Voigt horn

DIY udendørs Voigt horn-højttalere

Jeg har længe haft lyst til at bygge et sæt Voigt horn. Jeg synes, det er en meget spændende konstruktion, fordi den er så let at gå til, og fordi den handler mere om eksperimenter end om målinger, som jeg ikke har meget forstand på – i hvert fald ikke endnu. Samtidig ville jeg gerne lave et sæt højttalere, som kunne bruges udendørs, og eventuelt også tages med på festival. Her er horn-højttalere også en fordel, fordi de er effektive. Man kan derfor fodre dem med en lille forstærker, som ikke trækker for meget strøm, og dermed kan drives af et ikke alt for stort batteri.

Voigt horn er en simpel, men ret genial konstruktion. Den tilhører gruppen af kvartbølge-horn, som forstærker den frekvens, hvis bølgelængde er 4 gange så lang som hornet. Eller, sagt på en anden måde: Hornets længde er en kvart af bølgelængden for den frekvens, som den forstærker.

Et sådant Voigt horn giver ikke en lineær lyd. Det giver et boost i en bestemt frekvens, og det er ikke særlig hifi-rigtigt. Men i praksis kan det give en meget spændende og fyldig lyd. Og som sagt en effektiv højttaler, fordi man optimalt udnytter den lyd, som dannes af højttalerenhedens bagside.

Teori

Voigt horn er opfundet af Paul Voigt fra Lowther, som producerer højttalerenheder, og designer kabinetter til disse enheder – og Voigt horn blev faktisk designet helt tilbage i 1934. Det engelske navn er egentlig ”Voigt Pipe”, ikke Voigt Horn, fordi det ikke bare er et horn, men lige så meget et rør, eller rettere en slags omvendt transmissionslinie-højttaler. Det fulde navn på designet er faktisk ”Tapered Quarter-Wave Pipe (TQWP)” – altså kegleformet kvart-bølge rør.

Det lyder vældig kompliceret, og det er teorien bag også. Men det kan også forklares ret simpelt. Et Voigt horn er et tragt-formet rør, ca. 1,5 meter langt, med den brede ende åben som en slags bas-port, og med højttaler-enheden placeret ca. en tredjedel fra den smalle ende af røret. Man kan så lade røret være, som det er – så bliver højttaleren bare næsten 2 meter høj (fordi der også skal være plads til at vinkle porten udad. Eller man kan folde røret – hvis man gør det rigtigt, vil tragten stadig fungere, og højttaleren bliver så noget mere kompakt.

Længden på ca. 1,5 meter gør, at et Voigt horn forstærker bølgelængden 6 meter (kvartbølge af 6 meter = 1,5 meter), og det svarer til en frekvens på ca. 55-60Hz – så det er altså ret dyb bas, som forstærkes af hornet. Men hornet vil naturligvis også forstærke bølgelængder på 3 og 1,5 meter (halv- og helbølge af 1,5 meter) – hvilket svarer til ca. 115Hz og 230Hz – altså stadig inden for bas-området (bas er ca. op til 500Hz, mellemtone 500-5000Hz, og diskant over 5000Hz).

Voigt horn er lette at bygge

Voigt-hornet er blevet designet i et utal af udgaver, og har gennem tiden været en meget populær højttaler-type. Og noget af succesen skyldes givetvis, at Voigt-hornet er meget tolerant over for højttaler-enheder. Normalt skal enhed og kabinet passe sammen. Højttaleren skal have bestemte mål, som skal passe sammen med enhedens data. Og det skal også tilpasses efter, om kabinettet skal være lukket, om der skal en eller flere bas-porte i, og om enheden er en fuldtone-enhed, eller om der skal flere enheder til. Og skal der flere enheder i, skal der også laves delefilter. Og det hele kræver, at der skal sendes testsignaler ind i højttalerne, som så skal måles med mikrofon, og så skal det hele rettes til efter målingerne. Alt sammen meget kompliceret.

Her er Voigt hornet anderledes. Her må man bare forsøge sig frem. Det har nok oprindeligt været beregnet til fuldtone-enheder, ligesom de fleste horn er – fordi hornets forstærkning af bassen er godt for fuldtoner, som typisk har en ret svag bas i sig selv. Men man kan prøve sig frem med en hvilken som helst kombination af enheder i Voigt-hornet. Man kan fx prøve at bruge enheder og delefilter fra et sæt gamle højttalere, som lyder ok, men som kunne bruge mere bas. Eller man kan bruge bilhøjttalere, som jeg har gjort her, for at gøre højttalerne mere brugbare udendørs, så de kan klare vejr og vind.

Design

Designet, som jeg har kastet mig over, stammer fra det danske blad High Fidelity. De bragte i 70’erne en tegning af et kompakt horn med det selvfølgelige navn Mini Voigt Horn. Det er det mest kompakte design, jeg er stødt på, og også et af de mest enkle. Desværre består tegningen kun af det, man ser her:

Voigt horn

Pædagogikken kunne godt være bedre her. Men tegningen forestiller altså det indvendige af højttaleren, set forfra. Foran dette skal der så være en plade, med højttalerenheden placeret der, hvor cirklen er. Og (går jeg ud fra) et lag mineraluld på bagpladen, altså bag enheden.

Størrelsen passer godt til en (nogenlunde) bærbar højttaler til udendørs brug. Men der er et problem med designet – nemlig, at mundingen på hornet vender opad. Det er fint til indendørs brug, hvor bassen nok skal blive fordelt i rummet. Men hvis man placerer sådan en højttaler udendørs, vil al bassen bare forsvinde op i luften. Udendørs er man nødt til at vende al lyd derhen, hvor man skal sidde og lytte.

Så min idé til ændring af designet her er at flytte højttaler-enheden op i toppen, på samme flade som mundingen, og så lægge højttaleren ned. Så kan man pege lyden i den retning, man vil. Det burde ikke ændre lyden – enheden er stadig placeret en tredjedel fra den snævre ende af røret. Og når højttaleren her ligger ned, er den nem at flytte rundt med, hvis man sætter et håndtag i toppen – som en kuffert, omend en ret tung kuffert.

Materialer

Nu var det også et krav for mig, at højttalerne her blev billige, fordi de er et eksperiment. Så jeg tog udgangspunkt i et sæt 5,25” bilhøjttalere, købt som restsalg hos Thansen for 50 kroner. Det er ikke speciel god kvalitet, men efter 2 døgns tilspilning kunne jeg godt holde ud at høre på dem, og deres konstruktion og gitter gør dem ret hårdføre.

Voigt horn

Ud over højttaler-enhederne er det andet primære materiale træ – en 16mm tyk spånplade på 250x120cm, som koster 100 kroner i Jem & Fix. Og denne plade er altså stor nok til træ til begge højttalere. På tegningen herunder er delene til én højttaler tegnet ind på pladen.

Voigt horn

Og her er tegningen i fuld størrelse: http://hififorfolket.dk/download/mini-voight-materialer.jpg

Den samlede liste over materialer og værktøj er altså:

  • En 2500x1200x16mm spånplade
  • To bilhøjttalere
  • Trælim
  • Spånplade-skruer (i mit tilfælde 35mm lange)
  • Stiksav (på billedet herunder er også vist en rundsav, men den var ikke præcis nok, viste det sig)
  • Tommestok
  • Lyntvinger
  • En lægte (ikke med på billedet)
  • Lidt mineraluld (ikke med på billedet)
  • Håndtag eller vinkelbeslag til håndtag (ikke med på billedet)
  • Træbeskyttelse (ikke med på billedet)

Voigt horn

Og så – til næste skridt:

Konstruktion

Første skridt var at måle op og save alle dele ud, som vist på tegningen længere oppe. Det ser sådan ud for den ene højttalers vedkommende. Dog lidt svært at se, fordi spånplade er en meget homogen masse:

Voigt horn

Og dernæst, i gang med limningen, som er det store projekt her. Man kan vælge bare at lime, og det bliver i teorien også pænest. Men fordi udseendet ikke er vigtigt for mig med disse have-højttalere, så valgte jeg også at bruge skruer. Konstruktionen bliver noget stærkere, og det er også nemmere at placere de enkelte plader rigtigt i forhold til hinanden, når man holder dem på plads med skruer.

Som man kan se, har jeg valgt at sætte et stykke lægte (23 cm langt) på det, der bliver bunden af højttaleren, så den får fødder. Bagerst på højttaleren er lægten lagt ned, mens den forrest er sat på den høje led. Således bliver højttaleren vinklet en smule opad, så lyden kommer mere i ørehøjde, når man sidder foran højttaleren.

Voigt horn

Højttaler-enheden skal sidde i toppladen ved siden af hornets munding, på det stykke træ, som måler 180x196mm. Her finder man selvfølgelig midten ved at trække streger fra hjørne til hjørne, men det viste sig, at jeg ikke havde tænkt mig om, for dette hjalp mig ikke med at placere højttaler-skjoldet i midten. Her var jeg nødt til at få tegnet et vinkelret kors på midten, så jeg kunne bruge skruehullerne til at placere ringen i midten. Det gik til gengæld uden problemer.

Voigt horn

Indvendigt i højttaleren

Efter lang tids bøvlen, limning, skruning, mere fedten rundt med lim de forkerte steder, og placering af to stykker 45mm glasuld, holdt fast med lidt ståltråd, så kom højttaleren endelig til at se således ud:

Voigt horn

Og det ligner da ret godt den originale tegning, ikke? Det er vigtigt at lægge mærke til, at tegningen også instruerer i, hvor de skrå dele i konstruktionen skal placeres – selvom det kan være lidt svært at regne ud. Eneste undtagelse er stykket på 5x23cm i toppen, men det må betyde, at den skal være i en 45 graders vinkel på begge sider. Tværstiverne er små stykker træ, som har fået lidt lim og blevet sat i spænd i tragten.

Nu er der bare tilbage at sætte den anden store side på, og herefter ser højttaleren sådan ud ovenfra. Eller, hvad det egentlig er: forfra:

Voigt horn

Finish

Efter at have boret hul til højttaler-kablet og monteret højttaler-enheden, er højttaleren faktisk færdig. Jeg har så også valgt at montere et håndtag. Det har jeg selv fremstillet af to vinkelbeslag og en flækket og pudset lægte. Man kan selvfølgelig også bare købe et færdigt håndtag.

Voigt horn

Herefter var det ”bare” at bygge en højttaler mere, afmontere enheden fra den første igen, og så give højttalerne en eller anden form for overfladebehandling. Og jeg tænkte, at når de nu skal bruges udendørs, så ville træbeskyttelse være det rigtige. Jeg havde en rest hvid træbeskyttelse stående, så det afgjorde farven.

Voigt horn

Med til bilhøjttalere fulgte 2×2 meter meget, meget tynd højttaler-ledning. Og det er altså blevet skiftet ud, dels for at gøre det længere, og dels for at gøre det tykkere. Jeg købte det billigste kabel, igen i Jem & Fix, til 65 kroner for 25 meter. Tykkelsen er kun 0,75mm2, men det er også dobbelt så tykt som originalen. Det blev loddet på højttaler-enhederne, og med en knude på både yder- og inderside skulle det sidde fint i kabinettet.

Voigt horn

Konklusion

Så er der kun tilbage at vurdere lyden. Jeg vil ikke kaste mig ud i en større anmeldelse, for det retfærdiggør de billige bilhøjttalere slet ikke. Men jeg kan sige så meget, at kabinetterne er virkelig vellykkede! Bassen er virkelig god og kraftig, og selvom enhederne kun er på godt 5 tommer, så er bassen faktisk alt for kraftig i forhold til mellemtone og diskant, når højttalerne prøves af indendørs.

Men udendørs, hvor de hører til, er det helt perfekt. Her er der bas nok til, at den ikke bare forsvinder, og den samlede lyd er faktisk rigtig god. Det er helt klart højttalere, man kan nyde at høre musik på, hvis man har dem med på teltpladsen til en festival. Og de er også effektive – man behøver ikke skrue ret højt op, før lyden er kraftig, og de vil sagtens kunne trækkes fornuftigt af en lille Tripath-forstærker på et 12V scooterbatteri. Helt klart en oplagt festival-højttaler. Og det var et rigtigt valg at lægge højttaleren ned og placere enhed og munding på samme side. Al lyden bliver kastet fremad, og det er rigtig fremragende til udendørs brug. Men som sagt, hvis den skal bruges indendørs, så skal den laves som på den originale tegning, for eller bliver bassen for voldsom.

Alt i alt er jeg meget imponeret over konstruktionen, og det bliver helt sikkert ikke det sidste Voigt-horn, jeg kommer til at lave.

Af Dennis Stensgaard, 11-02-2011