Расчет бандпасса зная диаметр динамика: 403 — Доступ запрещён – что это, чертежи и расчет

что это, чертежи и расчет

Многие автомобилисты интересуются процессом выбора качественной акустической системы, при этом параллельно уточняют, как возможно сделать бандпасс своими руками. Чаще всего акустическую систему подключают по нескольким схемам, а именно, при помощи закрытого короба, фазоинвертора, бандпассов различных  порядков.

При этом возможно уточнить, что вполне реально изготовить качественную акустику  собственноручно по чертежам специалистов, в том числе, их можно изготовить не только 2 порядка, но и максимального 12 порядка.

Стоит отметить, что правильный расчет порядков собственноручно изготовленного бандпасса, а также, оснащение его сабвуфером позволяет существенно снизить шумность автотранспортного средства, а параллельно наслаждаться качественным и кристально чистым звуком.

Что такое порядки бандпасса?

Стоит уточнить, что бандпасс представляет собой громкоговоритель низкочастотного типа, который способен качественно воспроизвести даже максимально низкие басы. Как правило, такие гаджеты делятся на 2 порядок или же 12 порядок, они же способны воспроизводить такие басы, которые не попадают в частоты работающих в тандеме с ними акустических систем широкополосного характера.

Сабвуфер бандпасс

При этом порядки бандпасса представляет собой сигнал, неискаженный никакими фильтрами, при этом чертежи и расчеты профессионалов позволяют изготовить короб данной конструкции собственноручно.

Кстати, наличие в бандпассе акустической системы различного порядка  качественного сабвуфера позволяет воспроизводить басы, которые не поддаются колонкам классическим.

В том случае, если порядки позволяют воспроизводить мелодии на низких частотах, то владелец автотранспортного средства может обойтись без установки сабов.

Бандпасс

Низкие частоты, которые корректирует сабвуфер, идеально подходят для:

  • просмотра кинофильмов и видео со спецэффектами;
  • прослушивания музыки в электронном стиле;
  • при видео играх;
  • использования не только в автотранспортном средстве, но и дома.

Для того, чтобы использовать его за пределами авто, следует приобрести несколько переходников и кабели разной длинны. При этом можно проконсультироваться с сотрудниками проверенной компании Прайд, а также, выбрать именно ее продукцию для качественного звука.

Порядки сабвуфера бандпасс

Характеристика бандпасс 4 порядка

Стоит сразу же уточнить, что бандпасс 4 порядка (Qts≈0,4) является самым эффективным среди подобных бандпассов. В том случае, если устройство заключает в себе 4 порядок, то оно способно применять сабвуфер, который имеет расширенную пропускную полосу. Однако даже в этом случае, согласно многочисленным чертежам можно понять, что отдача будет слегка ограниченной, поскольку сама полоса будет узкой и характеризоваться повышенным КПД, а вот колокол будет обладать низкими тонами.

Сабвуфер трёхкамерный БП-4

При этом бандпасс 4 порядка – это необычная штука, поскольку произвести точный расчет практически нереально без соответствующих профессиональных навыков. Кстати, изготовление собственноручно акустической системы, порядки которой ограничены четверкой, будет трудоемким и капризным.

Качественный короб позволяет спрятать в нем динамик, как можно глубже, поэтому нереально этот объект повредить и полностью отсутствует необходимость в установке фильтров.

Бандпасс 4 порядка

Преимущества и недостатки бандпасса 6 порядка

Фирменный бандпасс 6 порядка, заключенный в качественный и надежный короб, обладает рядом основных преимуществ:

  • отменное воспроизведение максимально низких частот;
  • снижение нагрузок механического типа;
  • происходит демпфирование диффузорных колебаний;
  • повышенная отдача в верхних басах и снижение искажений;
  • способность качественного охлаждения магнитной системы;
  • легкий монтаж;
  • простейшая конструкция бандпасса акустической системы;
  • способность надежной защиты диффузора бандпасса 6 порядка от любых внешних повреждений.
Бандпасс 6 порядка

При этом у бандпасса 6 порядка тоже существует несколько недостатков:

  • увеличенные размеры;
  • сложность проектирования, поскольку при неправильной установке моментально возникает некачественный и слегка неприятный звук;
  • сложность и трудоемкость при изготовлении, которое не по силам новичкам;
  • наличие фильтрующих свойств позволяет замаскировать все искажения, в случае, если прибор ограничивает сигнал;
  • нельзя вовремя заметить перегрузку усилителя и понять, что бандпасс шестого порядка полностью вышел из строя;
  • необходимость замены одного из звеньев средних басов;
  • все технические характеристики будут зависеть от характера настроек.
Бандпасс 6 порядка

Как сделать бандпассы собственными руками

Вполне реально не тратить финансовые средства на то, чтобы приобрести качественный, надежный и фирменный сабвуфер бандпасс. При этом на просторах интернета реально отыскать качественные чертежи бандпассов, которые ни в чем не будут уступать самым дорогим гаджетам, которые выпускаются компанией Прайд.

Чертеж сабвуфера бандпасс 6-го порядка

При собственноручном изготовлении бандпасса стоит обратить внимание на качественные чертежи, которые уже были опробованы на практике настоящими профессионалами.

Стоит отметить, что вся конструкция бандпасса, изготовленного своими руками, зависит от того, какой именно был выбран громкоговоритель. Дело в том, что корпус надежен, однако, он довольно чувствителен, поскольку узость частотной полосы напрямую зависит от такого показателя, как Qts.

Конструкция корпуса бандпасса

Чем ниже будет данный показатель, тем шире будет частотная полоса, однако, иные характеристики будут невероятно нестабильными. Именно, поэтому все расчеты должны производиться как можно тщательнее и в идеале при помощи профессионалов.

При этом коэффициент деформирования громкоговорителя не сможет оказать какое-либо влияние на полную конструкцию бандпасса.

Рассчет бандпассов. Часть 2.

Часть 2. ФИ и ЧВ.

Так вот, ЗЯ — сложнейший в расчете корпус в сравнении с ФИ! Ну реально, нет вообще ничего проще, чем рассчитать ФИ!

Вот формула: 

Fb = 343/(2*3,14)*(S/(V*L))^0,5 = 55*(S/(V*L))^0,5

Где:

Fb — частота настройки в Герцах;

S — площадь порта в кв.м.;

L — длина порта в м.;

V — объем в куб.м.

И все, больше никаких других переменных тут нет. Потому что расчет ФИ вообще ничем не связан с динамиком и его параметрами! То есть, расчет корпуса для 8″ саба и для 18″ саба — абсолютно одинаков, проходит по одной единственной этой формуле.

Думаете, это как-то слишком просто? Постойте, есть кое-что еще — ЧВ. В расчете участвует только длина туннеля и зависимая от нее частота настройки. 

Fb = 85,75/L

Где Fb — настройка туннеля, а L — его длина в метрах.

Похоже на издевательство, но это, господа и дамы, вот настолько вот всё элементарно!

Свой личный, персональный софт может сделать абсолютно любой наш подписчик, хоть чуть-чуть понимающий в математике. Вот ссылка на файл гугл-докс, где я «на коленке» организовал программу для расчета всех базовых типов корпусов. Посмотрите формулы, поиграйтесь параметрами — убедитесь что все работает.

Таким образом, мы уже влегкую рассчитываем ЗЯ, ФИ, и ЧВ. Уже вплотную подошли к расчету сложных корпусов типа БП, где потребуется расчет всех этих корпусов одновременно. И все бы хорошо, если не одно маааленькое «но» — ведь надо ж чтобы валило, не просто пукало как-то где-то…

Когда вы полезете в интернет в поисках ответов, то обнаружите одну крайне забавную вещь — НИ ОДНА программа не скажет нечто вроде «Эй, хочешь чтобы валило? Тогда пили вот такой вот ящик и все будет!». НИ У ОДНОЙ программы-симулятора нет волшебной кнопки «Насчитай мне 150дБ на 30Гц»!

Есть только ряд предположений, в том числе от мэтров автозвука. Потому что такие расчеты, привязанные к результату и прогнозирующие результаты, не обойдутся одной, или даже десятком формул из разных наук…

Так везде, кроме нашего скромного паблика, разумеется. И кроме как для наших динамиков.

Не потому, что мы гениальны и создали нечто прорывное в расчетах. Тут вообще никакой магии дальше не будет. Мы просто исследуем оформления уже десятилетиями, чем с удовольствием делимся с вами. А еще, делаем динамики так, чтобы они работали должным образом. Поэтому, прогнозные расчеты от нас имеют смысл, т.к. многократно проверены реальной практикой.

Это и обсудим в следующей части — об эффективности в общем, в частностях, и о других нюансах. Ну а после пойдем и к проектированию БП во всеоружии. Подписывайтесь чтобы не пропустить!


Расчёт корпуса и фильтров акустической системы

Конструирование акустических систем по готовым чертежам дело, конечно, увлекательное, но элемент творчества при этом, как ни крути, отсутствует. Вот если бы овладеть основными принципами построения АС, а затем все самому рассчитать и сделать из того, что есть под руками, — вот был бы класс! Это возможно, если взять несколько уроков у опытного мастера. Сегодня — первое занятие.

Все любители и специалисты, заинтересованные в достоверном воспроизведении звука, знают, что без хороших акустических систем не обойтись. Поэтому особенно озадачивают противоречия между различными взглядами на критерии качества АС. Ещё менее ясно, какие методы создания АС надежнее и приводят к приемлемым результатам.

Даже начального опыта прослушивания достаточно, чтобы заметить очень большую разницу между звучанием одной и той же музыки на разных моделях. При этом основной параметр — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — почти всегда близок к идеалу, если верить данным фирм-производителей.

Большинство меломанов не может самостоятельно измерить АЧХ и приходит к выводу: проблема АЧХ практически решена, качество воспроизведения звука зависит от конструкции и материалов динамиков, корпусов, кроссоверов. Например: катушка без сердечника — хорошо, с сердечником — хуже. Или: корпус весом в 40 кг лучше, чем 20-килограммовый, при тех же габаритах и т.д.

Разумеется, оспаривать влияние динамиков, корпусов, элементов кроссовера, кабелей внутренней разводки, звукопоглотителей и прочих составляющих было бы ошибкой, но всё ли в порядке с АЧХ? Независимые измерения, например, в хорошо оснащённых лабораториях авторитетных зарубежных и отечественных аудиожурналов, не подтверждают оптимистических параметров, заявленных производителями.

На практике каждая модель АС имеет свою кривую АЧХ, разительно отличающуюся от других разновидностей колонок, причем это относится к любой ценовой группе. Наблюдаемая разница многократно превосходит порог заметности, известный из психоакустики, ее просто невозможно не услышать. И слушатели её, конечно, замечают как различие тембрального баланса при воспроизведении одних и тех же композиций разными АС. Идентифицировать искажения тембра с проблемами равномерности АЧХ нелегко, ведь перед глазами — ровные, будто по линейке нарисованные характеристики от изготовителя.

Не факт, что эти изумительные графики — обман. Просто для рекламы измерения производятся по методикам, обеспечивающим «благообразный» вид кривых. Например, при повышенной скорости сканирования рабочего диапазона в сочетании с высокой инерционностью, то есть усреднением пиков и провалов при регистрации зависимости звукового давления от частоты.

Производителей можно понять, в конце концов, все мы хотим выглядеть несколько лучше, чем на самом деле, и поэтому причёсываемся, умываемся и т.д. перед ответственными встречами.

Гораздо интереснее другое: почему одна АС с «плохой» АЧХ звучит хорошо, а другая, может быть, обладающая менее безобразной характеристикой, — гораздо хуже? Независимые, более «честные» измерения выявляют несовершенство передачи тембрального баланса из-за особенностей АЧХ, но не помогают интерпретировать, расшифровать смысл «перегибов» и дисбалансов характеристик, раскрыть связь между поведением кривой и конкретными особенностями звучания АС. Вот подходящее сравнение: кардиограмма ничего не говорит обычному человеку, тогда как врач-специалист способен прочитать по ней состояние пациента.

Наша сегодняшняя задача — научиться анализировать АЧХ. Начнём с самого общего вопроса. Почему, обладая всем необходимым, разработчики не создают идеальной, одинаково хорошо звучащей акустики. Ведь идеал, эталон — только один! Очевидно, что все колонки, близкие к нему, будут звучать очень похоже. Существует ряд общепризнанных методик обеспечения «ровной» АЧХ, и одна из основных — настройка АС в заглушенной, безэховой камере. Есть и другие, вроде бы логичные и адекватные методы, например, настройка по импульсным сигналам. Но работая по одинаковым алгоритмам, специалисты каждый раз получают разный результат. Вспомните откровения авторитетных зарубежных мастеров, опубликованные в аудиопрессе: «… обеспечив идеальную АЧХ в звукомерной камере, мы потом «портим» эту характеристику для получения приемлемого звучания в обычных условиях…». Не пора ли прекратить молиться на равномерность АЧХ с точки зрения некой общеизвестной методики измерения?

Ведь любой способ измерения в науке и технике неизбежно даёт целый комплекс разносортных ошибок. В нашем случае самые вредные ошибки — методические, то есть связанные с несовершенством самого подхода. Например, где располагать микрофон относительно АС в звуковой камере? На акустической оси? А где эта ось? Перед ВЧ-динамиком? А если он воспроизводит начиная с 8 кГц? Тогда, видимо, точнее мерить на оси СЧ-динамика? А если сместить микрофон на 5 см выше? Получим совсем другую АЧХ. На какую ориентироваться? И почему мы думаем, что ухо слушателя окажется именно там, где находился микрофон?

Кроме того, на НЧ и нижней середине АС активно взаимодействует с полом, влияние которого в безэховой камере отсутствует.

Об интеграции излучения АС с помещением прослушивания в данный момент даже и разговор не будем начинать. Это взаимодействие очень сильно влияет на звучание, но его конкретные проявления бесконечно разнообразны, поэтому не умещаются в «ложе» какой-либо математической модели, с достаточной точностью необходимой для действительно высокого качества воспроизведения.

Ещё интересный факт: в реальном помещении суммарная АЧХ двух АС стереопары, даже при сильном усреднении, сильно отличается от АЧХ одной АС. Традиционные методики настройки АС не учитывают этого важного обстоятельства. Это недопустимо, так как главные персоны в музыке — солисты — чаще всего локализуются в центре звуковой сцены, то есть — воспроизводятся обеими АС.

Можно сделать вывод: при таком обилии методических ошибок обычные способы контроля АЧХ дают неправильную характеристику для реально очень ровных АС (например, Audio Note, Magnepan и т.д.). С другой стороны, крайне подозрительно выглядят полученные по ненадёжным методикам слишком гладкие АЧХ. В этом случае ошибки измерений скомпенсированы специально сформированной характеристикой, которую разработчик обеспечивает, слепо доверяя не оправдавшим себя на практике способам измерений.

Меньше всего мне хотелось бы заменять веру в одни несовершенные принципы верой в другие, мои. Они тоже далеко не идеальны, в них присутствуют заметные методические ошибки, только менее грубые.

Залог прогресса — понимание недолговечности роли достигнутых знаний и умений, готовность воспринимать, в процессе практической работы и исследований, новые открытия. Надо уметь пересматривать подходы к достижению лучших результатов, если количественный рост позволяет совершить качественный скачок.

Итог работы зависит от методов и развития личности создателя АС. Известны превосходные изделия, рожденные в рамках традиционных подходов, при условии высочайшего класса и опыта разработчиков.

Моя цель — вооружить всех желающих достаточно эффективной методикой создания АС с приемлемым звучанием. Длинное вступление было необходимо для того, чтобы обратить ваше внимание на факторы, мешающие развивать искусство настройки АС.

Мне бы хотелось передать свой опыт, не тратя на это непомерных «писательских» усилий. Поэтому буду рассказывать только о добытых на практике фактах и методах работы, без обоснований и теоретических объяснений. Мой принцип — уверенно излагать своё мнение можно, если имеется аудиосистема, хорошим звучанием подтверждающая рекомендации автора. Для доступности расчёты и приёмы настройки максимально упрощены, без существенного вреда для результата.

Урок первый. Корпус

В первую очередь ограничим необъятную тему. Рассмотрим разработку и настройку двух полосных АС с фазоинвертором (ФИ). Такой тип легче «поддаётся» новичкам. Договоримся, что озвучиваем жилую комнату 10 — 20 м². Это определяет выбор диаметра НЧ/СЧ-динамика. В этом случае оптимальный диаметр диффузора — 10 — 20 см (примерно). Паспортная мощность (100 часов разового шума без повреждения громкоговорителя) — 20 — 60 Вт. Чувствительность — 86 — 90 дБ/Вт/м. Резонансная частота (вне корпуса) — не выше 60 Гц. Если вас устроит нижняя граничная частота (готовой АС) 100 Гц, можно брать динамик с резонансом 80 — 100 Гц.

Кстати, если АС без завала воспроизводит хотя бы от 100 Гц, звучание вполне фундаментально и «весомо», только иногда исчезают некоторые необязательные, но очень желательные элементы звуковой картины. Их можно восстановить сабвуфером, но чтобы при этом не испортить звук, надо набраться опыта его согласования с сателлитами.

Не обольщайтесь по поводу паспортных данных недорогих АС, свидетельствующих о воспроизведении НЧ от 30 до 40 Гц. Реально в формировании звуковой картины участвуют только те низкие ноты, которые отыгрываются без «завала». Всё, что имеет спад хотя бы 4 — 5 дБ, маскируется «верхним басом» (80 — 160 Гц), поэтому для большинства АС воспринимаемый на слух диапазон начинается с 50 — 80 Гц. Мы же привыкли думать, что это 30 — 40 Гц, поскольку ориентируемся на паспортные данные с допустимым отклонением -8 — -16 дБ. Повнимательнее посмотрите в аудиопрессе на реальные частотные характеристики колонок. Отмерьте, в соответствии с приведённым масштабом, -3 дБ от среднего уровня, и вы увидите, что даже крупные напольные АС эффективно работают где-то от 50 Гц.

Если диаметр диффузора — 10 — 12 см, чувствительность — 86 — 88 дБ/Вт/м, а мощность — 20 — 30 Вт (типичные параметры недорогого динамика), то о «домашней дискотеке» придётся забыть. С другой стороны, громкоговорители минимального диаметра нередко имеют более равномерную АЧХ, чем большие.

«Малыши» лучше по ширине и равномерности диаграммы направленности. Интересно, что одна из высочайших по качеству АС фирма System Audio принципиально использует только маленькие мидбасовые динамики. Полная добротность современных небольших НЧ-головок обычно составляет 0,2 — 0,5.

Не надейтесь на расчёты низкочастотного оформления, практические результаты им соответствуют недостаточно точно. Опыт показывает: лучше выбрать динамики с добротностью больше 0,3 — 0,4, иначе, даже с фазоинвертором, трудно обеспечить приемлемый бас. Для таких громкоговорителей имеет смысл изготавливать корпуса объёмом, примерно равным эквивалентному объёму громкоговорителя.

Очень ориентировочно для рекомендуемых по параметрам динамиков эквивалентный объём соответствует диаметру:

10 см — ≈ 18 литров;

16 см — ≈ 26 литров;

20 см — ≈ 50 литров.

В качестве базисного варианта рассмотрим корпус с ФИ для громкоговорителя диаметром 16 см. Объём — 26 литров. Площадь сечения ФИ — 44 см². Длина трубы ФИ — 20 см. Частота настройки — около 40 Гц. Площадь сечения ФИ должна составлять 20 — 25% от площади диффузора Sд.

Sд = π • (d/2)²,

где d — диаметр диффузора, ограниченный серединой подвеса (рис. 1).

 

Рис. 1

Если необходимо пересчитать габариты трубы ФИ для другого «литража» (другой диаметр динамика), сохраняя частоту настройки, действуйте в соответствии с примерами:

1. Громкоговоритель d = 9 см, Эквивалентный объём (Vэ) ≈ 8 л. 8 литров меньше 26 литров в 3,25 раза. Надо скомпенсировать разницу изменением длины (l) и площади (Sфи) трубы ФИ, иначе частота резонанса ФИ резко повысится.

Понижают частоту настройки Fфи увеличением lфи и снижением Sфи.

Оптимальная Sфи для динамика площадью:

Sд = π (9 см/2)² = 3,14 • (4,57 см)² ≅ 63,6 см²

находится в диапазоне:

Sфи ≈ 63,6 см²/5 … 63,6 см²/4 ≅ 13 см² … 16 см².

В данном случае уменьшение Sфи вносит вклад в понижение Fфи в

44 см²/(13 см² … 16 см²) ≈ 2,75 … 3,38 разa,

что вполне компенсирует изменение объёма АС в 3,25 раза.

Кстати, компенсировать снижение объёма увеличением длины трубы ФИ для маленького корпуса (V = 8 литров) невозможно. Тем более что от внутреннего среза трубы ФИ до ближайшего препятствия (до стенки корпуса АС) должно быть свободное расстояние не менее 8 см (в крайнем случае — 5 см). То есть один из габаритов корпуса (параллельный оси трубы ФИ) должен быть равен lфи (20 см) + 8 см (свободное пространство) + примерно 3 см (толщина двух стенок корпуса) = 31 см.

Для 8-литрового корпуса такой большой размер может быть только высотой. Возможная конструкция щелевого ФИ с прямоугольным сечением трубы показан на рис. 2а.

Рис. 2

Это очень непрактичная конструкция, так как требуется установка на специальную подставку, не загораживающую выход ФИ. Если вывести порт наверх, установка АС упростится, но вид сверху ухудшится, кроме того, колонка превратится в отличную ловушку для пыли, сора и мелких предметов.

Очень удобна конструкция, показанная на рис. 2б. Однако она требует увеличить высоту до 31 см + 8 см = 39 см. Это не всегда допустимо.

Можно изготовить корпус в виде глубокой «буханочки», с наибольшим размером — в глубину (рис. 2в).

Если не удаётся обеспечить нужную длину трубы, можно:

во-первых, выбрать минимальную

Sфи = Sд / 6; Sфи = 63,6 см² / 6 ≈ 10,6 см²;

во-вторых, несколько уменьшить lфи (≈ на 30 %), пожертвовав повышением Fфи до ≈ 50 — 60 Гц.

Уменьшение Sфи до 10,6 см² снизит эффективность ФИ и, соответственно, увеличит «завал» отдачи в диапазоне 40 — 60 Гц.

Рост Fфи при уменьшении lфи допустим, так как резонансная частота динамика диаметром 10 см выше, чем у громкоговорителя 16 см. Это значит, что ФИ с резонансом в 55 Гц не просуммирует свой подъём НЧ с резонансом динамика в ящике (≈ 70 — 90 Гц в данном случае) и не будет вредного для звучания подъёма на НЧ в области 50 — 100 Гц, который мог бы возникнуть, например, при укорочении ФИ для корпуса с динамиком 16 см.

Итак, для 8-литрового ящика и громкоговорителя диаметром 10 см вполне нормально выбрать lфи ≅ 14 см, Sфи ≅ 13 см².

2. Громкоговоритель d = 18 см, эквивалентный объём (Vэ) ≈ 50 л. 50 литров больше, чем 26 литров, в 1,92 раза.

Оптимальная Sфи для динамика площадью:

Sд ≅ 3,14 • (18 см / 6)² ≈ 254,3 см²

находится в диапазоне

Sфи ≈ 254,3 см²/5 … 254,3 см²/4 ≈ 51 см² … 64 см².

Увеличение Vэ в 1,92 раза сильнее влияет, чем увеличение Sфи в 1,45 раза. В целом Fфи понижается ориентировочно до 35 Гц. Так как резонансная частота динамика (Fд) диаметром 20 см ниже, чем Fд диаметром 16 см, то снижение Fфи — положительный фактор. Не стоит компенсировать это уменьшением lфи.

Опытные профессионалы способны точно настраивать параметры фазоинверсного акустического оформления, добиваясь максимально плоской АЧХ в диапазоне от нижней граничной частоты АС до 125 — 200 Гц. Любителю или новичку не стоит тратить на это особых усилий.

В дальнейшем я поясню, как проконтролировать полученную АЧХ на НЧ и как устранить недопустимые отклонения, если таковые обнаружатся. Кроме того, влияние на звучание неидеальности характеристики в области НЧ сильно зависит от соотношения уровня воспроизведения баса по сравнению со средними частотами. Нельзя забывать, что из-за взаимодействия АС с реальным помещением АЧХ в нижнем регистре в любом случае будет очень неравномерной.

Главные усилия необходимо сосредоточить на настройке желаемой АЧХ в области СЧ и балансировке между НЧ, СЧ и ВЧ. На первом этапе создания АС — при разработке корпуса, достаточно учесть следующие рекомендации.

Корпус должен молчать. В идеале воспроизводят звук только громкоговорители, но в реальной жизни корпус откликается на их работу. Переизлучение звука стенками ящика вносит искажения.

Один из простейших способов улучшения виброзащиты корпуса — увеличение толщины стенок. Здесь следует знать меру, прослушивание показывает, что начиная с некоторого значения эта мера даёт незначительноё улучшение звучания. Для полочных АС вполне достаточно будет 16 — 8 мм ДСП или ДВП. Выгодно укреплять корпус изнутри рёбрами жёсткости. Вариант их практического использования показан в моей статье «Повторение возможно» в «Практике» №2(4)/2002, июль).

Там же достаточно подробно изложены рекомендации по следующим вопросам:

  • размещение звукопоглощающих материалов внутри корпуса;
  • особенности изготовления фильтров;
  • как самостоятельно сделать кабели для внутренней разводки очень высокого качества;
  • требования к герметизации корпуса;
  • минимальные сведения, необходимые для выбора типа конденсаторов.

В упомянутой статье также рассмотрены вопросы выбора динамиков и затронуты некоторые другие проблемы. Имеет смысл отнестись к этому как к части изложения моих методов работы, поэтому повторяться не стану.

Разумеется, существует много способов виброзащиты корпуса АС. Они приведены, например, в книге «Высококачественные акустические системы и излучатели» (И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. — М.: Радио и Связь, 1985.). Практика показывает, что 16-миллиметровые стенки, укреплённые рёбрами жёсткости, обеспечивают достаточную виброзащиту.

Абсолютных истин нет. У акустически мёртвых корпусов есть альтернатива — использование массива различных пород дерева, каждая из которых обладает собственным звучанием. Это — трудный путь с технологическими и творческими проблемами. Он не для новичков, здесь требуется высшая квалификация в области деревообработки, тонкое восприятие музыки, упорство в поиске приемлемых вариантов исполнения корпуса. Иногда таким образом удаётся создать превосходные АС.

Урок второй. Фильтры

Если вы думаете, что фильтр это просто схема, разделяющая сигнал на несколько частотных полос для соответствующих громкоговорителей, то вынужден буду вас разочаровать. Всё гораздо сложнее. Простой кроссовер нужен для идеальных динамиков с ровной АЧХ по звуковому давлению, но таковых, к сожалению, не существует. В лучшем случае некоторые типы динамиков позволяют обеспечивать приблизительно приемлемую балансировку АЧХ при лобовом использовании кроссоверов.

Положение усложняется из-за сложного взаимодействия громкоговорителей в полосе передачи эстафеты от низкочастотного к более высокочастотному. Например, имеем замечательно ровные в своих полосах СЧ и ВЧ-головки с аккуратными спадами АЧХ вне полос, а при совместной работе получаем ужасную АЧХ. Особенно проблематично для новичка состыковать НЧ и СЧ-динамики. Приёмы такого бесшовного соединения — тема отдельной статьи. Для начала необходимо набраться опыта, настраивая двухполосную АС.

Даже самые простые фильтры — мощный инструмент в умелых руках, позволяющий приблизить АЧХ реальной АС к желаемому идеалу. Для НЧ/СЧ-головок фильтры первого порядка (катушка индуктивности, включенная последовательно с динамиком) чаще всего не подходят. Они недопустимо деформируют АЧХ в полосе пропускания, заваливают середину, делая звучание тусклым, неритмичным, монотонно гудящим. В некоторых случаях такой фильтр позволяет чуть скорректировать АЧХ в верхней части диапазона, воспроизводимого НЧ/СЧ-головкой. При этом частота среза такого фильтра близка верхней частоте динамика.

У редких головок наблюдается рост отдачи, пропорциональный повышению частоты сигнала на протяжении нескольких октав. Сбалансировать АЧХ в этих случаях можно индуктивностью фильтра первого порядка, но чаще для этого применяют фильтры второго порядка. Они позволяют исключить сильные искажения АЧХ в полосе пропускания.

Подбором сочетаний величин ёмкости и индуктивности фильтра второго порядка можно обеспечить в полосе около частоты среза спад или подъём АЧХ, используя схему в качестве эквалайзера. Это — один из методов оптимизации АЧХ.

На рис. 3 показан фильтр второго порядка. Ёмкость включена параллельно динамику.

Рис. 3

Первое приближение

Рассчитаем значения L1 и С1 для фильтра без подъёма или спада на частоте среза. Поверим значению импеданса, приведённому производителем. Если бумажек нет, померяйте сопротивление по постоянному току и умножьте результат на 1,25. Обозначим полученное значение просто R.

L1 = R / (2π • Fc),

где Fс — частота среза,

C1 = 1 / ((2π • Fc)² L1).

Например: R = 4 Ом, Fс = 1,6 кГц.

L1 = 4 / (6,28 • 1.6 • 10³) = 3,98 • 10-4 H = 0,398 mH = 398 μH,

C1 = 1 / [(6,28 • 1,6 • 10³)² • 3,98 • 10-4] = 2,49 • 10-5  F = 24,9 μF.

Для справки:

Fc = 1 / (2π √L1 C1).

В этом случае модули (величины без учёта фазы) сопротивления L1 и C1 на частоте Fс равны R, то есть 4 Ом. Кстати, на частоте среза модули сопротивления L1 и C1 всегда равны.

Если выравнивание АЧХ требует подъёма на Fc, скажем, на 1 дБ, то есть примерно но 10%, необходимо снизить модули сопротивления L1(|ZL1|) и C1(|ZC1|) примерно на 10% по сравнению с R = 4 Ом, то есть до 4 Ом x 0,9 = 3,6 Ом.

L1 = 3,6 / (6,28 • 1,6 • 10³) = 3,58  10-4H = 0,358 mH = 358 μH.

C1 = 1 / [(6,28 • 1,6 • 10³)² • 3,58 • 10-4] = 2,77 • 10-5 F = 27,7 μF.

Частота среза остаётся прежней, но на Fс на головку подаётся ≈110% сигнала за счёт повышенного потребления тока от усилителя и преобразования его «звенящим» фильтром с добротностью больше единицы в форсированный сигнал на головке.

Если надо «завалить» область около Fc на 1 дБ, то нужно пересчитать фильтр, как будто его нагрузка — сопротивление динамика примерно 1,1 x 4 Ом = 4,4 Ом.

Проще получить нужные значения, увеличив L1 и уменьшив С1. Тогда Fc не изменится, а |ZL| и |ZC| будут равны 4,4 Ом.

L1 = 398 mН x 1,1 = 438 mН.

С1 = 24,9 mF x 1,1 = 22,64 mF.

Для справки:

|ZL1| = 2π • F • L1, |ZC1| = 1 / (2π • F • C).

Учтите, что при необходимости увеличения отдачи в области около FC придётся смириться с падением импеданса АС в этой же области.

Падение импеданса необходимо контролировать. Попробуйте следующий простой способ.

1 этап

Подключите к выходу вашего усилителя цепь, показанную на рис. 4а.

Рис. 4

На этом рисунке значок «+» соответствует красной клемме, а «-» — чёрной. На результаты измерений перемена полярностей не влияет.

Подайте на вход усилителя синусоидальный сигнал частотой 1 кГц от генератора. Регулятором громкости усилителя и регулятором выходного уровня генератора установите на выходных клеммах усилителя ≈1 В действующего напряжения. Для этого вам понадобится вольтметр, способный измерять действующее значение напряжения в области звуковых частот.

Переключите вольтметр для измерения напряжения на выходах резистора R2. Прибор покажет ≈38,5 мВ. Подрегулируйте уровень сигнала до показаний вольтметра ≈40 мВ.

2 этап

Подключите вашу АС вместо R2. Плавно изменяйте частоту сигнала на выходе генератора. Вы увидите, что показания вольтметра меняются. Эти изменения пропорциональны частотно-зависимому значению импеданса АС. Можно зарисовать измеряемую характеристику: по горизонтальной оси будет шкала частоты, по вертикальной — уровня напряжения. И то и другое выполняется в логарифмическом масштабе. (Пример пустого бланка будет опубликован в следующем номере «Практики AV».) Особенно внимательно ищите минимумы напряжения, плавно меняя частоту. Эти точки на характеристике соответствуют минимумам импеданса АС.

С достаточной точностью можно считать, что значение импеданса |ZAC| равны показаниям вольтметра, поделённым на 10.

Например, 40 мВ соответствует 4 Ом, 30 мВ — 3 Ом. Если у вас нет чувствительного вольтметра, то поможет хороший тестер. В режиме измерения переменного напряжения тестер является вольтметром. Его показания верны до 2 — 5 кГц, выше может быть существенная погрешность. Сверьтесь с паспортом тестера. Кроме того, не все модели тестеров позволяют измерять с хорошей точностью сигналы величиной десятки милливольт. В этом случае можно установить на клеммах усилителя выходной сигнал не 1, а 10 В. В режиме наших измерений усилитель нагружен на сопротивление более 100 Ом. Такая высокоомная нагрузка позволяет развить 10 В действующего напряжения даже большинству маломощных усилителей, причём без перегрева.

К сожалению, при 10 В на выходе есть опасность сжечь резистор цепи, обеспечивающей устойчивость, который присутствует в схемах многих усилителей. Поэтому не стоит проводить измерения на частотах выше 3 кГц.

Понятно, что в режиме «10 вольт» на пробном резисторе R2 надо установить не 40 мВ, а 400 мВ. Соответственно, шкала напряжения будет проградуирована от 125 мВ до 6000 мВ (6 В). При этом показания вольтметра делим на 100 и получаем величину импеданса АС. Например, 400 мВ соответствует 4 Ом.

(Продолжение в следующем номере)


ПрактикаAV #3/2002

Бандпасс 6-го порядка на 75гдн

Введение
Сабвуфер  — это низкочастотный громкоговоритель, воспроизводящий самые низкие басы, не входящие в диапазон частот работающих совместно с ним широкополосных акустических систем.
Поводом для написания статьи послужило достаточно малое кол-во подробных статей в интернете по готовым конструкциям. Вот и решил я внести свой посильный вклад. Большинство статей почему-то касалось автомобильных сабов — просто удивительно, как много у нас людей готовых отдать пол багажника для того чтобы ехать с грохотом и ритмично прыгать :). К тому же, шум на скорости всё равно не даст наслаждения от звука. Моё мнение — в машину надо купить просто хорошую акустику, этого как правило хватает. А вот дома можно и музыку послушать в спокойной обстакановке и фильм посмотреть с объемным звуком. Статья задумывалась как краткий конспект теории с отражением её на практике, поэтому теорию я попытался законспектировать из других статей — не придумывать же её самому.
Что меня подвигло на ваяние такого сооружения? К этому привела целая череда событий. Грядет поколение DVD, все вокруг озаботились покупкой проигрывателей и дисков (благо они стали стоить 4-6$). Уже трудно было оставаться в стороне, да и моя давняя мечта перевести с видеокамеры семейный архив на цифру не давала покоя. Я засел за интернет, штудируя статьи по DVD, начиная от аппаратуры, до создания собственный дисков, благо оцифровывать и обрабатывать видео я уже умел. Было решено подождать до лета, когда писалки DVD немного подешевеют и прикупить всю эту новомодную технику. Для начала было решено собирать всё самому, дабы обойтись наименьшими затратами. Первое что я купил, был DVD проигрыватель, который покупался из расчета тестирования моей DVD фильмотеки на бытовом проигрывателе. Причём, до  лета я не дотерпел 🙂 Выбирал я его из расчета цены и возможностей, а также из того, что ресивера у меня нет и возможно не будет в ближайшее время, поэтому в нем должен был быть декодер и выход на 6 каналов сразу. В итоге был куплен BBK-919PS (тогда был ещё с Panasonic приводом).
Пара колонок S-30 у меня стояли подключенные к компьютеру через самодельный компьютерный усилок, вот их я и задействовал на фронты. На тылы ничего не было, и я купил за символическую плату 15АС-315 (небольшие пластмассовые колонки, но звучат они очень ничаво в среднем и высоком диаппазоне) и усилок Вега-120. Центральный канал я решил подключить к телевизору, благо его можно отдельно регулировать с пульта, да и звук там достаточный для воспроизведения голоса. А если у вас телевизор 29″ — вообще можно обойтись без центральной колонки, ибо там, так правило, звук очень достойный. Далее, ясное дело, я стал тестировать все каналы в фильмах, поскольку усилок у меня был только стерео. И тут выяснилось, что в других каналах куча звука, которого нет во фронтальных колонках :), а в сабе есть звуки, которых нет вообще ни в одном из каналов. Почитав в интернете про рекомендации лучших саба-каводов, а также рекомендации знакомых, имеющих в пользовании дом. кинотеатры, я ясное дело загорелся.
И тут друг меня надоумил собрать это дело самому, подсунул пару статей по 75ГДН и порекомендовал заехать на рынок, посмотреть динамик. После долгих мучений и размышлений на рынке был куплен 75ГДН-1-4 за 23$, как дешевый и наиболее описанный в интернете, хотя я и смотрел разные, в том числе и JBL от 80$ до 250$ :). Надо сказать, первое, что я сделал еще до покупки — проштудировал цены. Самой доступной ценой для покупки оказалась Sven-Audio, но всё равно дороговато а качество звука сомнительное. Так вот, самый простой саб получался 180$, а нормальный саб обойдется примерно 300-350$. Все расходы на производство саба были запротоколированы, так что стоимость конструкции у меня подсчитана 🙂 , но обо всем по порядку…
Теория и замеры параметров динамика
Для расчета колонки необходимо знать, хотя бы основные параметры динамиков. Эти параметры валом лежат в интернете, но беда в том, что все как один, дают неправдоподобные параметры для 75ГДН-1-4 (для других не знаю). На одном из сайтов я нашел отсканированный паспорт на этот динамик,  вот этим параметрам я верю больше. На это наверное есть причины, одна из них —  что такие головки выпускались целой кучей заводов и достаточно длительное время и Советской промышленностью, так что со временем возможно параметры изменялись. Но дело в том, что изменились они как выяснилось в 2 раза! А с параметрами из справочников, при расчете в программе, объем ящика получался 5 литров, это меня и насторожило. Кстати, практически  во всех статьях, мной прочитанных были рекомендации измерять СВОИ параметры динамика.  Решение снимать параметры своего динамика было принято после недельной возни с программами расчета саба (несмотря на жуткую лень делать это), в которых выяснилось, что эти параметры сильно влияют на размеры ящика и на АЧХ соответственно. Для того, чтобы понять, какие параметры нужны и с чем их едят, а также каким макаром их заполучить не имея под рукой толковых измерительных приборов и пойдет речь в этой главе.
Писать буду кратко, кто хочет — может почитать более детально в прилагаемой литературе, из которой был собран материал.
Может показаться странным, но динамик в основном характеризуют три параметра, предложенный Тиллем и Смоллом:
Fs – частота резонанса в открытом пространстве;
Qts – полная добротность динамика;
Vas – эквивалентный объем.
Fs — это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления. Она так и измеряется — динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик — массы подвижной системы и жесткости подвески.
Qts — отношение передаточной функции динамика на частоте Fs к передаточной функции на частотах, где амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) динамика горизонтальна, т.е. на частотах выше Fs. Другими словами, Qts –характеризует эффективность динамика на резонансной частоте.
Vas – объем воздуха, который обладает гибкостью (величина обратная упругости) такой же, как и подвижная система динамика. При размещении динамика в закрытом ящике (ЗЯ) гибкость воздуха внутри ящика добавляется к гибкости подвижной системы динамика и его резонансная частота изменяется. Существует следующая закономерность, при помещении динамика в ящик объемом Vas его резонансная частота Fs и добротность Qts возрастают в 1,4 раза.
Измерить эти параметры при первый взгляде на конструкцию довольно геморойно, но проделав это один раз — все сомнения пропадают — всё оказывается достаточно просто.Для начала надо подготовиться:
— скачать прогу генератора сигналов для звуковой карты скачать Marchand Function Generator
— можете еще слить скачать Oscilloscope 2.51 — осциллограф к звуковой плате. Подключив выход на вход — можно посмотреть чего генератор вытворяет
— найти резистор на 1 кОм
— взять стерео, как минимум, усилитель мощности, ибо надо усилить сначала сам сигнал, а потом измеряемый сигнал
— взять вольтметр цифровой желательно, шоб не пересчитывать и не перещёлкивать диапазоны. Я взял цифровой и стрелочный, и сравнил результаты для проверки.
Далее нужно собрать следующую схему:
Далее:
  • Берем ручку и бумагу
  • Запускаем программу генератора, громкость на компе ставим на середину (иначе синусоида обрезанная какая-то получается), остальное усилком выправиться.
  • Подключаем вольтметр к точкам А и С (т.е к выходу усилка) , и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц, регулируя громкость на усилителе.
  • Подключаем вольтметр к точкам В и С (т.е к динамику).
  • Ставим на ~5Гц генератор и УБИРАЕМ ДИНАМИК подальше от всех предметов и стенок (можно подвесить, если получиться). Практика показала, что в дали от предметов и на полу лежащий динамик дает таки различные показания, но незначительные, однако на чистоту эксперимента повлияет.
  • Меняя частоту генератора смотрим показания вольтметра — нас интересуют максимальное и минимальное напряжение. Примерно возле резонансной частоты напряжение резко возрастает, а после резко падает. При максимальном напряжении смотрим частоту — это  и есть Fs.
Таким макаром мы уже имеем Fs. Изменяя частоту вверх относительно Fs, находим частоты, на которых показания вольтметра постоянны и значительно меньше Us (при дальнейшем повышении частоты напряжение опять начнет увеличиваться). Запишем это значение, Um. Лучше повторить процедуру с уменьшением частоты.
По эти записям получим примерно такой график:
Где, Fs — резонансная частота, а Us соответствующее ей напряжение. Um — минимальное напряжение, U12 рассчитывается в Excel-е, после занесения данных в ячейки. Опять крутим опять частоту и ищем когда показания вольтметра совпадут со значением U12, запоминаем частоту. Таких значений должно быть два, как видно из графика. Это будут F1 и F2. Вносим их в Excel. Всё — смотрим значение Qts. Я сделал две методики расчета, для проверки правильности того, что я насчитал 🙂 в итоге показания сошлись, а небольшая разница объясняется погрешностью вычислений. Vas можно не считать, а  взять из справочных данных, он похож на правду, да и этот параметр не сильно влияет на расчет ящика. К тому же, для его расчета вам придется соорудить фанерный ящик, достаточно жесткий и герметичный, а затем повторить измерения. Я ставил себе цель, создать что-то типа конспекта тех материалов, которые я прочитал, дабы отбросить ненужное, а для глубинного изучения вопроса — в конце материала привожу все линки. Итак мы сняли параметры динамика. Для 75ГДН-1-4 вот что получилось:
 

Параметры моего динамика

Справочные параметры (из интернета)

Fs3425
Qts0,460,21
Vasне измерялся80

Наиболее важный параметр это Qts. Как вам отличие? В ДВА РАЗА! Надо сказать, что я скачал примерно с десяток справочников по динамикам, другие параметры в них колебались, а вот этот был на удивление стабилен. Вот и верь после этого людям…
Едем дальше. Теперь надо выбрать тип ящика, куда всё это добро засунуть можно. И тут нам как раз пригодятся точные параметры динамика.
Самых распространенных видов акустического оформления всего три:
Тип ящикаЗакрытыйЯщик
(ЗЯ)
Closed
 
ФазоИнвертор
(ФИ)
Vented
 
Бандпасс (БП)
4-го и 6-го порядков
Bandpass
 
  
Критерий выбораQts < 0.8-1.0 , оптимально 0,7
Fs/Qts=50
Qts<0.6, оптимум — 0,39
Fs/Qts=85
Fs/Qts=105
Отличительные характеристики

Это наиболее простой в изготовлении тип акустического оформления АС.

При простоте конструкции, обладает многими достоинствами, но К.П.П наименьший по сравнению с любым другим типом акустического оформления — как следствие необходимость нехилой мощи и возможный выход динамика из строя(от чрезмерных стараний 🙂

Для расчета характеристик здесь есть всего один параметр — объем ящика.

В своем рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука излучается тоннелем. Допустимая подводимая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динамиком — наоборот, минимальны.

Фазоинвертор существенно более капризен к выбору параметров и настройке, поскольку выбору, под конкретный динамик, подлежат уже три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля.

Чемпион по эффективности.

Путем выбора соответствующих объемов и частоты настройки передней камеры, можно построить сабвуфер с широкой полосой пропускания, но ограниченной отдачей, то есть колокол будет низким и широким, а можно — с узкой полосой и очень высоким к.п.д. в этой полосе.

Бандпасс — капризная штука в расчете и самая трудоемкая в изготовлении. Зато динамик закопан внутри — меньше риск повредить динамик и практически отпадает необходимость в полосовом фильтре(хотя на практике выяснилось — что всё равно желателен)

ЗЯ я сразу отмёл — зачем мне колонка с низким КПД? Динамик и так не самый мощный — номинал 50Вт, максимальная 75Вт. К тому же внутри колонки нехилое давление создается, что требует особой герметичности. И параметр Fs/Qts не подходит для моего динамика. Правда, ЗЯ это и самый маленький ящик из всех — что может оказаться иногда важным.
ФИ я не захотел делать по трем причинам :1) надо супер ровную дырку делать и потом чем-то её закрывать, иначе мой ребенок сразу приговорит динамик 2) надо ставить фильтр для обрезания частот свыше 200Гц, иначе 75ГДН дальше звучит совсем не cool. 3) нормальный спад на низах получался при диких размерах ящика 120-150л(еще один шкаф в квартире), меня бы жена выперла вместе с этим сабвуфером  🙂 НО! Fs/Qts=74, т.е. динамик наиболее подходит для ФИ, а низы классные дает при этом, только вот РАЗМЕР 8(. Тут надо учесть, что для одиночных бандпассов подходят практически те же динамики, что и для фазоинверторов.
 Бандпасс мне подошел и понравился больше всего. Фильтр делать не надо — сам корпус фильтрует. Динамик внутри спрятан — не проткнешь. И расчеты в программах показали наилучшие результаты при уместном размере…
Расчет и проектирование ящика
Расчеты показали у Бандпасса относительно неплохие размеры и неплохой спад на низах, однако всё равно спад сильно зависел от объема и пришлось идти на компромисс, немного уменьшив ящик до 65л. Расчеты я провел сразу в трех программах, дабы проверить верность того, что я соорудил. Результаты практически сошлись. Я использовал WinISD 0.44, WinISD Pro Aplha и скачать JBL SpeakerShop или скачать BassBox (найдите 10 отличий называется). Понравилась мне больше всего первая прога, вторая была жутко глючной (на то она и Alpha), но в некоторых отношениях полезной, третья — просто подтвердила мои расчеты (у неё очень неудобный интерфейс — плохо менять параметры на лету, подбирая значения для размера камер и фазоинверторов, а после каждой загрузки нужно в метрическую систему переключаться). Итак чего получилось — смотрим графики (взять файлы проектов можно будет далее):
Тут видно в сравнении БП и ФИ. При равных объемах ящика ФИ значительно уступает Бандпассу. А при больших наоборот. Так что если хотите поиметь новый шкаф дома — то стоит присмотреться к ФИ. Про горб в середине см. ниже. И почти тоже самое в JBL SS:
Тут немного меньше объем у ФИ, но все равно он в 2 раза больше приведенного БП. Для БП тоже объем критичен, можно сделать большим, уменьшив тем самым провал в середине и улучшив спад на низах.
Расчет сводится в подборе литража камер и частот на которые они настроены, ну и проверке АЧХ. Я думаю остальные три графика вас не будут волновать :).
Провал в середине не убирался ну никак — такой вот динамик :). На увеличение объема я идти не хотел, мне надо было вписаться в комнату, ящик кстати немаленький всё равно. Но я думаю, таким провалом можно пренебречь — ведь провал в 3Дб очень небольшой (просто график растянут по высоте), а если учесть неравномерность АЧХ самого динамика в 10Дб, то про это просто можно забыть. К тому же, это все равно идеализированная АЧХ, в жизни всё куда сложнее и запутанней 🙂 Провал можно сделать меньше, если сузить частоту, но мне хотелось дотянуть АЧХ до 200Гц, что не совсем удалось, но в 150Гц уж точно попал :). Тут же замечу — середина всё равно слышна в сабе через толстую дырку, так что активный фильтр не помешает, что я потом и исполнил в усилке.
Расчет фазоинверторов сводится к заданию внутреннего диаметра трубы в метрах и проверке значения «Vent mach» на зеленый цвет, когда становиться красным — плохо — слишком большой поток воздуха, т.е это уже не сабвуфер, а музыкальный инструмент типа «труба». Тут же надо смотреть на длину фазоинвертора, чтобы она вообще вместилась в ящик, а желательно ваще до середины . Я долго не мог списаться в размер, ибо увеличивая диаметр, для нормального потока воздуха, длинна фаза сразу становилась немерянной. Длинна зависит от диаметра и частоты, на которую настроен фаз — поэтому играться можно еще и частотой. При этои будет меняться АЧХ, учтите это.
Сначала, был изготовлен саб с одинаковыми трубами, благо в верхнем, как раз программа показывает меньшее сопротивление воздуха, но после сборки усилка на 100Вт и прослушке выяснилось — после ~50Вт начинался эффект выхлопа воздуха (хлопки) как раз в верхнем отделении (самое маленькое однако). Пришлось всё разбирать и выпиливать большую дырку под тооолстую трубу 105мм внутри, чем я впритык почти вписался в  высоту камеры — осталось 2см. Если учесть, что туда надо впереть еще звукопоглотитель — это очень малый запас. Трубы я пользовал канализационные пластмассовые. Тут замечу, что 70мм трубы есть, но их не так валом как 50мм и 105мм. С увеличением верхнего фаза, сразу стал лучше работать нижний. 50мм очень не рекомендую ставить — для такой дуры это очень мало. Итог такой — для саба размеры элементов самое важное.
Первый вариант
  Окончательный вариант

Ну что, объемы определены, настало время рассчитать коробку и конструкцию. Поскольку я занимаюсь по долгу своей работы 3D моделированием, я так и сделал — взял программу SolidWorks и создал там 3D модель. Если вы заметили  — в дизайне сайта тоже задействована 3D графика 🙂 Программа сама рассчитала мне объем. Точно сделать это  самому сложно, поскольку все соединительные бруски в конструкции съедают приличный объем, а конструкцию приходилось выдумывать и менять на ходу. Еще одной проблемой был материал и его толщина, а программа сразу позволяла увидеть размеры каждого элемента, учитывая, как раз, толщину листа и стыковку друг с другом, т.е. я автоматически получал размеры каждого элемента.
Отдельно о материале. Ну про МДФ я даже задумываться не стал, хотя конечно лучший вариант. Задача стояла найти ДСП 20-22мми, но она оказалась практически невыполнимой. Самый распространенный ДСП 16мм или 18мм ламинированный польский. 16мм мало, а ламинированный с двух сторон, наверное, плохо для звука,  к тому же получается дорого. Потом я понял, как правильно сделал, не купив ламинированный ДСП. Да и 18мм обычный найти не удавалось около 1,5 недель. Те что были в магазинах — невозможно допереть домой, ибо лист сильно большой. Я уже обзвонил все конторы и прошелся по всем рынкам. Нервы начинали сдавать — я уже почти пожалел, что связался с сабом, ибо всё, кроме материала ящика, было уже куплено. Начал обдумывать как бы склеить 16мм ДСП и 4мм фанеру, но клеить упорно не хотелось — для этого надо специальный клей и нехилый пресс. И тут позвонил друг, попросил помочь привезти ему домой цемент. Так вот, пока мы бегали искали цемент и его хозяев по всей промзоне, мы  случайно наткнулись на контору по продаже и распилке того самого пресловутого ламинированного польского ДСП. В качестве прокладок в стеллажах, у них лежали 22мм листы ДСП. Но хозяина не было и пришлось ждать… Поискав опять хозяев цемента и не найдя их 🙂 Мы опять вернулись к ДСП. Хозяин 22мм не отдал, мотивируя тем, что трудно вытаскивать, да и типа они уже прогнулись (короче вытаскивать было лень)  и предложил мне 28мм. Это круто подумал я, и отказался, глядя на эти толстенные листы.  И тут он предложил мне 18мм, простое шлифованное ДСП — оказывается оно используется как транспортные листы для ламинированного (сверху и с низу). Так вот, всё добро, вместе с распилкой на импортном станке, мне обошлось в 5$ (распил 0,3$/м). Так сам в жизни не выпилишь — ровненько, точно по размерам. Делайте выводы…
Да, о чём это я? Ах да — о ящике. Смотрим что получилось:
Как вы догадались это 3D модель. Длинна фазоинверторов видна на скриншотах программы выше и составляет 19см верхнего и 25см нижнего, внутренние диаметры соответственно 105мм и 70 мм. В задней стенке дырка под панельку разъемов. В качестве ножек были изготовлены на заводе шипы из стали и закалены. Размер я выбирал на свой вкус. В найденных статьях народ делал шипы раза в 2 больше, а я не хотел сильно высоко ставить саб, чтобы шипы не были видны, ведь конструкция и так не низкая. Шипов надо 4, на 3 подставках я опробовал — жутко неустойчивая конструкция. Это в колонках можно обойтись тремя, поскольку они не глубокие и центр тяжести у них спереди. По высоте шипы ровнял шайбой, она понадобилась только одна, затем проверял на заведомо ровной поверхности (задней стенке).
Далее рассмотрим этапы сборки конструкции…
Сборка ящика
Вырез дырок в ДСП я опущу, будем считать, что они вырезаны. Я всё вырезал электролобзиком. Без него труба было б мне наверное. Брус им тоже классно обрезать, одно плохо — жужжит он неимоверно.
Этап 1
Сборка средней и нижней полок. Предварительно я закруглил верхние внутренние края бруса. Брус 20х30мм крепиться шурупами длинной 45мм. Под шурупы я везде высверливал отверстия предварительно. Вся сборка деревянных узлов ставилась на ПВА ЭКСТРА — это более густой ПВА, для более крепкого склеивания. Все углы промазывались силиконовым герметиком для дерева — он более твердый чем обычный для стекол и т.д. Но я думаю, можно и любым.
Этап 2
Прикручиваем боковые стенки к брускам с внутренней стороны шурупами 35мм. Среднюю полку надо достаточно ровно вымерять. Клей не забудьте. К боковым стенкам крепим спереди брус. Получается брус, спереди, по всему периметру большой камеры.
Этап 3
Приклеиваем фазоинверторы к передней стенке. Я вклеивал их жидким металлом — такая твердая многокомпонентная фигня, по запаху как эпоксидка. Она разминается руками, получается как пластилин — мягкая и жутко липнущая. Твердеет почти моментально как только остывает, а если не остывает все равно твердеет минут через 5-10, поэтому с рук я неё снимал потом пемзой вместе с кожей 🙂 Я делал по всему радиусу утолщение у основания, для надежного крепления — торчат они всё же далеко. К тому же, идеально точно вырезать такое отверстие электролобзиком у меня лично не вышло, и эти неравномерности как раз чудно заделались жидким металлом.
Фазоинверторы я обмотал оконным бумажным скотчем в слоев 5-7, очень плотно все приглаживая. Затем оклеил их линолеумом с утеплителем. Толщина фазов получилась мм эдак 7.
Этап 4
Прикручиваем переднюю стенку к брускам с внутренней стороны шурупами 35мм.
В верхней части прикручиваем её на уголки, для большей жесткости конструкции. Я использовал пластмассовые мебельные с крышечкой.
Этап 5
Устанавливаем динамик на герметик, крепим болтами (не помню размер). Промазываем хорошенько по кругу — на фотографии видно белый герметик. Подпаиваем провода. В заднюю стенку я прикрепил колодку с разъемами.
Этап 6
Теперь все это надо оклеить звукопоглотителем. Вариантов материала много. Я использовал вспененный линолеум с утеплителем, а затем, под конец, толстый синтепон ~2,5-4см, который, кроме оклейки, ещё и распушил в большой камере. К верхней и задней стенке линолеум тоже надо приклеить. Можно оклеить в несколько слоев. Хорошая штука толстый ватин, но его достать я не смог.
Этап 7

Ставим верхнюю крышку и заднюю на герметик, без клея — потом ещё их возможно снимать придется. Прикручивал я их мебельными стяжками под внутренний шестигранник — отличная штуковина, крепит весьма прочно, главное не сорвать, если закручиваете дрелью, как я. Крепил в торец, тут надо быть аккуратным с ДСП — оно может и расслаиваться. Для стяжек сначала сверлиться одна длинная дырка, а потом в прикручиваемой отверстие увеличивается бОльшим сверлом. Две стяжки наверху спереди в переднюю стенку, остальные сверху верней крышки, а заднюю просто по всему периметру и в центре. Как притягивается видно по выступившему герметику, а притягивается хорошо.
На фотографиях еще первый вариант, с малым верхним фазоинвертором и синтепоном еще не оклеен. В дальнейшем я оклеил линолеумом и бруски тоже. Это была, так сказать, первая пробная сборка, дабы послушать — зазвучит или нет. Зазвучал. Но у меня пока был только усилитель на 25Вт, на нём было пока нормально…. Тут я всё это дело бросил и стал собирать усилок на 100Вт, надо же было проверить конструкцию на максимум возможного. И не зря я опасался более мощного усилителя — тут то и выяснилось, что на максимуме верхний фаз хлюпает, а вот корпус был герметичен с первого раза — недаром я добротно промазал все швы и углы герметиком. Пришлось разбирать всю конструкцию, выпиливать бОльшую дырку и ставить более толстую трубу. Тут я уже и всё «утеплил» синтепоном окончательно. Внутри стало как в сугробе мягко, бело и тепло. Ну что сказать, зазвучал он достаточно неплохо — ровный мягкий бас. На максимальной громкости усилка начинает динамик  уже переклинивать, но надо учесть что его номинал 50Вт. Для квартиры выше крыши хватает, тем более, что его не должно быть слышно в музыке, просто когда его подрубаешь — как объема музыке добавляется и такого солидного низкого звучания. Короче — добрая работа…
Всю конструкцию я планирую оклеить пленкой под дерево. Но для начала надо зашпаклевать и ошкурить края — как точно мне не отрезали на станке, как я не старался аккуратно все собрать — всё равно суммарная погрешность в 0,5-1мм таки присутствует. Вот почему всё равно плох ламинированный ДСП, ведь у него надо сразу на торец клеить ленту — короче, будет криво.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о