Deze avond werd de exponentiële hoorn door mij besproken en Gyula demonstreerde zijn miniradio van Clive Sinclair uit 1968.

Natuurlijk de vraag: waarom wordt zo'n, uit de oudheid stammende toeter, tegenwoordig nog gebruikt. Begrijpelijk als je nog oorsuizingen hebt van de vuvuzela's. De reden is dat het akoestisch rendement vele malen hoger ligt dan een gewone luidspreker. Boxen die wij thuis hebben staan en die bij onze stereo unit verkocht worden komen soms niet eens boven de 2%. Er staat dan bijvoorbeeld dan wel 50 Watt op vermeld, maar dat wordt grotendeels omgezet in warmte en vervorming.

Hoe groter de uitslag van de conus des te groter het doppler effect. Vergeet ook niet dat bij maximum uitslag de veerkracht van de centrering en ophanging steeds sterker wordt, waardoor het signaal afplat en zoals we al eerder hebben uitgelegd er een 3e harmonische vervorming ontstaat. Met 50 Watt wordt bedoeld dat de luidspreker nog wel even heel blijft als dat vermogen er op los wordt gelaten. Zijn het twee of drievoudige systemen dan zal ook het filter een groot deel van het vermogen consumeren. Nadeel van zo'n meervoudig luidsprekersysteem is ook dat er fase-ongelijkheid ontstaat.

Als de verkoper verklaart dat het geluid te vergelijken is met de uitvoering in de concertzaal en je hebt nog nooit een live optreden bezocht, dan ben je natuurlijk snel overtuigd dat het ook wel zo zal zijn. Maar in werkelijkheid lijkt het er niet op. In de lijn microfoon naar het luisterend oor is het eerste obstakel al de geluidstechnicus aan de regeltafel die brutaalweg bepaalt hoe hij vindt hoe het moet klinken en niet de dirigent.

Tijdens een demonstratie van een huiskamer geluidsinstallatie, waaraan een prijskaartje hing dat boven een jaarloon van een modale werknemer uitsteeg, hoorde ik een musicus zeggen, die volgens het etiket op de geluidsdrager was te horen: “Volgens mij ben ik het wel, maar mijn instrument herken ik er niet in“ Nu wil dat niet direct zeggen dat het aan de dure geluidsinstallatie ligt, maar men vergeet vaak dat ook de ruimte waar het wordt opgesteld een belangrijke rol meespeelt. Tijdens de vele optredens zelf, heb ik daar veel ervaring mee. Cafés waar het heerlijk spelen was, maar ook zaaltjes waar het een ramp was om een redelijk geluid te verkrijgen. Zo kan je in een leuk uitziende zaal een hopeloze akoestiek hebben en als je ergens ingeklemd tussen oude radio's van een museum zit, juist een heerlijk muzikaal optreden kan beleven met een heerlijke akoestiek.

Gesloten kasten of zelfs de basreflex met open poorten halen met moeite de 5%. Nu zijn basreflex kasten ook niet alles. want waar je de ene resonantie onderdrukt duikt er wel op een andere frequentie de volgende op. Trouwens open poorten ijlen na, dat wil zeggen dat een gedragen lage kerkorgeltoon het goed doet maar onverwachte lage frequenties ondervinden vertraging, zoals pauken en base drums.

Nu is het in de huiskamer toch al bijna niet mogelijk om lage frequenties te kunnen weergeven. De golflengte van 80 hertz = 341/80 = 4,25 meter. Met een beetje geluk, als er geen objecten in de weg staan zou dat net lukken in een woonkamer. Maar veel akoestisch vermogen is ook niet nodig in de woning waar een staande piano ook met wat moeite nauwelijks 0,75 Watt akoestisch vermogen kan opbrengen. Fantasierijke ontwerpers bedenken de meest futuristische luidsprekerbehuizingen, ervan overtuigd zijnde dat met hun kunstwerk het hoogst bereikbare resultaat bereikt kan worden. Maar er gaat niets boven een enkele luidspreker per kanaal en dan een met een stugge conusrandophanging.

Tijdens mijn werkzaamheden lang geleden voor Haarlem Electronics heb ik samen met de boekhouder een bezoek gebracht aan Vitavox de bekende luidspreker fabriek in Londen. Na de bespreking met de directie kregen we een rondleiding waarbij natuurlijk ook de demonstratieruimte niet overgeslagen werd. Daar vele combinaties van diverse luidsprekerbehuizingen beluisterd. Basreflex kasten, zandgevulde hoekboxen, diverse hoogstralers, noem maar op. Het ene klonk nog mooier dan het andere. Na afloop werden wij door de technisch directeur uitgenodigd om 's avonds bij hem thuis een borrel te drinken en wat na te praten. Daar zittend op een duur bankstel en genietend van een glas wijn werd door de heer des huizes wat achtergrondmuziek opgezet. Nieuwsgierig naar de luidsprekers keek ik rond en zag dat er op de grond naast de bank twee Fane 10GD luidsprekers front-loading in hun kartonnen doos op de grond lagen.

Waarschijnlijk zomaar als proef dacht ik op dat moment. Vermoedelijk om te horen hoe deze klinken: de Fane GD van Fl 98,-, toch een merk wat wij zelf importeerden. Een goedkope luidspreker met weinig rendement, maar gewild bij gitaar bandjes, daar ze onverwoestbaar blijkt te zijn en na een avond wilde muziek op maximum niveau na afloop zonder problemen de volgende avond weer gebruikt kunnen worden.

Dat het geluid enige dB’s minder zou zijn dan andere luidsprekers dat hoor je in al dat herrie en lawaai toch niet. Onze oren kunnen het verschil tussen oorverdovend hard en loeiend hard toch niet waarnemen. Op mijn vraag waarom deze eenvoudige opstelling, kreeg ik als antwoord: “Ah, for me well enough!” Reden dat de demonstratie met de 'Kiss' penluidspreker zo succesvol werd ervaren tijdens een radiocafé-avond.

In grote zalen waar veel akoestisch vermogen gewenst is, komt de hoornluidspreker met zijn minstens 40 à 50 % rendement beter tot zijn recht dan een hele rits luidsprekerboxen. Een hoornluidspreker heeft een dynamisch membraamsysteem dat middels een drukkamer is gemonteerd aan de hals, ook wel keel genoemd, van een hoorn. Deze hoorn vervult de functie van akoestische aanpassingstransformator. Aan het nauwe begin heersen grote geluidsdrukken en kleine deeltjessnelheden. Aan het wijde uiteinde van de hoorn kleine drukken en grote snelheden. De akoestische impedantie (druk gedeeld door de snelheid) is aan het begin dus groter dan aan het einde, waardoor het membraan akoestisch goed wordt belast.

Dit veroorzaakt een rendementsverhoging ten opzichte van een gewone conusluidspreker. Echter omdat voor lage frequenties de hoorn zeer grote afmetingen dient te hebben om effectief te kunnen werken zijn deze ongeschikt voor huiskamergebruik. Bij het gebruik van een driver met een standaard aansluiting van 1 inch en men als laagste toon 64 Hertz wil horen. Dan is de golflengte 341 : 64 = 5,3 meter. De uitmonding van de hoorn moet dan 5,3 : 4 = 1,3 meter zijn. De lengte moet dan volgens een Fourier regel berekend worden met een interval van een voet dat is 30 cm, waarbij telkens bij elke stap de oppervlakte doorsnede van de hoorn twee maal groter moet zijn dan de voorgaande.

Dat worden dan 11 stappen van 30 cm en dat is dan een lengte van 3,30 meter. Als we interval met twee vergroten naar 60 cm dan halen we zelfs 32 Hertz. Maar een lengte van 6,60 meter is wel erg groot. De Fourier regel is gebaseerd op het inzicht dat een functie, gegeven binnen een zeker interval die aan bepaalde restricties voldoet, uitgedrukt kan worden als een som van een oneindig aantal harmonische functies of anders omschreven: Het is een wiskundige techniek die ons toelaat verschijnselen uit het tijdsdomein om te zetten naar het frequentiedomein en vice versa. Op het bord werd deze exponentiële hoorn geheel uitgerekend met de daarbij benodigde formules. Gyula keek aandachtig toe met de rekenmachine bij de hand om te controleren of het hoofdrekenwerk wel klopt met de werkelijkheid.

Lang geleden was zo'n hoorn veel in gebruik omdat er nog geen versterkers waren met een groot vermogen. Zie dan ook deze geluidswagen uit 1930.

Begrijpelijk dat zo'n hoorn onhandig is en niet altijd inzetbaar. Men heeft daar wat op gevonden in de vorm van gevouwen houten hoornkasten waar men normale daarvoor geschikte luidsprekers in gebruikt. Een dergelijke constructie is niet goedkoop even samen te stellen. Heel bekend waren de Electrovoice boxen, die in die tijd nog voorzien waren met een bordje waarop de waarschuwende vermelding om er niet voor te gaan staan. Het meest gebruikt worden tegenwoordig de grote W-bins.

Het voordeel van dergelijke hoornluidsprekers, die gebruikt worden als sublaag nog een heel specifieke eigenschap hebben. De laagst weer te geven frequentie daalt, als ze naast of op elkaar worden gezet, het zogenaamde Stacken. De mondopening wordt dan groter. Natuurlijk is het altijd wel zo aardig om een demonstratie te geven op zo'n avond. Ondoenlijk om zo'n zware W-bin mee te nemen, daarom iets wat gemakkelijker te dragen is.

Een Philips draagbaar radiootje als versterker en een 20 Watt hoornluidspreker van het merk Midex. Tevens een witte en roze ruisgenerator en daarbij de gebruikelijke spectrum analyzer.

Voorkomen is beter dan genezen en om de oren te beschermen tegen eventueel te verwachten harde geluiden, werden er oordoppen rondgedeeld. Natuurlijk is het eindtrapje van deze radio niet tot veel in staat, maar toch was tijdens deze demonstratie het verschil met de ingebouwde luidspreker en de hoorn duidelijk waarneembaar. Metingen toonden aan dat de hoorn in het laag ver achterbleef bij de gewone luidspreker maar verder behoorlijk meer geluid gaf. Gerekend naar de mondopening bleek dat de laagste frequentie ongeveer rond de 300 Hertz ligt. Deze meegebrachte hoorn is ook in hoofdzaak bedoeld om de menselijke stem te versterken en niet voor muziek bedoeld.

Met de handige Johanzen ruisgenerator die zowel roze als witte ruis kan leveren en de IE-10A audiospectrum analyzer van Ivie Electronics. inc, de voor de geluidtechnicus onmisbare meetinstrumenten, werd uitgelegd hoe in een zaal een geluidsinstallatie wordt afgeregeld. Waarbij rekening gehouden moet worden dat als alle stoelen bezet zijn de akoestiek heel anders zal zijn en bijregelen toch weer noodzakelijk zal zijn.
Het werd tijd voor de pauze en dus de gelegenheid voor een hapje en drankje.

Daarna hield Gyula Kiss een interessante lezing over de Engelse uitvinder Clive Sinclair.

Die grote bekendheid verwierf met zijn wonderlijke uitvindingen. Maar ook met zijn knappe vrouw waar hij op 69 jarige leeftijd mee in het huwelijk trad.

Niet alleen elektronische ontwerpen maar ook de wonderlijke elektrische driewieler fiets C5 en zijn computers waren uitgekiende en hoogstaande ontwerpen. In 1983 is hij zelfs in de adelstand verheven.

Gyula bracht deze avond mee het toen kleinste radiootje ter wereld van Clive Sinclair uit 1968, werkend op twee kleine hoortoestel batterijtjes, die samen 2,8 volt kunnen leveren.

Om de werking van het schema te verklaren, gaf Gyula ons eerst een stoomcursus transistortechniek. In een mum van tijd stond het bord vol met berekeningen en formules.

Voor de meeste aanwezigen een stortvloed van herhalingen uit een ver verleden. Belangrijk is te weten dat Ib x Hfe = Ic en de overgangsspannning bij silicium tussen basis en emitter 0,7 volt bedraagt, verders is met de wet van ohm alles uit te rekenen. De in het schema getekende transistoren hebben geen emitterweerstanden. Met de lage collectorspanning van 2,8 volt ook beter van niet.

Wel is dan de maximum wisselspanningssturing op de basis maximaal top-top 1,4 volt. Bescherming tegen oplopende temperatuur is met de lage spanning ook niet nodig. De basis voedingsweerstand van 470 kOhm is hier aan de collector aangesloten. Bij niet constante stroomversterking blijkt dat de basisstroom naar een welhaast constante instelling getrokken wordt, niet echter de collectorstroom. De basisstroom is dan Ib = Uce – 0,7 / Rb.

Het unieke van deze schakeling, wat Gyula ons deze avond vertelde, is de afstemming. Een spoel met vrij veel windingen om een ferrietstaaf, welke wordt afgestemd met een trimmer, voorzien van een asje om de knop aan te bevestigen. De capacitieve variatie ten opzichte van de spoel is vrij klein. Toch is Clive Cinclair er in geslaagd hiermee de middengolf te bestrijken. Een koppelspoeltje met weinig windingen is verbonden met de basis van de eerste transistor (de ingangsimpedantie van een transistor in een gemeenschappelijke emitterschakeling is erg laag, enkele honderden ohms).

Het signaal wordt dan hoogfrequent versterkt. In de collector is een HF smoorspoel opgenomen zodat het versterkte hoogfrequent signaal via een kleine capaciteit naar twee dioden wordt geleid. De condensator C1 is voor hoogfrequent signalen een kortsluiting. Dus ook het rest hoogfrequent van de detectie kiest deze weg zodat een schoon LF signaal overblijft. Het gedetecteerde signaal komt via de koppelspoel weer op de basis van de transistor die nu het laagfrequent signaal versterkt. Dat geeft geen problemen met de smoorspoel en komt dan via de 0,047 pF condensator op de basis van de tweede transistor. De collector krijgt zijn spanning via een dynamische oortelefoon. Een werkelijk uitgekiend ontwerp waarbij de eerste transistor in een reflexschakeling werkt.

Ter demonstratie had Gyula ook zijn leuke MicroBoy radio mee genomen om rond te laten gaan, klein maar toch groter dan de Sinclair, echter wat het ontwerp betreft is het zeker niet minder dan die van Sinclair.

De Sinclair micromatic was ook in bouwdoos verkrijgbaar.

Na enig afstemmen wist Gyula toch nog goed hoorbaar een station te ontvangen.

Piet van Schagen.