Как сделать буфер
Как самому правильно сделать сабвуфер для дома своими руками: собираем самодельный САБ в домашних условиях из обычной колонки
Мне нужен дешевый и мощный сабвуфер для моих динамиков, и вместо того, чтоб тратить на это деньги, я решил собрать самодельный САБ из обычной колонки в домашних условиях. Я нашел 10-дюймовый Pioneer TS-W255C всего за 800 рублей и расскажу, как сделать сабвуфер своими руками.
Что вам понадобится:
- Старый блок питания от компьютера (мощность зависит от того, насколько большой у вас сабвуфер/усилитель)
- Автомобильный усилитель (что-то, что сможет быть мостом и имеет встроенный кроссовер)
- Сабвуфер. Здесь выбор довольно большой, но большинство автомобильных сабвуферов сделаны плохо. Ищите тяжелый магнит в причудливом корпусе.
- Динамики
- 18-миллиметровая ДВП, зависит от размера вашего сабвуфера
- Несколько толстых проводов для динамиков
Шаг 1: Дизайн
Чтобы правильно спроектировать и спланировать такой корпус мне понадобится, я использовал Google Sketchup. Объем и габариты корпуса я вычислил используя WinISD. У меня вышел корпус кубической формы со стороной 35 см, что дало возможность использования на частоте вплоть до 32 Гц.
Как вы видите, в моем варианте присутствует порт в углу. Это для того, чтобы получить минимально возможную частоту.
Вам нужно сделать такой корпус, чтобы получить плоскую и наименьшую частоту. WinISD — это довольно продвинутая программа, поэтому вам лучше посмотреть несколько ознакомительных видео.
Помните, что объем порта исключается из объема корпуса (совместите объемы порта и объем корпуса вместе, а затем посчитайте размеры)
Программы
- WinISD — Чтобы использовать это, вам нужно знать параметры Тиля — Смолла вашего динамика
- Толщину стенки и приблизительный объем корпуса нужно высчитать самому, а не полагаться на показания WinISD.
Это довольно простой шаг. Вырежьте стенки необходимого размера из ДВП.
Предохранитель для динамика я сделал из неопрена — это довольно дешево. Я просто вырезал круг нужного размера ножом, это загерметизирует область вокруг динамика.
Шаг 3: Сделайте порт
Я сделал порт из 110-миллиметрового пластикового желоба.
Иные варианты это щелевой или круглый порт, но в моем случае такой подошел лучше всего.
Шаг 4: Склейте корпус
Я использовал много клея для дерева, а затем скрепил корпус струбцинами на ночь. Я не использовал гвозди и винты, клей отлично справился.
Шаг 5: Установка порта
Я приклеил порт к корпусу при помощи клея и силиконового герметика.
В этот момент я, вероятно, должен был закрепить свободный конец каким-то поперечным крепежом, чтобы предотвратить вибрацию, но порт, кажется, стоит довольно крепко. Чтобы понимать масштаб — вы могли бы спокойно засунуть руку в этот порт.
Шаг 6: Отверстие для динамика
Я вырезал отверстие и отшлифовал его, чтобы получился хороший закругленный край. Это изображение хорошо показывает размер сабвуфера. Для шлифовки я использовал маленькую шлифовальную машину с наждачной бумагой разной зернистости, пока поверхность не стала гладкой.
Шаг 7: Покраска корпуса
Сначала нужно загрунтовать поверхность в несколько слоев. После этого я покрыл корпус черной автомобильной краской из баллончика.
Лучше всего будет загрунтовать поверхность, а затем оставить высыхать на ночь. После этого шлифовать поверхность, пока она не станет гладкой на ощупь. Это придаст поверхности красивый глянцевый вид.
Шаг 8: Обработка внутренней части корпуса
Не знаю, что это за материал, но мне показалось, что это изоляция. Я использовал строительный степлер чтобы закрепить слой материала на каждой из стенок.
Это должно сделать корпус менее бумкающим, поскольку стоячие волны и резонанс ограничены, что приводит к более резким басам, но слишком много изоляции добавлять не нужно — это уменьшит внутренний объем и испортит ваши расчеты.
Шаг 9: Питание
Блок питания от старого ПК 500 Вт с проводами заземления и 12 В, соединенными вместе, а также универсальный автомобильный усилитель Lanzar Heritage мощностью 2000 Вт хорошо работают с сабвуфером.
Просто соедините зеленый провод на блоке питания с проводами заземления на усилителе, и если ваш усилитель имеет REM, подключите его к 12 В, чтобы он включился от источника питания.
Шаг 10: Все сделано
Конечный продукт дает неплохой бас, а 11-миллиметровый xmax чертовски впечатляет.
В целом, сабвуфер для дома своими руками вышел довольно дешевым — около 2500 рублей.
Возможные улучшения:
- Небольшая настройка порта, на полной громкости низкие ноты сдвигают так много воздуха, что есть небольшое чавканье, но это не большая проблема.
- Можно добавить ножки, чтобы уменьшить вибрацию.
- Выровнять динамик. Если бы я сделал двойную стенку из ДВП спереди, я мог бы утопить динамик внутрь, чтобы он не торчал, что улучшило бы силу.
- Можно поставить усилитель и блок питания внутрь корпуса, но мне кажется, что усилия того не стоят. Нужно будет возиться с кроссоверами и проверять температуру и т.д., но он будет выглядеть лучше.
masterclub.online
Сабвуфер своими руками: как сделать, теория, схемы
Содержание
- О компьютерных расчетах
- Что это и зачем?
- Какой нужен динамик?
- Структура системы
- Оформление
- Автосабвуферы
- Проще просто не бывает
- Тоже просто
- Мощный 6-й порядок
- 4-й порядок
- Электроника
- Как рассчитать сабвуфер?
В этой статье мы посмотрим, как сделать сабвуфер своими руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к сложным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие проделать все равно придется. «Без особых сложностей» не значит «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». В наши дни на домашнем компьютере можно моделировать очень сложные акустические системы (АС); ссылку на описание этого процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию дает то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное понимание сути процесса. В науке и технике открытия на кончике пера совершаются редко; чаще всего исследователь, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, подходящую для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали свои первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для своего первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, музыкант по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током нужно изолировать. Но телефон Белл все-таки изобрел.
О компьютерных расчетах
Не думайте, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно возможный самый-самый правильный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным алгоритмам, но нетривиальные решения невозможны только в богословии. «Все знают, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и делает изобретение» – Томас Альва Эдисон.
SpeakerShop появился не так давно, разработано это приложение весьма основательно и то, что пользуются им очень активно, безусловный плюс как разработчикам, так и любителям. Но чем-то теперешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по обработке картинок просто с ума сходили. А потом оказалось – чтобы сделать хороший снимок, нужно все-таки уметь фотографировать.
Что это и зачем?
Сабвуфер (попросту – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. Реально же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в специальном акустическом оформлении, ящике (коробе) достаточно сложного устройства. Сабвуферы применяются и в быту, в напольных высококлассных АС и недорогих настольных, встроенные и в автомобилях, см. рис. Если получится сделать сабвуфер, верно воспроизводящий басы, можно смело браться за любую АС, т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.
Сабвуферы разного класса в доме и автомобиле
Компактное НЧ-звено АС сделать много труднее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) во-первых, из-за акустического короткого замыкания, когда звуковые волны от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего акустического оформления ГГ ничто не мешает им тут же сойтись в противофазе. Во-вторых, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в лучше всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое встроены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляется дополнительное требование: сабвуфер для дома должен быть как можно компактнее.
Примечание: все виды акустического оформления НЧ ГГ можно разделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (оборачивают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от свойств ГГ (см. далее) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть построен по схеме того или иного класса.
Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, поэтому в обычной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень компактными; их расположение в комнате возможно подобрать оптимальным для данного помещения. Современное жилье избытком площади и хорошей собственной акустикой, мягко говоря, не отличается, и «приткнуть» в нем правильно хотя бы пару хороших широкополосных колонок возможно отнюдь не всегда. Поэтому изготовление сабвуфера самостоятельно позволяет не только сэкономить весьма солидную сумму денег, но и получить все-таки чистый, верный звук в этой вот хрущевке, брежневке или современном новострое. Особенно эффективен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. ставить 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж чересчур и для самых «навороченных» пользователей.
Басы
Воспроизведение басов сложно не только технически. Узенький в общем-то НЧ участок всего спектра звуковых волн неоднороден по своему психофизиологическому воздействию и разделяется на 3 области. Чтобы правильно подобрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера своими руками, нужно знать их границы и значение:
- 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
ФИ
Фазоинвертор (ФИ) с трубой (поз. 3) не так давно был едва ли не самым распространенным типом акустического оформления, но сейчас вытесняется глубокими щелями (см. ниже). Главное достоинство ФИ – способность увеличить отдачу ГГ на частотах ниже резонансной; для начинающего любителя – возможность постройки «на глазок» и настройки на слух изменением длины трубы. Еще – по размерам ФИ на мидбас можно «обжать» едва ли не до габаритов динамика, но это, пожалуй, и все. Минусы – ставить в ФИ можно только низкодобротные ГГ, т.к. его собственная АЧХ принципиально с провалом. АЧХ ФИ в сторону частот ниже низшей воспроизводимой падает очень круто, поэтому в сабвуфере выжать из ФИ сколько-нибудь приемлемый подбас или невозможно, или габариты ФИ окажутся сравнимы с таковыми закрытого ящика. Паразитные СЧ ФИ подавляет максимум наполовину, т.к. в нем ничто не мешает динамику излучать их с фронта. Пытаться увеличить эквивалентный объем ФИ звукопоглощающим заполнением нельзя, т.к. через порт (наружное устье трубы) проходят потоки воздуха и термодинамика ФИ совсем не та, что у закрытого ящика. Это, кстати, касается всех АС, в которых внутренний объем сообщается с атмосферой.
Примечание: во всем равнозначен ФИ пассивный излучаетель (ПИ) – вместо трубы с портом ставят басовый динамик без магнитной системы и с грузиком вместо катушки. «Безнастроечных» методик расчета ПИ нет, потому и в промышленном производстве ПИ редкое исключение. Если у вас завалялся сгоревший басовый динамик, можете поэкспериментировать – настройка осуществляется изменением веса груза. Но учтите – активным ПИ лучше не делать по той же причине, что и закрытый ящик.
О глубоких щелях
Акустику с глубокими щелями (поз. 4, 6, 8-10) отождествляют то с ФИ, то с лабиринтом, но на самом деле это самостоятельный тип акустического оформления. Преимуществ у глубокой щели масса:
- 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
Любые резонирующие полости в АС с выходом в атмосферу заполнять синтепоном нельзя. Напр., в случае на рис. справа коэффициент увеличения объема будет где-то 1,15-1,30, но какой точно? Определить без специальных измерений готовой АС невозможно. Однако глушить сабвуфер внутри совершенно необходимо для подавления паразитных СЧ и призвуков от вибраций корпуса. Традиционно это делали войлочной обивкой, но теперь есть поверхностные антиакустики много лучше. Первый – карпет, которым обшивают салон и багажник автомобиля, он специально разработан для этого. А полноценная замена войлока – тонкий (бельевой) флис пушистой стороной внутрь полости.
Бандпассы
BandPass в переводе проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это значит, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней акустической его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – специфическое для сабвуферов акустическое оформление и для полностью раздельных АС не применяется.
Бандпассы разделяют по величине порядка, а порядок бандпасса равен числу его собственных резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать акустическое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, вопреки распространенному убеждению, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя в основном в сложности настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. далее) придется двигать перегородку. Что касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие акустического взаимодействия тех же 2-х резонаторов. Поэтому 8-е бандпассы иногда называют бандпассами 6-го порядка класса В.
Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых типов акустического оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – идеальная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.
Амплитудно-частотные характеристики одной и той же головки громкоговорителя в различном акустическом оформлении
Автосабвуферы
Автомобильные сабвуферы ставят обычно или в грузовой отсек, или под сиденье водителя, или за спинку заднего сиденья, поз. 1-3 на рис. В первом случае короб отнимает полезный объем, во втором саб работает в тяжелых условиях и может быть поврежден ногами, в третьем – не всякий пассажир сможет вытерпеть мощный бас прямо возле ушей.
Автомобильные сабвуферы
В последнее время автомобильный сабвуфер все чаще делают типа стелс (stealth), встроенным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса достаточной мощности добиваются, применяя специальные автодинамики диаметром 12” с жестким диффузором, мало подверженным мембранному эффекту, поз. 5. Как сделать сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. след. видео.
Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками
Проще просто не бывает
Очень простой сабвуфер, не требующий отдельного басового усилителя, можно сделать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Фактически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в общий длинный корпус, устанавливаемый горизонтально. Если длина короба сопоставима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало заметно. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и вовсе незаметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.
Схемы сабвуферов с независимыми излучателями
По схеме с независимыми ИЗ можно сделать отличный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень низкую частоту, и от небольшой коробочки прорезается неожиданно хороший подбас.
ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно рассчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут вдвое больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и везде далее – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в данном случае можно сделать без расчета: длину по внутри берут по месту установки в пределах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по внутри определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:
- 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
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:
- Микрофон закрепляют напротив геометрического центра сателлитов на расстоянии по горизонтали 1-1,5 м.
- Отключают от УМЗЧ сабвуфер и подают сигнал 185 Гц.
- Записывают показания вольтметра.
- Ничего не меняя в комнате, отключают сателлиты, подключают саб.
- Подают на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записывают показания тестера.
Теперь нужно рассчитать выравнивающие резисторы. Выравнивают громкости, приглушая более громкие звенья по последовательно-параллельной схеме (поз. 5), т.к. необходимо сохранить неизменными по модулю найденные ранее значения Z и z. Расчетные формулы для резисторов даны на поз. 6. Мощность Rг – не менее 0,03 от мощности УМЗЧ; Rд – любая от 0,5 Вт.
Тоже просто
Еще вариант простого, но уже настоящего сабвуфера – со спаренной НЧ ГГ. Спаривание НЧ динамиков – очень эффективный способ повысить класс их звучания. Конструкция сабвуфера на спарке старых 10ГД-30 дана на рис. ниже.
Конструкция простого сабвуфера
Оформление – весьма совершенное, бандпасс 6-го порядка. Басовый усилитель – на TDA1562. Можно использовать и другие высокодобротные ГГ с относительно небольшим ходом диффузора, тогда, возможно, придется делать настройку подбором длины труб. Производится она по контрольным частотам 63 и 100 Гц след. образом (контрольные частоты не являются резонансными акустической системы!):
- 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:
- Провал между 63 и 100 Гц – перегородку нужно сдвинуть в сторону большего резонатора.
- Провалы по обе стороны 100 Гц – перегородку сдвигают в сторону меньшего резонатора.
- Всплеск ближе к 63 Гц – нужно увеличить диаметр длинной трубы на 5-10%
- Всплеск ближе к 100 Гц – то же, но для короткой трубы.
После любой из подгоночных процедур делается перенастройка сабвуфера. Для ее удобства полную сборку на клею вначале не делают: перегородку плотно примазывают пластилином, а одну из боковых стенок ставят на двухсторонний скотч. Следите, чтобы не было щелей!
Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем
Трубы для резонаторов
Готовые коленчатые трубы для акустики продаются в музыкальных и радиомагазинах. Телескопическую акустическую трубу можно сделать своими руками из обрезков пластиковых или картонных труб. В том и другом случае поперек внутреннего устья нужно прочно приклеить 2 отрезка лески: один внатяг, другой выступающей наружу петлей, см. рис. справа. Если трубу нужно раздвинуть, на тугую леску давят карандашом и т.п. Если укоротить – тянут за петлю. Настройка резонатора с трубой таким образом ускоряется во многие разы.
Мощный 6-й порядок
Чертежи бандпасса 6-го порядка под 12” ГГ даны на рис. Это уже солидная напольная конструкция на мощность до 100 Вт. Настраивается, как и предыдущая.
Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12? динамик
4-й порядок
Вдруг в вашем распоряжении окажется 12” высокодобротная ГГ, на ней можно будет сделать бандпасс 4-го порядка того же качества, но более компактный, см. рис; размеры в см. Однако настроить его будет намного сложнее, т.к. вместо манипуляций с трубой большего резонатора придется сразу же двигать перегородку.
Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12? динамик
Электроника
К басовому УМЗЧ для сабвуфера предъявляется то же, что и к фильтрам, требование полной линейности ФЧХ. Удовлетворяют ему УМЗЧ, выполненные по мостовой схеме, она же на порядок снижает нелинейные искажения интегральных УМЗЧ с не комплементарным выходом. УМЗЧ для сабвуфера мощностью до 30 Вт можно собрать по схеме на поз. 1 рис; 60-ваттный по схеме на поз. 2. Активный сабвуфер удобно делать на одной микросхеме 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналов пускают на сателлиты, а другие два включают по мостовой схеме на саб, или же, если он с независимыми ИЗ, пускают на басовики. TDA7385 удобна и тем, что для всех 4-х каналов у нее общие входы функций St-By и Mute.
Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами
По схеме на поз. 3 получается хороший активный фильтр для сабвуфера. Усиление его нормирующего усилителя регулируется переменным резистором на 100 кОм в широких пределах, поэтому в большинстве случаев отпадает довольно-таки муторная процедура выравнивания громкостей саба и сателлитов. Сателлиты в таком варианте включаются без ФВЧ, а в усилители СЧ-ВЧ встраивают потенциометры предустановки громкости со шлицами под отвертку.
На поз. 4 дана схема одного канала высококачественного УМЗЧ для сателлитов. Мощность, в зависимости от напряжения питания – до 25 Вт. Обратите внимание, что общие провода сигнальные и питания разделены и между ними включен антипаразитный резистор R8. Его подбирают по минимуму коэффициента нелинейных искажений КНИ; предельно допустимое значение – 56 Ом.
Как рассчитать сабвуфер?
Возможно, вам захочется рассчитать щелевой саб с нуля, а не возиться с перенастройкой сабвуферов-прототипов под свой динамик. В таком случае пройдите по ссылке: http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php. Автор, надо отдать ему должное, сумел на уровне «для чайников люминевых» объяснить, как с помощью современных софтов рассчитать и сделать высококлассный сабвуфер. Однако в большом деле не без промашки, поэтому, изучая источник, имейте в виду:
-
Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя
Снимать данные измерений для вычисления полной добротности по п. 1.1.2.1 в источнике нужно в специально подготовленном помещении, см. выше.
- По п. 1.1.2.3 – измерять эквивалентный объем ГГ излучением в ящик со щелью (трубой?) как показано там на рис., недопустимо. Получите цену на дрова в бухте Тикси в разгар течки у самок белого медведя. Испытываемая ГГ должна излучать в герметичный не резонирующий ящик, см. рис. справа. Дома его несложно и недорого склеить на ПВА из пенопласта от 20 мм. Отход материала на швы при разборке будет чуть-чуточный и листы еще пойдут в дело на утепление или куда-то еще.
- При всем уважении к автору, обивать саб внутри ватином это даже не вчерашний день. Ватин ни сегодня, ни вчера, и вообще никогда не был хорошим звуко- и вибропоглощающим материалом. О внутренней антиакустической обшивке сабвуфера см. выше.
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?
lenpas.ru
Активный домашний сабвуфер своими руками
Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.
1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:
- Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
- Программа для расчета акустических оформлений JBL Speakershop
1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя
Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.
Для этого нам понадобится:
- Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
- Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа NCH Tone Generator),
- Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
- Ящик с фазоинвертором,
- Резистор 150-220 Ом,
- Разъемы, провода и т д……..
1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.
Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).
Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.
Открываем программу NCH Tone Generator, нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.
Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.
При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.
1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:
- Резонансная частота (Fs),
- Полная электромеханическая добротность (Qts),
- Эквивалентный объем (Vas).
Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.
1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.
Собираем вот такую схему.
Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.
Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).
1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя. Находим UF1,F2 по следующей формуле.
Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).
Проверять правильность расчетов можно этой формулой.
Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.
Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.
И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.
1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.
Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.
Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.
Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.
И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).
Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.
В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:
- Fs=30.75 Гц
- Qts=0.365
- Vas=112.9≈113 л
1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.
Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.
- Vented box-ящик с фазоинвертором,
- Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
- Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
- Closed box-закрытый ящик.
Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50
Сначала скачиваем и устанавливаем программу JBL Speakershop. Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.
Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.
При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.
В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).
Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.
Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.
Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.
Не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), Fb-частота настройки фазоинвертора (Гц).
Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.
1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.
Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.
Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.
2. Электрическая часть активного сабвуфера
Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.
Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.
- Блок сумматоров (Summators),
- Блок фильтров (Subwoofer driver),
- Блок усилителя мощности (Power amplifier),
- Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).
Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель. Обсудим эти блоки по отдельности.
2.1.Блок сумматоров (Summators)
2.1.1.Схема
Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.
Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.
2.1.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.
2.1.3.Печатная плата
Печатная плата изготовлена по лазерно-утюжной технологии. После пайки деталей печатную плату следует покрыть цапонлаком, чтобы избегать от окисления меди. Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.1.4.Фото готового блока сумматоров
Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.
2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)
2.2.1.Схема
Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.
Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:
- Регулятор громкости (volume regulator),
- Фильтр инфра низких частот (subsonic filter),
- Усилитель баса определенной частоты (bass booster),
- Фильтр нижних частот (crossover).
Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1).
Ряд2- частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,Ряд3- частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,Ряд4- частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,Ряд5- частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.
Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.
После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).
2.2.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.
2.2.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.2.4.Фото готового блока фильтров
Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.
2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).
2.3.1.Схема
В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.
2.3.2.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.
2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)
2.4.1.Схема
2.4.2.Компоненты
В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.
Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.
2.4.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
3.Заключительный этап сборки сабвуфера
Скачать файлы к статье
Автор: Григорян Гор (cd4028)
Список радиоэлементов
| Блок сумматоров | |||||
| Операционный усилитель | TL074 | 5 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 14 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 33 пФ | 14 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.1 мкФ | 12 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 390 Ом | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 15 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 20 кОм | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 13 кОм | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 68 кОм | 10 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 22 кОм | 10 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 10 кОм | 10 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 22 Ом | 8 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Катушка индуктивности | 20x3мм | 4 | 20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм | Поиск в Utsource | В блокнот |
| Катушка индуктивности | 100 мГн | 10 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Блок фильтров | |||||
| Операционный усилитель | TL072 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Операционный усилитель | TL074 | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Операционный усилитель | NE5532 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.1 мкФ | 14 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 15 нФ | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.33 мкФ | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 82 нФ | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Переменный резистор | 50 кОм | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Переменный резистор | 20 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 6.8 кОм | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 4.7 кОм | 5 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 10 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 18 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 2 кОм | 8 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 3.6 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 1.5 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 20 кОм | 5 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 13 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 36 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 75 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 15 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Катушка индуктивности | 100 мГн | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Блок усилителя мощности | |||||
| Биполярный транзистор | 2N5551 | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Биполярный транзистор | MJE340 | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Биполярный транзистор | MJE350 | 3 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| MOSFET-транзистор | IRFP240 | 3 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| MOSFET-транзистор | IRFP9240 | 3 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Выпрямительный диод | 1N4148 | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Стабилитрон | 1N4742 | 3 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Выпрямительный диод | 1N4007 | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.47 мкФ | 6 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 22мкФ 16В | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 470 пФ | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 1 мкФ | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 470мкФ 16В | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 47мкФ 25В | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 220мкФ 100В | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 22 пФ | 4 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 330мкФ 100В | 6 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Предохранитель | 10А | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Блок питания и блок охлаждения | |||||
| Линейный регулятор | LM78L12 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Линейный регулятор | LM79L12 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Операционный усилитель | LM324 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Выпрямительный диод | 1N4007 | 8 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Диодный мост | D25SBA60 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Биполярный транзистор | BC337 | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 7 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.1 мкФ | 11 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Электролитический конденсатор | 6800 мкФ | 8 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 1 мкФ | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Конденсатор | 0.47 мкФ | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 2.2 кОм | 2 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 47 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Резистор | 10 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Терморезистор | 47 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Подстроечный резистор | 100 кОм | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Трансформатор | 200 Ватт | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Предохранитель | 1А | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | |
| Вентилятор | 1 | Поиск в Utsource | В блокнот | ||
| Добавить все |
Скачать список элементов (PDF)
Теги:
cxem.net
Делаем сабвуфер своими руками
сабвуфер своими руками
Автомобильный сабвуфер представляет собой низкочастотный динамик, который устанавливается внутрь специального корпуса. Сделанный сабвуфер своими руками предназначен для воспроизведения звука на низких частотах. Наша статья расскажет вам о том, как его сделать. Также вы узнаете, какие варианты коробов для сабвуфера существуют. Корпус – это акустическое оформление, которое изолирует звуковые волны, излучаемые задней и передней сторонами диффузора динамика, так как при их пересечении возникает самозатухание, которое называют коротким замыканием.
Разновидности конструкций коробов
Всего существует несколько популярных вариантов исполнения автомобильного сабвуфера:
- Бесконечный экран. В этом случае головку динамика монтируют в усиленную заднюю полку машины. Независимо от легкости монтажных работ, используется этот вариант редко по причине невысокого звукового давления. Также можно заметить перемену звучания в зависимости от наполненности багажного отсека. Возможно реализовать этот вариант только в машинах в кузове типа седан.
- Закрытый ящик. Этот вариант корпуса сабвуфера более распространен. Закрытый короб достаточно высокой жесткости надежно изолирует звуковые колебания, которые излучает тыльная сторона головки. Для лучшего затухания звуковых волн в корпусе ящик внутри обклеивается каким-нибудь материалом для звукопоглощения:
- вата;
- войлок;
- поролон.
Типы оформления сабвуферов
- Из преимуществ можно выделить простоту расчетов и сборки корпуса. Кроме того, в этом корпусе динамики хорошо переносят пиковую нагрузку. Закрытый ящик позволяет проигрывать музыку с широким тональным окрасом. Недостаток у этой конструкции всего один – невысокий коэффициент полезного действия, так как половина звуковых ящиков не покидает ящик.
- Фазоинвертор – это закрытый ящик с выходом порта, сквозь который звуковая волна от тыльной стороны головки выходит из ящика. Тоннель может иметь прямоугольную или круглую форму. Этот порт называют фазоинвертором. Он обладает определенными размерами и устанавливается в подходящем месте, за счет чего изменяет фазу проходящей сквозь него звуковой волны. Звук от задней части динамика накладывается на звук от передней, повышая КПД. Это дает возможность получать вдвое более мощное звуковое давление, чем в случае с закрытым корпусом. Но этот корпус рассчитать сложнее, а размеры ящика должны быть больше, по сравнению с монтажом динамика в закрытый ящик. При высоком уровне звука не исключены шумы из-за завихрений воздуха на краю фазоинверторного порта.
- Бандпасс. Это ящик с перегородкой посередине, образующей пару камер. В перегородку в корпусе устанавливают низкочастотный динамик. В зависимости от сочетания фазоинверторных или глухих камер можно выделить три типа бандпасс корпусов: бюандпасс четвертой категории, шестой категории тип А и шестой категории тип Б. Сабвуферы такой конструкции да.ют возможность получать высококачественный бас и хороший КПД. Корпус спроектировать и настроить довольно трудно, а также он имеет большие размеры.
Сабвуфер своими руками: из чего сделать корпус?
Корпус из фанеры
Какой материал лучше подходит для создания корпуса сабвуфера? Рассмотрим несколько популярных вариантов:
- ДСП – самый подходящий вариант, который недорого стоит и легко обрабатывается. Следует выбирать материал максимальной плотности при толщине не менее 16 ми. ДСП хорошо впитывает влагу и разбухает, поэтому его лучше окрасить.
- ДВП. Как в случае с ДСП, выбирать надо материал с максимальной плотностью. Он легко слоится, особенно если промокает. С ДВП нужно аккуратно работать, иначе можно все испортить. Независимо от всех минусов, материал очень удобен и позволяет легко и быстро собирать корпус для сабвуфера с динамиком средней мощности.
- Фанера. Фанеру лучше выбирать из русской березы или корабельной древесины. Многие другие сорта не имеют достаточно высокой плотности, что вызывает искажение звука.
Если у вас есть листы ДВП, ДСП или фанеры, но имеют малую толщину, для обеспечения нужной жесткости конструкции сложите вместе два листа, промазав герметиком, столярным клеем или ПВА, и скрутив саморезами.
к содержанию ↑Инструменты и материалы
к содержанию ↑Материалы
Динамик для сабвуфера
Из материалов вам потребуется следующее:
- Динамики. При их выборе вы должны знать, что разные модели имеют определенные характеристики. В инструкции или на коробке всегда указывают рекомендованное акустическое оформление для определенного динамика.
- ДВП, фанера или ДСП. Количество зависит от габаритов корпуса.
- Клеммы для проводов.
- Акустический кабель.
- Эпоксидная смола.
- Клей ПВА или силиконовый герметик.
- Лак или краска.
- Саморезы по дереву.
- Карпет
- Клей в баллончике для карпета.
- Если вы будете делать корпус с фазоинвертором, вам потребуется подходящий туннель. Если нужного размера трубку вы не найдете в продаже, подберите в строительном магазине пластиковую трубу подходящего диаметра.
Инструменты
Процесс сборки
- Шуруповерт или отвертка.
- Лобзик или ножовка.
- Длинная линейка или рулетка.
- Карандаш.
- Ножницы.
Перед сборкой короба сабвуфера нужно правильно рассчитать его. Скачайте в интернете программу под названием JBL SpeakerShop или ее аналог, и рассчитайте размеры корпуса. Как это сделать вы разберетесь – в этом нет ничего сложного.
к содержанию ↑Этапы изготовления сабвуфера
Для начала по размерам надо вырезать стенки будущего короба. Вырезайте с тщательным соблюдением размером, чтобы при сборке щели были минимальны.
Сгруппируйте стенки, промазав стыки герметиком, а затем вкрутите саморезы через каждые несколько сантиметров.
Видео: САБВУФЕР своими руками
Снова промажьте стыки герметиком внутри и снаружи. Если останется хоть небольшое отверстие, через него при работе динамика вы будете слышать неприятный свист.
Вырежьте в удобном месте отверстие под клеммы для проводов – так называемый акустический терминал.
Если вы делаете ящик с фазоинвертором, закрепите фазоинверторный порт в соответствующем отверстии, используя для этого эпоксидную смолу.
Для защиты корпуса из ДСП или ДВП от влаги материал покройте лаком или краской, желательно нитро.
Перетяните корпус карпетом, не забыв оставить отверстия для терминала и динамиков. Установите акустический терминал на предусмотренное место и зафиксируйте его саморезами. Изнутри рекомендуем промазать посадочное место эпоксидной смолой.
Присоедините два провода к клеммам внутри терминала. Другие концы проводов присоедините к клеммам динамика – они должны иметь такую длину, которая нужна для комфортного подключения динамика.
Вставьте динамик на место, а в стык между плоскостью ящика и динамиком уложите уплотнитель. Если в комплекте такой не было, используйте оконный уплотнитель или поролоновую полоску.
Зафиксируйте динамик саморезами из комплекта или простыми саморезами по дереву. Итак, работа по сборке сабвуфера для автомобиля закончена, и вам останется только подключить устройство к усилителю.
avtozvuk.info
