Replika efektu Dynacord CLS-222 od Zd. Hoška

 

DYNACORD  CLS-222  replika efektového zařízení „leslie“

S potěšenímVám zde po čase mohu předložit další skvělý článek od p. Zdeňka Hoška. Opět nevycházím z údivu nad čistotou a precizností provedení...

     Tímto článkem chci připomenout konstrukci efektového zařízení firmy DYNACORD CLS-22 resp. CLS-222 na simulaci mechanického leslie boxu s rotujícím zvukovody. Ten vynalezl Don Leslie v roce 1940 a dnes je stále vyráběn a hojně používán, i když ceny jsou někdy závratné. Tímto dále popisovaným přístrojem lze tak „téměř“ věrně napodobit zvuk těchto boxů, které jsou však těžké při převozu na koncerty a alespoň si také trochu přiblížit pocit ze hry na Hammondovy varhany B3. Je jasné, že všesměrové šíření zvuku z leslie boxu nemůže nahradit stereofonii tohoto přístroje, přesto můžeme nalézt i různé výhody např. v nízké váze a jiné. Další informace k mechanickému řešení leslie boxů jsou na webu a amatérská stavba by nemusela být až tak problematická. Ale to není předmětem tohoto článku. Jelikož v česku mnoho zmínek a to hlavně technických o tomto efektu DYNACORDU není, popíšu i princip zařízení a stavbu, kterou jsem po mnoha odkladech též konečně dokončil.

     Dlouho jsem zvažoval stavbu tohoto efektového zařízení a dlouho též stavbu odkládal. Rozhodnuto bylo v momentě, kdy se na webu objevilo schéma. Bylo to již před mnoha lety a už si nevzpomínám kdy. Rozhodně ale další postup prací při výrobě nebyl až tak jednoduchý. Bylo především nutné nastudovat literaturu a principy k pochopení činnosti přístroje. Dále pak sehnat všechny potřebné součástky a jako základ navrhnout kompletní desku s plošnými spoji. Na webu byla sice dostupná verze desky k typu CLS-22, kterou autor původní konstrukce dal k dispozici případným zájemcům o stavbu vč. schémat zapojení, ale já jsem vše nakonec přepracoval na verzi CLS-222, což nebylo až zas tak jednoduché. Rozhodujícím prvkem byla také mechanická konstrukce a to proto, aby vše mělo kompaktní podobu. Autor konstrukce na jednom fóru uvádí, že zařízení vyvíjel téměř jeden rok, kdy měl k dispozici pouze katalogové listy součástek. Když pak bylo zařízení funkční, převzala ho k výrobě firma DYNACORD. Výroba tohoto typu pak ve firmě probíhala v letech 1982-1988. V roce 1989 bylo pak konstrukčně upraveno a vyráběno pod typem CLS-222. Změny jsou patrné po porovnání schémat obou přístrojů, zejména se jedná o doplnění o obvod, který zajišťuje zpožděné připojení zvuku na výstupu při zapojení k síti, některé změny hodnot součástek a další. U toho už ale údajně původní konstruktér nebyl. Výroba pak byla ukončena zřejmě v roce 2003. Na inovacích se však již autor také nepodílel a jak uvádí tak tento efekt nebyl ani patentován, neboť firma DYNACORD to nedoporučila z důvodu, že se jedná o jednoduché efektové zařízení.  Posléze bylo v 90.tých létech vyráběno i digitální zařízení DYNACORD DLS-223, s možností připojení MIDI a programováním efektů. To už je ale jiná etapa s vyšším levelem.   

 

 Princip zařízení

     Firma DYNACORD navrhla a vyráběla tato zařízení s cílem napodobit mechanické leslie boxy s rotujícími reproduktory. V podstatě ale reproduktory stojí a nad nimi rotují zvukovody, které vytvářejí příslušný efekt a to odrazem zvuku od stěn, vytvářením Dopplerova efektu apod. Důležité  je také to, že zvukové spektrum je rozděleno výhybkou do dvou pásem a ta jsou pak samostatně zpracována s různou rychlostí otáček zvukovodů. Nebudu se zde zabývat dalšími podrobnostmi, neboť ty jsou popsány v dostupné literatuře, ale v podstatě na tomto principu pracuje i tento přístroj, kdy jsou obě pásma (TREBLE a BASS) po rozdělení ve vstupních filtrech zpracována ale čistě elektronicky. Důležité je pak připomenout, že tento přístroj pracuje na analogovém principu a doba vzniku přeci jen již nezaručuje ideální odstup signálu od šumu. Zásadní problémy jsem ale nezaznamenal. Také neobsahuje žádné možnosti připojení MIDI signálů a tak se vše ovládá na panelu přístroje a nožními přepínači. Vážným zájemcům o tuto problematiku pak mohu doporučit stažení schématu zařízení, resp. návodu na obsluhu z webu a to k snadnějšímu pochopení principu činnosti.

      Zařízení funguje následovně (viz též bloková schémata a schémata zapojení).

Vstupní signál je ovládán potenciometrem GAIN a dále je zesilován v obvodu RC4136. Následně je rozdělen elektronickou výhybkou do dvou pásem (TREBLE-výšky, BASS-basy), což je pečlivě navržené místo pro separaci signálu. Dělící kmitočty výhybek jsou pro horní pásmo LPF-9,4 kHz a pro dolní pásmo HPF-510 Hz. Zde je také odbočen signál pro indikaci přebuzení PEAK červenou LED diodou. V každém pásmu jsou pak v cestě signálu dva zpožďovací obvody TDA1022 (zpoždění 512ms), které pracují s různou rychlostí modulace a vytvářejí tedy různou dobu zpoždění. Signál v těchto samostatných cestách dále pokračuje do obvodů TDA1074 z nichž první vytváří tzv. VOL.-CONTROL (VORNE/HINTEN tj. zesilování a zeslabování signálu zezadu dopředu) a druhý tzv. POS.-CONTROL (LINKS/RECHTS tj. zesílení a zeslabení zleva doprava). Zde je také možnost nastavit tzv. ROTOR BALANCE tj. vyvážení TREBLE a BASS a je zde umístěn přepínač MONO-STEREO báze se čtyřmi polohami. Dále signál postupuje na výstupní filtry a regulátor hlasitosti VOLUME. Na výstupu pak můžeme využívat jak stereo tak mono signál. V cestě signálu jsou použity jako zesilovače a oddělovače dvojité obvody RC4558. Signál je na výstupu připojován přes relé se zpožděním cca 1-2 sec. Relé ovládá speciální přídavný obvod a jsou tak odstraněny případné rázy ve zvuku při zapnutí přístroje. Efektovou cestu je možné vypnout přepínačem EFFECT OFF/ON. Součástí řízení celé signální cesty jsou příslušné pomocné obvody, které obsahují časovací a řídící signály pro jednotlivé sekce obvodů TDA1022 a TDA1074. Jedná se zejména o řídící generátory TREBLE a BASS obsahující obvody RC4136. Tyto oscilátory je možné ovládat interně nebo externě v režimu FAST/SLOW/STOP a indikace rychlosti generátorů je provedena pomocí žluté a zelené LED diody. Dále jsou zde obvody CA3280, CA3080 a CA3090, které zajišťují řízení obvodů, náběhy, doběhy a synchronizaci s obvody TDA1022 a TDA1074. Výsledkem je komplexní signál podobný výstupu ze soustavy mechanického leslie. Napájení je zajištěno pomocí integrovaných stabilizátorů 7815 a 7915. Někteří hudebníci využívající toto zařízení hovoří o nejlepší simulaci leslie efektu (používal např. Gilmore z Pink Floyd a jiní, někteří ho naopak ale příliš nechválí. Možná dnešní simulace jsou opět někde jinde, což jsem ovšem neprověřoval. Je ale zřejmé, že podobných digitálních efektů je dnes k dispozici velice mnoho. Ostatně ukázky je možné si poslechnou na webu a udělat si úsudek. Musím konstatovat, že konstruktér odvedl velice dobrou práci a vše je pečlivě promyšleno. Zapojení má svoji logiku a případné závady lze snadno identifikovat. Při detailním studiu jednotlivých obvodů však mohou být některá zapojení součástek obtížně pochopitelná a to zejména v části řízení signálů, neboť OTA IO jsou řízené proudem. To může být problematické např. při opravě, kdy v podstatě nevíte, jaké mají být průběhy signálů, proudové a napěťové poměry. U zhotoveného přístroje však byly tvary signálů po prověrce osciloskopem funkční ihned po zapnutí, takže nebylo nutné nic zkoumat. S ohledem na plynulé a pozvolné náběhy a doběhy signálů, pracuje se zde v řídící části vesměs s trojúhelníkovým signálem.  Simulace leslie efektu je tedy nakonec velice reálná a další etapou budou zkoušky s připojení různých klávesových nástrojů.

        Zamýšlel jsem se i nad možnými inovacemi a nahrazením dnes nedostupných obvodů. Toto bylo naznačeno i na různých světových fórech k tomuto přístroji. Dále ale zřejmě nikdo nepokročil a vše zůstalo ve stádiu úvah. Je zřejmé, že zájem o tuto problematiku již není tak velký jako zhruba před 10-ti léty. V případě inovací by se jednalo zejména o nahrazení nedostupných obvodů TDA1022, TDA1074, CA3080 a CA3280. To by asi bylo možné, neboť náhrady dnes existují. Byl by to ale asi náročný vývoj v podstatě nového zařízení, navržení nové desky a to by asi nebylo až tak efektivní. Možná opět práce pro nějakého amatéra. Dnes totiž podobné přístroje lze běžně zakoupit a hned je pak provozovat. Můžeme se třeba inspirovat u zařízení KORG G-4 Rotary Speaker Simulator. Takže tudy cesta asi nevede.

Stavba zařízení

     V dnešní době asi nemá smysl něco takového stavět, neboť stále jsou na webu k dispozici hotové přístroje CLS, které lze zakoupit. Já jsem měl ale k dispozici zásadní součástky ze stavby různých flangerů a dozvuků a dále mě tato problematika a to zejména zpožďovací obvody jako amatéra-konstruktéra zajímá. Proto jsem se do stavby pustil, ale s přestávkami a obstaráváním součástek se to finále trochu protáhlo. Pro stavbu je také nutné mít možnosti při výrobě plechové skříně t.j možnost stříhání, ohýbání a vrtání plechů a také dobré přístrojové vybavení pro testování tj. minimálně multimetr, generátor signálu, sledovač signálu, osciloskop apod. A pak hlavně mít čas a finance, neboť stavba jednoho kusu bude jistě dražší než v sériové výrobě. Problém je dnes také s obstaráním některých součástek a to zejména integrovaných obvodů, které již nejsou běžně dostupné. Naštěstí se ale dají stále sehnat a jedná se zejména o obvody TDA1022-zpožďovací linka, TDA1074-elektronický potenciometr, CA3280E-dvojitý int. obvod OTA (náhrada je dnes možná nově vyráběným obvodem AS3280 z Litvy) a CA3080-int. obvod OTA. Rozhodující součástí přístroje jsou dále desky s plošnými spoji. Jelikož nebyl k dispozici žádný originální přístroj k ofotografování, použil jsem některé fotografie z webu a ty vložil do speciálního software na tvorbu plošných spojů „Sprint Layout“ od firmy ELVO z Plzně. Pomocí tohoto programu jsem pak jednoduše a intuitivně nakreslil desky s plošnými spoji, osadil je virtuálně součástkami z bank  programu  a v příslušném formátu poslal po několikeré kontrole výrobci přes internet ke zhotovení. Chybějící součástky lze jednoduše v programu nově vytvořit a uložit si je. Vřele program doporučuji. Obdobně jsem postupoval v případě výroby panelů přístroje, kdy byl na tvorbu použit program „Front Designer“ též od firmy ELVO Plzeň, ve kterém byly panely nakresleny a pak vytištěny na samolepící fólie v grafickém studiu. Tím bylo docíleno profesionálního vzhledu. Jiné metody by pro kusovou výrobu byly zřejmě nerentabilní. Problém byl i s obstaráním nízkého síťového transformátoru se dvěma oddělenými vinutími, který se běžně nevyrábí a tak byl speciálně navržen pro tuto konstrukci. Desky byly osazeny dnes běžně dostupnými součástkami, z nichž byl také trochu problém sehnat čtyřnásobné relé pro spínání výstupního signálu. Některé součástky jsou i z produkce bývalé TESLY např. přepínače, potenciometry, knoflíky apod. Vše je vestavěno do hliníkové skříně vyrobené z hliníku speciálně pro tuto konstrukci a na přední a zadní panel jsou umístěny samolepící štítky. Přístroj obsahuje i externí nožní ovladač s přepínači, který umožňuje přepínání rychlosti rotorů (FAST-SLOW) a zastavení otáčení rotorů (STOP). Starý plechový kryt byl doplněn novými robustními přepínači, kabelem a jackem. Součástky byly při výrobě postupně kontrolovány a tak se předešlo případným chybám. Ve finále byly pak všechny funkce přístroje srovnatelné s originálem a vše fungovalo na první zapojení.

Test zařízení, zvukové vlastnosti

Napětí na jednotlivých obvodech vykazují nepodstatné odchylky od schématu. Přístroj byl testován zatím pouze monofonním signálem z generátoru kmitočtu a to sinusovým a obdélníkovým signálem. Na výstupu byl připojený zesilovač a reprosoustavy. Prolaďováním generátoru od 20Hz do 10kHz je patrné dobré oddělení signálu vstupní výhybkou do cesty TREBLE a BASS. Dobře reaguje též signalizace PEAK, kdy je již patrné přebuzení vstupního obvodu a zkreslení signálu po rozsvícení LED diody. V obou větvích je velmi dobře patrné zpoždění signálu produkované zpožďovacími linkami simulující Dopplerův efekt. Zvuk je současně posouván elektronickými potenciometry ve směru odzadu dopředu a zpět, současně zleva doprava a zpět, čímž je vytvořen dojem rotujícího reproduktoru a to samostatně v obou kanálech.  Zvuk zde pak rotuje podle nastavení potenciometrů SPEED-TREBLE/BASS. Rychlost rotorů plynule nabíhá a dobíhá přepínáním přepínače FAST/SLOW. Rychlost otáčení rotorů lze korigovat v širokém rozsahu z čelního panelu, což u originálu nebylo možné, neboť tam byly umístěny pouze trimry a to ještě na zadním panelu. Basový rotor má nastavený delší doběh, výškový se rychle zpomaluje i rozbíhá, což správně simuluje hmotností rotačních zvukovodů u mechanických leslie boxů. Pár testů bude ještě provedeno, neboť se mi zdá, že basová větev nemá pomalý a pozvolný náběh a pokles zvuku jako větev výšková,  přestože LED dioda reaguje plynule. Možná je to ale vlastnost přístroje, uvidíme. Jinak šum není patrný a musím konstatovat, že po přepnutí na efektovou cestu má zvuk úplně jinou dimensi a to tím, že dochází k přelévání signálu s různou rotací v módu stereo a je dobře patrná simulací Dopplerova efektu. Nyní bude jen nutné provézt závěrečné testy a drobné úpravy v nastavení zvukových parametrů.

 Dokumentace

     Zájemci naleznou na webu podrobný návod na obsluhu přístroje s možnostmi připojení k hudební aparatuře. K dispozici jsou také schémata zapojení obou přístrojů vč. poslední digitální verze. Ve schématech jsou dle mého mínění i některé nesrovnalosti, které nebyly opraveny a mohou být i zásadní pro případné opravy přístroje. Servisní manuál zřejmě vydán nebyl, neboť o něm není nikde zmínka. Na webu též nalezneme různé zvukové ukázky vč. připojení k varhanám. Na webu „muzines.co.uk“ jsou pak i dobové recenze zařízení.

 Závěr

     Přístroj snad dobře poslouží při hře na varhanách, které mají možnost individuálního nastavení stop tj. tzv. flétnových filtrů. Zvuk varhan tak dostane zase novou dimenzi a bude jistě atraktivnější. Snad se opět trochu přiblížím zvuku varhan B3 s leslie boxem, či např. soft simulacím varhan B3 od firmy ARTURIA. Doplňujícím zařízením bude ještě elektronkový „overdrive“, kde je použita miniaturní bateriová elektronka na 24V. Na výstupu tak bude k dispozici typický přebuzený zvuk varhan známý např. z alb skupiny Deep Purple.

 Technické údaje: originální přístroj

Funkční vlastnosti: analogové efektové zařízení, simulace leslie efektu v kanálech TREBLE, BASS

Ovládací prvky:

Potenciometr-Gain, Rotor-balance Treble/Bass, Volume Out, Speed-Treble/Bass (trimry vzadu)

Přepínač-Efekt-On/Off, Basis-Mono/Stereo1/Stereo2/Super stereo, Speed-Fast/Slow/Stop, Power

Napájení: 230 V/50-60 Hz

Příkon: cca 17 VA

Vstupní napětí: 50 mV - 3 V

Výstupní napětí na konektorech XLR a jack: 775 mV

Vstupní a výstupní konektory: 2x XLR, 5x jack 6,3

Odstup signál/šum: 78 dB

Osazení polovodiči: IO - 26x, tranzistor - 9x, dioda - 20x                                                                                                                                                      

Rozměry: 483 (19“)  x 44  x 255 mm  ( d  x  v  x  š )                                 

Hmotnost: cca 2,4 kg

Dokumentace: Návod na obsluhu a schéma dostupné

Výrobce: DYNACORD - Německo

Typ: CLS-22 výroba v letech 1982-1988

         CLS-222 výroba v letech 1989-2003

         DLS-223 výroba po roce 2003

 

Hozd 20.8.2022