Thursday, February 11, 2016

Mengenal karakteristik speaker

Adanya parameter Thiele-Small yang disingkat parameter TS telah membawa ke tahap standardisasi pada gambaran dan arti dari tingkah laku gerakan konus loudspeaker. Ini bermula saat A.N. Thiele (1961) dan R. Small (1973) mempublikasikan sebuah tulisan ilmiah di Jurnal AES (Audio Engineering Society) tentang bagaimana metoda mulai dari mengukur, memodelkan secara matematis dan menghitung kotak suara tertutup dan kotak suara dengan lubang (knalpot).
Memang saya juga tidak akan terlalu memusingkan kepala dengan model matematis yang sangat rumit tetapi bagaimana inti cerita agar kita bisa m
endesain kotak suara yang tepat untuk sebuah driver (loudspeaker) dengan hitungan yang tidak terlalu rumit. Atau intinya bagaimana rumus untuk menghitung kotak suara itu.
Namun demikian, prosedur dari mengetahui parameter TS hingga didapat hitungan bukanlah pekerjaan yang sederhana, oleh karenanya tulisan ini pun akan saya bagi kedalam beberapa seri tulisan yang akan segera kita mulai. Pertama akan saya uraikan dulu tentang apa itu parameter-parameter dalam TS yang berkenaan dengan loudspeaker kita. Perlu diketahui bahwa speaker akan mereproduksi suara dengan cara menggetarkan membran (konus) karena dorongan sinyal listrik dari power amplifier. Oleh karenanya speaker mempunyai gulungan koil (voice coil) yang diletakkan diantara medan magnet tetap. Karena hukum Lenz-Faraday bahwa kalau ada koil yang dialiri arus listrik akan menimbulkan medan magnet maka efek ini akan berinteraksi dengan medan magnet tetap speaker akan menghasilkan gaya tolak atau gaya tarik yang mengakibatkan koil menjadi bergerak arah tegak lurus medan magnet. Keadaan ini membuat koil bisa bergerak maju atau mundur dari celah medan magnet tetap speaker. Selanjutnya, koil dihubungkan dengan membran speaker (konus) sehingga konus bisa bergetar yang menimbulkan tekanan tinggi dan rendah pada udara sehingga terdengarlah bunyi sebagai reproduksi sinyal suara. Intinya, speaker dalam mereproduksi suara itu karena efek elektris – yaitu pengaruh arus listrik pada koil – dan efek mekanis – yaitu gerakan konus speaker karena efek gaya tolak atau tarik magnet.
Parameter TS mencoba membuat nilai parameter tentang sifat dan tingkah laku speaker secara elektris dan mekanis sehingga mudah untuk menilainya secara kwantitatif. Parameter dalam TS adalah:
Re     Resistansi koil speaker
Secara mudah resistansi koil speaker bisa diukur dengan Ohm-meter.
Fs      Frekuensi resonansi speaker di udara bebas
Suatu keadaan yang menunjukkan bahwa semua bagian speaker yang bergerak beresonansi. Hal penting dari nilai Fs ini menyatakan bahwa sangat sulit bagi speaker untuk bisa mereproduksi suara dengan frekuensi yang lebih rendah dari Fs. Contoh suatu speaker dengan Fs 60Hz tidak akan menghasilkan suara yang baik pada 35Hz. Atau speaker dengan Fs 32Hz akan menghasilkan suara yang baik pada 35Hz jika kotak suara di-tune cukup rendah.
Namun demikian nilai Fs ini tidak begitu berpengaruh pada desain kotak suara sistem horn loaded karena menggunakan prinsip speaker sebagai piston.
Qts    Nilai total Q speaker
Q singkatan quality (kualitas) yang menyatakan tingkat kebagusan speaker. Karena Qts adalah kualitas total berarti merupakan gabungan kualitas mekanis dan kualitas elektris dari speaker. Qts ini bisa diartikan seberapa tingkat kualitas dari sistem magnet dan motor dari loudspeaker itu.
Sebuah speaker dengan nilai Qts rendah (sekitar 0,20) bisa berarti speaker itu mempunyai kekuatan magnet yang besar sehingga bisa menggerakkan konus speaker dengan kekuatan yang besar. Speaker ini menjadikan speaker dengan gerakan yang ketat. Gerakan speaker bisa cepat dan kuat sekaligus gerakan konus bisa diredam (direm) dengan cepat.
Speaker lain dengan nilai Qts sekitar 0,45 akan mempunyai kekuatan magnet yang lebih kecil sehingga gerakan konus speaker kurang kuat dan pengereman gerakan konus juga kurang cepat.
Jadi speaker dengan Qts yang rendah akan menghasilkan suara yang ketat dan nge-punch, speaker yang beratnya lebih ringan dan respons bass yang kurang. Sedang speaker dengan Qts yang tinggi akan gerakan konus akan lebih lambat dan berat sehingga akan memberikan respons bass yang lebih bagus.
TS 01
Qms  Nilai Q mekanis
Qms adalah tingkat kualitas gerakan speaker atau sistem mekanis speaker yang banyak dipengaruhi oleh kualitas suspensi speaker yang ditentukan oleh surround dan spider. Surround adalah bagian pegas sekeliling konus speaker di bagian atas yang terhubung ke frame speaker. Spider adalah bagian pegas sekililing konus speaker di bagian bawah (dekat dengan koil) yang terhubung ke frame speaker.
Nilai Qms bisa dihitung dengan
TS 02
Driver dengan nilai Qms yang tinggi akan menghasilkan suara yang lebih terbuka, bersih dan lebar dinamika yang lebih besar. Hal ini karena speaker dengan Qms tinggi berarti mempunyai kerugian-kerugian akibat gerakan sistem mekanis yang lebih sedikit. Hal ini terindikasi dari bahan dan bentuk surround yang lebih fleksibel (lentur), bahan dan konstruksi spider yang lebih dan aliran udara yang lebih baik. Speaker dengan Qms yang tinggi adalah indikator yang bagus karena bisa bersuara lebih keras.
Qes   Nilai Q elektris
Qes adalah tingkat kualitas koil speaker atau sistem elektrik speaker yang banyak ditentukan oleh bahan kawat koil, ukuran diameter koil, kemampuan penghantaran arus atau nilai resistansi koil, kemampuan penyerapan panas dan kerapatan gulungan koil. Nilai Qes bisa dihitung dari nilai Qms karena saling berhubungan dengan
TS 03
Nilai Qts dengan demikian juga nilai Qms dan Qes dan parameter lain Fs dan Vas akan menentukan ukuran volume kotak suara yang tepat.
BL    Kekuatan motor speaker
Nilai BL yang besar berarti speaker mempunyai tingkat motor yang kuat. Satuan parameter ini adalah Tesla meter. Nilai BL yang tinggi sekitar 30Tm atau lebih memberikan gambaran bahwa gerakan konus speaker akan dapat terkontrol dengan akurat sehingga respons suara akan kecil pada cacat harmonisa. Speaker dengan BL tinggi seperti ini akan bermagnet besar sehingga cenderung berat. Speaker dengan BL yang besar umumnya juga mempunyai Qts rendah.
Speaker dengan BL yang rendah sekitar 20 atau kurang akan tidak bagus dalam mengontrol gerakan konus speaker. Sehingga speaker dengan BL rendah terasa mempunyai respon suara yang kurang ketat. Speaker dengan nilai BL seperti ini umumnya akan mempunyai Qts sekitar 0,28 atau lebih dan jika diaplikasikan dalam kotak suara sistem bass reflek (port) atau band pass akan kurang baik karena respon suara yang agak kotor karena gerakan konus yang lambat dan berat sehingga respons transiens-nya juga kurang bagus.
Vas   Volume udara yang ukuivalen dengan pemenuhan speaker
Paramater Vas bisa diibaratkan dengan seberapa tingkat kekakuan gerakan konus speaker. Satuan parameter ini adalah liter. Ada banyak variabel yang menentukan nilai Vas sehingga agak sulit mengartikannya jadi sulit menentukan speaker dengan Vas besar akan begini atau speaker dengan Vas kecil akan begitu. Nilai Vas juga dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban udara dalam kotak suara.
Mmd   Massa atau berat konus speaker
Mmd adalah berat atau massa dari konus, koil dan komponen yang bergerak lainnya dari sebuah speaker.
Mms    Massa atau berat total bagian speaker yang bergerak
Mms adalah berat atau massa keseluruhan dari bagian-bagian speaker yang bergerak termasuk bagian radiator speaker.
Sd     Luas area radiator efektif
Parameter ini merupakan luas area konus dalam menggerakkan udara. Satuan Sd adalah cm persegi (cm2). Parameter Sd ditentukan oleh besarnya speaker. Speaker 18in akan mempunyai Sd sekitar 1150 cm2 sedang speaker 15in akan sekitar 890 cm2.
Selain ukuran konus speaker, kedalaman konus speaker juga mempengaruhi nilai Sd. Bentuk konus yang semakin dalam akan manaikkan nilai Sd demikian pula sebaliknya.
Xmax  Jarak terjauh koil untuk bergerak dalam medan magnet speaker.
Xmax adalah jarak terjauh dimana koil speaker bisa bergerak tetapi seluruh gulungan kawat koil masih berada di dalam medan magnet speaker itu agar masih bisa terkontrol gerakannya dengan baik. Speaker dengan Xmax 10mm akan bisa bergetar hingga 2 kali lebih jauh daripada speaker dengan Xmax 5mm. Xmax hanya diukur satu arah saja dari posisi seimbangnya yaitu arah masuk atau keluar saja. Artinya, speaker dengan Xmax 5mm berarti koil dan konus speaker itu bisa bergetar hingga sejauh 10mm yaitu jarak dari saat masuk penuh sampai keluar penuh. Xmax ini tidak bisa diukur langsung tetapi jika data itu tidak disebutkan, maka kita bisa memakai data dari panjang koil dan tinggi celah magnet dalam speaker untuk menghitungnya atau memperkirakannya. Caranya:
TS 04
Beberapa pabrik menghitung Xmax dengan cara ini tetapi menambahkan 15% lagi dengan membolehkan ada sedikit cacat harmonisa ketiga (THD, third harmonic distortion) hingga 3%. Jadi
TS 05
Nilai Xmax jangan dikacaukan dengan nilai ekskursi maksimum. Ekskursi maksimum adalah jarak maksimum yang bisa dicapai konus dalam bergerak. Jarak ekskursi maksimum juga dikenal dengan Xlimit, yaitu jarak terjauh hingga koil menyentuh plat/dinding bagian belakang magnet atau jarak terjauh yang bisa dicapai selama suspensi surround dan spider masih bisa.
Le     Induktansi koil pada frekuensi 1000Hz
Le dalam satuan mH adalah nilai induktansi koil speaker yang terukur pada frekuensi 1000Hz. Seperti dipahami bahwa induktor yang dialiri arus dengan frekuensi yang semakin tinggi akan membuat impedansi induktor juga semakin tinggi. Dengan demikian koil pada frekuensi yang semakin tinggi akan berimpedansi semakin tinggi bahkan bisa lebih tinggi dari impedansi pada frekuensi resonansinya. Hal ini membuat speaker memburuk untuk merespon frekuensi yang semakin tinggi.
Vd    Volume udara ekuivalen yang dipindahkan
Vd adalah nilai volume udara yang bisa dipindahkan oleh konus speaker dimana dihitung dari perkalian antara Sd x Xmax. Seperti diketahu untuk menghasilkan suara pada frekuensi yang semakin rendah dibutuhkan semakin banyak volume udara yang dimampatkan atau diregangkan. Jadi semakin besar nilai Vd adalah salah satu indikator speaker akan semakin bagus dalam menghasilkan respon pada frekuensi rendah.
ηo     Efisiensi acuan udara bebas
Nilai efisiensi diberikan dalam persen. Banyak praktisi lebih senang melihat nilai efisiensi ini dibanding dengan nilai sensitivitas yang diberikan pabrik pembuat speaker. Banyak speaker dengan sensitivitas bagus tidak menjamin akan memberikan efisiensi yang bagus ketika sudah dipasang dalam kotak speaker.
Speaker bass dengan nilai efisiensi antara 3,8% – 5% sudah dikategorikan speaker bagus karena nilai 3,8% akan memberikan sensitivitas 97,9 dB/W sedang nilai 5% memberikan 99,2 dB/W. Sedang speaker dengan nilai efisiensi antara 1,8% – 3,8% yang memberikan nilai sensitivitas speaker antara 94,7dB/W – 97,9dB/W dikategorikan speaker yang biasa.
Speaker dengan nilai Xmax tinggi akan membuat nilai efisiensi speaker umumnya menjadi rendah (walaupun tidak mesti) karena speaker dengan Xmax tinggi akan mempunyai voice coil yang lebih panjang, yang berarti lebih berat sehingga mengurangi efisiensi speaker. Jadi umumnya speaker dengan Xmax tinggi diperlukan power amplifier yang lebih besar, tetapi speaker ini akan bisa menghasilkan suara yang keras karena simpangan Xmax yang tinggi akan menghasilkan Vd yang besar.
Power Compression – pemampatan daya
Power compression dinyatakan dalam satuan dB yang menyatakan hilangnya atau berkurangnya sensitivitas level suara hilang karena voice coil yang menjadi panas. Nilai power compression ini tidak terdapat di parameter Thiele-Small tetapi jika pabrik speaker memberikan data ini maka kita bisa tahu seberapa besar level suara akan berkurang ketika speaker diberikan daya mendekati dan terus-menerus nilai maksimum sehingga spul speaker menjadi panas.
Speaker dengan power compression antara 5 – 6dB dikatakan speaker yang buruk sedang speaker bagus umumnya memberikan nilai 3dB atau kurang.

No comments:

Post a Comment