Bachelor's Thesis

Two way stereo loudspeaker with concrete enclosure

Final Thesis 34.95 MB Appendix 872.15 kB

Author of thesis: Martin Čontoš

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the design of a stereophonic two-way loudspeaker system with a concrete enclosure. Furthermore, the preparation and casting of the concrete itself are described. The design included theoretical tuning of the enclosure, the choice of the bassreflex configuration and computer simulation. After the enclosure was completed, the drivers were installed and measured under laboratory conditions. The measured data were subsequently used for the design and simulation of the loudspeaker crossover network. The complete loudspeaker system, including the crossover, was realized as a fully functional prototype, and its parameters were measured. The thesis is concluded with the final measurement of the functional concrete loudspeaker prototype and a summary of the obtained parameters.

Keywords:

Two-way loudspeaker, Speaker crossover, Loudspeaker enclosure, Bassreflex, Concrete enclosure

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Následně odpovídá na dotazy vedoucího a oponenta práce a na dotazy členů zkušební komise: prof. Fiala: Proč jste zvolil strmost 12 dB/okt? Student odpovídá, že podle zadání. Zkoušel jste beton zhutňovat a modifikátory a plastifikátory? Student odpovídá.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Martin Štumpf, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Martin Pospíšil, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Papica (člen)

Úkolem studenta Martina Čontoše bylo vytvořit koncept dvoupásmové pasivní stereofonní regálové reprosoustavy s vysokotónovým a středobasovým měničem a s ozvučnicí z betonu s definovanými technickými parametry. Dále měl navrhnout a simulovat reproduktorovou výhybku s vhodnou aproximací (Linkwitz–Riley vs. Besselova) a měl rozhodnout o využití uzavřené konstrukce nebo bassreflexu. Zadání bakalářské práce pak požadovalo realizaci funkčního prototypu, experimentální ověření činnosti, naměření technických parametrů a kompletní technickou dokumentaci realizace návrhu.

Mohu konstatovat, že předložená bakalářská práce obsahuje požadovaný návrh a realizaci reprosoustavy, která vychází z výběru vhodných měničů Dexon IRT 10/80/01,8 a IRB 16/60/01,8. Student provedl realizaci ozvučnice, pro kterou si sám vytvořil výrobní podklady. Následně provedl měření měničů v ozvučnici a následně navrhnul vhodnou reproduktorovou výhybku. K simulaci dvoupásmové výhybky využil komerční software VituixCad2. Porovnáním různých aproximací nakonec vybral aproximaci typu Linkwitz-Riley. Při realizaci student samostatně navrhnul a realizoval desku plošného výhybky a je také autorem návrhu a realizace kompletní ozvučnice, která z praktických konstrukčních důvodů kombinuje beton a dřevo. Experimentální měření v akustické laboratoři a bezdozvukové komoře potvrdilo plnou funkčnost návrhu reprosoustavy a realizovaný prototyp je plně funkční. Po formální i grafické stránce je bakalářská práce na výborné úrovni a její rozsah je nadstandardní.

Závěrem shrnuji, že zadání bakalářské práce bylo ve všech bodech splněno. Student pracoval samostatně, kdy na pravidelných konzultacích prezentoval postupně dosažené výsledky. Bakalářskou práci Martina Čontoše doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A/94 bodů. Points proposed by supervisor: 94

Grade proposed by supervisor: A

Cílem bakalářské práce byla realizace dvoupásmové reproduktorové soustavy s ozvučnicí z betonu. Práce ale nijak nevyniká ani z hlediska návrhu reproduktorové soustavy, ani z hlediska využití betonu jako materiálu ozvučnice. Pro návrh ozvučnice i reproduktorové výhybky jsou využity zavedené postupy a vzorce, převážně z literatury [3], bez zkoumání hlubších zákonitostí a principů. I z textu práce je patrné nepochopení většiny aspektů návrhu reproduktorových soustav. Nosným tématem bakalářské práce tedy rozhodně není návrh reproduktorové soustavy. Přínosem by mohla být metodologie pro konstrukci ozvučnice z betonu, ale práce postrádá např. experimentování s betonovou směsí, měření jejích vlastností a srovnání s ozvučnicemi z jiných materiálů, zejména reálné přínosy oproti jiným materiálům. Betonová ozvučnice samozřejmě vyniká díky své tuhosti potlačením vlastního vyzařování ozvučnice, ale schází úvaha, zda je to u zvolených reproduktorů nutné – jaký bude zdvih membrány, tj. jaký bude nárůst tlaku v ozvučnici a jakou silou bude působit na její stěny. Ještě větší problém je absence úvahy o vlivu tohoto potlačení na výslednou SPL charakteristiku. Student vůbec neuvažuje o difrakci, která při pravoúhlých hranách ozvučnice způsobí větší zvlnění SPL charakteristiky než parazitní vyzařování ozvučnice např. z MDF, u které lze snadno vytvořit skosení nebo zaoblení hran. Měly být zkonstruovány stejné ozvučnice z jiných materiálů a provedena srovnávací měření. Změřená SPL charakteristika také není diskutována, např. která její převýšení souvisí s módy membrány a módy ozvučnice. Ozvučnice navíc není celobetonová, zadní a přední stěna jsou z dřevěné desky (materiál není v práci specifikován) a jako spoj je zvoleno lepení. Díky tomu vzniká další mechanická rezonance pístovým kmitáním desek tlumené mechanickými ztrátami v lepidle. Rizikem jsou také netěsnosti, které měly být ověřeny pomocí měření modulovaným šumem.
V zadání je požadováno zpracování protokolu změření, v něm ale schází použité přístroje a metody. V tab. 4.1 je uvedena jmenovitá impedance 8 Ohmů, aniž je podán důkaz, že ve jmenovitém kmitočtovém rozsahu reproduktoru neklesne impedance pod 80 % této hodnoty. Dále je deklarován dlouhodobý jmenovitý příkon, aniž bylo provedeno jeho měření. Většina měřených parametrů a některé charakteristiky nejsou v teoretické části práce popsány. Žádný z výsledků měření není diskutován, není uvedena výška měřicího mikrofonu vzhledem k akustickým osám měničů, takže měření není opakovatelné. U měření SPL charakteristiky ve směru 30 a 60 stupňů není provedeno měření v blízkém poli a výsledky na nízkých kmitočtech jsou irelevantní. Z měření zkreslení rub&buzz je vidět, že pod kmitočet 50 Hz je zkreslení přítomno, což ukazuje na mechanické vady v konstrukci.
Odborná úroveň textu práce je nízká, spíše na úrovni populárního článku. S tím souvisí i výběr literatury. Student sice uvádí v seznamu literatury seriál článků RNDr. Sýkory a knihu Douglase Selfa, ale odkazuje se spíše na literaturu [3], která ovšem je pouze jakousi kuchařkou a teorií návrhu reproduktorových soustav se nezabývá. Některé části sice čerpají z kvalitnějších zdrojů, ale z textu vyplývá, že ne vše student řádně pochopil. Například u problematiky interference vlnění obou reproduktorů v okolí dělicího kmitočtu uvádí, že vzdálenost reproduktorů souvisí dělicím kmitočtem výhybky, ale nevysvětluje jak a proč. Nebo že jsou důležité fázové charakteristiky filtrů i měničů, ale pak prohlásí, že lze bez problémů použít fázovou charakteristiku filtru s minimální fází se zadanou modulovou charakteristikou měniče, místo toho, aby provedl měření.
Student používá v textu termíny jako „dostatečně úderný bas“, „hrb“ nebo „vyhrbení charakteristiky“. Teoretická část práce nemá dostatečný rozsah, obsahuje popis elementárních věcí, jako jsou základní typy filtrů, ale relevantnějším tématům, jako jsou TS parametry reproduktoru nebo jeho model v bassreflexové ozvučnici, se nevěnuje. V text je také řada nesmyslů, např. definice a chování Helmholtzova rezonátoru, definice akustické impedance a fázovacího článku a zejména nesmyslné zmatené formulace bez vysvětlení či odkazu. Jako příklad lze uvést poslední větu v části 2.4.5 na straně 36. Na řadě míst schází citace, student dokonce používá frázi „jak uvádí literatura“ bez citace. Místy schází interpunkce, nejsou správně formátované proměnné v textu, některé převzaté obrázky jsou vloženy v nízké kvalitě, v některých míchá češtinu a angličtinu, např. „vysokotónový magnitude“. Topics for thesis defence:
  1. Z jakého důvodu je požadován určitý minimální odstup vyústění bassreflexového nátrubku od stěny a od země?
  2. Popište Helmhotzův rezonátor jako akustickou soustavu a uveďte, jak vypadá jeho modulová a fázová kmitočtová charakteristika.
Points proposed by reviewer: 65

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová