggen.
Als dit niet het geval is moeten we de platen ten opzichte van elkaar zo verschuiven dat de gatenpatronen precies boven elkaar liggen. Door middel van merktekens die op de buitenste afstandsstukken worden aangebracht, geven we de juiste positie van de platen ten opzichte van elkaar aan.
Op een van de twee delen worden vervolgens aan de lange zijde van de buitenste afstandsstukken 3 aluminium aansluitstrips geplakt van zelfklevende aluminiumfolie.

Figuur 5.4. De montage van de aluminium aansluitstrips op een van de buitenste afstandsstukken.

Deze strips dienen zo aangebracht te worden dat ze ongeveer de helft van de breedte van de afstandsstukken bedekken (zie figuur 5.4). Op deze strips wordt later de hoogspanning aangesloten.
De zelfklevende aluminiumfolie is verkrijgbaar bij hobbyzaken. Als de beide delen van het ESL-element zo ver opgebouwd zijn kunnen we verder gaan met het lijmen van de stator op de folie. Voor het spannen van de folie verwijzen we naar hoofdstuk 4.9.

Het lijmen van de stator (plaat) op de folie
Bij het lijmen van de stator op de folie nemen we aan dat de folie reeds gespannen is.
Voor het lijmen van de plaat met de aluminium aansluitstrips gebruiken we een twee­componenten polyurethaanlijm of een goede kwaliteit tweecomponenten epoxylijm. Het gebruik van andere lijmen, bijvoorbeeld contactlijm, is in deze toepassing af te raden in verband met de twijfelachtige hechting op langere termijn. Voor het lijmen moeten eerst de twee componenten worden gemengd. Polyurethaan­lijm blijft na het aanmaken nog ongeveer een uur verwerkbaar.


Alle afstandsstukken worden met een lijmkam met lijm ingesmeerd totdat de lijmlaag overal egaal is aangebracht.

Er mag beslist geen lijm op de aluminium aansluitstrips komen, omdat deze anders geen contact meer kunnen maken met de geleidende laag op het membraan. De lijm dient daarom voorzichtig om de aansluitstrippen heen te worden gesmeerd. De stator (plaat) kan vervolgens omgekeerd midden op de gespannen folie worden gelegd. De stator wordt vervolgens stevig aangedrukt, zodat de lijm goed kan uitvloei­en. Het is van belang dat de stator gedurende het lijmproces goed op de folie gedrukt blijft. Het beste is om een vlakke houten plaat (bijvoorbeeld een paneel van spaanplaat) op de stator te leggen en deze te verzwaren met een aantal gewichten van 20 à 30 kg.
Vervolgens laten we de lijm circa 24 uur uitharden.

Daarna kan de stator met een stanleymes los worden gesneden van de folie. Het is belangrijk dat de folie niet haakt tijdens het los snijden, want dit kan een scheur ver­oorzaken die doorloopt tot in het membraan. Na het los snijden kan de stator worden opgetild en omgedraaid. Als het lijmen goed is gebeurd, staat de folie zonder rimpels strak gespannen.
We kunnen nu met behulp van een multimeter controleren of de hs-aansluitstrips con­tact maken met de geleidende laag op de folie. Meet de weerstand tussen de aansluit­strips.
Als de aansluitstrips geen contact maken met de folie dan kunnen we dit verhelpen door een mengsel van grafietpoeder, water en ossengalzeep met een fijn penseel tussen de folie en de aansluitstrips aan te brengen.
Het is aan te bevelen om de randen van de afstandsstukken daar waar de folie erop gelijmd is, iets af te ronden met schuurpapier, zodat er geen losse foliedelen meer uitsteken.
Als het contact van de aansluitstrips met de geleidende laag op de folie in orde is, kunnen de beide statoren op elkaar worden gelijmd.

Het lijmen van de twee statoren
Na het lijmen van de stator met de hs-aansluitstrips brengen we nu op de tweede stator de van te voren klaargemaakte tweecomponentenlijm aan. Vervolgens leggen we beide delen voorzichtig op elkaar, waarbij we de merktekens op de buitenste afstandsstukken goed in de gaten moeten houden.
We kunnen met behulp van een sterke lamp (de folie is halfdoorzichtig) controleren of de afstandsstukken en de gatenpatronen precies tegenover elkaar liggen. Eventueel kan dit gecorrigeerd worden door de platen voorzichtig ten opzichte van elkaar te verschuiven.

Tenslotte fixeren we de juiste onderlinge positie van de platen door stroken 5 cm breed verpakkingsplakband over de randen van de platen te plakken.
Na het neerleggen van de beide te lijmen delen, kunnen we deze weer het beste verzwa­ren met een vlakke houten plaat of paneel, waarop gewichten worden geplaatst.

Na 24 uur kunnen we de gewichten en het paneel wegnemen. De folie die nog uit de buitenste afstandsstukken steekt, kan met een scherp mesje voorzichtig worden weggesneden.
Vervolgens brengen we de aansluitkabels aan voor de statoren en de hoogspanning (zie figuur 5.5). Voor de aansluitkabels van de statoren kunnen we koperkabel gebruiken met een dikke isolatiemantel. Deze draad kan direct in een hoekje van elke stator op het metaal gesoldeerd worden.

Figuur 5.5. Het aansluiten van de bedrading voor de statoren en het membraan.

Wel moet dan eerst de laklaag op die plaats met een scherp mesje worden verwijderd. De aansluitstrips voor de hoogspanning, die aan een kant uit het element steken, worden via een ongeïsoleerde draad met behulp van aluminiumsoldeer met elkaar doorverbonden. Als dit klaar is, solderen we een soepele koperkabel met een dubbele isolatie aan de onderste hoogspanningsstrip. Het ESL-element is na het solderen klaar voor montage in het frame.

De bouw van het frame en de montage van de ESL-elementen
De ESL-elementen moeten nu bevestigd worden in een raamwerk of frame. Dit frame bestaat in zijn meest simpele vorm uit een open lijst, die gemonteerd is op een voet. De lijst kan van vurenhout gemaakt worden en de voet van MDF of spaanplaat met een hoge persing.
Men is geheel vrij om naar eigen smaak of inzicht een frame te bouwen, dat ook naar eigen inzicht kan worden afgewerkt.
Het is noodzakelijk om het frame voldoende zwaar uit te voeren, in verband met het voork6men van hinderlijke resonanties. Ook is het aan te bevelen om dwarsverbindingen in het frame aan te brengen. Door de
dwarsverbindingen wordt het frame als geheel veel stijver.

De ESL-elementen kunnen in bet frame bevestigd worden met montagekit. Dit vormt een elastische verbinding tussen de elementen en het frame en zorgt er tevens voor dat eventuele resonanties worden gedempt. Ook blijven bij deze wijze van bevestigen de ESL-elementen demontabel; je kunt de elementen uit bet frame verwijderen door de montagekit voorzichtig te verwijderen.
Denk er bij de montage van de elementen in bet (linker en rechter) frame aan dat voor stereoweergave de twee weergevers elkaars spiegelbeeld moeten vormen, dus dat de elementen zo in het frame worden gemonteerd dat de smalle segmenten zich aan de binnenkant van de weergevers bevinden.
Het frame kan na de afwerking worden voorzien van luidsprekerdoek of doek van boogtransparante stretchtricot, dat op een raamwerk wordt bevestigd. Dit raamwerk wordt met klittenband bevestigd op bet frame.
De audiotrafo en de hoogspanningsunit kunnen in een aparte behuizing worden ondergebracht, of in een behuizing in de voet van de ESL.


Bouwbeschrijving Electrostatic ESL 240

Dit is een full range elektrostaat die is opgebouwd uit drie identieke ESL-plaatelemen­ten. De elementen worden boven elkaar geplaatst in een resonantievrij frame (figuur 9.1). In dit ontwerp is gebruik gemaakt van een 1:50 full range audiotrafo en een hoogspanning van 3500 V.
Wat op het eerste gezicht opvalt aan deze weergever zijn de afmetingen en de strakke, moderne vormgeving. De afmetingen van de ESL 240 vloeien voort uit de compromis­loze opzet.

De totale membraanoppervlakte bedraagt 0,93 m2, waarvan 2/3 gebruikt is voor de lage frequenties. Dankzij dit grote oppervlak is de laagweergave voor huiskamergebruik meer dan voldoende. De laagweergave is bovendien van zeer goede kwaliteit, waarbij de afwezigheid van kastkleuring sterk opvalt.
De drie elementen zijn in de breedte verdeeld in acht segmenten. De segmentering zorgt ervoor dat de spreiding van hogere frequenties in het horizontale vlak zeer goed is. Dus als men zijwaarts van de ESL luistert zal de hoogweergave nauwelijks verande­ren.

De plaatsing van drie elementen boven elkaar geeft deze ESL het karakter van een lijn­bron. Dit heeft tot gevolg dat op welke hoogte men ook luistert, de ESL altijd even luid klinkt. De ESL heeft dus in het verticale vlak een zeer homogeen geluidsbeeld. De ESL 240 geeft door het grote membraan- oppervlak een zeer realistische en levensgrote afbeelding van de muziek.
De maximale onvervormde geluidsdruk van de ESL 240 bedraagt 96 dB. Wil men een hogere geluidsdruk bereiken, dan is het mogelijk om meerdere ESL 240’s parallel te schakelen.

Figuur 9.1. De Electrostatic ESL 240, een full-range elektrostaat voor zelfbouw.

 

Constructie van de elementen
De ESL 240 bestaat uit drie identieke elementen. Een element (figuur 5.2) is gemaakt uit geperforeerd staalplaat met de afmetingen 64 x 49 cm. Voor drie elementen zijn 6 platen nodig. Deze kunnen precies uit één geperforeerde staalplaat van 200 x 100 cm worden geknipt. Voor twee ESL’s zijn dus twee van deze platen nodig.
Na het knippen, paren en eventueel etsen kunnen de platen gelakt worden. Voor een uitvoerige beschrijving, zie hoofdstuk 5. De kwaliteit van de laklaag is zeer belangrijk; daarom worden de platen in totaal acht maal gelakt.
De hoogspanning voor deze ESL bedraagt 3500 V. Daaruit volgt dat bij een goed uit­gevoerd lakproces er normaal gesproken geen problemen te verwachten zijn rond de isolatie van de platen.
De afstand tussen membraan en statoren is 2,4 mm; hierbij is ook rekening gehouden met de dikte van de lijmlagen (ca. 0,4 mm). Als afstandsmateriaal kunnen we plexiglas, PVC, papier of karton gebruiken met een dikte van 2 mm. De elektrische veldsterkte tussen membraan en statoren bedraagt 1500 volt/mm.
In verband met de minimale belastingsimpedantie dient bij dit ontwerp in serie met de primaire wikkeling van de audiotrafo een weerstand van 1,5 Ω 9 W geschakeld te wor­den (zie figuur 9.2).
De minimale impedantie van deze weergever daalt dan niet onder 3 Ω; dit maakt het voor de meeste versterkers mogelijk om de ESL 240 zonder problemen aan te sturen. Ook een LCR-kring (hoofdstuk 4.11) is mogelijk.

Figuur 9.2. Het aansluiten van de ESL-elementen op de audiotrafo en op de hoogspan­ningsunit.


Het frame
De behuizing voor de drie elementen bestaat uit een frame dat op een voetplaat is gemonteerd. Zie figuur 9.3. Dit frame bestaat uit een binnenframe en een buitenframe. De drie elementen worden op het binnenframe bevestigd. Het binnenframe wordt eerst in het buitenframe gelijmd. Het buitenframe kan naar wens op de voetplaat worden gelijmd, of met bouten afneembaar op de voetplaat worden bevestigd, waardoor de weergever demontabel blijft. De voetplaat bestaat uit twee MDF-panelen of twee panelen van spaanplaat met een hoge persing van 18 mm, die op elkaar worden gelijmd.
Op het achterste voetpaneel, dat binnen het buitenframe wordt gelijmd, kunnen we de aansluitingen voor de audiotrafo en de hoogspanning aanbrengen. Dit laatste in het geval we gebruik willen maken van een losse behuizing voor de audiotrafo en de hoog­spanningsunit.
Het voorste voetpaneel dient bij voorkeur afneembaar te worden uitgevoerd, zodat de aansluitingen van de audiotrafo en de hoogspanning bereikbaar blijven. We kunnen dit paneel afneembaar maken met behulp van een scharnier of klittenband.
Als we later luidsprekerdoek willen aanbrengen, dient dit eerst te worden aangebracht op een frame. De hoeken van dit frame kunnen in verband met de stevigheid van de constructie worden voorzien van hoekjes, die uit hetzelfde materiaal worden gezaagd.
Voor het frame kan vurenhout worden gebruikt dat een zodanige doorsnede heeft dat het frame vrij blijft van resonanties.

De behuizing van de audiotrafo en de hoogspanningsunit
De audiotrafo en de hoogspanningsunit kunnen naar wens worden ondergebracht in een losse behuizing of in een behuizing op de voet van de ESL. Indien we de behuizing aan de achterkant van de voetplaat plaatsen, dient het frame ca. 10 cm naar voren te worden geplaatst. Aan de zijkant van de behuizing kunnen we een (neon) controle­lampje en een netschakelaar voor de unit plaatsen, en voorts de aansluitingen voor de audiosignalen uit de versterker.

 

Figuur 9.3. De bouwtekening van het frame, inclusief het doekframe van de Electrostatic ESL 240.

 

Opstelling
De ESL 240 heeft weliswaar indrukwekkende afmetingen, maar dit hoeft niet te bete­kenen dat het een sta in de weg is. Hij kan namelijk door gebruik te maken van een lichte demping van de achterkant van de elementen dicht tegen de muur worden geplaatst, waardoor hij niet ver ‘de kamer inkomt’. Als dempingmateriaal kan een oude wollen deken of BAF gebruikt worden. De opstelling is verder niet kritisch, hij neemt genoegen met een plaatsje dicht tegen de muur. Wel kun je beter de twee ESL’s zo opstellen dat ze enigszins op de luisterpositie zijn gericht. 

Frequentiekarakteristiek en impedantie
De frequentierespons van de ESL 240 loopt recht van ongeveer 70 Hz tot meer dan 20 kHz (figuur 9.4). De onregelmatigheden in de karakteristiek zijn voornamelijk ver­oorzaakt door de invloed van de akoestiek van de luisterruimte. Het bleek bij de meting van de frequentierespons moeilijk te zijn om een goede meting te krijgen van een weergever van dit formaat in een vrij kleine luisterruimte (6 x 3 m). De invloed ervan op de meting is dan ook niet te verwaarlozen.
De impedantie karakteristiek is te zien in figuur 9.5. Bij de meting van de impedantie is een weerstand van 1,5 Ω in serie met de primaire wikkeling van de audiotrafo gescha­keld. De minimale impedantie blijft dan over het gehele frequentiespectrum boven 3 Ω. Dit maakt het voor de meeste versterkers mogelijk om de ESL 240 zonder proble­men aan te sturen. De impedantie karakteristiek laat verder zien dat voor frequenties beneden 550 Hz de ESL 240 zich als een spoel gedraagt en boven deze frequentie als een condensator, door de invloed 

van de zelfinductie van de primaire wikkeling van de audiotrafo, respectievelijk de capaciteit van de ESL-elementen. Deze vormen samen een parallelresonantiekring, waarvan het maximum bij 550 Hz ligt.

Figuur 9.3, vervolg. Het doekframe van de ESL 240



Onderdelen en materialen

Hout
Buitenframe
2 vurenhouten balken 66 x 43 mm, lengte 2380 mm
2 vurenhouten balken 66 x 43 mm, lengte 584 mm
Binnenframe
2 vurenhouten balken 43 x 27 mm, lengte 2122 mm
4 vurenhouten balken 43 x 27 mm, lengte 498 mm

Voetplaat
2 x 18 mm dik MDF of spaanplaat 760 x 400 mm
Voetpanelen
2 x 10 mm MDF of spaanplaat 584 x 172 mm
Doekframe
2 vurenhouten balken 30 x 11 mm, lengte 2165 mm
4 vurenhouten balken 30 x 11 mm, lengte 608 mm
1 vurenhouten balk 30 x 11 mm, lengte 200 mm (voor de hoekjes)

Diversen
1 audiotrafo (bijvoorbeeld Amplimo ST 101, step-up ratio 1: 50, 100 VA, 8 Ω, of
Klaré 801 of 802: 1:70 1:50 VA / 8 Ω) (zie besteladressen achterin dit boek)
1 hs-unit 3500 volt (zie hoofdstuk 3.2)
1 weerstand 1,5 Ω 19 W
6 meter Is- kabel (aansluiten statoren)
3 meter dubbel geïsoleerd koperkabel (aansluiten hs-strips)
6 instrumentklemmen (bij een losse behuizing)

5 meter luidsprekerdoek of hoogtransparante stretchtricot, 70 cm breed.
0,5 meter klittenband

Materiaal voor 6 elementen (= 2 complete weergevers)
2 platen geperforeerd staalplaat 200 x 100 cm
2 liter witte acryllak
2 liter zwarte acryllak
1 liter polyurethaanlak (parketlak)
6 meter gemetalliseerd mylar folie 79 cm breed, zie besteladres achterin dit boek)
afstandsmateriaal (plexiglas, PVC, papier of karton 2 mm dik):
24 stuks 670 x 30 mm
84 stuks 610 x 10 mm
1 bus polyurethaan tweecomponentenlijm, bijvoorbeeld Bison, of 1 kg tweecompo­nenten epoxylijm
4 tubes montagekit (Bison, niet op waterbasis)
1 rol verpakkingsplakband, 5 cm breed
1 rol zelfklevende aluminium tape, 5 cm breed

 

 


Start ] Omhoog ] esl-club@dds.nl

Webmaster:
   
Copyright © 2002 ESL-club           


Laatst bijgewerkt: 25 februari 2002