Главная » Своими руками » Устройство сабвуфера внутри

Устройство сабвуфера внутри


Сабвуфер своими руками: от начального уровня к высокому классу

В этой статье мы посмотрим, как сделать сабвуфер своими руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к сложным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие проделать все равно придется. «Без особых сложностей» не значит «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». В наши дни на домашнем компьютере можно моделировать очень сложные акустические системы (АС); ссылку на описание этого процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию дает то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное понимание сути процесса. В науке и технике открытия на кончике пера совершаются редко; чаще всего исследователь, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, подходящую для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали свои первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для своего первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, музыкант по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током нужно изолировать. Но телефон Белл все-таки изобрел.

О компьютерных расчетах

Не думайте, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно возможный самый-самый правильный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным алгоритмам, но нетривиальные решения невозможны только в богословии. «Все знают, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и делает изобретение» – Томас Альва Эдисон.

SpeakerShop появился не так давно, разработано это приложение весьма основательно и то, что пользуются им очень активно, безусловный плюс как разработчикам, так и любителям. Но чем-то теперешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по обработке картинок просто с ума сходили. А потом оказалось – чтобы сделать хороший снимок, нужно все-таки уметь фотографировать.

Что это и зачем?

Сабвуфер (попросту – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. Реально же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в специальном акустическом оформлении, ящике (коробе) достаточно сложного устройства. Сабвуферы применяются и в быту, в напольных высококлассных АС и недорогих настольных, встроенные и в автомобилях, см. рис. Если получится сделать сабвуфер, верно воспроизводящий басы, можно смело браться за любую АС, т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.

Сабвуферы разного класса в доме и автомобиле

Компактное НЧ-звено АС сделать много труднее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) во-первых, из-за акустического короткого замыкания, когда звуковые волны от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего акустического оформления ГГ ничто не мешает им тут же сойтись в противофазе. Во-вторых, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в лучше всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое встроены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляется дополнительное требование: сабвуфер для дома должен быть как можно компактнее.

Примечание: все виды акустического оформления НЧ ГГ можно разделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (оборачивают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от свойств ГГ (см. далее) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть построен по схеме того или иного класса.

Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, поэтому в обычной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень компактными; их расположение в комнате возможно подобрать оптимальным для данного помещения. Современное жилье избытком площади и хорошей собственной акустикой, мягко говоря, не отличается, и «приткнуть» в нем правильно хотя бы пару хороших широкополосных колонок возможно отнюдь не всегда. Поэтому изготовление сабвуфера самостоятельно позволяет не только сэкономить весьма солидную сумму денег, но и получить все-таки чистый, верный звук в этой вот хрущевке, брежневке или современном новострое. Особенно эффективен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. ставить 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж чересчур и для самых «навороченных» пользователей.

Басы

Воспроизведение басов сложно не только технически. Узенький в общем-то НЧ участок всего спектра звуковых волн неоднороден по своему психофизиологическому воздействию и разделяется на 3 области. Чтобы правильно подобрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера своими руками, нужно знать их границы и значение:

Верха

Технически воспроизведение верхних басов сложностей не представляет, но, во-первых, спектр искажений звука на верхнем басе тянется в хорошо слышимые СЧ дальше всего. Во-вторых, самый специализированный басовый динамик по верхам воспроизводит частоты до 500-1000 Гц. «Просочившиеся» к нему после расфильтровки «хвостики» СЧ будут излучаться из одной точки и подпортят стереоэффект либо эффект объемности. Чтобы исключить акустическое слияние (акустическую связь) стереоканалов по СЧ в сабвуфере электрической расфильтровкой, нужны фильтры с крутизной спада АЧХ в полосе непропускания 40 дБ на октаву и более. Однако сохранить при этом линейной фазочастотную характеристику (ФЧХ) фильтра очень трудно и современными цифровыми методами, а нелинейность ФЧХ вызывает искажения, плохо различимые непосредственно на слух, но резко ухудшающие субъективное восприятие звука; Hi-Fi отнюдь не сводится только к формальным параметрам. Поэтому хороший сабвуфер должен делать еще и акустическую расфильтровку на верхних басах, подавляя паразитное СЧ излучение динамика до его выхода наружу.

Середина

На мидбасах главная задача при создании сабвуфера – обеспечить в минимальном объеме ящика наивысшую отдачу ГГ, заданную форму АЧХ и ее максимальную равномерность (гладкость). АЧХ, в сторону низших частот близкая к прямоугольной, дает мощный, но жестковатый бас; АЧХ, равномерно падающая – чистый и прозрачный, но слабее. Выбор той или иной зависит от характера прослушиваемого: рокерам нужен звук «злее», а для классики нежнее. В том и другом случае большие провалы и всплески на АЧХ портят субъективное восприятие при формально одинаковых техпараметрах звука.

Глубина

Подбас определяющее влияние на тембр (окраску) звука музыкальных инструментов имеет только для духовых органов в специально для них построенных залах. Сильные подбасовые компоненты характерны для звуков природных и техногенных катаклизмов, сильных взрывов и голосов отдельных видов животных (львиный рык). Свыше 90% людей подбасы или вовсе не слышат, или слышат невнятно. Напр., если принципиально различные по своему характеру звуки тропического урагана и ядерного взрыва отфильтровать от всего, кроме подбасов, то по ним вряд ли кто разберет, что там на самом деле творится. Поэтому домашний сабвуфер почти всегда оптимизируют на мидбас, а остаток подбаса, какой получится, маскирует собственные шумы помещения. Для чего он, кстати, весьма пригоден и чем очень полезен.

Подбас в машине

Эффект маскировки шумов особенно необходим в тесном и зашумленной салоне автомобиля, поэтому автосабвуферы оптимизируются на подбас. Иногда ради этого любители Hi-Fi на скорости отдают сабу весь багажник, ставя туда 15”-18” динамики-монстры на 150-250 Вт пиковой мощности, см. рис. Однако вполне приличный сабвуфер в машину можно сделать и не жертвуя полезным объемом в кузове, см. далее.

Мощный сабвуфер в автомобиле

Примечание: пиковую мощность динамика часто отождествляют с шумовой, что неверно. На пиковой мощности звук искажен, но еще внятен, т.е. различим по смыслу. Шумовая мощность определяется как такая, на которой динамик может работать определенное время (обычно 20 мин.), не перегорая и не повреждаясь механически. Звук при этом чаще всего бессвязный хрип, отчего такая мощность и названа шумовой. Но в некоторых видах акустического оформления шумовая мощность динамика может оказаться ниже пиковой, см. далее.

Какой нужен динамик?

Полный расчет акустического оформления производится по т. наз. параметрам Тиля-Смолла (ПТС). Поскольку мы решили потратить время и труд на настройку саба, нам из них понадобится только полная добротность головки на ее собственной резонансной частоте Qts, т.к. именно по ней выбирается оптимальный вариант акустического оформления. В зависимости от величины Qts динамики делятся на 4 группы:

Измерения

В спецификациях производителя на динамики Qts может быть обозначена как Qп или просто Q, но присутствует там далеко не всегда, а в общедоступных базах данных вроде WinISD полно ошибок. Поэтому нам скорее всего придется определять значение Qts в домашних условиях.

Подготовка

Прежде всего выбираем и готовим для акустических измерений комнату. В ней должно быть как можно больше штор, гардин, ковров на полу и стенах, мягкой мебели. Жесткие горизонтальные поверхности (стол) нужно накрыть чем-то пушистым; не лишним будет и набросать везде побольше подушек. Особенно сильно искажают звуковое поле углы, в т.ч. жесткой мебели со стенами, их надо чем-то занавесить, напр., одеждой на плечиках. Далее подключаем к динамику длинные провода и подвешиваем в геометрическом центре потолка (под люстрой, если она есть) фронтальной стороной диффузора вниз на высоте от пола в 2/3 высоты потолка.

Схемы измерений параметров динамиков в домашних условиях

Теперь нужно собрать схему измерений, как показано вверху на рис. Нижняя схема нам еще понадобится для измерения импеданса (полного сопротивления) динамика Z. От обычно используемой любителями измерительной схемы без трансформатора данная отличается вполне профессиональной точностью: в расхожих схемах на диодах моста теряется ок. 1,5 В даже при входном сопротивлении тестера 10 МОм. Действие данной схемы основано на том, что импеданс трансформатора и R2, с одной стороны, много больше импеданса ГГ; с другой – много меньше выходного сопротивления усилителя мощности звуковой частоты, и на том, что самый паршивый цифровой мультитестер на пределе 200 мВ имеет входное сопротивление более 1 МОм. Однако, если измерительный сигнал подается от генератора звуковой частоты (ГЗЧ) со стандартным 600-омным выходом, данная схема для измерения Z непригодна.

Процедура

От компьютера с программой эмуляции ГЗЧ измерительный сигнал подается с выхода звуковой карты. «Гонять» его нужно в пределах 20-100 Гц вначале с дискретом (шагом) 10 Гц. Если резонанса ГГ не видно, она для сабвуфера непригодна. Или продавец вас бессовестно обманул, продав за 100 руб. безразличную ГГ ценой от $200.

Резонансные кривые и формулы для расчета полной добротности головок громкоговорителя

Когда границы резонансного пика определены, «проходим» его уже с дискретом 1 Гц и строим АЧХ. Если ГГ высоко- или среднедобротная ближе к верхней границе Qts, получится график вроде того, что на поз. I рис. В таком случае:

Если же добротность ГГ ближе к низкой или таковая, что вообще-то хорошо, резонансная кривая будет заметно несимметричной, а ее пик плоским, размытым, поз. III, или же проверка по ф-ле (2) не сойдется и при повторных измерениях. В таком случае по графику определяем точки наибольшего наклона касательных к вогнутым «крыльям» пика А1 и А2; математически в них вторая производная от описывающей резонансную кривую функции достигает максимума. За Umax тогда берем, как и прежде, его значение на вершине пика, а за Umin – вычисленное по ф-ле на поз. III новое значение U(F1,F2).

Структура системы

Померяли? Динамик подходит? Не торопитесь выбирать оформление. Сперва нужно выбрать структурную схему всей системы озвучивания, т.к. на ее электронную часть может пасть доля затрат не меньшая, чем на хороший басовый динамик. Система озвучивания с сабвуфером может быть построена по одной из след. схем, см. рис.

Структурные схемы систем озвучивания с сабвуферами

Примечание: эквалайзер и фильтр инфранизких частот ФИНЧ (рокот-фильтр) во всех схемах включаются до входов стереоканалов.

Поз. 1 – система с пассивной расфильтровкой по мощности. Плюс – не нужен отдельный басовый усилитель, подключается к любому УМЗЧ. Огромные минусы, первое, взаимное электрическое просачивание каналов в сабвуфере по СЧ: для LC-фильтров, сводящих его к приемлемой величине, понадобится приличный кейс, который для покупки их компонент придется прежде где-то на треть наполнить деньгами (в 100 рублевых купюрах). Второе – выходные сопротивления фильтров низких частот ФНЧ совместно с входным ГГ динамика образуют тройник, и каждый канал УМЗЧ теоретически четверть мощности будет тратить на то, чтобы греть соседа с его ФНЧ. Реально – больше, т.к. на мощности и потери в фильтрах существенны. Тем не менее, система с расфильтровкой по мощности применима в сабвуферах небольшой мощности с независимыми излучателями звука, см. далее.

Поз. 2 – пассивная расфильтровка на отдельный басовый УМЗЧ. Потерь мощности нет, взаимовлияние каналов слабее, т.к. характеристические сопротивления фильтров – килоомы и десятки килоом. В настоящее время практически не применяется, т.к. собрать активный фильтр на микросхемах оказывается много проще и дешевле, чем мотать катушки пассивных.

Поз. 3 – активная аналоговая расфильтровка. Сигналы каналов складываются простым резисторным сумматором, поступают на аналоговый активный ФНЧ, а с него на басовый УМЗЧ. Взаимовлияние каналов ничтожно и в обычных условиях прослушивания незаметно, расходы на компоненты невелики. Оптимальная схема для самодельного сабвуфера начинающего любителя.

Поз. 4 – полная цифровая расфильтровка. Канальные сигналы подаются на разветвитель Р, разделяющий каждый из них как минимум на 2 равнозначных исходному. По одному сигналу из пары подается на СЧ-ВЧ УМЗЧ (возможно, непосредственно, без ФВЧ), а остальные объединяются в сумматоре С. Дело в том, что при резисторном сложении на нижних частотах мидбаса и в подбасе возможно электрическое взаимодействие сигналов в ФНЧ, несколько искажающее суммарный басовый. В сумматоре сигналы складываются цифровым или аналоговым способом, исключающим их взаимовлияние.

С сумматора общий сигнал подается на цифровой ФНЧ с встроенными аналого-цифровым (АЦП) и цифро-аналоговым (ЦАП) преобразователями, а с него – на басовый УМЗЧ. Качество звука и развязка каналов – максимально возможные на сегодняшний день. Затраты на микросхемы для всего этого хозяйства оказываются посильными, но работа с ИМС требует уже некоторого радиолюбительского опыта, и еще большего – если покупается не готовый набор (что существенно дороже), а компоненты системы подбираются самостоятельно.

Оформление

На рис. даны наиболее употребительные схемы акустического оформления домашних сабвуферов. Лабиринты, рупоры и пр. не удовлетворяют требованиям компактности. Зеленым выделены схемы, предпочтительные для начинающих, желтым – выполнимые ими, а красным – непригодные. Кто поопытнее, может удивиться: 6-й бандпасс – для чайников? Ничего страшного, эту отличную басовую акустику на трубах можно настроить за выходные. Если знать, как.

Типы акустического оформления сабвуферов

Щит

Оформление сабвуфера в виде акустического экрана (щита, поз. 1) в домашних условиях выполнимо, если ГГ встроены в обшивку стен, т.к. их размеры соизмеримы с длинами подбасовых волн. Отсюда достоинство – с подбасом никаких проблем, лишь бы динамики его тянули. Другое – предельная компактность, саб полезной площади вообще не занимает. Но есть и серьезные минусы. Первый – большой объем строительных работ. Второй – акустический экран никак не влияет на АЧХ ГГ. «Горбатая» – так и петь будет, поэтому ставить на щит можно только дорогие низкодобротные и безразличные динамики. Подминус, так сказать – их отдача мала и щит ее увеличить никак не способен.

Закрытый ящик

Большущий плюс закрытого ящика (поз. 2) – глубокое демпфирование ГГ; для недорогих с высокой отдачей высокодобротных динамиков это единственно приемлемый тип акустического оформления. Но этот плюс влечет за собой и минус: с глубоким демпфированием шумовая мощность ГГ часто оказывается ниже пиковой, особенно у дорогих мощных головок. Катушка уже дымится, но хрипов все еще не слышно. Нужен индикатор перегрузки, но простейшие без отдельного электропитания искажают сигнал.

Не менее жирный плюс – предельно гладкая плавно падающая АЧХ и как следствие – наиболее чистый и живой звук. По этой причине выпускаются высококлассные мощные ГГ высокой добротности специально для установки в закрытые ящики или бандпассы 4-го порядка (см. далее).

И еще неожиданный плюс – при установке в закрытый ящик не НЧ-СЧ, а специальных басовых динамиков паразитное СЧ излучение практически отсутствует. СЧ «басовики» излучают в мембранном режиме, а глубокое демпфирование подавляет мембранный эффект.

Минус – из всех АС равного объема у закрытого ящика самая высокая низшая воспроизводимая частота, т.к. он повышает резонансную частоту динамика и не способен повысить его отдачу на частотах ниже нее. Т.е. по компактности сабвуфер в закрытом ящике проходит с большой натяжкой. До некоторой степени уменьшить этот недостаток можно, наполнив ящик синтепоном: он отлично поглощает энергию звуковых волн. Термодинамический процесс в ящике тогда из адиабатического переходит в изотермический, что равнозначно увеличению его объема в 1,4 раза.

Еще существенный минус – в закрытом ящике можно делать только пассивный сабвуфер, т.к. электроника в нем сильно греется даже помещенная в отгороженный отсек. Если вам попадутся старые АС 10МАС-1М, погоняйте их на половинной мощности с полчаса и потрогайте рукой корпус – теплый будет.

ФИ

Фазоинвертор (ФИ) с трубой (поз. 3) не так давно был едва ли не самым распространенным типом акустического оформления, но сейчас вытесняется глубокими щелями (см. ниже). Главное достоинство ФИ – способность увеличить отдачу ГГ на частотах ниже резонансной; для начинающего любителя – возможность постройки «на глазок» и настройки на слух изменением длины трубы. Еще – по размерам ФИ на мидбас можно «обжать» едва ли не до габаритов динамика, но это, пожалуй, и все. Минусы – ставить в ФИ можно только низкодобротные ГГ, т.к. его собственная АЧХ принципиально с провалом. АЧХ ФИ в сторону частот ниже низшей воспроизводимой падает очень круто, поэтому в сабвуфере выжать из ФИ сколько-нибудь приемлемый подбас или невозможно, или габариты ФИ окажутся сравнимы с таковыми закрытого ящика. Паразитные СЧ ФИ подавляет максимум наполовину, т.к. в нем ничто не мешает динамику излучать их с фронта. Пытаться увеличить эквивалентный объем ФИ звукопоглощающим заполнением нельзя, т.к. через порт (наружное устье трубы) проходят потоки воздуха и термодинамика ФИ совсем не та, что у закрытого ящика. Это, кстати, касается всех АС, в которых внутренний объем сообщается с атмосферой.

Примечание: во всем равнозначен ФИ пассивный излучаетель (ПИ) – вместо трубы с портом ставят басовый динамик без магнитной системы и с грузиком вместо катушки. «Безнастроечных» методик расчета ПИ нет, потому и в промышленном производстве ПИ редкое исключение. Если у вас завалялся сгоревший басовый динамик, можете поэкспериментировать – настройка осуществляется изменением веса груза. Но учтите – активным ПИ лучше не делать по той же причине, что и закрытый ящик.

О глубоких щелях

Акустику с глубокими щелями (поз. 4, 6, 8-10) отождествляют то с ФИ, то с лабиринтом, но на самом деле это самостоятельный тип акустического оформления. Преимуществ у глубокой щели масса:

Недостаток у глубокой щели всего один, и то для начинающих: ненастраиваема после сборки. Как сделано, так и петь будет.

Об антиакустике

Избыточная звукопоглощающая обшивка сабвуфера

Любые резонирующие полости в АС с выходом в атмосферу заполнять синтепоном нельзя. Напр., в случае на рис. справа коэффициент увеличения объема будет где-то 1,15-1,30, но какой точно? Определить без специальных измерений готовой АС невозможно. Однако глушить сабвуфер внутри совершенно необходимо для подавления паразитных СЧ и призвуков от вибраций корпуса. Традиционно это делали войлочной обивкой, но теперь есть поверхностные антиакустики много лучше. Первый – карпет, которым обшивают салон и багажник автомобиля, он специально разработан для этого. А полноценная замена войлока – тонкий (бельевой) флис пушистой стороной внутрь полости.

Бандпассы

BandPass в переводе проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это значит, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней акустической его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – специфическое для сабвуферов акустическое оформление и для полностью раздельных АС не применяется.

Бандпассы разделяют по величине порядка, а порядок бандпасса равен числу его собственных резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать акустическое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, вопреки распространенному убеждению, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя в основном в сложности настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. далее) придется двигать перегородку. Что касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие акустического взаимодействия тех же 2-х резонаторов. Поэтому 8-е бандпассы иногда называют бандпассами 6-го порядка класса В.

Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых типов акустического оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – идеальная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.

Амплитудно-частотные характеристики одной и той же головки громкоговорителя в различном акустическом оформлении

Автосабвуферы

Автомобильные сабвуферы ставят обычно или в грузовой отсек, или под сиденье водителя, или за спинку заднего сиденья, поз. 1-3 на рис. В первом случае короб отнимает полезный объем, во втором саб работает в тяжелых условиях и может быть поврежден ногами, в третьем – не всякий пассажир сможет вытерпеть мощный бас прямо возле ушей.

Автомобильные сабвуферы

В последнее время автомобильный сабвуфер все чаще делают типа стелс (stealth), встроенным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса достаточной мощности добиваются, применяя специальные автодинамики диаметром 12” с жестким диффузором, мало подверженным мембранному эффекту, поз. 5. Как сделать сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. след. видео.

Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками

Проще просто не бывает

Очень простой сабвуфер, не требующий отдельного басового усилителя, можно сделать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Фактически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в общий длинный корпус, устанавливаемый горизонтально. Если длина короба сопоставима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало заметно. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и вовсе незаметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.

Схемы сабвуферов с независимыми излучателями

По схеме с независимыми ИЗ можно сделать отличный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень низкую частоту, и от небольшой коробочки прорезается неожиданно хороший подбас.

ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно рассчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут вдвое больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и везде далее – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в данном случае можно сделать без расчета: длину по внутри берут по месту установки в пределах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по внутри определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:

В самом худшем случае (подстольный компьютерный саб на 6” динамиках) объем короба будет 20 л, а эквивалентный с заполнением – 33-34 л. При мощности УМЗЧ до 25-30 Вт на канал этого хватит, чтобы получить приличный мидбас.

Фильтры

LC-фильтры в данном случае лучше использовать типа K. Для них нужно больше катушек, но в любительских условиях это несущественно. У K-фильтров малое затухание в полосе непропускания, 6 дБ/окт на звено или 3 дБ/окт на полузвено, зато абсолютно линейная ФЧХ. Кроме того, при работе от источника напряжения (каковым с большой точностью является УМЗЧ), K-фильтр мало чувствителен к изменениям импеданса нагрузки.

На поз. 1 рис. даны схемы звеньев K-фильтров и расчетные формулы для них. R для НЧ ГГ берется равным ее импедансу Z на частоте среза ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ равным импедансу сателлита z на частоте среза ФВЧ 185 Гц (формула [1] на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Рабочие схемы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по душе докупить конденсаторов, а не мотать катушки, точно такие же по параметрам можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

Затухание ФНЧ в полосе непропускания 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Такое откровенно нетривиальное соотношение оправдано тем, что сателлиты разгружаются от НЧ и дают звук чище, а отраженный от ФВЧ остаток НЧ отправляется на НЧ динамики и делает басы глубже.

Данные к расчету катушек фильтров даны на поз. 3. Располагать их нужно взаимно перпендикулярно потому, что K-фильтры работают без магнитной связи между катушками. При расчете задаются размерами катушки и по найденной в порядке расчета фильтра индуктивности определяют количество витков. Затем с помощью коэффициента укладки находят диаметр провода в изоляции, он должен получиться не менее 0,7 мм. Выходит меньше – увеличиваем размеры катушки и пересчитываем.

Настройка

Настройка данного сабвуфера сводится к выравниванию громкостей басовиков и сателлитов на соотв. частотах среза. Для этого сначала готовят комнату к акустическим измерениям, как описано выше, и тестер с мостом и трансформатором. Далее понадобится конденсаторный микрофон. Для компьютерного придется сделать какой-нибудь микрофонный усилитель (МУС) с подачей смещения на капсюль, т.к. обычная звуковая карта не может одновременно принимать сигнал и эмулировать ГЗЧ, поз. 4. Если найдется конденсаторный микрофон со встроенным МУС, хотя бы старенький МКЭ-101, отлично, его выход подключают прямо к первичной (меньшей) обмотке трансформатора. Процедура измерений несложна:

  1. Микрофон закрепляют напротив геометрического центра сателлитов на расстоянии по горизонтали 1-1,5 м.
  2. Отключают от УМЗЧ сабвуфер и подают сигнал 185 Гц.
  3. Записывают показания вольтметра.
  4. Ничего не меняя в комнате, отключают сателлиты, подключают саб.
  5. Подают на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записывают показания тестера.

Теперь нужно рассчитать выравнивающие резисторы. Выравнивают громкости, приглушая более громкие звенья по последовательно-параллельной схеме (поз. 5), т.к. необходимо сохранить неизменными по модулю найденные ранее значения Z и z. Расчетные формулы для резисторов даны на поз. 6. Мощность Rг – не менее 0,03 от мощности УМЗЧ; Rд – любая от 0,5 Вт.

Тоже просто

Еще вариант простого, но уже настоящего сабвуфера – со спаренной НЧ ГГ. Спаривание НЧ динамиков – очень эффективный способ повысить класс их звучания. Конструкция сабвуфера на спарке старых 10ГД-30 дана на рис. ниже.

Конструкция простого сабвуфера

Оформление – весьма совершенное, бандпасс 6-го порядка. Басовый усилитель – на TDA1562. Можно использовать и другие высокодобротные ГГ с относительно небольшим ходом диффузора, тогда, возможно, придется делать настройку подбором длины труб. Производится она по контрольным частотам 63 и 100 Гц след. образом (контрольные частоты не являются резонансными акустической системы!):

Настройка резонаторов взаимозависима, поэтому трубы нужно двигать согласно: выдвинул короткую, на столько же, пропорционально ее исходной длине, задвинул длинную. Иначе можно вовсе расстроить систему: пик оптимума настройки у 6-го бандпасса очень острый.

Далее по точкам через 10 Гц снимают АЧХ саба в диапазоне 20-200 Гц. Провалы/всплески допустимы не более тех же значений. Тут возможны такие варианты:

  1. Провал между 63 и 100 Гц – перегородку нужно сдвинуть в сторону большего резонатора.
  2. Провалы по обе стороны 100 Гц – перегородку сдвигают в сторону меньшего резонатора.
  3. Всплеск ближе к 63 Гц – нужно увеличить диаметр длинной трубы на 5-10%
  4. Всплеск ближе к 100 Гц – то же, но для короткой трубы.

После любой из подгоночных процедур делается перенастройка сабвуфера. Для ее удобства полную сборку на клею вначале не делают: перегородку плотно примазывают пластилином, а одну из боковых стенок ставят на двухсторонний скотч. Следите, чтобы не было щелей!

Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем

Трубы для резонаторов

Готовые коленчатые трубы для акустики продаются в музыкальных и радиомагазинах. Телескопическую акустическую трубу можно сделать своими руками из обрезков пластиковых или картонных труб. В том и другом случае поперек внутреннего устья нужно прочно приклеить 2 отрезка лески: один внатяг, другой выступающей наружу петлей, см. рис. справа. Если трубу нужно раздвинуть, на тугую леску давят карандашом и т.п. Если укоротить – тянут за петлю. Настройка резонатора с трубой таким образом ускоряется во многие разы.

Мощный 6-й порядок

Чертежи бандпасса 6-го порядка под 12” ГГ даны на рис. Это уже солидная напольная конструкция на мощность до 100 Вт. Настраивается, как и предыдущая.

Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

4-й порядок

Вдруг в вашем распоряжении окажется 12” высокодобротная ГГ, на ней можно будет сделать бандпасс 4-го порядка того же качества, но более компактный, см. рис; размеры в см. Однако настроить его будет намного сложнее, т.к. вместо манипуляций с трубой большего резонатора придется сразу же двигать перегородку.

Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

Электроника

К басовому УМЗЧ для сабвуфера предъявляется то же, что и к фильтрам, требование полной линейности ФЧХ. Удовлетворяют ему УМЗЧ, выполненные по мостовой схеме, она же на порядок снижает нелинейные искажения интегральных УМЗЧ с не комплементарным выходом. УМЗЧ для сабвуфера мощностью до 30 Вт можно собрать по схеме на поз. 1 рис; 60-ваттный по схеме на поз. 2. Активный сабвуфер удобно делать на одной микросхеме 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналов пускают на сателлиты, а другие два включают по мостовой схеме на саб, или же, если он с независимыми ИЗ, пускают на басовики. TDA7385 удобна и тем, что для всех 4-х каналов у нее общие входы функций St-By и Mute.

Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами

По схеме на поз. 3 получается хороший активный фильтр для сабвуфера. Усиление его нормирующего усилителя регулируется переменным резистором на 100 кОм в широких пределах, поэтому в большинстве случаев отпадает довольно-таки муторная процедура выравнивания громкостей саба и сателлитов. Сателлиты в таком варианте включаются без ФВЧ, а в усилители СЧ-ВЧ встраивают потенциометры предустановки громкости со шлицами под отвертку.

На поз. 4 дана схема одного канала высококачественного УМЗЧ для сателлитов. Мощность, в зависимости от напряжения питания – до 25 Вт. Обратите внимание, что общие провода сигнальные и питания разделены и между ними включен антипаразитный резистор R8. Его подбирают по минимуму коэффициента нелинейных искажений КНИ; предельно допустимое значение – 56 Ом.

Как рассчитать сабвуфер?

Возможно, вам захочется рассчитать щелевой саб с нуля, а не возиться с перенастройкой сабвуферов-прототипов под свой динамик. В таком случае пройдите по ссылке: http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php. Автор, надо отдать ему должное, сумел на уровне «для чайников люминевых» объяснить, как с помощью современных софтов рассчитать и сделать высококлассный сабвуфер. Однако в большом деле не без промашки, поэтому, изучая источник, имейте в виду:

И все-таки…

Самому сделать саб дело увлекательное, полезное для развития ума и мастерства, к тому же хороший басовый динамик стоит раза в полтора дешевле пары классом ниже. Однако на контрольных прослушиваниях и матерые эксперты, и случайные слушатели «с улицы» при прочих равных условиях однозначно отдают предпочтение системам озвучивания с полным разделением каналов. Так что прикиньте сначала: а не придется ли вам все-таки по рукам и кошельку пара раздельных колонок?

Вывести все материалы с меткой:

Перейти в раздел:

vopros-remont.ru

Изготовление сабвуфера для автомобиля

Сабвуфер — это низкочастотный динамик, установленный в корпус. Он предназначен для воспроизведения звука низкой частоты. Тема этой статьи — изготовление сабвуфера своими руками.

Наш рассказ о том, как собрать сабвуфер, необходимо предварить небольшим экскурсом в теорию. Корпус выступает в роли акустического оформления, требуемого для изоляции звуковых волн, излучаемых передней и задней стороной диффузора динамика, так как при их встрече происходит самозатухание, называемое коротким замыканием.

Виды конструкций акустического оформления

Бесконечный экран (freeair)- головка динамика устанавливается в усиленную заднюю полку автомобиля. Несмотря на простоту установки, используется редко ввиду низкого звукового давления, а также переменой звучания в зависимости от наполненности багажника. Возможна реализация только в автомобилях с кузовом седан.

Закрытый ящик — наиболее распространённый корпус сабвуфера. Закрытая коробка достаточной жесткости полностью изолирует звуковые колебания, излучаемые тыльной стороной головки. Для лучшего затухания звуковых волн внутри корпуса ящик внутри обклеивают звукопоглощающим материалом: войлоком, ватой или поролоном толщиной не меньше 2см. Из плюсов — простота расчетов и изготовления. Также динамики в таком корпусе легко переносят пиковую нагрузку. Закрытый ящик подходит для прослушивания музыки с богатым тональным окрасом. Минус один, но существенный. Это низкий коэффициент полезного действия сабвуфера, так как половина звуковых волн «остается» в ящике.

Фазоинвертор. Представляет из себя закрытый ящик с выходом порта, через который звуковая волна от тыльной стороны головки выходит из ящика наружу. Тоннель имеет круглую или прямоугольную форму. Именно этот порт и называется фазоинвертором. Он имеет определённый размер и место установки, благодаря чему меняет фазу проходящей через него звуковой волны. Звук от задней стороны динамика накладывается на звук от передней стороны, увеличивая коэффициент полезного действия. Это позволяет получить звуковое давление в два раза больше, чем при закрытом корпусе. Однако такой корпус более сложен в расчётах, и требуется больше размер ящика по сравнению с установкой того же динамика в закрытый ящик. Также при большом уровне звука возможны шумы из-за завихрения воздуха на краю фазоинверторного порта.

Бандпасс(bandpass). Представляет собой ящик с перегородкой посередине, которая образует две камеры. В перегородку внутри корпуса устанавливается низкочастотный динамик. В зависимости от сочетания камер (глухих или фазоинверторных), различают три вида бандпасс корпусов. Это бандпасс 4-й категории, 6-й категории тип А и 6-й категории тип Б (см. рис.). Сабвуферы данной конструкции позволяют получить качественный бас и высокий уровень КПД. Такой корпус очень сложный в проектировании и настройке, также имеет большие размеры по сравнению с другими конструкциями.

Изготавливаем корпус для сабвуфера своими руками

Какой материал лучше всего подойдёт для того, чтобы сделать корпус для сабвуфера своими руками?

Если есть листы ДСП, ДВП или фанеры, но их толщины недостаточно, чтобы обеспечить требуемую жесткость конструкции, можно сложить вместе два листа, скрепив их герметиком (или ПВА, столярным клеем) и саморезами.

Итак, сделать корпус для сабвуфера своими руками совсем не сложно.

Как собрать сабвуфер: требуемые материалы и инструменты

Материалы

Инструменты

Перед тем как собрать сабвуфер, необходимо грамотно его рассчитать. Качаем в интернете программу JBL SpeakerShop (или аналогичные, например WinISD или bassbox6pro), нужна чтоб рассчитать размеры корпуса.

Все эти программы работают по одному принципу: в соответствующие поля в программе вводим характеристики из инструкции к динамику или ищем в базе данных программы свой динамик. Выбираем тип корпуса, который хотим построить, и объем, рекомендуемый в инструкции. Программа выдаст размеры всех стенок сабвуферного корпуса. В инструкциях ко многим динамикам уже указываются размеры и виды рекомендуемых ящиков. Если форма сабвуферного корпуса, указанного в инструкции, подходит, то можно обойтись без программы. Для каждого динамика требуется индивидуальный расчёт объема корпуса, размера и расположения порта. Для корпуса сабвуфера не имеет значения форма, важен объем для получения тех или иных характеристик звука.

Изготовление сабвуфера включает в себя несколько этапов

Вырезаем стенки ящика согласно размерам. Вырезать следует, тщательно соблюдая размеры, чтобы при сборке щели были как можно меньше.

Собираем стенки вместе, промазывая стыки герметиком и закручивая саморезы через каждые 5 см.

Стыки ещё раз промазываем герметиком снаружи и внутри. Если останется даже очень маленькая дырочка, через нее при работе динамика будет слышен свист.

Вырезаем в удобном месте отверстие для акустического терминала (клеммы для проводов).

Вырезаем отверстие для динамика.

Если ящик с фазоинвертором, то крепим фазоинверторный порт в соответствующее отверстие так же с помощью эпоксидной смолы.

Чтобы защитить корпус из ДВП или ДСП от влаги, материал лучше покрыть краской или лаком, лучше нитро.

Обтягиваем карпетом корпус, не забывая оставить отверстия для динамика и терминала.

Устанавливаем акустический терминал на свое место. Крепим его саморезами, изнутри можно промазать эпоксидной смолой.

Крепим на клеммы внутри терминала два провода. Другой стороной провода присоединяем к клеммам динамика. Они должны иметь ровно ту длину, которая требуется для удобного подсоединения динамика.

Вставляем динамик на свое место. В стык между динамиком и плоскостью ящика кладем уплотнительную прокладку. Если в комплекте с динамиком не было такой, можно использовать тонкую полоску поролона или уплотнитель для окон.

Крепим динамик саморезами из комплекта динамика или обычными саморезами по дереву.

На фото — сабвуферный корпус с фазоинвертором для динамика BLAUPUNKT размером 12″ (слева). Объем корпуса — 70 литров, это максимальный рекомендованный в инструкции объем для этого динамика. Большой объем позволяет получить хорошее звуковое давление для прослушивания электронной музыки.

www.diy.ru

Как сделать сабвуфер своими руками

Напольная акустика и сабвуфер

Сабвуфер, он же «басовый динамик», это отдельный акустический элемент, воспроизводящий звуковые частоты в диапазонах 20…120 Гц. Если говорить образно, то в рамках всей компоновочной акустической схемы сабвуфер занимает диапазон низких частот, в то время как вся акустическая система воспроизводит средние и высокие частоты. Сабвуферы разделяются на активные и пассивные, у первых в корпусе смонтированы блок питания с усилителем, у вторых же усилитель подключается извне.

Изготавливаем сабвуфер

Данная инструкция написана специально для тех, кто мечтает, чтобы у него в автомобиле была установлена акустическая система 5 1 с сабвуфером, но по той или иной причине приобретение сабвуфера им не по силам. Сделать акустический сабвуфер самому совсем не сложно, а в силу того что человеческий слух не распознает направление низкочастотных волн установить сабвуфер в автомобиле можно в любом доступном месте.

Инструментарий

Для того что бы ваша мысль материализовалась в образ сабвуфера, помимо дикого желания и «упертости» нам понадобятся ещё пара мелочей:

Итак, начинаем созидание низкочастотной колонки с выбора динамика(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).

Выбор динамика

Так как вы уже не первый меломан на этой земле, надо полагать, что какие-то устоявшиеся каноны в мире музыки уже существуют, сказанное касается и применения динамиков:

Кстати сказать, как среди любителей, так и среди профессионалов до сих пор нет согласованности по поводу мощности динамика. Но на данный момент определенно можно утверждать, что динамик однозначно должен быть мощнее усилителя, так как ни одна система не в состоянии на протяжении длительного времени, на максимальной громкости воспроизводить звуковой сигнал без появления нелинейного искажения и значительного снижения качества звучания, здесь все должно быть сбалансированно. Подбираем устраивавший нас динамик, конечно же, чем он будет мощнее, тем громче будет звук. Неважно, какими путями вы его достали, как он попал к вам, нам необходимо знать его технические характеристики, ведь от них зависит очень важный этап – проектировка корпуса.

Расчет параметров

В случае если у вас отсутствует сопроводительная документация с техническими данными динамика, и нет возможности узнать эти параметры у производителя, то нам придется вычислять их своими руками.Нам придется узнать данные об:

Ну и о показаниях добротности резонансных частот:

Для получения необходимых параметров нам понадобятся:

Итак, к звуковой карте, через линейный выход подключаем «усилок», а с его выходов, через резистор номиналом в 1 КОМ, подключается динамик (см. фото):

Схема подключения

Внимание! Далее категорически нельзя трогать регулятор громкости ни на компьютере/генераторе, ни на усилителе!

Полученные данные мы можем уже выразить в виде графика амплитудно-частотной характеристики динамика:

График АЧК

При просмотре графика вы можете наблюдать новые вводные Uср, F1 и F2, это частоты, с помощью которых мы определим добротность динамика по формулам Qes, Qts, Qms и Uср.Раньше вычисления происходили вручную, сейчас же всё происходит предельно просто – скачиваем «прогу» TSCalc, вставляем известные значения и получаем результат:

Выбор ящика

Теперь, когда мы знаем все необходимые параметры, можно приступить к выбору типа корпуса сабвуфера.

Внимание! Как бы ни хотелось вас расстраивать, но только полученные параметры (а не ваши желания) являются основными факторами определяющие тип корпуса. Это не говорит о том, что вы не сможете собрать выбранный вами тип корпуса, но вот будет ли он выдавать нужный нам звук, это вопрос…

Free air (свободный излучатель)

Тип сабвуфера

Данный вид динамика подходит в том случае, когда Fs > 100 Гц. Как можно догадаться путевый сабвуфер из него не получится, так как у него практически полностью отсутствует поднизкочастотный диапазон. Максимум куда его можно определить, это задняя акустическая полка автомобиля, ну а оптимальным вариантом будет поиск другого динамика.

Акустический сабвуфер самому

Closed Box (закрытый ящик)

Выбираем этот тип, если значение Qts менее 0,8-1,0 (оптимально 0,7), а Fs/Qts равно 50. Его рассчитать совсем не сложно.

Vented Box (фазоинвертор)

Оптимален при Qts менее 0,6 (оптимальный показатель 0,39), а Fs/Qts равно 85. Более сложен в проектировании.

Обладает самой большой эффективностью, и в то же время является самым сложным в изготовлении. Оптимален при значении Fs/Qts равном 105.

PassiveRadiator (пассивный излучатель)

Акустическая система 5 1 с сабвуфером своими руками

Тот же фазоинвертор, только на место трубы устанавливается мембранный излучатель. Расчет его параметров аналогичен фазоинвертору, но в изготовлении немного сложнее. Хотя если взять старый динамик, демонтировать с его корпуса магнит, диффузор и корзину, к резиновой обойме приклеить пластинку из оргстекла (гетинакса и т. п.) а в центр её вкрутить груз (болт с гайкой) коим можно будет регулировать Fc, то у вас получится очень даже неплохой и не дорогой PassiveRadiator.

Любой из представленных вариантов может быть изготовлен как с одним, так и с двумя динамиками. Итак, параметры нам известны, с типом корпуса определились, пора начать расчет корпуса.

Расчет короба

В данном случае я решил воспользоваться программой JBLSpeakerShop.

Акустический сабвуфер самому

Подробностей от меня не ждите, данная «прога» очень простая и понятная (кстати, в интернете видео инструкция всегда к вашим услугам).Но порядок действий я вам всё-таки расскажу:

Ввод параметров головки акустика на авто

Выбор формы короба

Изготовление короба сабвуфера

Подготовка

Как известно — практика, это критерий истины, ну а так как расчет закончен, приступаем к самой интересной части нашей инструкции, где царит одно правило — семь раз отмерь, один отрежь.

Совет! При выборе материала корпуса необходимо учитывать, чем больше мощность динамика, тем толще должна быть его стенка, а крепления жестче.

Итак:

Напольная акустика и сабвуфер

Акустика на авто

Одним из ответственных моментов считается изготовление отверстия под динамик.Так как сверло диаметром в 150…300 миллиметров найти как-то проблематично будем думать головой:

Способ первый

Просверливаем сверлом на 10…15 миллиметров линию малого круга, вводим в получившееся отверстие пилку лобзика и выпиливаем отверстие, проводя пилкой по большому кругу.

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Совет! Фанеру перед началом сверления положите на какую-нибудь твердую поверхность – таким образом, на выходе сверло не «задерет» заднюю стенку.

Способ второй

Вторую окружность чертить не обязательно — просверливаем отверстие в любом месте внутри круга, просовываем пилку лобзика и плавно выводим ее на линию прочерченного круга.

Акустика в авто

Способ третий

По всему диаметру малого круга просверливаем вблизи друг друга отверстия, после чего пробиваем перемычки между ними и обрабатываем окружность напильником.

Сабвуфер своими руками

Прикиньте динамик по отверстию, и если вас всё устраивает, просверлите отверстия под монтажные гайки которые можно приобрести в любом отделе мебельной фурнитуры.

Вкручивающиеся металлические двухсторонние гайки

Совет! Разъемы, применяющиеся в концертной акустике очень практичные и надежные, пользоваться лучше всего ими.

Сборка короба

Итак, отверстия под динамик и фазоинвертор сделаны, бруски напилены, переходим к сборочным работам:

Совет! Заднюю стенку прикручивайте на последнем сборочном этапе.

Кстати, фазоинвертор может быть и квадратной формы, в этом случае в процессе его изготовления придется немного пофантазировать:

В качестве демпфирующего материала может использоваться любой шумопоглощающий материал, например толстый слой ворсонита, войлок, вата, жесткий поролон и т. п.

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Далее настраиваем фазоинвертор:

На этом инструкция по изготовлению своими руками автомобильного сабвуфера подходит к концу. Вам остается лишь проверить свою работу в деле.Включаем самый жесткий вариант музыкальной композиции на всю громкость и прослушиваем воспроизводимое на предмет появления посторонних шумов, шелеста, свиста:

Заканчиваем внешнюю обработку сабвуфера: скругляем острые углы, зашкуриваем, замазываем ямки и щели шпаклевкой или мастикой, после чего обклеиваем материалом и устанавливаем декоративные решетки на диффузор динамика и трубу фазоинвертора. На этом все. Надеюсь, вас порадует не только цена вашего «детища», но и великолепное качество его звучания.

Ведь если вы все сделали как надо, то без вашей подсказки едва ли кто-нибудь догадается что мощный и чистый доносящийся бас из салона вашего автомобиля воспроизводится из самодельного сабвуфера. Чем, кстати, и не стыдно похвастаться)))

avtozvuk-info.ru

Делаем сабвуфер своими руками

сабвуфер своими руками

Автомобильный сабвуфер представляет собой низкочастотный динамик, который устанавливается внутрь специального корпуса. Сделанный сабвуфер своими руками предназначен для воспроизведения звука на низких частотах. Наша статья расскажет вам о том, как его сделать. Также вы узнаете, какие варианты коробов для сабвуфера существуют. Корпус – это акустическое оформление, которое изолирует звуковые волны, излучаемые задней и передней сторонами диффузора динамика, так как при их пересечении возникает самозатухание, которое называют коротким замыканием.

Разновидности конструкций коробов

Всего существует несколько популярных вариантов исполнения автомобильного сабвуфера:

  1. Бесконечный экран. В этом случае головку динамика монтируют в усиленную заднюю полку машины. Независимо от легкости монтажных работ, используется этот вариант редко по причине невысокого звукового давления. Также можно заметить перемену звучания в зависимости от наполненности багажного отсека. Возможно реализовать этот вариант только в машинах в кузове типа седан.
  2. Закрытый ящик. Этот вариант корпуса сабвуфера более распространен. Закрытый короб достаточно высокой жесткости надежно изолирует звуковые колебания, которые излучает тыльная сторона головки. Для лучшего затухания звуковых волн в корпусе ящик внутри обклеивается каким-нибудь материалом для звукопоглощения:
    • вата;
    • войлок;
    • поролон.

      Типы оформления сабвуферов

  3. Из преимуществ можно выделить простоту расчетов и сборки корпуса. Кроме того, в этом корпусе динамики хорошо переносят пиковую нагрузку. Закрытый ящик позволяет проигрывать музыку с широким тональным окрасом. Недостаток у этой конструкции всего один – невысокий коэффициент полезного действия, так как половина звуковых ящиков не покидает ящик.
  4. Фазоинвертор – это закрытый ящик с выходом порта, сквозь который звуковая волна от тыльной стороны головки выходит из ящика. Тоннель может иметь прямоугольную или круглую форму. Этот порт называют фазоинвертором. Он обладает определенными размерами и устанавливается в подходящем месте, за счет чего изменяет фазу проходящей сквозь него звуковой волны. Звук от задней части динамика накладывается на звук от передней, повышая КПД. Это дает возможность получать вдвое более мощное звуковое давление, чем в случае с закрытым корпусом. Но этот корпус рассчитать сложнее, а размеры ящика должны быть больше, по сравнению с монтажом динамика в закрытый ящик. При высоком уровне звука не исключены шумы из-за завихрений воздуха на краю фазоинверторного порта.
  5. Бандпасс. Это ящик с перегородкой посередине, образующей пару камер. В перегородку в корпусе устанавливают низкочастотный динамик. В зависимости от сочетания фазоинверторных или глухих камер можно выделить три типа бандпасс корпусов: бюандпасс четвертой категории, шестой категории тип А и шестой категории тип Б. Сабвуферы такой конструкции да.ют возможность получать высококачественный бас и хороший КПД. Корпус спроектировать и настроить довольно трудно, а также он имеет большие размеры.
к содержанию ↑

Сабвуфер своими руками: из чего сделать корпус?

Корпус из фанеры

Какой материал лучше подходит для создания корпуса сабвуфера? Рассмотрим несколько популярных вариантов:

  1. ДСП – самый подходящий вариант, который недорого стоит и легко обрабатывается. Следует выбирать материал максимальной плотности при толщине не менее 16 ми. ДСП хорошо впитывает влагу и разбухает, поэтому его лучше окрасить.
  2. ДВП. Как в случае с ДСП, выбирать надо материал с максимальной плотностью. Он легко слоится, особенно если промокает. С ДВП нужно аккуратно работать, иначе можно все испортить. Независимо от всех минусов, материал очень удобен и позволяет легко и быстро собирать корпус для сабвуфера с динамиком средней мощности.
  3. Фанера. Фанеру лучше выбирать из русской березы или корабельной древесины. Многие другие сорта не имеют достаточно высокой плотности, что вызывает искажение звука.

Если у вас есть листы ДВП, ДСП или фанеры, но имеют малую толщину, для обеспечения нужной жесткости конструкции сложите вместе два листа, промазав герметиком, столярным клеем или ПВА, и скрутив саморезами.

к содержанию ↑

Инструменты и материалы

к содержанию ↑

Материалы

Динамик для сабвуфера

Из материалов вам потребуется следующее:

  1. Динамики. При их выборе вы должны знать, что разные модели имеют определенные характеристики. В инструкции или на коробке всегда указывают рекомендованное акустическое оформление для определенного динамика.
  2. ДВП, фанера или ДСП. Количество зависит от габаритов корпуса.
  3. Клеммы для проводов.
  4. Акустический кабель.
  5. Эпоксидная смола.
  6. Клей ПВА или силиконовый герметик.
  7. Лак или краска.
  8. Саморезы по дереву.
  9. Карпет
  10. Клей в баллончике для карпета.
  11. Если вы будете делать корпус с фазоинвертором, вам потребуется подходящий туннель. Если нужного размера трубку вы не найдете в продаже, подберите в строительном магазине пластиковую трубу подходящего диаметра.
к содержанию ↑

Инструменты

Процесс сборки

  1. Шуруповерт или отвертка.
  2. Лобзик или ножовка.
  3. Длинная линейка или рулетка.
  4. Карандаш.
  5. Ножницы.

Перед сборкой короба сабвуфера нужно правильно рассчитать его. Скачайте в интернете программу под названием JBL SpeakerShop или ее аналог, и рассчитайте размеры корпуса. Как это сделать вы разберетесь – в этом нет ничего сложного.

к содержанию ↑

Этапы изготовления сабвуфера

Для начала по размерам надо вырезать стенки будущего короба. Вырезайте с тщательным соблюдением размером, чтобы при сборке щели были минимальны.

Сгруппируйте стенки, промазав стыки герметиком, а затем вкрутите саморезы через каждые несколько сантиметров.

Видео: САБВУФЕР своими руками

Снова промажьте стыки герметиком внутри и снаружи. Если останется хоть небольшое отверстие, через него при работе динамика вы будете слышать неприятный свист.

Вырежьте в удобном месте отверстие под клеммы для проводов – так называемый акустический терминал.

Если вы делаете ящик с фазоинвертором, закрепите фазоинверторный порт в соответствующем отверстии, используя для этого эпоксидную смолу.

Для защиты корпуса из ДСП или ДВП от влаги материал покройте лаком или краской, желательно нитро.

Перетяните корпус карпетом, не забыв оставить отверстия для терминала и динамиков. Установите акустический терминал на предусмотренное место и зафиксируйте его саморезами. Изнутри рекомендуем промазать посадочное место эпоксидной смолой.

Присоедините два провода к клеммам внутри терминала. Другие концы проводов присоедините к клеммам динамика – они должны иметь такую длину, которая нужна для комфортного подключения динамика.

Вставьте динамик на место, а в стык между плоскостью ящика и динамиком уложите уплотнитель. Если в комплекте такой не было, используйте оконный уплотнитель или поролоновую полоску.

Зафиксируйте динамик саморезами из комплекта или простыми саморезами по дереву. Итак, работа по сборке сабвуфера для автомобиля закончена, и вам останется только подключить устройство к усилителю.

avtozvuk.info

Самостоятельное изготовление сабвуфера

Интересных способов того, как сделать сабвуфер своими руками, довольно много. И порой самодельный сабвуфер даже получается намного лучше, чем купленный, если, конечно, делать всё правильно.

Сабвуфер — это устройство для воспроизведения низких частот

Из чего можно сделать сабвуфер?

Нечто, подобное сабвуферу, можно соорудить из нескольких кусков фанеры и старых динамиков. Да и вообще, что касается колонки сабвуфера, то её можно и купить, например, на радиорынке.

Наслаждаться чётким и хорошим аудиозвуком в автомобиле можно и посредством использования сабвуфера неактивного плана. К тому же самостоятельно изготовить его не составит особых трудов. Он не потребует установки усилителя, и работа сведётся только к проектировке и сборке. Что касается монтажа такого сабвуфера, то его можно установить прямо внутрь короба.

Видео о том, как начертить корпус сабвуфера:

Начинаем изготовление

Первое, что нужно сделать, это вооружиться необходимыми материалами и инструментами. Для изготовления сабвуфера домашнего производства нам понадобятся:

И конечно же, инструменты — куда уж без них:

Начинаем. Сначала требуется подобрать хороший динамик. Не стоит и говорить о том, что чем мощнее он будет, тем громче будет звук. Как же его достать? Стоит отметить, что динамик может попасть к вам в руки разными путями. Главное — это иметь данные о его технических показателях. Ведь от них будет зависеть проектировка корпуса, а это очень важно.

Динамик — одна из важнейших частей сабвуфера

Итак. Что касается показателей, то необходимо в первую очередь получить данные о частоте резонанса динамика, который у вас оказался, в открытом пространстве. Кроме того, необходимо также узнать данные об эквивалентном объёме. Если таких данных нет, то лучше пойти и купить динамик в магазине, где его и снабдят специальными документами. Можно выбрать динамик самый скромный или же дорогой. Здесь всё будет зависеть только от вас.

Теперь второй этап, называемый проектировкой короба сабвуфера. Можно воспользоваться специальной компьютерной программой WinlSD 0.44. Эта утилита реально поможет сделать всё правильно. Именно она и потребует внести данные динамика, его параметры. И компьютерная программа такого типа позволяет изготовить короб четырёх видов. Мы рассмотрим короб, имеющий самый высокий КПД. Другими словами, бандпасс 6-го уровня.

Бандпасс шестого уровня представляет собой прямоугольный кубический объект, внутри которого имеется одна перемычка. Именно на неё и будет фиксироваться наш динамик. К тому же у такого бандпасса имеются два отверстия, которые предназначены для монтажа фазоинверторных камер. Вместо камер можно использовать различные трубки. Например, это могут быть трубки из полиэтилена, металла или просто бумаги. Стоит отметить, что корпус обязан быть полностью загерметизирован и сделать это можно с помощью войлока, поролона или же обычной ваты.

Пример проекта корпуса сабвуфера

Что касается слоя герметика, то внутри он должен иметь два сантиметра. А крыша сабвуфера должна быть обязательно съёмной и иметь высокую плотность на стыке. Поэтому её ещё и дополнительно усиливают слоем поролона.

Компьютерная утилита поможет все размеры правильно подготовить. Она рассчитает оптимальные цифры для корпуса, конечно же, исходя из возможностей динамика. Задачей человека становится в этом случае только всё чётко и грамотно воплотить в реальность. И звук, конечно же, оправдает все ожидания. Он получится чистым и громким.

Считается, что в целом собрать сабвуфер является задачей сложной, если не быть предельно внимательным к различного рода мелочам и нюансам. Человек, собирающий самодельный сабвуфер, должен не только разбираться в акустике, но и иметь способности резчика по дереву, уметь вкручивать саморезы и болты, а также работать с герметиком. Для домашнего умельца — это своеобразный вызов.

Самостоятельное изготовление сабвуфера — решаемая задача

Место для сабвуфера

Теперь про то, куда мы установим наш сабвуфер. Выбираем место для него. Лучшей станет установка его в крыло: правое или левое, решаем сами. Хотя, стоит отметить, что места будет больше в правом крыле, из-за особенностей конфигурации многих автомобилей.

Если мы выбрали динамик средний, то ему для нормальной работы понадобится минимум 28 литров объёма. Что касается конфигурации и объёма самого короба, то здесь придётся поэкспериментировать. Обычно объём получается большой, но это не страшно.

Багажник обкладываем полиэтиленовой плёнкой, после чего обклеиваем малярным скотчем обшивку, обязательно в два слоя. Берём стеклоткань и нарезаем её кусками. В таком случае они должны получиться 200×200. Обязательно смазываем их эпоксидным клеем и ставим на скотч внахлёст.

Один из примеров установки «саба» в багажнике

Теперь о том, как разводить эпоксидный клей. Правильно будет сделать так: банку смолы и банку отвердителя смешать. Если взять какое-нибудь из этих веществ больше нормы, то клей будет быстро густеть и вы не будете успевать его использовать. Идеальное соотношение — 1:1.

Заднюю стенку самодельного сабвуфера, или саба, обклеиваем тремя или даже четырьмя слоями стеклоткани. Потом ждём, пока всё высохнет. Лучше прождать сутки.

На следующий день нужно будет получившуюся скорлупу снять. Её толщину уже наращиваем вне багажника. Начинаем вклеивать дно сабвуфера. Его верх делаем по форме петель, а переднюю стенку крепим на саморезы. Что касается стыков, то их нужно будет промазать эпоксидным клеем.

Саб установлен между сиденьями

Тонкая работа

После того как готов корпус самодельного саба, нужно его подготовить под акустический терминал, то бишь динамик. Для этого нужно на одной из его боковых стенок наметить отверстие. Сделать это можно обычным школьным циркулем.

Мощные сабвуферы для автомобиля получаются в том случае, если его экранируют небольшой коробочкой. Это уже не азы самодельного конструирования сабвуферов, а настоящее искусство. Таким образом, нам удастся устранить различные призвуки, которые возникнут из-за достаточно хлипкого акустического терминала.

Коробочка может иметь квадратную форму. Её обрабатываем клеем ПВА и прикручиваем к боковине, где было вырезано отверстие, с помощью саморезов.

Теперь нужно взять рубанок и срезать им все выступающие края корпуса. Когда выше было сказано про особые навыки, то это было сделано неспроста. И здесь нужно иметь мастерство плотника, чтобы с работой справится на пять с плюсом.

Идём дальше. Берём лобзик, желательно электрический, чтобы удобнее было работать, и вырезаем в передней панели отверстие. Оно будет нужно для установки туда динамика, крепящегося там на саморезах и клею. Если помнит читатель, внутри нашего короба, или бандпасса шестого уровня, имеется перемычка. Здесь и нужно будет вырезать.

Самодельный сабвуфер

Меры по защите

Всё вроде готово, и дилетант сразу же поспешит к подключению. Но спешить мастеру ни к чему, каждый шаг в работе для него — это возможность прикоснуться к возвышенному искусству. Так, и в этом случае не стоит забывать про защиту самодельного творения от влаги и конденсата. Ещё средневековому человеку было известно, что влага на дерево, а в этом случае тонкий ДСП, действует разрушающе.

Чтобы заранее обезопасить и защитить корпус, нужно пропитать его специальным мебельным нитролаком. Процедуру эту желательно проводить на свежем воздухе, во избежание отравления лаком.

Пропитывать не забывайте и внутренний торец передней панели.

Видео, демонстрирующее самостоятельное изготовление сабвуфера:

Ну вроде всё. Пора изучить схемы сабвуфера и подключить. Хотя для более эффектного финиша полезно обшить наш сабвуфер каким-нибудь материалом для красоты. Если у вас в салоне автомобиля имеется карпет, то он и может стать тем самым материалом.

365cars.ru

Активный домашний сабвуфер своими руками

Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.

1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:

1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя

Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.

Для этого нам понадобится:

1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.

Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).

Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.

Открываем программу NCH Tone Generator, нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.

Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.

При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ  (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.

1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:

Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.

1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.

Собираем вот такую схему.

Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.

Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).

1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя. Находим UF1,F2 по следующей формуле.

Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).

Проверять правильность расчетов можно этой формулой.

Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.

Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.

И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.

1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.

Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.

Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.

Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.

И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).

Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.

В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:

1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.

Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.

Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50

Сначала скачиваем и устанавливаем программу JBL Speakershop. Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.

Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.

При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.

В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).

Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.

Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.

Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.

Не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), Fb-частота настройки фазоинвертора (Гц).

Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.

1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.

Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.

Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.

2. Электрическая часть активного сабвуфера

Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.

Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.

Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель. Обсудим эти блоки по отдельности.

2.1.Блок сумматоров (Summators)

2.1.1.Схема

Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.

Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.

2.1.2.Компоненты

В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.

2.1.3.Печатная плата

Печатная плата изготовлена по лазерно-утюжной технологии. После пайки деталей печатную плату следует покрыть цапонлаком, чтобы избегать от окисления меди. Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

2.1.4.Фото готового блока сумматоров

Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.

2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)

2.2.1.Схема

Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.

Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:

Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1).

Ряд2- частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,Ряд3- частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,Ряд4- частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,Ряд5- частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.

Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.

После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).

2.2.2.Компоненты

В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.

2.2.3.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

2.2.4.Фото готового блока фильтров

Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.

2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).

2.3.1.Схема

В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.

2.3.2.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.

2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)

2.4.1.Схема

2.4.2.Компоненты

В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.

Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.

2.4.3.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

3.Заключительный этап сборки сабвуфера

Скачать файлы к статье

Автор: Григорян Гор (cd4028)

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнотU1-U5 C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42 C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38 C11-C14, C19-C22, C31-C34 C17, C18 R1, R2 R3, R12 R4, R16-R18 R5, R13-R15 R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47 R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48 R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50 R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44 L1-L4 L5-L13 U1 U2, U4 U3 C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23 C6 C11-C14 C21, C22 VR1-VR3, VR5 VR4 R1, R3, R4, R6 R2, R10, R11, R13, R14 R5, R8 R7, R9 R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27 R18, R25 R19, R21 R23, R24, R30, R31, R33 R28 R29 R32 R34, R35 L1-L8 T1-T4 T5, T9, T11, T12 T7, T8, T10 T13, T15, T17 T14, T16, T18 D1, D2, D5, D7 D3, D4, D6 D8, D9 C1, C21-C24, C30, C31 C2, C3 C4, C8, C11, C17 C5 C6, C7 C9 C10, C16 C12-C14, C29 C15 С18-С20, C25-C27 C28 F1 U1 U2 OP1 D1-D8 Br2 T1 C1, C3, C5, C7, C9, C11, C30 C2, C4, C6, C8, C10, C12, C22, C24, C26, C28, C31 C13, C15, C17, C19, C21, C23, C25, C27 C14, C18 C16, C20 R1, R2 R3 R4 R5 VR1 Tr1 F1 M1
Блок сумматоров
Операционный усилитель

TL074

5 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор10 мкФ14 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор33 пФ14 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.1 мкФ12 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор470 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

390 Ом

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

15 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

20 кОм

4 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

13 кОм

4 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

68 кОм

10 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

22 кОм

10 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

10 кОм

10 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

22 Ом

8 Поиск в FivelВ блокнот
Катушка индуктивности20x3мм4 20 витков, провод 0.7мм, оправа 3ммПоиск в FivelВ блокнот
Катушка индуктивности100 мГн10 Поиск в FivelВ блокнот
Блок фильтров
Операционный усилитель

TL072

1 Поиск в FivelВ блокнот
Операционный усилитель

TL074

2 Поиск в FivelВ блокнот
Операционный усилитель

NE5532

1 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.1 мкФ14 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор15 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.33 мкФ4 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор82 нФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Переменный резистор50 кОм4 Поиск в FivelВ блокнот
Переменный резистор20 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

6.8 кОм

4 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

4.7 кОм

5 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

10 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

18 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

2 кОм

8 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

3.6 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

1.5 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

20 кОм

5 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

13 кОм

1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

36 кОм

1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

75 кОм

1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

15 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Катушка индуктивности100 мГн1 Поиск в FivelВ блокнот
Блок усилителя мощности
Биполярный транзистор

2N5551

4 Поиск в FivelВ блокнот
Биполярный транзистор

MJE340

4 Поиск в FivelВ блокнот
Биполярный транзистор

MJE350

3 Поиск в FivelВ блокнот
MOSFET-транзистор

IRFP240

3 Поиск в FivelВ блокнот
MOSFET-транзистор

IRFP9240

3 Поиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод

1N4148

4 Поиск в FivelВ блокнот
Стабилитрон

1N4742

3 Поиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод

1N4007

2 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.47 мкФ6 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор22мкФ 16В2 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор470 пФ4 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор1 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор470мкФ 16В2 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор47мкФ 25В1 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор220мкФ 100В2 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор22 пФ4 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.22 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор330мкФ 100В6 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.1 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
Предохранитель10А1 Поиск в FivelВ блокнот
Блок питания и блок охлаждения
Линейный регулятор

LM78L12

1 Поиск в FivelВ блокнот
Линейный регулятор

LM79L12

1 Поиск в FivelВ блокнот
Операционный усилитель

LM324

1 Поиск в FivelВ блокнот
Выпрямительный диод

1N4007

8 Поиск в FivelВ блокнот
Диодный мост

D25SBA60

1 Поиск в FivelВ блокнот
Биполярный транзистор

BC337

1 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор1000 мкФ7 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.1 мкФ11 Поиск в FivelВ блокнот
Электролитический конденсатор6800 мкФ8 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор1 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Конденсатор0.47 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

2.2 кОм

2 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

47 кОм

1 Поиск в FivelВ блокнот
Резистор

10 кОм

1 Поиск в FivelВ блокнот
Терморезистор47 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
Подстроечный резистор100 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
Трансформатор200 Ватт1 Поиск в FivelВ блокнот
Предохранитель1А1 Поиск в FivelВ блокнот
Вентилятор1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

cxem.net

Смотрите также