короб для сабвуфера

Сабвуфер - это наиболее известный способ поднять качество аудиосистемы своего автомобиля на новый уровень. С низкочастотным динамиком любые треки, которые вы чаще всего слушаете в своей машине, начинают звучать по новому, более глубоко и объемно, даже те, в которых немного баса. Но, чтобы «саб» играл хорошо, для него нужно акустическое оформление, по-простому - ящик, или короб для сабвуфера. Вариант с врезкой динамика в заднюю полку категорически не приветствуется, так как играют он в подобной установке плохо.

Также не рекомендуется покупать готовые сабвуферы в магазинах, так как они, как правило, изготовлены из тонкой фанеры, которая звенит даже при легком постукивании, обладают дешевым встроенным усилителем и содержат в себе динамики самых простых линеек малоизвестных производителей.

Поэтому сабвуфер лучше всего делать на заказ, когда под нужный вам динамик индивидуально рассчитываются короб для сабвуфера , который будет изготовлен из толстого, прочного материала и будет сделан точно под багажник вашего автомобиля. для такого сабвуфера должен быть внешний и тоже подобран по мощности под низкочастотный динамик.

Какие же короба самые популярные? Их несколько, начнем с самых распространенных:

1. Закрытый ящик (ЗЯ). Наиболее простой в изготовлении и расчетах короб для сабвуфера . Он хорошо играет и занимает достаточно мало места. Для того, чтобы посчитать нужный объем для него, надо всего лишь знать, сколько литров нужно конкретному динамику. После этого остается с помощью простых арифметических действий рассчитать размеры короба. Но коэффициент полезного действия для этого акустического оформления самый низкий, это его единственный минус.

Закрытый ящик встроенный в багажник девятки

2. Фазоинверторный ящик (ФИ). Второй по популярности тип акустического оформления. Он представляет собой ящик с портом, то есть трубой или щелью. Через этот порт излучает звук обратная сторона диффузора динамика, что увеличивает КПД такого короба почти вдвое. Играет он хорошо и громко, но занимает чуть больше места, чем закрытый ящик. В расчетах он немного сложнее. Если лень считать вручную, в интернете можно найти , которые посчитают за вас и выдадут все нужные данные под определенный динамик.

Фазоинверторный ящик для сабвуфера

3. Четвертьволновик (ЧВ), или лабиринт. Этот тип оформления позволяет получить очень приятный, музыкальный и быстрый нижний бас, гораздо лучше, чем в двух предыдущих вариантах. Прост в расчетах, ведь ЧВ это, по сути, свернутый порт, в который вставляется динамик. Все, что необходимо рассчитать - это площадь порта и его длину, которая будет тем больше, чем частота настройки сабвуфера. КПД четвертьволновика огромно! Единственный его минус - такие же огромные размеры ящика.

короб для сабвуфера – четвертьволновик

4. Бандпасс (БП). Выглядит, как комбинация закрытого ящика с фазоинвертором. Имеет очень приятное и мощное звучание, высокую отдачу. Размеры короба большие, но меньше, чем ЧВ. Единственная сложность - расчеты. Так как правильно рассчитать размеры и настройку очень непросто, используется при инсталляции в системах высокого уровня, да и то очень редко.

короб для сабвуфера – бандпасс

От типа конструкции короба сабвуфера зависит качество и громкость басов, поэтому к его проектированию и изготовлению необходимо подойти с особой внимательностью и основательно изучить все аспекты. Как сделать короб для сабвуфера своими руками? Он должен быть выполнен из прочных материалов, так как в процессе эксплуатации ему придется выдерживать высокие нагрузки.

Разновидности

По типу конструкции различают четыре вида, каждый из них имеет свои особенности и способен по-разному влиять на звук.

1. Закрытый ящик. Данный короб прост в проектировании, а тип его конструкции в полной мере отражает название. Сабвуферный динамик, помещенный в закрытый ящик, имеет маленький КПД, но его акустические свойства будут все равно значительно улучшены. Его можно разместить беспроблемно в любом месте автомобиля.
2. Фазоинвертор - корпус, содержащий специальную трубку, которая выводит воздух, чем значительно улучшает качество и мощность звука низких частот.
3. Бандпас четвертого порядка имеет разделение на две камеры, в одной из которых размещен динамик сабвуфера, в другой камере размещен воздуховод. При таком типе конструкции можно регулировать частоты, воспроизводимые низкочастотным динамиком.
4. Бандпас шестого порядка имеет тот же принцип, что и предыдущий вариант, но отличается от него наличием дополнительного фазоинвертора. Такой тип конструкции выдает максимальный КПД, но его проектирование и сборка — очень трудоемкий процесс.

Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод, что оптимальным вариантом будет изготовление короба фазоинверторного типа, т.к. он отличается высоким показателем КПД и прост в изготовлении.

Список необходимых материалов

Для начала следует определиться с материалом, из которого будет изготовлен короб. Он должен быть прочным и иметь звукоизолирующие свойства. Можно использовать многослойную фанеру, ДСП или древесину. Чем выше мощность музыкального динамика, тем прочнее должен быть материал изготовления. Они просты в обработке и купить их не составит особого труда.

Детали, которые понадобятся для изготовления:

• саморезы для древесины размером 5-6 сантиметров;
• материал для шумоизоляции;
• деревянные бруски сечением более 2 см;
• дрель, шуруповёрт и отвертка;
• жидкие гвозди и герметик;
• электролобзик;
• клемник;
• материал для декорирования внешних сторон;
• клей ПВА.

Разработка чертежа для корпуса

В технических документах каждой сабвуферной головки указывается необходимый объем корпуса для качественного звучания. Исходя именно из указанного производителем объема, следует разрабатывать чертеж. Рассчитать объем можно по формуле:

где V - требуемый объем; h - высота короба; L - длина и A - ширина.

Параметрами длины, высоты и ширины можно варьировать в любых направлениях, учитывая диагональ динамика, подбирая удобную конструкцию для автомобильного салона. На качестве звучания это не отображается.

Большинство автовладельцев уделяют много внимания аудионачинке своего автомобиля, устанавливают многофункциональные головные устройства, ничем не уступающие по производительности современным компьютерам, подключают мощные усилители звука, изготавливают специальные аудиоподиумы для улучшения качества звучания динамиков. Немаловажную роль в звуковом оборудовании автомобиля занимает сабвуфер – специальный низкочастотный динамик, воспроизводящий басовые составляющие музыкальной композиции.

Обычные автомобильные колонки можно установить в штатные гнезда автомобиля, а вот сабвуферу нужен специальный короб, в который он и установится. Такой корпус можно сделать самому, а если учесть при проектировании и изготовлении размеры и форму багажника, то сабвуфер идеально впишется в багажный отсек и не займет много места.

Расчет необходимого объема, вид корпуса

Изготовление корпуса для низкочастотного динамика начинается с определения нужного нам типа корпуса. Короба бывают:

• с открытым корпусом;
• с закрытым корпусом;
• с фазоинвертором;
• корпус бандпасс.

Тип и объем корпуса определить довольно просто. Для этого потребуется знать три характеристики динамика (оптимальный размер динамика для автомобильного сабвуфера 12 дюймов), они указаны на коробке от сабвуфера либо в инструкции, также можно найти эти характеристики на сайте производителя:

• Fs – частота собственного резонанса;
• Qts – полная добротность динамика;
• Vas – эквивалентный объем динамика.

Тип корпуса определяется делением частоты резонанса Fs на добротность динамика Qts:

• Fs/Qts>30 – открытый корпус;
• Fs/Qts>50 – закрытый корпус;
• Fs/Qts>85 – фазоинвертор;
• Fs/Qts>105 – бандпасс.

Итак, с типом корпуса определились, как же рассчитать необходимые размеры, исходя из данного объема Vas? Произвести расчет корпуса сабвуфера лучше всего при помощи специальных программ, таких как Perfect Box 4.5, Blaubox, VASCalc. С помощью таких программ можно рассчитать короба любой геометрической сложности. Эти программы условно бесплатны, так что никаких проблем с законом. Чтобы сабвуфер хорошо лег в багажнике и при этом не занял полезное место, подходите к процессу замеров со всей серьезностью, будущий короб должен поместиться туда, куда вы задумали.

Материалы корпуса

Корпуса для сабвуфера изготавливаются в основном из ДСП толщиной не менее 16 мм, или фанеры, желательно березовой или корабельной. Если толщины материала не хватает, можно сложить 2 листа вместе, скрепив клеем или саморезами. Также в процессе изготовления понадобится силиконовый герметик или столярный клей, контакты для подключения аудиопровода к сабвуферу и круглый фазоинвертор, если выбран соответствующий корпус.

Фазоинвертор можно купить в специализированных магазинах или изготовить самостоятельно из куска пластиковой трубы. Для защиты древесины от влаги и конденсата корпус необходимо покрасить изнутри и снаружи нитроэмалью. Снаружи корпус обшивается карпетом в цвет обшивки багажника.

Корпус стелс

Ну, а если не хочется терять место в багажнике и заморачиваться с расчетами корпуса, можно сделать короб типа стелс. Это короб, скрытно установленный в одной из ниш багажника, например, со стороны крыла. Такой корпус сабвуфера хорош для динамиков размером 12 дюймов и ниже. Принцип изготовления своими руками данного корпуса довольно прост.

Ниша под сабвуфер освобождается и полностью оклеивается малярным скотчем, лучше в пару слоев. Закройте пленкой или газетами те части обшивки и корпуса, на которые может случайно попасть эпоксидная смола, иначе удалить ее потом будет очень сложно. Сверху на малярный скотч наносится тонким слоем эпоксидная смола, после высыхания основа корпуса стелс оклеивается при помощи эпоксидной смолы кусочками (10*10 см) стеклоткани по всей поверхности. После нанесения первого слоя стеклоткани и полного высыхания заготовку можно аккуратно вынуть из багажника.

Стеклоткань оклеивается в 2-3 слоя для прочности и набора нужной толщины. После высыхания примеряем будущий корпус в нишу багажника и отмечаем маркером линию обреза краев. Лишнее спиливаем болгаркой, и у нас остается практически готовый корпус для сабвуфера. Изготавливаем шайбу из ДСП или фанеры, в которую будет крепиться динамик. Обратите внимание, если динамик 12 дюймов, то и посадочное место под него должно быть соответствующее, примерьте сразу. Посадочное кольцо крепим на желаемой высоте внутри будущего корпуса при помощи эпоксидной смолы и реек-упоров.

Обтягиваем верх корпуса лайкрой и промазываем эпоксидкой, далее верхнюю часть корпуса оклеиваем стеклотканью в 2-3 слоя, не заклеивая отверстие для динамика. Особое внимание нужно уделить стыку верхней и нижней частей корпуса, лучше всего их проклеить изнутри и снаружи. После высыхания вырезаются отверстия под фазоинвертор (если он необходим) и под клеммы сабвуфера. Корпус обклеивается карпетом, подключается и устанавливается в нишу багажника.

Плюсы корпуса, изготовленного своими руками:

• Корпус идеально войдет в багажник, ведь все размеры при конструировании учитывались индивидуально.
• КПД самодельного корпуса будет на уровне, если не выше, чем у стандартных моделей, продающихся в магазине, ведь ваш корпус рассчитан под конкретный динамик, а не просто под размер посадочного места.
• Корпус стелс не займет места в багажнике и даст качественное звучание.
• Цвет обивки вы выбираете сами, и можно подобрать материалы, идеально сочетающиеся с интерьером.

Корпус бандапасы изготовить значительно сложнее. Конструкция предусматривает несколько камер и фазоинверторов, но качество звука при правильных расчетах такого короба будет на уровне профессиональной техники. Хотя, если хорошо постараться, даже самый сложный корпус сабвуфера можно изготовить своими руками.

В этой статье рассказывается как сделать сабвуфер своими руками , практически из подручных материалов, с подробными фотографиями и описания к ним. Ничего сложного в этом нет, нужно немного времени и терпения…

Как сделать сабвуфер своими руками

Со временем мне стало не хватать давления от моего буфера Ivolga 15c. Короб был у меня на 82 литра. Решил сделать новый короб своими руками…

Что нам для этого потребовалось:

• Материал - в моем случае он бесплатен - это старые кровати. Толщина 20 мм.
• Жидкие гвозди - в колличестве 1.
• Саморезы - 35-е 250 штук…)
• Электролобзик
• Дрель
• Шуруповерт
• Клемник
• Клей ПВА
• Балончик черной краски
• Шумка
• Синтипон
• Степлер
• Карпет
• Провода - внутренние от буфера к клемнику.

Высчитывать параменты я не стал. Так как в интернете были уже готовые решения моей проблемы… Можно начинать…

Откручиваем буфер от старого короба…

Рисуем мишень на лицевой стороне короба…

Вырезаем отверстия под буфер и клемник все тем же лобзиком…

Начинаем собирать короб. Проходим жидкими гвоздями для лучшей герметизации и вкручиваем саморезы. В моем случае расстояние около 3-4 см.

Тянули без клея… Проклеивал только карпет, заправленный в фазик… Степлером закрепил внизу… Боковинки треугольниками свел друг к другу…

Сделали дополнительные боковые панели… (Пока в тайне для чего…)

Вся работа заняла три дня. Так как нам было нужно, чтобы герметик и гвозди хорошо застыли. Не мало пота и крови мы потеряли, пока делали короб) Так как это был первый опыт, и как соответственно много неудачных моментов. Одна стенка получилась короче на 2 см, чем нужно… и самая печалька, что материал закончился… Пересчитал все заново, отрезал и тогда уже все пошло ровно) . И наконец результат… Короб готов… И тут же побежали к машине проверить как же это будет играть…)

Теперь + и -
Из плюсов:
1) Все давление идет непосредственно в салон.
2) Басс стал более качественный и чистый.
3) Так как все давление идет в салон, пропал грохот от непрошумленных крыльев, лючка топливного бака и личинки замка багажника) Соответсвенно экономия денег на шумоизоляцию)
4) Ну и самое главное давление выросло на порядок, в сравнении со старым коробом.

Из минусов:
1) Место в багажнике совсем не осталось.(В моем случае багажник я не использую, так что это не большая проблема)

И в дополнение два видео.
Первый запуск Буфера в новом коробе)

Второе видео уже установленного буфера)

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 , т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.

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

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.

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
• 0,7
• 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.

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.

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.

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.

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).

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

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

О глубоких щелях

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

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

Об антиакустике

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.

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.

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 на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Рабочие схемы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по душе докупить конденсаторов, а не мотать катушки, точно такие же по параметрам можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

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

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

Настройка

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

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

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

Тоже просто

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

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.

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

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

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.

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.

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

И все-таки…

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