【ワレコのDIY】カーオーディオスピーカーのLCネットワーク製作【JBLパラゴン風】

写真　自作カーオーディオシステムを搭載した車でドライブ中のオーオタ女子

さてこの所、自動車DIYに凝っているワテであるが、先日はETC2.0車載器を自分で車に取り付けた。この記事で紹介している。

その前の記事では、カーオーディオシステムの自作記事を何本か執筆した。それらの記事では、

• LM3886x4台使用の４chパワーアンプ
• 2Wayチャンネルフィルター内蔵プリアンプ（ぺるけ式Bluteoothレシーバー内蔵）
• JBLパラゴン風2Wayスピーカーシステム

の自作過程を紹介した。

このカーオーディオシステムは車に搭載して試聴はしたのだが、実は今は取り付けていない。その理由は、このシステムは車に積んだポータブル充電器を使ってAC100Vで動作するシステムなのだが、エンジンのON・OFFに連動していないので、今一つ使い勝手が良く無い。

その結果、車で音楽を聴く場合にはカーナビ内蔵ラジオ音声をカーナビ内蔵パワーアンプで聴くようにした。使うスピーカーは以前に車のリアスピーカーとして搭載したJBL Control 1Xtremeコンパクトスピーカーだ。

でも、せっかく作った自作オーディオ機器を使わないのは勿体無いので、取り敢えずJBLパラゴン風自作スピーカーを改造して車のフロントスピーカーとして搭載する事にしたのだ。

では、本題に入ろう。

その後完成したJBLパラゴン風スピーカーシステムは素晴らしい音が出ている。

JBLパラゴン風自作2Wayスピーカーシステムのマルチアンプ駆動は中止

下図が、ワテが計画していたカーオーディオシステムの当初の案だ。

図　自作マルチアンプ駆動のカーオーディオシステム（当初の案）

上図を簡単に説明すると、まず、電源には下写真のポータブル充電器を使う。

このポータブル充電器には、車のシガーソケットからDC12Vを供給して内部のリチウムイオン電池を充電する。出力は正弦波AC100Vが得られる。

そのAC100Vを使って自作のパワーアンプとプリアンプを動かすのだ。

プリアンプにはBluetoothレシーバー基板とぺるけ式Ver3アクティブフィルター回路を内蔵しているので、スマホやノートパソコンなどからWiFi経由で高音質な音楽を再生する事が出来る。

例えばこんなBluetoothレシーバー基板だ↴

JBLパラゴン風スピーカーも自作で、ウーファーとツイーターの２ウェイ型だ。ハイゼットカーゴ運転席上部にある棚（オーバーヘッドキャビネット）に搭載できるように設計した。

このスピーカーの特徴としては、スピーカーバッフル板は運転者に向くのでは無くて天井方向に向いている。

その結果、スピーカーから出た音波が車の湾曲した天井で適度に拡散されて、リスニングポイントを車内全体に自然な感じに広げる効果があるのだ。

湾曲した音響板で音が拡散されて独特な音場を作り出すオリジナルのJBLパラゴンに勝るとも劣らない画期的なカースピーカーと言っても過言ではない。

詳細は以下の記事を参照して頂きたい。

【ワレコのDIY】カーオーディオ用JBLパラゴン風２Wayスピーカー自作【ハイゼットカーゴ】

写真　宝箱ティッシュを使うこの読書女子は実はオーディオマニア？ さて、コロナウイルスの感染者が日に日に増加して、一向に減る気配が無い。パンデミック（英語: pandemic）が始まっているのか。 地球環境を破壊し数多くの動物さんを絶滅させて...

www.wareko.jp

2020.02.22

で、このポータブル充電器のAC100V出力で自作アンプを動かして自作スピーカーをマルチアンプ駆動する計画は中止した。

その理由は、上記マルチアンプシステムで問題無く音楽再生は出来たのだが、電源系統が車のエンジンON/OFFと連動していないので、電源のON/OFFが面倒なのだ。まあ要するに手軽に使えない。

それと車の中で最も良く聴くのはラジオなのだが、現状では音源はBluetoothレシーバーしかないので、スマホの音楽しか聴けないのだ。

そう言う理由でこのポータブル電源と自作マルチアンプシステム採用案は中止して、音楽再生には先日自分で車に取り付けたカーナビのラジオやアンプを利用する事にしたのだ。

ただし、自作JBLパラゴン風スピーカーは使いたい。

以下ではその新システムに付いて解説したい。

なお、ポータブル充電器自体は車内照明やノートパソコンを使ったりするのに便利なので、ポータブル充電器は今後も使う。

それと、自作プリアンプ（チャンネルフィルターやBluetoothレシーバー基板内蔵）やLM3886x4台パワーアンプも自宅で使う予定だ。

カーナビのオーディオシステムに自作パラゴン風スピーカーを組み合わせる

下図に於いて、運転席のダッシュボードにある四角の物体がカーナビだ。

中古カーナビを買って来て自分で取り付けたのだ。その解説記事はこちら。

図　ハイゼットカーゴに取り付けたカーナビを使ったオーディオシステム案（これを採用）

そのカーナビには50Wx4（フロント50Wx2、リア50Wx2）のアンプを内蔵しているので、上図のようにスピーカーケーブルを配線した。ごく普通の赤黒スピーカーケーブルを使った。スケアは2.0mm² のちょっと太目にしてみた。

このケーブル配線は、先日ETC2.0車載器を車に取り付けた際に一緒に配線したのだ。自動車DIYにもかなり慣れて来たので、ピラーのカバーを外してケーブルを這わせるなどの作業は難なくこなせるようになった。この記事で紹介している。

運転席の天井部分に搭載しているのが下写真に示す自作JBLパラゴン風スピーカーシステムだ。

写真　自作スピーカーシステム（JBLパラゴン風）

このスピーカーは元々はマルチアンプ駆動する予定であったのでネットワークは付けていなかった。

今回、マルチアンプ駆動の計画を変更してカーナビのアンプで駆動する事にしたので、このスピーカーにLCネットワークを取り付ける事にしたのだ。

この自作JBLパラゴン風スピーカーシステムに使っているスピーカーユニットなどの詳細情報はこの後で解説する。

一方、リアスピーカー（JBL Control 1Xtreme）は車内に自作した棚に載せている。

カーDIYにはヤザキイレクターパイプがお勧め

ワテが車に搭載した棚の部材に採用したのがヤザキイレクターパイプだ。

外径Φ28ミリの金属製パイプと各種のジョイントが比較的低価格で販売されているので、お勧めだ。他に、32mm（Φ32）や42mm（Φ42）サイズもある。

パイプのカットは矢崎純正のカッターを使うと良いが、値段が少々高いので汎用のパイプカッターでも良いだろう。ただし、Φ28ミリ以上に対応している製品を選ぶ必要がある。

金属パイプのカットは簡単で、ツマミを回してカッター刃をパイプに押し付けながら、パイプカッターをクルクルと回転させて行けば良いのだ。一分も有ればカット出来る。

 

さて、オーディオ好きな人ならJBLパラゴンを知っている人も多いと思うが、知らない人向けに簡単に紹介したい。

JBLパラゴンとは？

下写真がJBLパラゴンだ。

幅2.6メートルもある。

写真　JBLパラゴン

引用元　https://audio-heritage.jp/JBL/speaker/paragon.html

まあ、高級家具と言う感じ。一台数百万円するのだ。

湾曲した音響板が特徴的なのだ。

左右２台の38cmウーハーは湾曲した音響板の裏側に取り付けられていて、音響板がホーンの役割も果たしているのだ。

表　JBLパラゴンの仕様

引用元　https://audio-heritage.jp/JBL/speaker/paragon.html

ワテの場合、パラゴンの音は一度も聴いた事が無い。

あかんがなｗ

まあ、ワテの場合、JBLパラゴンは欲しいとは思わない。その理由は、大き過ぎるからだｗ

でも、機会が有ればパラゴンの音は聴いてみたい。

そこで、取り敢えず車のスピーカーシステムをJBLパラゴン風にしてみたのだ。

ワテの緻密な設計によって、ワテ自作JBLパラゴン風スピーカーシステムで鳴らすカーオーディオサウンドは、車に本物のJBLパラゴンを搭載したかの如く、完璧なJBLパラゴンサウンドを鳴らせると確信しているのだ。

本物パラゴンは聴いた事が無いのに、自作パラゴンは本物パラゴンの音が鳴っている事が分るエスパーオーディオ評論家のワテである。

ワテ自作のJBLパラゴン風スピーカーに使ったユニットの紹介

ウーファーはEMINENCE ( エミネンス ) / ALPHA4-4を採用

写真　EMINENCE ( エミネンス ) / ALPHA4-4 4Ω フルレンジスピーカーユニット

ウーファーにはEMINENCE ( エミネンス ) / ALPHA4-4　4Ω　フルレンジスピーカーユニット（10cm）を採用した。2個ペアで4000円弱と言うプアオーディオ派には嬉しい低価格スピーカーなのだ。

それにも係わらず、許容入力110 Wなのでカーオーディオスピーカーには十分な性能だ。

サウンドハウスさんで買った。

サウンドハウスさんは知る人ぞ知る音響機器関連の激安通販サイトだ。2000円以上の買い物で送料無料なのが嬉しい。

下のリンクをクリックするとサウンドハウスさんのサイトへ行く。膨大な数の商品があるのだ。

EMINENCE ( エミネンス ) / ALPHA4-4　4Ω　フルレンジスピーカーユニット

ツイーターはCLASSIC PRO ( クラシックプロ ) ED3402を採用

いわゆるコンプレッションドライバーと言うやつだ。

写真　CLASSIC PRO ( クラシックプロ ) ED3402

直径90ミリの強力磁石を搭載しているのでずっしりと重い。

CLASSIC PRO ( クラシックプロ ) / ED3402

一個三千円弱なので二台買っても五千円くらい。

カーオーディオ用に販売されているツィーターの多くは、ワテが知る限りCLASSIC PRO  ED3402のようなΦ90ミリもある巨大マグネットを搭載しているものは無い。

例えば良く見かけるのは下写真のような直径5cmくらいの小型のツイーターだ。

このKenwood KFC-ST01ツイーターの場合、再生周波数特性は 5kHz ～ 25kHzとの事だ（注1）。う～ん、いかにもキンキン・シャカシャカな音がしそうでワテはあまり興味が無い製品だ。

一方、CLASSIC PRO ED3402は周波数特性800Hz～20kHzなので、人の音声域（100Hz～1000Hz　注2）も少しはカバーしている。

実際にCLASSIC PRO ED3402を鳴らしてみると、800Hz以下の音声帯域も十分に再生出来ているのだ。

CLASSIC PRO ED3402は自作カーオーディオシステムには最適なツイーターだと思う。

ワテお勧めのカーオーディオ用スピーカーユニット

ワテ一押しはCLASSIC PRO ( クラシックプロ ) / ED3402コンプレッションドライバーなのだが、こんな巨大スピーカーユニットは普通の車には搭載する場所が無い。

なので、普通はカーオーディオ用として販売されているスピーカーユニットがお勧めだろう。

 

アマゾンで

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同じく、アマゾンで

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やっぱりカロッツェリアの人気が高いようだ。

リアスピーカーには、JBL Control 1Xtremeを使う

一方、リアスピーカーには下写真のJBL Control 1Xtremeを使った。

十数年前に買ったやつなのだが、あまり使わずに放置していた。

写真　JBL Control 1Xtreme オープン価格(2台1組、2002年頃)

引用元　https://audio-heritage.jp/JBL/speaker/control1xtreme.html

その結果、このJBL Control 1Xtremeは、エッジがボロボロに劣化して破れてしまったので自分でエッジ交換したのだ。

その交換作業はこの記事で紹介している。

表　JBL Control 1Xtremeの仕様

引用元　https://audio-heritage.jp/JBL/speaker/control1xtreme.html

スピーカーLCネットワークを設計して自作する

さて、ワテ自作のJBLパラゴン風2Wayスピーカーシステムは当初はLM3886x4個使用のパワーアンプでマルチアンプ駆動する予定であった。

でもその案は廃止して、上で紹介したようにカーナビのアンプで駆動する事にした。

その結果、このJBLパラゴン風2WayスピーカーにLowパス、Highパスの2Wayネットワークを取り付ける必要がある。

ワテの場合、スピーカーネットワークを設計して作成するのは初めての経験だ。

今回使用したスピーカーユニットの仕様は以下の通り。

EMINENCE ( エミネンス ) / ALPHA4-4　4Ω　フルレンジスピーカーユニット	インピーダンス　4Ω 許容⼊⼒　110 W(PGM) 周波数レンジ　105 Hz-10 kHz 感度(1W/1m)　88 dB
CLASSIC PRO ( クラシックプロ ) / ED3402	周波数特性︓800Hz〜20kHz 最低ｸﾛｽｵｰﾊﾞｰ周波数︓800Hz 感度︓98dB 許容⼊⼒︓20W（RMS） インピーダンス︓8Ω

表　自作スピーカーシステムに使用したスピーカーユニットの仕様

上表を見ると分かるように、ウーファーの感度は88dBで、ツイーターに使ったコンプレッションドライバーの感度は98dBと高いのだ。10dBもの差がある。

インピーダンスも4Ωと8Ωの違いがある。

クロスオーバー周波数は出来るだけ低くして1KHz辺りでクロスさせる予定だ。

その理由は、殆どの音をコンプレッションドライバーで再生させたいのだ。なぜなら、コンプレッションドライバーなので箱状のエンクロージャーに取り付けなくてもある程度はまともな音で鳴るからだ。

一方、ウーハーはごく普通のコーン型なので、もし車のドアに取り付ける場合でもデッドニングも必要になり、ある程度の容積の密閉空間も必要になる。今回は運転席上空の棚に設置する予定だが、容積は少なく、デッドニングもやらないし、密閉空間で無く隙間だらけでスカスカだ。なのでウーハーから良い音を出す事は余り期待できないからだ。

スロープは6dB/octで行く予定。12dBとか18dBなどの急峻なスロープだと回路が複雑になるし、スピーカーユニット間でスムーズに音を繋げるのが難しそうだから。

注意事項としては、ユニット間の感度の差が10dBあるので、それを考慮してアッテネーターを98dBの高能率なツイーター側に入れる事にした。

こう言う高級デッドニングシートを使うと良い音がでるのかな？

共立エレショップで買ったAT-40H巻線型アッテネーター

共立エレショップさんで売っている

単連巻線型アッテネータ　AT-40H（770円/個）

と言うのを２個買った。これだ↴

【在庫限り】単連巻線型アッテネータ

【在庫限り】単連巻線型アッテネータの通販なら共立エレショップにお任せください！

eleshop.jp

本当はFOSTEXさんなどの有名ブランドの製品に惹かれたのだが、そう言うのは値段が一個数千円から数万円もするので予算オーバー。

そこで出来るだけ安いヤツを探してAT-40Hを見付けたのだ。

このアッテネーターは最大電力15Wなのだが、本当なら50Wくらいは欲しいところだが（FOSTEX R100T2は100W）、15Wなので少し足りないかも知れないが大音量で聴いても燃える事は無いだろう。

もし燃えたらその時考えようｗ

共立エレショップさんのサイトからAT-40Hの写真を引用させて頂く。

この製品は、まあ要するに巻き線型の抵抗なのだが、下図に示すように8Ωと40Ωの二個の巻線抵抗が連動して動く構造になっている。

図　共立エレショップさんで売っている単連巻線型アッテネータAT-40Hの特性

ワテの場合、こんな特殊なアッテネータを見たのは初めてだ。

その動作をワテなりに解釈してみると、扇動子が最下位置、中央位置、最上位置の三点でアンプ側、スピーカー側から見たインピーダンスは以下の通り。

	最下位置	中央位置	最上位置
③①アンプ側	8Ω	24Ω	40Ω
②①スピーカー側	0Ω	24Ω	40Ω

注意：中央位置で正確に24Ωになるのかどうかは未確認なので、実機で計測予定

表　単連巻線型アッテネータAT-40Hの扇動子位置とインピーダンスの関係

つまりまあ、扇動子がどの位置でもアンプ側③①から見たインピーダンスが0になる事はなくて、8～40Ωになると言う事か。

なのでアンプに優しいのかな。

6dB/octネットワークをLTspiceシミュレーションしてみる

で、この単連巻線型アッテネータAT-40Hを使った6dB/octのLCネットワークを組んでみた。

図　LTspiceで描いた6dB/octの2Way LCネットワーク

C1（33μF）やL1（0.5mH）は、インターネット上に沢山あるオンラインでネットワークを設計出来るサイトでクロスオーバー周波数1KHzを指定して、あとは使う予定のスピーカーユニットの感度など入れて求めた値だ。

その値をシミュレーション結果を見ながら手作業で微調整したのだ。

で、そのac解析結果を下図に示す。

図　6dB/octの2Way LCネットワークのac解析結果

LTspiceシミュレーション結果を見る限り、クロスオーバー周波数は設計通り1KHzくらいになっているし、能率の高いツイーター側はアッテネーターによって最大で12dBくらい減衰させる事が出来る。

まあ、これでいいのかな？

上記回路図で、R1（4Ω）やR2（8Ω）はそれぞれウーハーとツイーターのつもりなのだが、現実にはこんな理想的な純抵抗成分では無くてインダクタンス成分も有る訳なので、怪しいシミュレーション結果かも知れない。

自称スピーカーネットワーク初心者のワテには、これでいいのかどうか良く分からんが、まあこの回路図に沿って作ってみる事にする。

あるいは、スピーカーのインダクタンスも測定して、その実測値に基づいて改めてLTspiceシミュレーションをしてみるかな。

あと、吸音材なども入手してオーバーヘッドキャビネットに詰め込む予定だ。

続く

その後完成したJBLパラゴン風スピーカーシステムは素晴らしい音が出ている。