Как найти схему сабвуфера - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

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.

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).

АЧХ

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.

АЧХ

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).

АЧХ

2.2.2.Компоненты

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

2.2.3.Печатная плата

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

2.2.4.Фото готового блока фильтров

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

2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).

2.3.1.Схема

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

2.3.2.Печатная плата

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

2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)

2.4.1.Схема

2.4.2.Компоненты

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

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

2.4.3.Печатная плата

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

3.Заключительный этап сборки сабвуфера

Скачать файлы к статье

Автор: Григорян Гор (cd4028)

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Блок сумматоров
U1-U5	Операционный усилитель	TL074	5		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42	Электролитический конденсатор	10 мкФ	14		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38	Конденсатор	33 пФ	14		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C11-C14, C19-C22, C31-C34	Конденсатор	0.1 мкФ	12		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C17, C18	Электролитический конденсатор	470 мкФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1, R2	Резистор	390 Ом	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3, R12	Резистор	15 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R4, R16-R18	Резистор	20 кОм	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R5, R13-R15	Резистор	13 кОм	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47	Резистор	68 кОм	10		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48	Резистор	22 кОм	10		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50	Резистор	10 кОм	10		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44	Резистор	22 Ом	8		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
L1-L4	Катушка индуктивности	20×3мм	4	20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
L5-L13	Катушка индуктивности	100 мГн	10		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Блок фильтров
U1	Операционный усилитель	TL072	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U2, U4	Операционный усилитель	TL074	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U3	Операционный усилитель	NE5532	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23	Конденсатор	0.1 мкФ	14		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C6	Конденсатор	15 нФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C11-C14	Конденсатор	0.33 мкФ	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C21, C22	Конденсатор	82 нФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VR1-VR3, VR5	Переменный резистор	50 кОм	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VR4	Переменный резистор	20 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1, R3, R4, R6	Резистор	6.8 кОм	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2, R10, R11, R13, R14	Резистор	4.7 кОм	5		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R5, R8	Резистор	10 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R7, R9	Резистор	18 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27	Резистор	2 кОм	8		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R18, R25	Резистор	3.6 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R19, R21	Резистор	1.5 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R23, R24, R30, R31, R33	Резистор	20 кОм	5		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R28	Резистор	13 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R29	Резистор	36 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R32	Резистор	75 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R34, R35	Резистор	15 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
L1-L8	Катушка индуктивности	100 мГн	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Блок усилителя мощности
T1-T4	Биполярный транзистор	2N5551	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T5, T9, T11, T12	Биполярный транзистор	MJE340	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T7, T8, T10	Биполярный транзистор	MJE350	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T13, T15, T17	MOSFET-транзистор	IRFP240	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T14, T16, T18	MOSFET-транзистор	IRFP9240	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D1, D2, D5, D7	Выпрямительный диод	1N4148	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D3, D4, D6	Стабилитрон	1N4742	3		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D8, D9	Выпрямительный диод	1N4007	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1, C21-C24, C30, C31	Конденсатор	0.47 мкФ	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2, C3	Электролитический конденсатор	22мкФ 16В	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C4, C8, C11, C17	Конденсатор	470 пФ	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C5	Конденсатор	1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C6, C7	Электролитический конденсатор	470мкФ 16В	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C9	Электролитический конденсатор	47мкФ 25В	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C10, C16	Электролитический конденсатор	220мкФ 100В	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C12-C14, C29	Конденсатор	22 пФ	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C15	Конденсатор	0.22 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
С18-С20, C25-C27	Электролитический конденсатор	330мкФ 100В	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C28	Конденсатор	0.1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
F1	Предохранитель	10А	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Блок питания и блок охлаждения
U1	Линейный регулятор	LM78L12	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
U2	Линейный регулятор	LM79L12	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
OP1	Операционный усилитель	LM324	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D1-D8	Выпрямительный диод	1N4007	8		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
Br2	Диодный мост	D25SBA60	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
T1	Биполярный транзистор	BC337	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1, C3, C5, C7, C9, C11, C30	Электролитический конденсатор	1000 мкФ	7		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2, C4, C6, C8, C10, C12, C22, C24, C26, C28, C31	Конденсатор	0.1 мкФ	11		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C13, C15, C17, C19, C21, C23, C25, C27	Электролитический конденсатор	6800 мкФ	8		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C14, C18	Конденсатор	1 мкФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C16, C20	Конденсатор	0.47 мкФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1, R2	Резистор	2.2 кОм	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3	Резистор	47 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R4	Резистор	10 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R5	Терморезистор	47 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VR1	Подстроечный резистор	100 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
Tr1	Трансформатор	200 Ватт	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
F1	Предохранитель	1А	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
M1	Вентилятор		1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Сколько стоит купить достаточно качественный сабвуфер небольшой мощности, а сколько стоит собрать такой же сабвуфер? Конечно же собрать дешевле, да и если у вас руки прямые – можем собрат очень даже качественный сабвуфер для вашего компьютера ценой в несколько раз дешевле чем в магазине продают. Кстати не думайте, что в магазинаx продают качественную аппаратуру – это вовсе не так! Все платы собирает Китай, этим все сказано. Конечно есть “белый”, более качественный китай, но он не для стран СНГ. Сегодня я расскажу, как собрать достаточно мощный и качественный сабвуфер для компьютера своими руками из подручныx материалов.

Главное, иметь под рукой качественный низкочастотный динамик, лучше импортного типа, но в крайнем случае можно использовать динамические головки советского производства, например 25гд из колонок радиотеxника С-30. Поскольку наша цель собрать только сабвуфер высокого качества, то от стерео усилителя мы откажемся и будем использовать микросxему TDA2050.

Это усилитель довольно высокого качества и имеет приличную выxодную мощность 32 ватта. В статье не приведены размеры ящика, поскольку важно соблюдать литраж 7 литров, а конструкция пусть будет на ваш вкус и индивидуальный дизайн. Использованы доски ДСП толщиной 0,5 мм, фазоинвератор расчитан на 35 герц. Схема сабвуфера:

Усилитель сабвуфера прикрепляют на теплоотвод. Как видно из сxемы включения, из неё исключены диоды на выxоде, поскольку у TDA2050 эти диоды встроены в микросxему и ставить дополнительные нет смысла. Сxема пассивново низкочастотного фильтра показана ниже. Питанием служит трансформатор с мошностью 50-70 ватт, на которой намотаны две обмотки с напряжением 10-12 вольт каждая и с силой тока не менее 2-х ампер. Трансформатор можно и изготовить самим. Для этого берем любой сетевой трансформатор с мощностью от 50 ватт и на нем мотаем вторичную обмотку, которая содержит 60 витков с отводом от середины. Намотку делают проводом с диаметром 1 – 1,5 мм. Схема блока питания показана ниже.

Самое главное в проектировании сабвуферов – соблюдение герметичности, поэтому нужно после окончания сборки все аккуратно поместить в ящик, аккуратно прикрепив усилитель мощности и трансформатор к стенке ящика, потом закрыть крышку сабвуфера клеем пва и саморезными шурупами. Затем нужно время для того, чтобы клей высоx, и через несколько часов сабвуфер готов к использованию.
Регулятор громкости и гнездо вxода лучше сделать сзади. К сабвуферу можно включить все что угодно – компьютер, телевизор, двд проигрыватель и даже мобильный телефон; и запомните – если к сабвуферу подключаем усиленный звуковой сигнал, например от ноутбука или телевизора, то он играет значительно громче, поскольку в фильтре нч нет добавочного усилителя и там большие потери. Вот и все – слушайте на здоровье! АКА

Форум по сабвуферам

Источник

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?

> Обсуждение

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

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

Подбас в машине

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

Мощный сабвуфер в автомобиле

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

Какой нужен динамик?

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

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

Измерения

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

Подготовка

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

Схемы измерений параметров динамиков в домашних условиях

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

Процедура

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

Резонансные кривые и формулы для расчета полной добротности головок громкоговорителя

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

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

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

Структура системы

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

Структурные схемы систем озвучивания с сабвуферами

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

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

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

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

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

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

Оформление

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

Типы акустического оформления сабвуферов

Щит

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

Закрытый ящик

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

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

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

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

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

ФИ

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

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

О глубоких щелях

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

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?

***

Загрузка…

Источник

РадиоКот >Лаборатория >Аналоговые устройства >

Активный домашний сабвуфер

Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик разлежался 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.

Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:

Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
Программа для расчета акустических оформлений JBL Speakershop (ссылка для скачивания в конце статьи)

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 нравиться программа NCH Tone Generator-ссылка для скачивания в конце статьи),
Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
Ящик с фазоинвертором,
Резистор 150-220Ом,
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 мульиметры 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.

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

Резонансная частота (Fs),
Полная электромеханическая добротность (Qts),
Эквивалентный объем (Vas).

1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.

Собираем вот такую схему.

Проверять правильность расчетов можно этой формулой.

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 понадобиться заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.

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

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

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.

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/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50<Fs/Qts<100 то тип акустического оформления определяется другими параметрами громкоговорителя, исходя от АЧХ будущего акустического оформления. Например, у меня Fs/Qts=30,75/0,365=84,25, что почти в два раза ближе к 100, чем к 50, это значит что наиболее подходящее оформление для моего динамика это Vented box. Чтобы точно определить какой вариант акустического оформления наиболее подходит к нашему требованию, каким при этом должен быть внутренний объем ящика, какую частоту настройки фазоинвертора выбрать, чтобы АЧХ была ровной, нужно использовать специальные программы по моделированию и расчету акустических оформлений. Есть немалое количество таких программ, но здесь я буду описывать расчет в программе JBL Speakershop.

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

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 рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.

Печатная плата изготовлена по лазерно-утюжной технологии (мой видео урок по изготовлению печатных плат в домашних условиях). 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

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).

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

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

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

Файлы:
Блок сумматоров.pdf
Блок драйвера сабвуфера.pdf
Блок усилителя мощности.pdf
Блок питания и блок охлаждения.pdf
Блок сумматоров.lay
Блок драйвера сабвуфера.lay
Блок усилителя мощности.lay
Блок питания и блок охлаждения.lay
Фронтальный панель

Все вопросы в
Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Источник

В данной статье речь пойдет о сабвуфере на основе известного и распространенного динамика 75ГДН.

Динамическая головка

Итак, мне почти даром досталась динамическая головка 75ГДН, правда в не очень хорошем состоянии и в плохом внешнем виде, весь динамик припал порохом, пылезащитный колпачок вырезан из картона, да еще и не очень ровно.

Опыт ремонта динамиков у меня был, так что оставить его в таком состоянии просто не смог, решил сделать небольшой апгрейд.
Итак, я разобрал динамик. Все детали этого процесса расписывать не буду, это делается с помощью растворителя, подручного инструмента, например отвертки, пинцета и прямых рук.

В корзине динамика, для лучшего охлаждения катушки, было сделано 8 отверстий диаметром 8мм. Потом корзина была прошкурена, места где приклеиваются центрирующая шайба и подвес заклеены изолентой и окрашено. Были также поставлены позолоченные зажимы.

Диффузор динамика был почищен от пыли и остатков клея, зашкурен, а также был приклеен новый, плоский полезащитный колпачок (вырезан из картона). После чего, головка была опять собрана. Диффузор динамика был покрыт слоем клея ПВА и также окрашен. Из цветной клейкой пленки была сделана декоративная наклейка на колпачок.

С динамиком закончено, можно браться к изготовлению ящика.
Корпус сабвуфера

Корпус изготовлен из мебельного, ламинируемого ДСП толщиной 16мм. Внутри размещены две перегородки жесткости. Боковые стенки утоплены для улучшения внешнего вида и удобства перетягивания саба. Передняя стенка утолщена, толщиной 32мм, склеенная из двух плит ДСП. Также спереди в ней сделано отверстие, где размещается плата индикаторов, а также сделано углубление для посадки головки. Стенки корпуса соединены между собой шурупами и склеены клеем ПВА, также по всему периметру внутри брус 20х20мм. В боковой стенке сделан дополнительный, отдельный отсек, где расположен усилитель. Чистый объем около 40л.

Внутри саб обклеен поролоном толщиной 10мм, средней плотности. Фазоинвертор лучше настраивать на слух, поскольку ТС-параметры динамиков могут отличаться. Его внутренний диаметр 70мм, длина порта может варьироваться от 18 до 25 см с настройкой на частоту 30-40 Гц.

В принципе ящик вышел достаточно крепким и глухим, хотя возможно стоит сделать чуть толще боковые стенки, например 18мм.
Сверху саб обтянут черным карпетом.

Электроника

Усилитель мощности

Схема усилителя приведена ниже

О работе схемы можно прочитать в статье «Автомобильный усилитель моноблок» или непосредственно в статье автора схемы, в журнале «Радио». Единственное, что изменилось — это печатная плата. Усилитель наладки не требует, все работает с первого включения.

Преобразователь напряжения и стабилизатор

Схема преобразователя напряжения и стабилизатора также осталась без изменений. Единственное, что изменилось — это печатные платы и добавлен еще один стабилизатор напряжения на 15В для питания индикатора выходной мощности. Преобразователь и стабилизатор смонтированы на двух платах размерами 160х85мм и 45х50мм соответственно.

Углубляться в работу схемы также не буду, однако из опыта предыдущей статьи расскажу еще раз о намотке трансформатора, поскольку из-за отсутствия фото возникало много вопросов.

Трансформатор намотан на ферритовом кольце размерами 40х25х11. Сначала, напильником скругляются все острые грани кольца и обматываются тряпочной изолентой.

Первичная обмотка намотана 5-ма жилами провода 0.8-0.9мм и содержит 2х6 витков. Сперва мотается первая половина обмотки, она равномерно разбита по всему кольцу.

Потом вторая.

На концах жилы скручиваются и выходят 4 вывода. Подгибаем эти выводы под отверстия в плате и обматываем первичную обмотку все той же изолентой.

Теперь можно браться за вторичную обмотку, в моем варианте она намотана проводом 1.5мм и содержит 2х16 витков, наматывается таким же образом как и первичная обмотка. В результате получаем еще 4 вывода вторичной обмотки.

Подгибаем под плату и заматываем изолентой. Трансформатор готов, зачищаем выводы и припаиваем на печатную плату.

Также, возможно в схему стоит ввести выходные дроссели на каждое плечо питания, они могут быть намотаны на ферритовых стержнях высотой 2см и диаметром 8мм и содержать 6-8 витков проводом 1.2-1.8мм. Входной дроссель намотан на ферритовом кольце из компьютерного блока питания двумя проводами 1мм и содержит 10 витков, равномерно распределенных на кольце.

Собранная плата стабилизаторов имеет следующий вид:

Блок фильтров

Все та же, 100 раз проверенная мной схема фильтров:

Индикатор выходной мощности

Индикатор выходной мощности собран на микросхеме LM3915 по следующей схеме.

S1 переключает режим работы индикатора, при замкнутом контакте режим «столбец», при разомкнутом — «волна». Подстроечным резистором R5 можно выставить нужный уровень индикатора. Светодиоды в принципе можно использовать любые.

Конструкция и монтаж

Поскольку места для электроники было отведено не так и много, «впихнуть» ее туда оказалось не так и просто, пришлось мудрствовать. Следовательно, все платы, коннекторы и ручки управления закреплены на пластине из МДФ толщиной 8мм. На внешнюю сторону выведены радиатор, клеммы питания и REM, гнезда входов, а также регуляторы блока фильтров. Внешне эта пластина вместе с радиатором окрашена в черный цвет. Изнутри, в месте, где должны крепиться транзисторы, в пластине было сделано прямоугольное отверстие. По этому отверстию была вырезана дюралюминиевая пластинка, чтобы «нарастить» радиатор до нужного уровня и было удобно крепить транзисторы. Эта пластинка прикручивается к радиатору двумя болтами, между пластинкой и радиатором естественно слой термопласты. Болты специально оставлены подлиннее, поскольку позже на них садится дюралюминиевая пластинка, которая прижимает все транзисторы к радиатору. (На фото первый вариант усилителя, одна ТДА7294 без транзисторов. Схема себя не показала, потому позже был реализован другой УМ)

Плата преобразователя крепится к МДФ пластики с помощью дюралюминиевых уголков, два маленьких непосредственно прикручены к плате и пластине, а два больших удалены от платы и с помощью 2-х растяжек из медного провода не дают плате качаться.

Для платы усилителя мощности сделан пластмассовый уголок, который поддерживает одну ее часть, однако она в основном держится за счет выходных транзисторов и микросхемы, которые сильно прижаты к радиатору дюралюминиевой пластинкой. Между радиатором, микросхемой и всеми выходными транзисторами обязательно должна быть диэлектрическая пластинка ну и конечно термопаста, корпуса транзисторов и микросхемы изолированы от радиатора.

Плата стабилизаторов крепится на два пластмассовых уголка, а плата фильтров держится с помощью дюралюминиевой пластики, к которой прикручены три регулятора.

Проводы от клемм питания к плате ПН максимально толстые, не менее 4-6 кв.мм. Для подсоединения платы индикатора и индикаторов работы сабвуфера использован 8-ми контактный разъем. Также, можно для удобства ввести 2-х контактный разьем для подсоединения динамической головки.

Плата индикатора выходной мощности и индикаторов включения закрепленные в отведенном месте, отверстия для проводов после монтажа заклеиваются пластилином. Индикаторы закрыты затемненной стеклянной пластинкой.

Окончательный результат

Конечным результатом на то время остался довольным. Сабвуфер играл очень мягкий, приятный и глубокий БАС и мог создать совсем неплохое как для 10-ки звуковое давление. Однако играть у меня ему судились не долго, поскольку после покупки авто было запланировано строить другую систему с другим сабом. Данный сабвуфер было продан и поныне он радует нового хозяина.

Автор: Корчинский Александр ( Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Источник

1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

2. Электрическая часть активного сабвуфера

3.Заключительный этап сборки сабвуфера

Список радиоэлементов

Теги:

О компьютерных расчетах

Что это и зачем?

Басы

Верха

Середина

Глубина

Подбас в машине

Какой нужен динамик?

Измерения

Подготовка

Процедура

Структура системы

Оформление

Щит

Закрытый ящик

ФИ

О глубоких щелях

Об антиакустике

Бандпассы

Автосабвуферы

Видео: автомобильный савбуфер “стелс” своими руками

Проще просто не бывает

Фильтры

Настройка

Тоже просто

Трубы для резонаторов

Мощный 6-й порядок

4-й порядок

Электроника

Как рассчитать сабвуфер?

И все-таки…