Субуфер с ръце: от входното ниво до високия клас

1132112135

В тази статия ще видим как да направим събуфър със собствените си ръце, без да се впускаме в дълбините на електроакустиката, без да прибягваме до сложни изчисления и фини измервания, въпреки че все още има някои неща, които трябва да се правят. "Без особени затруднения" не означава "тип-взрив на тухла, карам, баба, момаричев". В днешно време е възможно да се симулират много сложни акустични системи на домашен компютър; За връзка към описанието на този процес вижте края. Но работата с готово устройство на каприз дава това, което няма да получите от четене и гледане - интуитивно разбиране за същността на процеса. В науката и технологиите отварянето на върха на писалката рядко се прави; По-често, изследователят, придобиващ опит, "nutro" започва да разбира какво има там и след това търси математика, подходяща за описване на явлението и извличането на изчислителни инженерни формули. Много велики хора с хумор и удоволствие си припомниха първите неуспешни експерименти. Александър Бел, например, се опита да навие рулоните за първия си телефон с гола жица: той, обучен музикант, просто не знаеше, че кабелът под тока трябва да бъде изолиран. Но Бел измисли телефона.

За компютърни изчисления

Не мислете, че JBL SpeakerShop или друга програма за изчисляване на акустиката ще ви даде единствената възможна най-правилна опция. Компютърните програми са написани според утвърдени доказани алгоритми, но нетривиалните решения са невъзможни само в теологията. "Всеки знае, че това не може да бъде направено. Има един дол, който не знае това. Той е, който прави това изобретение " - Томас Алва Едисън.

SpeakerShop се появи не толкова отдавна, че приложението беше разработено много внимателно и че го използват много активно, безусловно плюс както за разработчиците, така и за любителите. Но нещо, което сега се случва с него, е подобно на историята с първия фотошоп. Кой използва Windows 3.11, помниш ли? - Тогава обработката на снимките просто се побърка. И след това се оказа - да направите добър изстрел, все още трябва да можете да правите снимки.

Какво е това и защо?

Субуфер (просто - под) в буквален превод звучи смешно: горски. Наистина, това е бас (нискочестотен, бас) високоговорител, възпроизвеждащи честоти под прибл. 150 Hz, в специален акустичен дизайн, кутията (кутията) е доста сложно устройство. Субуферите се използват в ежедневието, в високоговорители с висок клас и евтини настолни компютри, вградени и в автомобили, вижте фиг. Ако можете да направите субуфер, вярно възпроизвеждане на бас, лесно можете да заемете всеки високоговорител , напр. Възпроизвеждане LF, може би най-мазни от китовете, които са всички електроакустика.

Субуфери от различни класове в къщата и колата

Субуфери от различни класове в къщата и колата

Компактният високоговорител тип AC е много по-трудно да се направи, отколкото средната честота и високата честота (средна и висока честота), поради акустична късо съединение, когато звуковите вълни от предната и задната излъчващи повърхности на високоговорителя (високоговорители HG) Waves LF - метра и без подходящ акустичен дизайн на GG нищо не им пречи да се сближат незабавно в антифузата. На второ място, спектърът на изкривяване на звука на LF се простира далеч в най-добрия звуков регион на МФ. Всъщност всеки широколентов говорител е LF-връзка, в която са вградени радиатори MF и HF. Но за Sabu вече от гледна точка на ергономията има допълнително изискване: субуферът за къщата трябва да бъде възможно най-компактен.

Забележка: Всички видове акустичен дизайн на LF GHz могат да бъдат разделени на 2 големи класа - някои изгасват излъчването от задната част на високоговорителя, а второто - фаза на 180 градуса (прегъване на фазата) и повторно излъчване отпред. Събуфер, в зависимост от свойствата на GG (виж по-долу) и от необходимия тип амплитудно-честотна характеристика (AFC), може да се конструира според схемата на определен клас.

Посоката, която звучи под 150 Hz, се различава много зле, затова в обикновена дневна стая подложката може да бъде поставена навсякъде. MF-HF AS (сателитите) акустика със субуфер са много компактни; Тяхното местоположение в стаята може да бъде избрано за най-доброто за тази стая. Съвременните жилища с достатъчно пространство и добра собствена акустика, за да ги изразите леко, не е по-различно и не винаги е възможно да го "вмъкнете" правилно поне в няколко добри високоговорители за широколентов достъп. Ето защо, производството на субуфер ви позволява не само да спестите много значителна сума пари, но и да получите чист, правилен звук в това тук Хрушчов, Брежневка или модерна нова сграда. Специално ефективен субуфер в системите с пълен звук, т.е. Да се ​​поставят 5-7 колони на пълна лента, всяка от тях твърде много и за най-"натрупаните" потребители.

баси

Възпроизвеждането на бас е трудно не само технически. Тесният участък от целия спектър от звукови вълни обикновено е хетерогенен в психофизиологичните му ефекти и е разделен на три региона. За да изберете правилно басов високоговорител и да направите сами кутия за събуфер, трябва да знаете границите и значението им:

  • Горният бас (UpperBass) е 80- (150 ... 200) Hz.
  • Средният бас или средната бас (MidBass) е 40-80 Hz.
  • Дълбоки баси или суббаси (SubBass) - под 40 Hz.

връх

Технически, възпроизвеждането на горните баси не представлява трудности, но на първо място, спектърът на изкривяване на звука върху горните баси достига най-отдалеченото доловимо звучене. На второ място, най-специализираният басист на върха възпроизвежда честоти до 500-1000 Hz. "Изтече", след като филтърът "опашка" е филтриран, ще бъде излъчен от една точка и стерео ефектът или ефектът на звука ще бъдат развалени. За да се изключи акустичното сливане (акустично свързване) на стерео каналите над средния обхват на субуфера чрез електрическо филтриране, са необходими филтри със склон на разпадане на амплитудно-честотната реакция в отблокиращата лента от 40 dB на октава и повече. Въпреки това е много трудно да се поддържа линейната фазова честота на филтъра със съвременни цифрови методи и нелинейността на PFC причинява деформации, които трудно се различават директно от ухото, но рязко влошават субективното възприятие на звука; Hi-Fi не се ограничава само до формални параметри. Следователно, добър субуфер трябва да направи акустично филтриране на горните баси, като потиска паразитната MF излъчване на високоговорителя, преди да излезе навън.

среден

В средата, основната задача при създаването на субуфер е да осигури кутията с най-високия GG изход, дадена AFC форма и нейната максимална еднородност (гладкост) в минималния обем на кутията. Честотният отговор към ниските честоти, близки до правоъгълни, дава мощен, но тежък бас; Честотна характеристика, равномерно падаща - чиста и прозрачна, но по-слаба. Изборът на едното или другото зависи от характера на слушаните: рокарите се нуждаят от звук "по-яростен", а класиците са по-нежни. И в двата случая големите спадове и пръски върху AFC развалят субективното възприятие с формално идентични звукови параметри.

дълбочина


Влиянието на суббаса, което определя влиянието на тембър (оцветяване) на звука на музикалните инструменти, е само за вятърните органи в специално изградени зали. Силните компоненти на суббаса са типични за звуците на природни и техногенни катаклизми, силни експлозии и гласове от някои животински видове (лъвски рев). Над 90% от хората в подножието или не чуват изобщо, или го чуват неясно. Например, ако фундаментално различаващите се звуци на тропически ураган и ядрена експлозия филтрират всичко, с изключение на подбасиките, тогава е малко вероятно някой да разбере какво наистина се случва там. Ето защо, домашният субуфер почти винаги е оптимизиран за средния бас, а балансът на суббафа, както се оказа, маскира собствените шумове на помещението. Защото това, между другото, е много подходящо и много полезно.

Под-бас в колата

Ефектът от маскирането на шума е особено необходим в близкия и шумен интериор на автомобила, така че автоматичният балон е оптимизиран за подбаса. Понякога, заради това, хай-фи любовниците със скорост се отказват от целия багажник на съкровището, поставяйки там 15 "-18" динамика на чудовището при 150-250 W върхова мощност, вижте фиг. Въпреки това, приличен събуфер може да бъде направен в кола, без да се жертва полезен обем в тялото, вижте по-долу.

Мощен субуфер в колата

Мощен субуфер в колата

Забележка: пиковата мощност на високоговорителя често се идентифицира с шума, което е неправилно. При върхова мощност звукът е изкривен, но все още разбираем, т.е. Различават се по смисъла. Силата на шума е определена като тази, върху която високоговорителят може да работи за определено време (обикновено 20 минути), без да се изстрелва или поврежда механично. Звукът в този случай най-често е несъвместим с хрипове, защо такава сила се нарича шум. Но при някои видове акустичен дизайн шумовата мощност на високоговорителите може да се окаже по-ниска от върховата мощност, вижте по-долу.

Какъв тип говорител е необходим?

Пълното изчисление на акустичния дизайн се извършва от т.нар. Параметри на Thiele-Small (PTS). Тъй като решихме да отделим време и усилия, за да настроим субуса, ние се нуждаем само от пълното качество на главата при собствената си Qt честота на резонанс, защото Тя е за нея да избере най-добрата опция за акустичен дизайн. В зависимост от стойността на Qts, динамиката се разделя на 4 групи:

  • Qts <0,5 - "безразлични" ултра-ниско-добри. Много скъп, много нисък възврат, но способен да възпроизвежда суб-баси до 20-15 Hz. Настройването на субуфер с такива без звукова камера и специално измерващо оборудване е невъзможно, защото Резонансният пик не се изразява.
  • 0.5 <Qts <0.7 са нискокачествени. При подходящ дизайн възпроизвеждайте ниски честоти до 30-25 Hz. Пътища, възвръщаемостта е малка. Възможно е да се измери параметрите на къщата, но не регулирайте субуфера със следното: оптимално е да се проектира или да не се регулира или да се изисква място в него в звуковата камера. В стаи с обем по-малък от 80-90 с. M субуфер на нискокачествена динамика на предимствата над средното няма, с изключение на "щастието" за съседите.
  • 0,7 <Qts <1 - средно добри. Чрез комбинация от всички параметри, вкл. Цена, са оптимални за домашен субуфер, оптимизиран за midbass.
  • Qts> 1 - високо качество. Висока възвращаемост, ниска цена, твърд звук в подоптимален дизайн. Трудно е да се получи гладка честотна характеристика. Компактна, произведена в диаметър (в по-малката страна) до 6 "(155 мм). Оптимално за настолен субуфер или телевизор (не е домашно кино!).

измерване

В спецификациите на производителя за динамиката Qts може да се определи като Qp или просто Q, но не винаги там, а в обществени бази данни като WinISD има пълни грешки. Следователно, най-вероятно ще трябва да определим стойността на Qts у дома.

Подготовка на

Първо, ние избираме и подготвяме стая за акустични измервания. Тя трябва да съдържа толкова завеси, завеси, килими на пода и стени, тапицирани мебели. Твърдите хоризонтални повърхности (маса) трябва да бъдат покрити с нещо пухкаво; Няма да е излишно да начертаете навсякъде повече възглавници. Особено силно нарушава ъглите на звуковото поле, вкл. Твърди мебели със стени, те трябва да бъдат завеси, например, с дрехи на раменете. След това свързваме дълги проводници към високоговорителя и окачваме в геометричния център на тавана (под полилея, ако има такъв) с предната страна на дифузъра надолу на височина от пода до 2/3 от височината на тавана.

Схеми за измерване на параметрите на високоговорителите у дома

Схеми за измерване на параметрите на високоговорителите у дома

Сега трябва да съберем схемата за измерване, както е показано на върха на Фиг. Долната схема е все още необходима за измерване на импеданса (импеданс) на Z-динамиката.От любителската измервателна верига без трансформатор, който обикновено се използва от аматьори, той се различава съвсем напълно с професионална точност: приблизително диодите на моста, прибл. 1,5 V дори при входно съпротивление на тестера от 10 MΩ. Ефектът на тази схема се основава на факта, че импедансът на трансформатора и R2, от една страна, е много по-голям от импеданса на GG; От друга страна, той е много по-малък от изходния импеданс на усилвателя на аудио честотата и от факта, че най-лошите цифрови мултитетери в границата от 200 mV имат входно съпротивление повече от 1 MΩ. Въпреки това, ако измервателният сигнал се доставя от аудио честотен генератор (HSG) със стандартен 600-омов изход, тази Z-измервателна схема не е подходяща.

процедура

От компютъра с програмата на емулация на GZCH измервателният сигнал се захранва от изхода на звуковата карта. За да "гони" е необходимо в рамките на 20-100 Hz в началото с дискретна стъпка от 10 Hz. Ако резонансът не е видим, той не е подходящ за субуфер. Или продавачът безсрамно ви излъга, продавайки за 100 рубли. Без значение GG на цена от $ 200.

Резонансни криви и формули за изчисляване на пълната Q на гласовете на високоговорителите

Резонансни криви и формули за изчисляване на пълната Q на гласовете на високоговорителите

Когато се определят границите на резонансния пик, ние го "преминем" вече с 1 Hz проба и изграждаме честотната характеристика. Ако GG е високо или средно добро, по-близо до горната граница на Qts, получаваме графика като тази на поз. Аз фиг. В този случай:

  • Съгласно формулите (1) до поз. II намираме U (F1, F2);
  • Според графиката ние намираме F1 и F2;
  • С (2) проверяваме дали изчислената честота на саморезона в свободното пространство Fs съвпада с измерената Fs. Ако разликата е повече от 2-3 Hz, вижте по-долу;
  • Чрез формулата (3) намираме механичния качествен коефициент Qms, след това чрез електрическото поле Qes (4) и накрая с формула (5), изискваната обща Qc.

Ако обаче факторът на качеството на GH е по-близък до или нисък, което обикновено е добро, резонансната крива ще бъде забележимо асиметрична и нейният връх е плосък, дифузен, пози. III или проверката по формулата (2) не се сливат дори при многократни измервания. В този случай, според графиката, определяме точките с най-голям наклон на допирателните към вдлъбнатите "крила" на върхове А1 и А2; Математически в тях второто производно на функцията, описваща резонансната крива, достига своя максимум. За Umax тогава ние приемаме, както преди, стойността му в горната част на върха, а за Umin - изчислена по формулата в поз. III новата стойност на U (F1, F2).

Структура на системата

Състезавайте? Подходящ ли е говорителят? Не бързайте да изберете дизайна. Първо, трябва да изберете структурната схема на цялата система на звука, т.е. В електронната си част делът на разходите не може да падне по-малко от един добър бас говорител. Системата за отчитане със субуфер може да бъде построена на една от трасетата. Схеми, виж Фиг.

Структурни схеми на звуковите системи със субуфери

Структурни схеми на звуковите системи със субуфери

Забележка: Еквалайзерът и инфрачервеният филтър FINC във всички вериги се превключват към входовете на стерео каналите.

Поз. 1 - система с пасивно филтриране на мощността. Plus - не се нуждаете от отделен бас усилвател, свързва се с който и да е UMZCH. Огромни недостатъци - първите взаимни електрически канали за утечки в субуфера за MF: за LC филтри, които го намаляват до приемлива стойност, се нуждаете от приличен случай, който за закупуване на техните компоненти ще трябва да достигне до една трета, за да запълни с пари (в 100 рубла). На второ място, изходните импеданси на нискочестотните филтри на нискочестотния филтър, заедно с входната динамика ГГ, образуват T, а всеки UMZH канал теоретично ще похарчи една четвърт от силата си за загряване на съседа с неговия LPF. Наистина - повече, защото Силата и загубите в филтрите са значителни. Независимо от това, системата с филтриране на мощността е приложима в субуфери с ниска мощност с независими звукови емитери, вижте по-долу.

Поз. 2 - пасивно филтриране на отделни баси UMZCH. Загубата на енергия не е, каналите за смущения са по-слаби, защото Характерните съпротивления на филтрите са килограми и десетки килограми. В момента почти не се прилага, защото Много по-лесно и по-евтино е да се състави активен филтър на микрочипове, отколкото да се навиват пасивните бобини.

Поз. 3 - активно аналогово филтриране. Сигналите на каналите се добавят от обикновен резисторен разширител, те влизат в аналоговия активен LPF и от него към басите UMZCH. Интерференцията на каналите е незначителна и при обикновени слухови условия е незабележима, разходите за компонентите са малки. Оптималната схема за самостоятелно създаден любител на субуфера.

Поз. 4 - пълно цифрово филтриране. Каналите на сигналите се подават към сплитер P, разделяйки всеки от тях на поне 2 еквивалента на оригиналния. Един сигнал от двойката се подава към MF-HF UMZCH (възможно директно, без HPF), а другите се комбинират в разширителя С. Точката е, че когато резисторът се прибави към ниските честоти на средната бавна и на суббаса, електрическото взаимодействие на сигналите в LPF, Унищожава общия бас. В суматора, сигналите се добавят по цифров или аналогов начин, с изключение на техните смущения.

От суматора общият сигнал се подава към цифровия нискочестотен филтър с вградените аналого-цифрови (ADC) и цифрово-аналогови (DAC) преобразуватели, а от него и към басите UMZCH. Качеството на звука и отделянето на каналите е възможно най-високо за днешна дата. 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 фиг. даны наиболее употребительные схемы акустического оформления домашних сабвуферов. Лабиринты, рупоры и пр. не удовлетворяют требованиям компактности. Зеленым выделены схемы, предпочтительные для начинающих, желтым – выполнимые ими, а красным – непригодные. Кто поопытнее, может удивиться: 6-й бандпасс – для чайников? Ничего страшного, эту отличную басовую акустику на трубах можно настроить за выходные. Если знать, как.

Типы акустического оформления сабвуферов

Типы акустического оформления сабвуферов

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

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.

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

Автомобильные сабвуферы

В последнее время автомобильный сабвуфер все чаще делают типа стелс (stealth), встроенным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса достаточной мощности добиваются, применяя специальные автодинамики диаметром 12” с жестким диффузором, мало подверженным мембранному эффекту, поз. 5. Как сделать сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. след. видео.

Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками

Проще просто не бывает

Очень простой сабвуфер, не требующий отдельного басового усилителя, можно сделать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Фактически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в общий длинный корпус, устанавливаемый горизонтально. Если длина короба сопоставима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало заметно. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и вовсе незаметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.

Схемы сабвуферов с независимыми излучателями

Схемы сабвуферов с независимыми излучателями

По схеме с независимыми ИЗ можно сделать отличный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень низкую частоту, и от небольшой коробочки прорезается неожиданно хороший подбас.

ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно рассчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут вдвое больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и везде далее – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в данном случае можно сделать без расчета: длину по внутри берут по месту установки в пределах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по внутри определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:

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

В самом худшем случае (подстольный компьютерный саб на 6” динамиках) объем короба будет 20 л, а эквивалентный с заполнением – 33-34 л. При мощности УМЗЧ до 25-30 Вт на канал этого хватит, чтобы получить приличный мидбас.

филтри

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.

Към поз. 1 рис. даны схемы звеньев K-фильтров и расчетные формулы для них. R для НЧ ГГ берется равным ее импедансу Z на частоте среза ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ равным импедансу сателлита z на частоте среза ФВЧ 185 Гц (формула [1] на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Рабочие схемы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по душе докупить конденсаторов, а не мотать катушки, точно такие же по параметрам можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями.

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

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

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

регулиране

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

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

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

Тоже просто

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

Конструкция простого сабвуфера

Конструкция простого сабвуфера

Оформление – весьма совершенное, бандпасс 6-го порядка. Басовый усилитель – на TDA1562. Можно использовать и другие высокодобротные ГГ с относительно небольшим ходом диффузора, тогда, возможно, придется делать настройку подбором длины труб. Производится она по контрольным частотам 63 и 100 Гц след. образом (контрольные частоты не являются резонансными акустической системы!):

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

Настройка резонаторов взаимозависима, поэтому трубы нужно двигать согласно: выдвинул короткую, на столько же, пропорционально ее исходной длине, задвинул длинную. Иначе можно вовсе расстроить систему: пик оптимума настройки у 6-го бандпасса очень острый.

Далее по точкам через 10 Гц снимают АЧХ саба в диапазоне 20-200 Гц. Провалы/всплески допустимы не более тех же значений. Тут возможны такие варианты:

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

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

Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем

Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем

Трубы для резонаторов

Готовые коленчатые трубы для акустики продаются в музыкальных и радиомагазинах. Телескопическую акустическую трубу можно сделать своими руками из обрезков пластиковых или картонных труб. В том и другом случае поперек внутреннего устья нужно прочно приклеить 2 отрезка лески: один внатяг, другой выступающей наружу петлей, см. рис. Вдясно. Если трубу нужно раздвинуть, на тугую леску давят карандашом и т.п. Если укоротить – тянут за петлю. Настройка резонатора с трубой таким образом ускоряется во многие разы.

Мощный 6-й порядок

Чертежи бандпасса 6-го порядка под 12” ГГ даны на рис. Это уже солидная напольная конструкция на мощность до 100 Вт. Настраивается, как и предыдущая.

Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12" динамик

Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

4-й порядок

Вдруг в вашем распоряжении окажется 12” высокодобротная ГГ, на ней можно будет сделать бандпасс 4-го порядка того же качества, но более компактный, см. рис; размеры в см. Однако настроить его будет намного сложнее, т.к. вместо манипуляций с трубой большего резонатора придется сразу же двигать перегородку.

Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12" динамик

Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12″ динамик

електроника

К басовому УМЗЧ для сабвуфера предъявляется то же, что и к фильтрам, требование полной линейности ФЧХ. Удовлетворяют ему УМЗЧ, выполненные по мостовой схеме, она же на порядок снижает нелинейные искажения интегральных УМЗЧ с не комплементарным выходом. УМЗЧ для сабвуфера мощностью до 30 Вт можно собрать по схеме на поз. 1 рис; 60-ваттный по схеме на поз. 2. Активный сабвуфер удобно делать на одной микросхеме 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналов пускают на сателлиты, а другие два включают по мостовой схеме на саб, или же, если он с независимыми ИЗ, пускают на басовики. TDA7385 удобна и тем, что для всех 4-х каналов у нее общие входы функций St-By и Mute.

Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами

Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами

По схеме на поз. 3 получается хороший активный фильтр для сабвуфера. Усиление его нормирующего усилителя регулируется переменным резистором на 100 кОм в широких пределах, поэтому в большинстве случаев отпадает довольно-таки муторная процедура выравнивания громкостей саба и сателлитов. Сателлиты в таком варианте включаются без ФВЧ, а в усилители СЧ-ВЧ встраивают потенциометры предустановки громкости со шлицами под отвертку.

Към поз. 4 дана схема одного канала высококачественного УМЗЧ для сателлитов. Мощность, в зависимости от напряжения питания – до 25 Вт. Обратите внимание, что общие провода сигнальные и питания разделены и между ними включен антипаразитный резистор R8. Его подбирают по минимуму коэффициента нелинейных искажений КНИ; предельно допустимое значение – 56 Ом.

Как рассчитать сабвуфер?

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

  • Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

    Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

    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. Вдясно. 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?

Печат на всички материали с етикет:
дискусия:

Излез

Като кликнете върху бутона "Добавяне на коментар", приемам потребителското споразумение и декларацията за поверителност на сайта.