Как сделать сабвуфер своими руками
Перейти к содержимому

Как сделать сабвуфер своими руками

  • автор:

Как сделать сабвуфер своими руками?

Самодельные колонки – путь к практически неограниченной мощности. Вы можете создать хоть ВЧ-колонки на несколько ватт, хоть сабвуфер на сотни ватт, практически приблизившись к оборудованию, что применяют на танцплощадках и в диско-клубах. Возможности ограничиваются лишь дороговизной самого большого динамика.

Особенности самодельных моделей

Если вы хотите, чтобы соседи вам позавидовали лишь потому, что у вас сверхмощная полу- или профессиональная акустика, то имеет смысл доукомплектовать свои основные стереоколонки мощным сабвуфером, превосходящим их в десятки раз. Особенность низких частот в том, что, в отличие от средних и высоких, они не подвергаются стереоозвучиванию. Значит, и изготавливать две широкополосные колонки, в которых низкочастотные динамики – отдельные, смысла нет.

Главное – подобрать динамики и мощные микросхемы усилителей, а также мощный импульсный блок питания на 100 и более ватт-часов потребляемого количества электричества.

Остальные расходники по сравнению с ними стоят копейки. Уделив особое внимание качеству, пользователь реально соберёт своими руками колонки, служащие десятки лет без особых проблем. В основном стареют лишь полупроводниковые радиоэлементы (диоды, транзисторы, микросхемы).

Практически неограниченная фантазия в дизайне позволит сделать любую колонку – кубовую, «параллелепипед», любой другой многогранник. Круглые колонки – цилиндрические, яйцевидные, также пользуются особой популярностью. Из конкретных деталей – например, «яйцо», может обладать четырьмя фазоинверторами, что также имеет значение в плане дизайнерских решений.

Инструменты и материалы

Из инструментов для работы потребуются следующие:

  • дрель с набором свёрл;
  • болгарка с отрезным по дереву диском;
  • электролобзик с мелкозубчатой пилой;
  • шуруповёрт с плоской и фигурной битами.

Электроинструмент позволяет справиться с работой в несколько раз быстрее, чем полностью ручной набор инструментов. Но слесарные инструменты также нужны: молоток, пассатижи, бокорезы, возможно, разводной ключ, резак, напильник (или зубило). Потребуется и паяльник с подставкой.

Материалы для изготовления колонок:

  • доска ДСП, ДВП или фанерная;
  • саморезы;
  • болты и гайки с гравёрными шайбами;
  • клей универсальный для склеивания дерева, резины и пластика (или мебельные уголки – они предпочтительнее при разборке колонки в случае выхода её из строя);
  • клей-герметик;
  • припой, канифоль и паяльный флюс.

Если вы собираете плату усилителя самостоятельно – вам потребуется также фольгированный стеклотекстолит.

Альтернативной является сборка на любой диэлектрической пластине (кроме резины), где дорожки плат паяются из проволоки, а не режутся/вытравливаются на токопроводящем слое (стекло) текстолита.

Радиоэлементы приобретаются согласно схеме усилителя. Кроме основной микросхемы, нужны навесные элементы – резисторы, конденсаторы, диоды, возможно, катушки и дроссели. Дополнительные сверхмощные транзисторы используются в качестве оконечных каскадов – когда мощности основной микросхемы уже не хватает, а мостовое включение оконечных каскадов могло бы помочь пользователю достичь практически неограниченной мощности.

Для намотки самодельных катушек колебательных контуров разделительного фильтра, если колонка – общая, а не для низких частот, потребуются эмальпровод, эпоксидный клей и кусок пластиковой трубы нужного диаметра.

Инструкция по изготовлению

Изготовление колонки – многоэтапный процесс, подразделяющийся на слесарные и электромонтажные работы. Колонка для дома (вернее, для ПК или домашнего кинотеатра) изготавливается по заранее выбранному чертежу. Выберите вариант сабвуфера – мини- или обычный, от этого зависит размер ящика, изготавливаемого в начале работ.

Сборка корпуса

Чтобы собрать корпус, выполните следующие действия.

  1. Распилите по чертежу доску из ДСП, натурального дерева или МДФ, на составные элементы.
  2. Подготовьте прямоугольное отверстие под лабиринт из кабель-канала.
  3. Скрепите на уголках или склейте эпоксидным клеем верхнюю, нижнюю, заднюю и боковые грани. Получится не полностью собранный ящик, обладающий достаточной жёсткостью.

Ящик для колонки собран.

Чтобы собрать и установить порт, сделайте следующее:

  1. выпилите из короба подходящие куски, вписывающиеся в размеры колонки;
  2. присоедините колено короба в месте поворота кабель-канала;
  3. проверьте, что порт (сборный кабельный короб) подогнан под внутренние размеры ящика;
  4. приклейте его с помощью термоклея или герметика.

Когда клей засохнет, проверьте, что порт из короба не болтается. Недостаточное его закрепление может привести к тому, что он входит в резонанс на определённой частоте.

Отверстие для динамика

Динамику требуется большое, желательно идеально круглое отверстие под его внешний диаметр. Вырежьте такое, чтобы динамик свободно проходил в него. Большинство маломощных «басовиков» (до 30 Вт) вписываются в 8 дюймов по диаметру отверстия. Если сабвуфер собирается на основе обычной прямоугольной или кубической колонки, то замените переднюю стенку. Лишние отверстия от дополнительных динамиков не нужны.

Обработка внутренней части корпуса

После установки лабиринтного канала, позволяющего колонке выдавать максимум басов и при этом не «бубнить» на нижних частотах, внутреннюю часть колонки покрывают демпфирующим материалом. Он уменьшает вероятность появления резонанса со временем. В качестве демпфера применяют преимущественно толстое сукно, сложенный в несколько слоёв драп, шерстяную ткань или просто кусок старого протёртого ковра. Он поглощает избыток звуковых волн, не давая им переотражаться несколько раз, что в итоге привело бы к расшатыванию конструкции и появлению резонанса.

Важная часть внутренней сборки – компоновка, размещение функциональной электроники. Вначале подготавливают усилитель. Сделайте следующее.

  1. Изготовьте печатную плату согласно её топологии (карты дорожек).
  2. Разместите радиоэлементы согласно электромонтажной схеме (сборочному чертежу).
  3. Пропаяйте все контакты ножек деталей с дорожками печатной платы.
  4. Припаяйте провода на вход, выход и для электропитания собранного усилителя.
  5. Присоедините радиатор усилителя к основной микросхеме и разместите его в надёжном месте колонки, например, используя винтовые стойки. Допустимо располагать его и на деревянных подкладках – он не будет нагреваться настолько, чтобы подпалить дерево.
  6. Если мощность динамика достигает сотен ватт, соберите дополнительные усилительные каскады. Их количество ограничено лишь свободным местом внутри колонки.

Например, 8 каскадов по 100 Вт, усиливаемых 25-ваттный звук с выхода микросхемы, включённых по мостовой схеме, способны обеспечить 800 Вт.

Но для охлаждения всех радиаторов потребуется мощный компьютерный кулер, поток воздуха которого направляется на эти радиаторы. Каждому транзистору потребуется свой теплоотводящий радиатор. В старые времена использовались и радиолампы – сейчас они вытеснены транзисторами и микросхемами. К тому же уровень линейных искажений в радиоламповых усилительных каскадах зашкаливает.

Мощность на коллекторе, рассеиваемая транзистором (его фактическая полезная мощность) лишь в 1,5-2 раза больше тепловой, выделяемой полупроводниковыми переходами при нагреве в процессе интенсивной работы. Чтобы отвести лишний жар от силовых элементов, и нужен радиатор.

Питание

В мощной активной колонке, которой является сабвуфер, может потребоваться и внутренний блок питания. Он должен выдавать десятки ампер и быть достаточно мощным – без такой мощности разогнать акустическую систему не удастся. Чтобы оставить таким же благозвучие и эффективность «басов», нередко и усилитель, и блок питания размещают в отдельном, наглухо отгороженном от основной акустической ячейки отсеке. Для этого потребуется седьмая стенка ящика, служащая в качестве внутренней перегородки. Её выпиливают с учётом лабиринтного хода, проходящего через неё. Электроника размещена в задней части ящика. Если колонка не является активной, усилитель и блок питания выносятся в отдельный агрегат. К самой колонке подходит лишь силовой провод.

В качестве блока питания нередко берут зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Оно выдаёт не более 15 В, при этом ток может достигать десятков ампер. Выполнен он по современной схеме импульсного блока питания, в который входят:

  1. сетевой выпрямитель – мощный диодный мост на 220 В;
  2. преобразователь частоты от единиц до десятков килогерц – он позволяет в десятки раз уменьшить габариты трансформатора;
  3. трансформатор – гальванически развязывает выходную часть от сетевого напряжения, защищая от удара током и высоковольтного пробоя;
  4. высокочастотный выпрямительный мост на современных диодах с высоким КПД;
  5. фильтр – задерживает броски тока;
  6. импульсный стабилизатор – избавляет от скачков напряжения.

Всю эту схему, имея нужные детали, можно собрать в колонке и самому. Но чаще ставят готовый блок встроенный или выносной (в одном корпусе с усилителем). Разместив все нужные функциональные узлы внутри колонки, делаем следующее:

  1. выводим линии питания и звука;
  2. подключаем динамик к выходу усилителя;
  3. устанавливаем на место переднюю часть (с динамиком) и закрепляем её.

До проведения работ по дизайну и эргономике колонки испытайте её:

  1. подключите к входу усилителя любой источник звука (например, смартфон);
  2. включите блок питания;
  3. также подключите к выходу усилителя высокочастотные колонки («сателлиты»);
  4. запустите какой-нибудь музыкальный трек на вашем гаджете.

Звук должен быть чистым, без хрипов. Низкочастотный динамик должен чётко воспроизводить низкие частоты.

Большинство сабвуферов ориентированы на низкие частоты от десятков до сотен герц, остальные воспроизводятся при помощи высокочастотных колонок. В этом можно убедиться, временно отключив эти «сателлиты» во время работы. Если испытание прошло успешно (не выявлено дребезжания, хрипа или других помех в звучании), проведите акустический расчёт помещения или авто.

  1. Установите сабвуфер где-нибудь на полу комнаты. В авто это чаще всего багажник или пространство под задним сиденьем.
  2. Пройдитесь по комнате (или вблизи авто, пересаживайтесь в машине на разные сидения), прислушиваясь к естественному звучанию басов. Если звук приобретает гудящие оттенки – переместите сабвуфер в другое место.
  3. Попробуйте перенастроить эквалайзер (если вы музыкант, то сэмплер) усилителя или самого гаджета. Добейтесь оптимальных настроек, чтобы колонка не уходила в область слегка завышенных нижних частот (100-250 Гц).

Если от размытости басов полностью избавиться не удалось, причины следующие:

  • неправильный расчёт ящика и канала;
  • динамик не соответствует заявленным характеристикам;
  • щели между стенками колонки недостаточно тщательно загерметизированы;
  • слишком тонкая фанера, из которой вырезаны стенки.

Для высокомощных колонок нельзя использовать доску или плиту толщиной менее 15 мм – жёсткость стенок в этом случае для звуковых волн недостаточна.

Оформление

Внешнее оформление колонки можно сделать любым, даже самым необычным. Варианты отделки:

  • обшивание колонки материей;
  • обработка доски ДСП шпатлёвкой, покраска;
  • установка тонкостенных пластиковых, металлических или композитных панелей;
  • поклейка высококачественных пластиковых обоев или декоративной плёнки.

Передняя часть, где размещён динамик, закрывается мелкоячеистой решёткой. Последняя защитит рупорный диффузор от случайных тычковых движений. В некоторых колонках несколько фазоинверторов позволяют спрятать динамик внутри целиком.

Рекомендации

Следует помнить, что выходное напряжение при мощности усилителя в сотни ватт может достигать 40 вольт. Звук – быстропеременный ток с непостоянной частотой. Вы получите удар током и при более низких значениях высокочастотного напряжения. Не хватайтесь руками за оголённые (в местах соединений) провода колонки, работающей на полную мощность. Бывали случаи, когда людей било током и от 25 В с частотой, к примеру, 8 килогерц.

Колонка для концертных залов достигает по мощности одного киловатта и более. Приобрести такой динамик крайне затруднительно – он может стоить десятки, а то и сотни тысяч рублей.

Колонка, которую будет слышно за три километра, потребует и мощной линии питания. На элитных дискотеках Москвы и Санкт-Петербурга использовались сабвуферы с мощностью до 500 кВт. Для такого звука порой требовались отдельная подстанция и силовая линия, рассчитанные на сверхвысокую нагрузку. Усилители и колонки в готовом виде стоят не один миллион рублей. Один лишь динамик обойдётся в несколько сотен тысяч рублей. Не гонитесь за киловаттами. Качественный «автозвук» ограничен одной-двумя сотнями ватт. Главное – настроить эквалайзер и рассчитать акустику, и вам хватит 10-50 Вт на каждый стереоканал.

Создавая для себя мощный сабвуфер, убедитесь, что динамик не излучает инфразвуковые частоты (до 20 Гц). Не пытайтесь их получить! Обычный звук с частотой 20-20000 Гц заставляет ваше тело вибрировать и являет собой небольшую опасность. Но звуковые волны с частотой 6-8 Гц при аналогичной мощности и громкости колонки способны привести к разрыву внутренних органов, ибо те входят в резонанс. Волны же с частотой 16-18 Гц вызывают галлюцинации – именно этот эффект использовали в диско-клубах.

Молодёжь, пришедшая приятно провести время на дискотеку, где громкий звук содержал крайне низкие частоты и служил аудионаркотиком, впадала в состояние изменённого сознания даже без употребления спиртного и табака. Современные производители не допускают, чтобы динамики, транзисторы и микросхемы выдавали инфразвук. Дело в том, что его применение ограничено научными лабораторными испытаниями, а не предназначено для бытового использования. В обычных гражданских целях мощный инфразвук запрещён законодательством.

Используйте колонку вдали от мороза, повышенной влажности и кислотных паров. Это не даст ей выйти из строя преждевременно.

Сабвуфер не может использоваться в полевых, полностью мобильных условиях. Если вам хочется звука, как в автомобиле, с хорошо выраженными частотами 20-80 Гц на прогулке или в походе, используйте мощные наушники для геймеров, полностью закрывающие уши. Они работают с любыми частотами от 20 до 20000 Гц. Нужные настройки звука выставляются в программном медиаплеере на смартфоне, планшете или ультрабуке.

Компьютер не выдаст десятки ватт мощности – его предусилитель рассчитан лишь на 1-2 Вт. Не подключайте сабвуфер напрямую к выходу звуковой карты: сопротивление колонки в 8 и менее ом сожжёт оконечные каскады звукового тракта.

Мощный сабвуфер, изготовленный собственноручно, позволяет сэкономить на общей стоимости колонки в 10 и более раз. Обладая навыками в монтажных и слесарных работах, вы сбережёте 10 и более тысяч рублей из своего бюджета.

Как правильно сделать сабвуфер в машину? Инструкция по изготовлению сабвуфера в авто, своими руками

sabvufer-i-usilitel

Любителям качественного звука часто не подходят системы воспроизведения звука, предлагаемые производителями автомобилей. Поэтому многие меломаны предпочитают установить в автомобиль мощную аппаратуру, в том числе сабвуфер. Безусловно, можно приобрести готовый вариант, а можно собрать сабвуфер своими руками, установить в машину и наслаждаться качественным звуком. Статья раскрывает секреты монтажа аппаратуры, предлагает варианты размещения и отвечает на вопрос — как правильно сделать сабвуфер в машину?

Как сделать сабвуфер, своими руками, в машину? С чего начать?

Первоначальный этап – это подготовительный процесс, включающий в себя подбор рабочего материала.

Наиболее подходящим материалом для изготовления сабвуфера своими руками в машину — считается MDF. Лучше брать плиту средней плотности. Можно использовать качественную фанеру или ДСП. Для изготовления сабвуфера подойдут дверцы от старой мебели, которые есть практически в каждом доме.

Если вы решили использовать пластик, нужно понимать, что он снижает качество звука и применяется только для отдельных элементов, не влияющих на звук (уголки, ручки для переноски и т.п.). В отделке предпочтение отдаётся ковролину, которым обтягивают передняя панель корпуса аппаратуры.

Как самому сделать сабвуфер в машину? Этапы изготовления

Делаем сабвуфер в авто

Для того чтобы изготовить сабвуфер в авто, своими руками нужно придерживаться следующей последовательности:

  1. Определиться с динамиками, их мощностью;
  2. Рассчитать, спроектировать и изготовить короб;
  3. Выполнить декоративную отделку;
  4. Установить изделие в автомобиль.

Придерживаясь этой последовательности, вполне реально изготовить и установить сабвуфер своими руками в машину.

Как собрать сабвуфер своими руками в машину? Инструменты и материалы

Для самостоятельного процесса изготовления сабвуфера в авто, своими руками, кроме материалов необходимо подготовить рабочий инструмент:

  • понадобится ножовка или лобзик по дереву;
  • отвёртка или шуруповёрт;
  • рулетка;
  • маркер;
  • ножницы и винил.

В процессе подготовки входит закупка материалов, таких как:

  1. Динамики определённой мощности;
  2. Материал для короба: фанера, ДСП, ДВП;
  3. Клеммы для проводов;
  4. Акустический кабель;
  5. Герметик и/или клей ПВА;
  6. Саморезы по дереву;
  7. Лак и/или краска;
  8. Эпоксидная смола.

При изготовлении корпуса с фазоинвертором понадобится тоннель определённого размера. Это может быть картонная, пластиковая или железная трубка.

Также рекомендуем не пытаться использовать вместо саморезов обычные гвозди.

Как сделать сабвуфер своими руками в машину? Выбираем динамики

Dinamiki-subwoofer

На выбор и размер динамиков влияют габариты салона. Практика показывает, что наиболее распространёнными размерами считаются, круглые динамики 100, 130, 160 мм. Либо вариант овального исполнения с габаритами 150/230 мм. Если вы еще не определились с конкретной моделью возможно вам поможет наша статья — «Рейтинг автомобильных сабвуферов«.

При этом стоит помнить, что размер динамика напрямую влияет на качество звука. Шестидюймовые динамики просто физически не в состоянии дать хороший бас.

Выбор определённых динамиков подразумевает знание сопротивления.

Какие динамики, каких размеров и для чего используют?

Динамики на 6 дюймом необходимы для источника мид/баса как дополнение. На 8 дюймов для получения фронтальных басов. На 10 дюймов определяют качество звучания.

Это вариант для 15-20 литрового корпуса. Как сделать самодельный сабвуфер в машину более мощным? Понадобятся динамики на 12 дюймов. Это оптимальное и выверенное решение для 20-25 литрового изделия.

Ели хотите установить 60-90 литровую конструкцию потребуются динамики на 15 дюймов. Но, этот вариант подходит, в большей степени, для соревнований, нежели прослушивания музыкальных произведений. К тому же, он войдёт не в каждый автомобиль.

Passive subwoofer

Как самому сделать сабвуфер в машину? Выбираем тип устройства

Сегодня на рынке можно приобрести активные и пассивные сабвуферы. У каждого типа есть свои достоинства и недостатки, основные отличия заключаются в следующем:

  1. Активные конструкции со встроенным кроссовером и усилителем. Это даёт возможность обеспечить высокое качество звучания мелодий и убрать (при необходимости) высокие частоты;
  2. Пассивные. В этом случае отсутствуют дополнительные усиливающие звучание элементы. Подключение происходит с использованием штатной аудио системы. Соответственно многое зависит не только от динамика и короба, но и от качества усилителя и др. элементов аудиосистемы.

Установка сабвуфера своими руками в машину: варианты и выбор

Многое зависти от габаритов авто, а выбор места прямо зависит от фантазии владельца автомобиля. Также при выборе места нужно помнить о необходимости подключить сабвуфер к усилителю, т.е. нужно будет провести провода, разместить доп. оборудование (частотный фильтр и пр.). Существуют определённые (проверенные) места установки.

Установка сабвуфера в центральной части автомобиля

Оптимальная позиция для связи с динамиками расположенными фронтально – это установка конструкции впереди. Но места в передней части легковых авто для монтажа габаритных конструкций практически не найти. Этот вариант расположения больше подойдёт для микроавтобусов, нежели легковых автомобилей.

Установка сабвуфера своими руками, в машину — багажное отделение

Это простой и часто используемый вариант установки. В багажник можно поместить практически любую конструкцию. Если динамики «смотрят» назад лучшее звучание будет в автомобилях, где кузов хэтчбек. В кузовах купе или седан, при направлении динамиков назад, звуковая волна сильно деформируется. Это связано с индивидуальностью и особенностью конструкции авто.

Установка сабвуфера своими руками, в авто — под сидением

Эта схема расположения конструкции не нашла широкого распространения и не пользуется особой популярностью. Дело в том, что конструкция, должна располагаться вровень с полом авто. А сабвуфер, находящийся под сидением, точнее звуки, встречают на своём пути массу преград. О каком качестве, в этом случае, может идти речь, не понятно.

Размещение на задней полке автомобиля

Установка конструкции на задней полке считается хорошим вариантом расположения. Подходит для всех типов автомобилей. Кроме того, этот вариант отлично подходит для тех, кто хочет сделать из домашнего сабвуфера автомобильный.

Необходимо обратить внимание на ширину полки и сопоставить с размерами сабвуфера. Не забываем о её прочности. Ведь полка должна выдерживать басы низкой частоты.

Как сделать самодельный сабвуфер для автомобиля — виды коробов

Subwoofer box

Перед тем как собрать сабвуфер своими руками в машину нужно определиться со схемой и видом короба.

Собрать коробку можно в нескольких вариантах:

  1. Рупорная конструкция;
  2. Ящик закрытого типа;
  3. Фазоинвертор;
  4. Пассивный излучатель (аналог фазоинвертора);
  5. Бандпасс;
  6. Четвертьволновой резонатор.

Дайте кратко определимся с каждым из предложенных вариантов и остановимся на построение одного из коробов.

Тип сабвуфера — рупор

Конструкция, исполненная в форме рупора. Её достоинство: чёткость направленного звука в одном, определённом направлении.

Сабвуфер ящик

Конструкция не имеет излучателей частот на корпусе. Сборка ящика простая. Главное, придерживаться заданных чертежом параметров.

Сабвуфер для автомобиля — фазоинвертор

В этом варианте особенностью считается обустройство отверстий разного диаметра на корпусе ящика. Такая конструкция позволяет увеличить коэффициент полезного действия и пропускать свободно потоки исходящего воздуха.

Тип сабвуфера для машины — пассивный излучатель

Корпус колонки с разными отверстиями, по сути, аналог предыдущего варианта ящика. Отличие: в корпус встраивается маленький диффузор без звуковой катушки. Собрать конструкцию не составит труда при наличии материала и инструмента.

Сабвуфер типа бандпасс

Особенность конструкции: корпус ящика делится на 2 разные части для размещения колонок (динамиков).

Четвертьволновой резонатор.

Короб оформляется в виде трубы. Проектировка представляет для новичка определённые трудности. Зато труд окупится качественным звучанием на низких частотах, чем остальные, выше описанные конструкции.

Определившись с возможными конструкциями, и выбрав необходимый вариант, давайте, на примере фазоинвертора, построим короб. Выясним порядок и последовательность изготовления.

Как сделать сабвуфер своими руками в машину? Фазоинвертор

Fazoinvertor

Оговоримся сразу: это наиболее простое устройство с трубкой, для качественного воспроизведения низкочастотных звуков. Чтобы не пропускать звуковые волны нужно правильно выбрать материал. Подходящим вариантом служит многослойная фанера примерно 160 мм, а лучше лист, толщиной 30 мм.

Делаем сабвуфер в авто своими руками — изготовление корпуса фазоинвертора

Отдельно готовят части: боковые, переднюю, заднюю, нижнюю и верхнюю. Используя предварительно взятые расчёты. В передней части вырезается отверстие под динамик. Под ним обустраивается выход для трубки. Когда в передней панели выполнены 2 отверстия склеиваются между собой боковые части короба.

Для закрепления конструкции фиксируются саморезами. Это дополнительная защита от несанкционированного выхода звука. В задней части корпуса нужно вырезать мини отверстие небольшого диаметра для проводов. Перед сборкой всей конструкции нужно вставить динамик, выполнить внутреннюю отделку корпуса используя для связки эпоксидную смолу и/или герметик.

Для улучшения «шумки» тщательно промазываются все стыки и щели конструкции. Последний аккорд – это клейка шумоизоляционной ткани. Закончив с внутренними работами, переходим к обустройству внешних частей, обтягивая корпус карапетовой тканью. Она должна закрывать все щели. Крепим динамик и выводим провода через ранее проделанное отверстие. Далее, подключаемся к штатной акустической системе машины.

Как сделать из домашнего сабвуфера автомобильный?

Domashnij-subwoofer-v-avto

Для многих владельцев авто создание сабвуфера своими руками является слишком длительным и трудозатратным мероприятием. Более простой вариант использовать домашний активный или пассивный сабвуфер, который можно подключить к встроенному усилителю автомагнитолы. Для этого обязательно понадобится автомобильный инвектор, который позволит питать аппаратуру, рассчитанную на 220V от аккумулятора автомобиля.

Однако стоит помнить, что при создании домашних сабвуферов инженеры ориентируются на то, что они будут звучать в помещении определенного объема. Поэтому, скорее всего в машине такая колонка будет звучать ощутимо хуже, чем в комнате.

Сабвуфер своими руками: от начального уровня к высокому классу

1132112135

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

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.

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:

  • Верхний бас (UpperBass) – 80-(150…200) Гц.
  • Средний бас или мидбас (MidBass) – 40-80 Гц.
  • Глубокий бас или подбас (SubBass) – ниже 40 Гц.
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 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

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:

  • Qts<0,5 – «безразличные» сверхнизкодобротные. Очень дорогие, очень низкая отдача, но способны воспроизводить подбасы вплоть до 20-15 Гц. Настройка сабвуфера с такими без звукомерной камеры и специальной измерительной техники невозможна, т.к. резонансный пик не выражен.
  • 0,5<Qts<0,7 – низкодобротные. В подходящем оформлении воспроизводят НЧ до 30-25 Гц. Дороги, отдача мала. Промерить параметры дома возможно, но не настроить сабвуфер с такими: оптимальным оказывается оформление либо не подлежащее настройке, либо требующее для нее помещения в звукомерную камеру. В комнатах объемом менее 80-90 куб. м сабвуфер на низкодобротном динамике преимуществ перед среднедобротным не имеет, кроме «счастья» для соседей.
  • 0,7<Qts<1 – среднедобротные. По сочетанию всех параметров, в т.ч. ценовых, оптимальны для домашнего сабвуфера, оптимизированного на мидбас.
  • Qts>1 – высокодобротные. Высокая отдача, низкая цена, жесткий звук в неоптимальном оформлении. Трудно получить гладкую АЧХ. Компактны, выпускаются диаметром (в меньшую сторону) до 6” (155 мм). Оптимальны для сабвуфера настольного или к телевизору (не к домашнему кинотеатру!).

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

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:

  • По ф-ле (1) на поз. II находим U(F1,F2);
  • По графику находим F1 и F2;
  • По ф-ле (2) проверяем, совпадает ли вычисленная частота собственного резонанса в свободном пространстве F’s с измеренной Fs. Если расхождение более чем на 2-3 Гц, см. ниже;
  • По ф-ле (3) находим механическую добротность Qms, затем по ф-ле (4) электрическую Qes и, наконец, по ф-ле (5) искомую полную добротность Qts.

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

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

Типы акустического оформления сабвуферов

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.

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:

  • Точный расчет на компьютере возможен любительский в домашних условиях.
  • Обшитая звукопоглотителем, полностью поглощает паразитные СЧ.
  • Правильно рассчитанная, на мидбасе действует как акустический затвор (четвертьволновый лабиринт, ЧВ-лабиринт) с большим затуханием.
  • По причине в пред. пункте возможно акустическое демпфирование и увеличение эквивалентного объема поглощающим заполнением.
  • На подбасах может работать как полуволновый лабиринт (ПВ-лабиринт), увеличивая отдачу ГГ.
  • Возможно построение АС с глубокой щелью под ГГ с любым значением добротности.

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

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

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:

  • 6” (155 мм) – 200х200 мм.
  • 8” (205 мм) – 250х250 мм.
  • 10” (255 мм) – 300х300 мм.
  • 12” (305 мм) – 350х350 мм.

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.

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

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!):

  • Готовят комнату, микрофон и приборы, как описано выше.
  • Подают на УМЗЧ попеременно 63 и 100 Гц.
  • Изменяют длины труб, добиваясь разницы показаний вольтметра не более 3 дБ (в 1,4 раза). Для гурманов – не более 2 дБ (в 1,26 раза).

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

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

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

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

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:

Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

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?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *