Start Nieuws ESL-dagen Inhoud Weblinks

Project 03


Hybride ESL

Ik ben dus begonnen met de statoren.
Hiervoor heb ik 8 panelen van 1240mm x 250mm gezaagd.
Hieruit heb ik kaders gemaakt met een rand rondom van 40mm.
Alles met een handcirkelzaag, maar wel met een fijn vertand blad erop




Nadien zijn de randen afgewerkt met de geeigende kerselaar afwerkingsboord en een strijkbout



Dit geeft na twee dagen werk dus 8 kaders.





In deze kaders komen telkens 13 tussensteunen (om de 8,3mm) lengte 170mm.
Deze zaag ik uit geschaafde hardhouten latten doorsnee 18mm x 7mm.




Ze worden vervolgens met 2 componenten PU lijm (bison combipower) in de kaders gelijmd.
Maar om grip te hebben op de gladde huid van het meubelpaneel, heb ik eerst met grof schuurpapiertje de te lijmen vlakken ruw gezet, zie de bleke plekken:






Nu is het van heel groot belang dat dit met grote nauwkeurigheid gebeurd.
Op deze latjes zullen namelijk later de draden die de draadstator gaan vormen gelijmd worden.
Nu wordt de afstand stator-membraan, straks 1,5 mm. Indien de latjes dus niet mooi perfect op 1 lijn liggen, kom je later in de problemen. (esl met slecht rendement of nog erger).
Daarom verlijm ik de latjes met het kader vlak op mijn werkbank. (die is van heel effen betonplex plaat gemaakt).
Het zal wel enige dagen duren eer dit klaar is omdat ik helaas slechts 2 statoren per keer kan doen (aantal lijmklemmen) en er moet een nachtje uitgehard worden per keer.
Als resultaat krijg ik nu dus 8 statorhelften, goed voor 4 ESLpanelen.
6 hiervan zijn te zien op onderstaande foto:




Wat info over ESL's voor ik verder ga:
Eigenlijk is een esl een grote luchtcondensator. De twee statoren zijn hierbij grote akoustisch transparante elektroden. Daartussen is het membraan gespannen.
In de meeste commerciele ESL's (Quad, Martin Logan , Final...) gebruikt men als stator geperforeerde geleidende platen. (Door de gaatjes worden ze dus akoustisch transparant).
Een andere (eigenlijk betere) manier zijn draadstatoren. (Machinaal waarschijnlijk heel moeilijk of niet te maken).
Hier wordt de stator gevormd door allemaal naast elkaar gespannen geisoleerde koperdraden.
Een van de voordelen is de heel goede isolatie van de stator (waarop toch hoogspanning komt)
Tweede voordeel is de ronde vorm van de draad (akoustisch beter dan een gaatjesraster in een plaat)
Dit is dus de bouw van een draadstator:
Om de draden rond te spannen zal ik in de houten frames aan weerszijden een hele boel nageltjes slaan in een verzonken gleufje.
Hiervoor heb ik eerst een freesmalletje gemaakt, daarna kan er gefreesd worden. Het gleufje is 5mm diep




De akoustische opening wordt 55% (dus 45% draadbreedte en 55% opening).
De draden zijn 24AWG wire-wrap draad met buitendiameter van 1mm.
Ik heb in autocad eerst een tekening met nageltjes en draadjes getekend. Vervolgens het nageltjesmotief voor boven en beneden (dat is niet identiek hetzelfde) uitgeprint (8x) op ware groote.
Door dit papiertje uit te snijden en in de sleufjes te leggen kan ik gemakkelijk de nageltjes juist slaan.
De nageltjes zijn 1 mm dik x 15mm .
Het zijn er een hele boel . 73 st per stator of dus 146 st per esl.
Op de foto zie je vaag het papiertje met de puntjes waar de nageltjes komen en een deel van de nageltjes is al geslagen:



En hieronder zijn de nageltjes geklopt en het papiertje verwijderd



En dan kan het spannen van de draden beginnen. Er komen per stator dus 72 draden van 1mm naast elkaar.



Tip : hoe krijg je de draden voldoende strak???
Wel , ik span het raam in het midden met een lijmklem op de werkbank en ik steek links en rechts een blokje onder de uiteinden. Zo krijg je een boog. Als je nu de draden gewoon plaatst (handspanning), dan zal eens je nadien de klem en plankjes weghaald, de terugverende stator de draden heel erg strak trekken.




Eens alle draden rond de nageltjes gedraaid zijn, haal ik dus de blokjes aan de kanten eronderuit en ga ik de stator aan de buitenzijden tegen de werktafel klemmen. De draden komen dus heel strak te staan.





Vervolgens worden de draden vastgelijmd aan de houten dwarslatjes van het frame.
Ik gebruik hiervoor TEC7 van novatech. Dit is gemakkelijk met een siliconepistool aan te brengen en met de vinger netjes glad te strijken over de draadjes. Het zet zich vast op het houten latje tussen de draadjes in. Het wordt heel erg stevig , maar blijft een beetje elastisch (rubberachtig). Het is belangrijk dat de lijm niet boven de draadjes uitsteekt. Omdat de draadjes - membraanafstand strakjes slechts 1,5 mm is. Nauwkeurig werken dus.




Dit is dus de binnenzijde van de stator, dit krijg je niet meer te zien eens de ESL samengebouwd is.
Detail:




en nu een nachtje uitharden:



Hieronder een foto van 2 statorhelften die uitgehard zijn. Nu dus te zien vanaf de voorzijde.



Voor het vervolg moeten er afstandsstukken of strips gemaakt worden die de afstand van het membraan tot de statordraden gaan bepalen. Ik heb een melkwitte PSplaat (kunststof) van 2mx1mx2,5mm gekocht in de doehetzelfzaak. De membraanafstand komt hierbij op 1.5mm, nl dikte PS plaat = 2.5mm - dikte draden = 1mm geeft afstand 1.5mm
De PSplaat heeft een extreem hoge isolatiewaarde had ik opgezocht en ja, met de hoogspanningsmegger meet ik zelfs op 5000V nog ver voorbij 1Terraohm, dus wat mij betreft oneindig. Ik ben met de zaagtafel strippen van 3.5cm breed gaan zagen uit de plaat. In totaal zijn dat 16 lange en 16 kortjes
foto



Daarna heb ik die opgeschuurd en ontbraamd zodat de lijm straks goed hecht en de mylar niet scheurt.
Ik heb ook de binnenkant van de stator goed opgeschuurd en ontstoft en ontvet. En dan kan het lijmen beginnen.
Als lijm heb ik pattex transparante kontaktlijm gebruikt, en er wordt stevig, maar kort geperst in de werkbank.



Vervolgens wordt alles gedaan om de statorhelften per 2 te paren tot een volledige stator:
Ik heb de panelen mooi samengelegd, met de spacers op elkaar en voorlopig met stukjes dubbelzijdige tape aan elkaar gefikst. Vervolgens is mijn staanboormachine ingesteld en heb ik 20 gaten van 5mm langs de rand van het paneel geboord. De gaten zijn slechts aan 1 zijde zichtbaar, de voorkant is niet doorgeboord. Hierin gaan vijzen van 40mmx4 in plastiek muurpluggen van 5mm.
Die pluggen bieden wat extra isolatie voor de vijzen. (hoewel dit waarschijnlijk niet echt nodig is) Hiermee zullen de 2 statorhelften straks , stevig aan elkaar bevestigd worden. Vervolgens heb ik op 1 statorhelft, rondom een ring van kopertape gekleefd op de spacer. Hierop zal de Hoogspanning aangebracht worden voor het membraan.
De ring zorgt voor een goede gelijkmatige en snelle oplading van het membraan als de panelen onder spanning komen.





Tenslotte heb ik op de tussenlatjes waar de draden opgelijmd zitten, kleine steunpuntjes voor het membraan gekleefd. Vermits het paneel 170mm breed is en de stator-membraan afstand, straks maar 1.5mm zal bedragen, is het goed voor de stabiliteit dat het membraan halverwege nog eens opgevangen wordt.



Op 4 van de 8 helften moet nu een membraan in 6micron dikke mylar aangebracht worden.
Eerst heb ik dus een pneumatische rektafel gemaakt om de mylar op hoge mechanische spanning te brengen.
De tafel bestaat uit een plank van 1350mm x 600mm, waaronder ik langs de randen balkjes van 6cm hoog heb bevestigd met vijzen. Vervolgens heb ik een fietsbinnenband (tube) rond de omtrek van de tafel, dus rond de balkjes gespannen. Het ventiel zit door een opening die ik in de balkjes gelaten heb. Vermits er geen enkele fietsband groot genoeg is om rond deze omtrek te geraken heb ik eenvoudig twee fietsbanden doorgeknipt en op de juiste maat aan elkaar gelijmd met rubbercement. (de lijm om een lekke band te repareren). Zo krijg ik dus een grote fietsband, die mooi rond de tafel spant. Aan de binnenkant van de balkjes heb ik rondom dubbelzijdige tape gekleefd. Uiteraard zijn de tafel en de balkjes goed afgewerkt om alle scherpe randen te vermijden (om het scheuren van de mylar te vermijden. Vervolgens (na mijn werktafel netjes ontstoft en ontvet te hebben, rol ik de mylar vlak uit over mijn werktafel) In het midden leg ik de rektafel omgekeerd op de mylar.



Ik pomp de band een weinig op en vouw de mylar over de randen van de balkjes en kleef die aan de dubbelzijdige tape aan de binnenkant van de balkjes. Dan wordt de spantafel met mylar erop voorzichtig omgedraaid en op de werktafel gelegd. De mylar spant nog niet en heeft dus veel rimpels.



Nu kan ik de band met de fietspomp gaan oppompen, waardoor de mylar heel strak getrokken wordt.
Opgepast. Als je tever gaat dan scheurt het membraan langs de rand. Ik heb het twee keer gehad en heb het gelukkig telkens met duck tape kunnen repareren aan de rand en herbegonnen met pompen. De kunst is om de fietsband reeds een weinig op te pompen en het membraan er losjes, met veel rimpels rond te leggen. Laat de band het maar strak trekken , bij het oppompen.




Op bovenstaande foto zie je de fietspomp.



De papiertape die je aan de randen ziet is op de tafel gekleefd ter bescherming van scherpe vezelplaatrandjes.
Je kan de mylar dus superstrak trekken (trommelvel) Eens dat gebeurd is wordt de pomp eruit gedraaid en het ventieltje gesloten, zodat de mylar op spanning blijft. Nu is het tijd om op de afstandsstukken van de 4 statorhelften lijm aan te brengen rondom. Ik gebruik hiervoor 2 componenten polyurethaan lijm. Vroeger deed ik het met dubbelzijdige tape, maar ik heb vastgesteld dat die op termijn afschuift, waardoor het membraan slapper komt.
Op de foto zie je helaas de lijm niet die met een kammetje aangebracht wordt, op de witte afstandsstukken.




Als de lijm aangebracht is , leg ik voorzichtig de statorhelft op de mylar (op de spantafel) Er komen twee statorhelften naast elkaar te liggen. Zo weet ik zeker dat de membranen van beide luidsprekers dezelfde spanning en dus dezelfde resonantiefrequentie zullen hebben. En vervolgens massa's gewicht erop en 24 uur uitharden.



Na 24 uur kunnen de gewichten verwijderd worden, en laat ik de band lossen waardoor de spanning weg is.
Voorzichtig snijd ik het membraan van rond de twee statoren. Nu kan ik ze omkeren en met een scherp mesje, de overtollige randjes rond de afstandsstukken wegsnijden. Het membraan staat superstrak.




Mooie impressie, waarbij de kast en statorhelften gespiegeld worden in het membraanvlak:



En nog eentje:



Met een meetmicrofoon en mijn behringer DEQ2496 RTA heb ik de resonantiefrequentie even gemeten van de paneelhelft. Dit kan door zacht op het frame of het membraan te tikken. Die ligt momenteel ongeveer op 125Hz.
De membranen zijn nu klaar om gecoat te worden, om ze geleidend te maken. Ik gebruik hiervoor een beproefd mengsel van VELPON schoollijm , airbrushverf en water. Ik breng het aan met een revell airbrushpistooltje in diverse dunne laagjes. De bedoeling is om het membraan geleidend te maken, maar het moet wel hoogohmig blijven, zodat er zich geen migraties van elektronen op het membraan gaan voordoen.
Dat krijg je wel als je een heel laagohmige coating gebruikt, vb alugedoteerde mylar, of grafietcoating.




Op een testplaat heb ik een proefje gespoten en gemeten. Hiervoor gebruik ik een metriso hoogspanningsmegger, die kan zelfs op 5000V meggeren. Ik meet een oppervlakteweerstand van ong 1,5Gohm.



Nu vermits deze coating hygroscopisch is , kan dit varieren afhankelijk van de luchtvochtigheid. Anderzijds droogt de coating mooi, kleefvrij op en houd hij, naar mijn ervaring heel goed op het membraan. De coating is aangebracht.
Nu kunnen de panelen toe.Nog even een foto van de binnenkant van de twee statorhelften. 
linkerpaneel: Hierop is eerst het membraan gelijmd en dan gecoat
rechterpaneel: Hier zie je langs de rand de koperen ring, die als beide panelen samengevezen worden, tegen het gecoate membraan drukt en zo kontakt maakt om het membraan op te laden.




We gaan dus nu de twee helften op elkaar leggen en met plastiek pluggen en vijzen in de voorgeboorde gaten aan elkaar bevestigen. De vijzen zitten dus aan de achterzijde. Aan de voorzijde is niets zichtbaar.



En dan is daar eindelijk een afgewerkte ESL stator.



Het vervolg is nu de behuizing van de woofertjes in RVS afwerken. Hiervoor ben ik vertrokken van een RVS buis
Ik heb 4 van deze buizen met buitendiameter 204mm op lengte gezaagd en bovenaan onder een hoek van 30° gezaagd (max hoogte is 680mm). Die buizen zijn gereinigd en matglanzend RVS gepolierd.




Ik heb nogal gevloekt met de keuze van materiaal. Soms wenste ik dat ik gewoon zoals iedereen een bakje in MDF had gemaakt. Ik moet eerst de de bovenkant van de onder hoek gezaagde RVS buizen afwerken. het ziet er simpel uit , maar echt , het is niet gemakkelijk om ovale MDF platen op maat te zagen waarvan de randen dan ook nog eens onder een hoek moeten afgeschuind worden. Let wel, De bovenkant en onderkant juust omgekeerd en de linker en rechterzijde vlak. Dat plaatje moet dan netjes in de opening van de RVS buis schuiven / passen En dat dus 4 keer. In de plaatjes wordt uiteraard het gat gezaagd waar de luidsprekers in vallen.



Om dat plaatje nu netjes verzonken op de juiste plaats te bevestigen heb ik binnenin de RVS buis, rondom een strip isolatiemousse gekleefd. Hierop ligt de MDFplaat netjes op zijn plaats. Vervolgens ben ik rondgegaan met TEC7 montagelijm (rubberachtig) Hierdoor wordt de plaat stevig verlijmd en eveneens perfect luchtdicht afgesloten.



Vervolgens heb ik zwarte randbescherming op maat gesneden en over de rand van de RVS buis geplaatst als afwerking. Uiteraard is de MDFplaat juist op de exacte diepte verzonken om mooi aan te sluiten met de randafscherming.



Vervolgens heb ik van het rode tapijt (welke in mijn HT geplaatst is) ovale stukjes gesneden. Die zullen straks met dubbelzijdige tape op het MDF plaatje gekleefd worden. Voorlopig heb ik alles eens gepresenteerd met de alu woofertjes. Een paar impressiefotootjes. De RVS buizen moeten wel nog een beetje opgepolijst worden









Nu de frontjes (of bovenzijde whatever) klaar is, ben ik aan de binnenkant van mijn RVS buizen begonnen. Het worden gesloten kasten met een Q van ong 0.5 ( heel strak dus) Hiervoor heb ik 12 liter nodig en dat heb ik dus uitgerekend in de cilindervormige behuizing en uitgezet.
De kasten zullen een heel hoge -3dB van ong 100Hz hebben, maar vallen verder heel langzaam af. Het is in d'ondergrondse de bedoeling om ze aan te vullen met subwoofers. Dus heb ik gekozen voor een heel strakke midbas omdat dit altijd beter matched met een ESL paneel.
Ik heb vervolgens 4 ronde MDF platen uitgefreesd diam 20cm, die mooi in de buizen schuiven. Om die exact te positioneren heb ik (net zoals de bovenzijde) eerst een ring van mousse gekleefd op de juiste plaats aan de binnenkant van de buizen. Hierop komt de MDF plaat te liggen. Op de foto zie je de witte ring waarop de bovenplaat is gelegd en nadien verlijmd en nu de zwarte ring, waarop ik de onderplaat ga leggen.



In het kompartiment onder deze ring (vooraan op de foto) komt dus de HSunit, de stepuptransfo en het filter.
Maar eerst wil ik de RVS behuizing wat doder maken. Vermits ik geen loodbitumen heb, maar wel nog een rol echte dakbitumen (roofing), wil ik dit eerst proberen. En het doet exact wat het hoort te doen. De kast dood maken.
Ik heb stukken van 33cmx60cm gesneden en voorzien van dubbelzijdige tape.




En netjes aangebracht in het wooferkompartiment tegen de wand



En het maakt een heel verschil. Als ik voordien op de RVS buis tikte met de hamer deed het "toinnnnnngggggg". Nu doet het "tok" Grin
Daarna heb ik de ronde MDF platen aan de rand een beetje schuin afgeschuurd en in de buis geschoven, tot ze vlak op de ring van mousse lagen. Door twee gaatjes heb ik nog de 2stuks 2.5mm² draden geschoven om de woofer met de filter te verbinden. En tenslotte rondom alles vastgezet en gedicht met de TEC7 montagelijm. (Ook de gaatjes van de draden). Voila, wees maar zeker dat dit een compleet luchtdichte superstevige behuizing geworden is, en nog redelijk dood ook.
foto van onderkant:




Nu kan ik beginnen aan de voeten van de luidspreker waarop de cilinder en het ESL paneel zullen gemonteerd worden. Deze zijn gemaakt uit twee platen waar langs de binnenzijde sleuven en gaten zijn gefreesd die onzichtbaar alle kablage tussen paneel, aansluitklemmen,230V snoer en elektronica bevatten. Ook heb ik op de inox zuilen bouten gelast waarmee eveneens onzichtbaar deze zuilen aan de voeten zijn gebout. Vervolgens zijn er RVS beugels gelast aan de RVS zuil, die het ESLpaneel vasthouden. Onderaan het paneel zijn trouwens onzichtbaar twee draadstangen getapt en verlijmd, waarmee het paneel eveneens aan de voet wordt gebout.
Dan is alle electronica gesoldeerd en alle bedrading aangebracht. MAAR HELAAS. De foto's die ik hiervan genomen had zijn verloren gegaan en ik heb geen zin om de luidsprekers terug te ontmantelen om hiervan fotos te nemen.
Nog 1 puntje.
Ik heb nog niets verteld over de elektronica, die in de voet van de RVS buis zit ingewerkt. Ik heb hiervoor 2de hands setjes NSS03 gekocht. Die bestaan uit een lyeco woofertje, een ringkernstepuptrafo, een printplaat en de nodige komponenten om hierop de hoogspannings cascadeschakeling te solderen (trafootje+condensatoren en diodes + weerstandjes) en ook het wisselfilter tussen paneel en woofertje.






Dus enige foto's van het afgewerkte produkt:









Hoe spelen ze nu:
Ik ga in mijn HT sowieso voor actief eq, met de meetmicrofoon op de lluisterplaats, dus ik maak me minder zorgen om een niet perfect frequentieverloop. Wel belangrijk is dat elk komponent ( de subwoofers, de middenwoofertjes in de RVS buis en de ESL panelen in hun frequentiegebied op hun gemak spelen. De Hybrides worden afgefilterd op 80Hz en daar overgenomen door 2 subwoofers
Het is momenteel zo dat het bewust niet gesegmenteerde paneel, de typische eigenschap heeft om in de hoge middenfrequenties tussen 2 en 10Khz een bult(oplopende curve)te vertonen, om (door stepuptransfo en membraangewicht afhankelijk) in het allerhoogste 15khz-20khz weer wat terug te vallen. In mijn geval heb ik gemeten en ingesteld dat , ik deze bult nu gewoon wegwerk en verder nergens moet gaan boosten. tov de woofertjes haal ik verder ( buiten mijn verwachting om) met mijn ESLpanelen een dusdanig rendement, dat ik , na het wegwerken van de bult in de panelen, een ongeveer gelijk rendement haal (en zelfs een kleine 1.5dB bijstuur in het laag).
Ik zou ook kunnen de HS van de panelen iets omlaag halen door een condensatortje en een diode weg te halen, en hierdoor het rendement van de panelen iets laten zakken tov de woofertjes, maar daar heb ik geen zin in, omdat ik dan weer de boel weer moet gaan opensmijten en het gaat gewoon veel nauwkeuriger actief over de DCX (of DEQ)
Ik heb de indruk dat in de huidige configuratie, geen enkel component (ESL paneel, woofertje en subwoofer) gestrest wordt. Ze spelen comfortabel binnen hun ideale gebruiksfrequentie band.

Prijzen materialen

2 NSS03 sets (goed voor 4 ESL's): 400€ ( tweedehands op de kop getikt)
Die omvatten: 4 alu lyeco woofertjes, 4 stepup trafo's, 4 printplaten met alle componenten voor de HS unit en het filter ( wel nog te solderen uiteraard)
4 aansluitrozetten: 10€

De panelen :
6 platen kerselaar meubelpaneel 2m50 x 40cm :75€
afboording kerselaar :15€
18m hardhouten geschaafde latjes 7x18mm :15€
1 plaat ps 2mx1mx25mm :12€
draad voor statoren :ong 800m( ik had nog een rol) maar schatting: 70€
nageltjes: 3€
schroeven : 4€
2 componenten PU lijm :14€
Mylarmembraan: ik heb een gratis bron Grin, maar schatting :25€
schoollijm als coating:3€
dubbelzijdige tape : 10€
tec7 montagekit: 8€
Cu tape : 10€


pneumatisch spanraam om mylar te spannen:
meubelpaneel: 10€
geschaafde balkjes:5€
2 fietsbinnenbanden : 15€
tube lijm : 2€

De wooferbehuizing:
tja, hier heb ik RVS buis van grote diameter gebruikt. Dat is natuurlijk heel moeilijk verkrijgbaar en verwerkbaar in de normale handel en ook wel duur, maar ik zit aan de bron dus. overschot niewaar
Laten we voor die behuizing dus rekening houden met 4 standaard MDF kastjes. Dat kan mits een mooi ontwerp natuurlijk ook wel.
Dus het volgende zijn ramingen.
2 Platen MDF: 80€
houtlijm : 4€
rol schuurpapier:2€
akoestische isolatie: 9€
pruts: soldeer, houtvijzen,freesjes die verslijten, zaagbladen ........ 20€
afwerking/fineer/verf: zo gek je maar wil : 20€

TOTAAL voor de 4 hybride elektrostaten :800€ aan materiaal of dus 200€/speaker

Veel werk

Wel rekening houden met heel veel werk.
Nu Ikzelf zorg ervoor dat de elektrostaten nauwkeurig en dus een goed rendement en stabiel zijn.
Ik ga niet uitgebreid segmenteren enz, vermits ik sowieso steeds kies voor actieve equalizing.
een behringer deq2496 kost ongeveer 300€
Voor muziek verkies ik inderdaad om mooi in het centrum te zitten.
Hier heb ik met mijn subs erbij een mooie rechte curve tot 20kHz.
Voor film, waar we doorgaans met 2 naast elkaar in de zetel zitten, heb ik het nog niet als probleem ervaren dat de plaatsing slecht wordt.
Ik steek hierbij niet onder stoelen of banken dat een meting off axis op deze twee luisterplaatsen een vermindering in het hoog aangeeft, die inzet vanaf ong 10kHz en langzaam afvalt tot -5dB op 20Khz.
Maar nogmaals, dit schijnt veel, maar stoort voor film helemaal niet.
(10KHZ is reeds verschrikkelijk hoog en de meeste mensen horen boven de 15a 16Khz al helemaal niets meer)
Toch heb je gelijk en is segmenteren in ieder geval een must als je niet wil gaan eq.
Een ongesegmenteerd paneel geeft op die centrale luisterplaats wel een nog holografischer beeld dan een gesegmenteerd. Maar er zijn inderdaad ook belangrijke nadelen.
t'is een keuze.

Email:  G.Vijncke@Spie.com  Geert Vijncke

 

 


Start ] Omhoog ] esl-club@dds.nl

Webmaster:
   
Copyright © 2002 ESL-club           


Laatst bijgewerkt: 12 maart 2008