≡×МЕНЮ

• Коробка пердач
• Двигун
• Двигун
• Рідини
• Коробка пердач

Як зробити сабвуфер потужнішим: корисна інформація. Активний домашній сабвуфер своїми руками Що потрібно враховувати

У цій статті ми подивимося, як зробити сабвуфер своїми руками, не вникаючи в надра електроакустики, не вдаючись до складних розрахунків і тонких вимірів, хоча деякі зробити все одно доведеться. «Без особливих складнощів» не означає «тяп-ляп на цеглу, гони, бабця, могорич». У наш час на домашньому комп'ютері можна моделювати дуже складні акустичні системи (АС); посилання на опис цього процесу див. наприкінці. Але робота з готовим пристроєм з натхнення дає те, чого не отримаєш ніяким прочитанням і переглядом - інтуїтивне розуміння суті процесу. У науці та техніці відкриття на кінчику пера відбуваються рідко; найчастіше дослідник, набравшись досвіду, «нутром» починає розуміти, що там до чого, і тоді шукає математику, придатну для описи явища і виведення розрахункових інженерних формул. Багато великих з гумором та задоволенням згадували свої перші невдалі досліди. Олександр Белл, напр., котушки для свого першого телефону намагався спочатку мотати голим дротом: він, музикант за освітою, просто ще не знав, що дріт під струмом потрібно ізолювати. Але телефон Белл таки винайшов.

Про комп'ютерні розрахунки

Не думайте, що JBL SpeakerShop або ін. програма розрахунку акустики видасть вам єдиний можливий правильний варіант. Комп'ютерні програми пишуться за перевіреними алгоритмами, але нетривіальні рішення неможливі тільки в богослов'ї. «Всі знають, що так не можна робити. Знаходиться йолоп, який цього не знає. Він і робить винахід»- Томас Альва Едісон.

SpeakerShop з'явився нещодавно, розроблено цю програму дуже ґрунтовно і те, що користуються ним дуже активно, безумовний плюс як розробникам, так і любителям. Але чимось теперішня ситуація з ним схожа на історію з першими фотошопами. Хто юзал ще винду 3.11, пам'ятаєте? – тоді з обробки картинок просто з глузду з'їжджали. А потім виявилося - щоб зробити хороший знімок, потрібно все-таки вміти фотографувати.

Що це й навіщо?

Сабвуфер (просто – саб) у дослівному перекладі звучить курйозно: підгавкувач. Реально ж це басовий (низькочастотний, НЧ) динамік, який відтворює частоти нижче прим. 150 Гц, у спеціальному акустичному оформленні, ящику (коробі) досить складного пристрою. Сабвуфери застосовуються і в побуті, в висококласних підлогових АС і недорогих настільних, вбудовані і в автомобілях, див. рис. Якщо вдасться створити сабвуфер, що правильно відтворює баси, можна сміливо братися за , т.к. відтворення НЧ, мабуть, найжирніший із китів, на яких стоїть вся електроакустика.

Компактна НЧ-ланка АС зробити набагато важче ніж СЧ і ВЧ (середньо- та високочастотні) по-перше, через акустичний короткий замикання, коли звукові хвилі від фронтальної та тильної випромінюючих поверхонь динаміка (головки гучномовця, ГГ) гасять один одного: довжини хвиль НЧ - метри, і без належного акустичного оформлення ГГ ніщо не заважає їм відразу зійтися в протифазі. По-друге, спектр спотворень звуку на НЧ тягнеться далеко в найкраще чутну область СЧ. По суті, будь-яка широкосмугова АС є НЧ-ланка, в яку вбудовані СЧ і ВЧ випромінювачі. Але до саба вже з погляду ергономіки пред'являється додаткова вимога: сабвуфер для будинку має бути якомога компактнішим.

Примітка:всі види акустичного оформлення НЧ ГГ можна розділити на 2 великі класи - одні гасять випромінювання з тилу динаміка, другі перевертають його по фазі на 180 градусів (обертають фазу) і перевипромінюють з фронту. Сабвуфер, залежно від властивостей ГГ (див. далі) та необхідного виду його амплітудно-частотної характеристики (АЧХ), може бути побудований за схемою того чи іншого класу.

Напрямок на звуки нижче 150 Гц людина розрізняє дуже погано, тому у звичайній житловій кімнаті саб можна поставити загалом будь-де. СЧ-ВЧ АС (сателіти) акустики із сабвуфером виходять дуже компактними; їхнє розташування в кімнаті можна підібрати оптимальним для даного приміщення. Сучасне житло надлишком площі і гарною власною акустикою не відрізняється, і «приткнути» в ньому правильно хоча б пару хороших широкосмугових колонок можливо не завжди. Тому виготовлення сабвуфера самостійно дозволяє не тільки заощадити солідну суму грошей, але й отримати все-таки чистий, вірний звук у цій ось хрущовці, брежнєвці або сучасному новобудові. Особливо ефективний сабвуфер у системах повнооб'ємного звуку, т.к. ставити 5-7 колонок на повну смугу кожна це надто і для «наворочених» користувачів.

Баси

Відтворення басів складно не лише технічно. Вузький НЧ ділянка всього діапазону звукових хвиль неоднорідний за своїм психофізіологічним впливом і поділяється на 3 області. Щоб правильно підібрати басовий динамік і зробити короб для сабвуфера своїми руками, потрібно знати їх межі та значення:

• Верхній бас (UpperBass) - 80-(150 ... 200) Гц.
• Середній бас чи мідбас (MidBass) – 40-80 Гц.
• Глибокий бас чи підбас (SubBass) – нижче 40 Гц.

Верха

Середина

На мідбасах головне завдання при створенні сабвуфера – забезпечити у мінімальному обсязі ящика найвищу віддачу ГГ, задану форму АЧХ та її максимальну рівномірність (гладкість). АЧХ, у бік нижчих частот близька до прямокутної, дає потужний, але жорсткий бас; АЧХ, що рівномірно падає – чистий і прозорий, але слабший. Вибір тієї чи іншої залежить від характеру, що прослуховується: рокерам потрібен звук «зліший», а для класики ніжніший. У тому й іншому випадку великі провали та сплески на АЧХ псують суб'єктивне сприйняття при формально однакових техпараметрах звуку.

Глибина

Підбас визначальний вплив на тембр (забарвлення) звуку музичних інструментів має лише духових органів у спеціально побудованих залах. Сильні підбасові компоненти характерні для звуків природних та техногенних катаклізмів, сильних вибухів та голосів окремих видів тварин (левовий рик). Понад 90% людей підбаси або не чують, або чують невиразно. Напр., якщо принципово різні за своїм характером звуки тропічного урагану та ядерного вибуху відфільтрувати від усього, крім підбасів, то за ними навряд чи хтось розбере, що там насправді коїться. Тому домашній сабвуфер майже завжди оптимізують на мідбас, а залишок підбаса, який вийде, маскує власні шуми приміщення. Для чого він, до речі, дуже придатний і чим корисний.

Підбас у машині

Ефект маскування шумів особливо необхідний у тісному та зашумленому салоні автомобіля, тому автосабвуфери оптимізуються на підбас. Іноді для цього любителі Hi-Fi на швидкості віддають сабу весь багажник, ставлячи туди 15”-18” динаміки-монстри на 150-250 Вт пікової потужності, див. рис. Однак цілком пристойний сабвуфер у машину можна зробити і не жертвуючи корисним об'ємом у кузові, див.

Примітка:пікову потужність динаміка часто ототожнюють із шумовою, що неправильно. На пікової потужності звук спотворений, але ще виразний, тобто. помітний за змістом. Шумова потужність визначається як така, на якій динамік може працювати певний час (зазвичай 20 хв), не перегоряючи і не пошкоджуючись механічно. Звук при цьому найчастіше безладний хрип, чому така потужність і названа шумовою. Але в деяких видах акустичного оформлення шумова потужність динаміка може виявитися нижчою від пікової, див. далі.

Який потрібен динамік?

Повний розрахунок акустичного оформлення здійснюється за т. зв. параметрів Тіля-Смолла (ПТС). Оскільки ми вирішили витратити час і працю на налаштування саба, нам з них знадобиться тільки повна добротність голівки на її власній частоті резонансної Qts, т.к. саме з неї вибирається оптимальний варіант акустичного оформлення. Залежно від величини Qts динаміки поділяються на 4 групи:

• 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 - високодобрітні. Висока віддача, низька ціна, жорсткий звук у неоптимальному оформленні. Важко отримати гладку АЧХ. Компактні, випускаються діаметром (у менший бік) до 6” (155 мм). Оптимальні для настільного сабвуфера або до телевізора (не до домашнього кінотеатру!).

Вимірювання

У специфікаціях виробника на динаміки Qts може бути позначена як Qп або просто Q, але є там далеко не завжди, а в загальнодоступних базах даних типу WinISD повно помилок. Тому нам швидше за все доведеться визначати значення Qts у домашніх умовах.

Підготовка

Насамперед вибираємо та готуємо для акустичних вимірювань кімнату. У ній має бути якнайбільше штор, гардин, килимів на підлозі та стінах, м'яких меблів. Жорсткі горизонтальні поверхні (стіл) потрібно накрити чимось пухнастим; не зайвим буде і накидати скрізь більше подушок. Особливо сильно спотворюють звукове поле кути, зокрема. жорстких меблів зі стінами, їх треба чимось завісити, напр., одягом на плічках. Далі підключаємо до динаміка довгі дроти і підвішуємо в геометричному центрі стелі (під люстрою, якщо вона є) передньою стороною дифузора вниз на висоті від підлоги в 2/3 висоти стелі.

Тепер потрібно зібрати схему вимірів, як показано на рис. Нижня схема нам ще знадобиться для вимірювання імпедансу (повного опору) динаміка Z. Від звичайно використовуваної любителями вимірювальної схеми без трансформатора ця відрізняється цілком професійною точністю: у розхожих схемах на діодах моста губиться бл. 1,5 навіть при вхідному опорі тестера 10 МОм. Дія даної схеми полягає в тому, що імпеданс трансформатора і R2, з одного боку, набагато більше імпедансу ГГ; з іншого – набагато менше вихідного опору підсилювача потужності звукової частоти, і тому, що самий паршивий цифровий мультитестер на межі 200 мВ має вхідний опір більше 1 МОм. Однак, якщо вимірювальний сигнал подається від генератора звукової частоти (ГЗЧ) зі стандартним 600-омним виходом, дана схема для вимірювання Z непридатна.

Процедура

Від комп'ютера з програмою емуляції ГЗЧ вимірювання подається з виходу звукової карти. «Гоняти» його необхідно близько 20-100 Гц спочатку з дискретом (кроком) 10 Гц. Якщо резонансу ГГ не видно, то вона для сабвуфера непридатна. Або продавець вас безсовісно обдурив, продавши за 100 руб. байдужою ГГ ціною від $200.

Коли межі резонансного піку визначено, «проходимо» його з дискретом 1 Гц і будуємо АЧХ. Якщо ГГ високо- або середньодобротна ближче до верхньої межі Qts, вийде графік на кшталт того, що на поз. I рис. В такому випадку:

• За ф-ле (1) на поз. II знаходимо U(F1, F2);
• За графіком знаходимо F1 та F2;
• По ф-ле (2) перевіряємо, чи обчислена частота власного резонансу у вільному просторі F's з виміряною Fs. Якщо розбіжність більш ніж 2-3 Гц, див. нижче;
• По ф-ле (3) знаходимо механічну добротність Qms, потім ф-ле (4) електричну Qes і, нарешті, по ф-ле (5) шукану повну добротність Qts.

Якщо ж добротність ГГ ближче до низької або така, що взагалі добре, резонансна крива буде помітно несиметричною, а її пік плоским, розмитим, поз. III, або перевірка по ф-ле (2) не зійдеться і при повторних вимірах. У такому разі за графіком визначаємо точки найбільшого нахилу, що стосуються увігнутих «крил» піку А1 і А2; математично у яких друга похідна від описує резонансну криву функції досягає максимуму. За Umax тоді беремо, як і раніше, його значення на вершині піку, а за Umin – обчислене ф-ле на поз. ІІІ нове значення U(F1, F2).

Структура системи

Поміряли? Динамік підходить? Не поспішайте обирати оформлення. Спочатку потрібно вибрати структурну схему всієї системи озвучування, т.к. на її електронну частину може стати частка витрат не менша, ніж на хороший басовий динамік. Система озвучування із сабвуфером може бути побудована по одній із слідів. схем, див. рис.

Примітка:еквалайзер та фільтр інфранізких частот ФІНЧ (рокот-фільтр) у всіх схемах включаються до входів стереоканалів.

Поз. 1 – система з пасивним розфільтруванням за потужністю. Плюс – не потрібен окремий басовий підсилювач, що підключається до будь-якого УМЗЧ. Величезні мінуси, перше, взаємне електричне просочування каналів у сабвуфері по СЧ: для LC-фільтрів, що зводять його до прийнятної величини, знадобиться пристойний кейс, який для купівлі їх компонентів доведеться десь на третину наповнити грошима (у 100 рублевих купюрах). Друге – вихідні опори фільтрів низьких частот ФНЧ разом із вхідним ГГ динаміка утворюють трійник, і кожен канал УМЗЧ теоретично чверть потужності витрачатиме те що, щоб гріти сусіда з його ФНЧ. Насправді – більше, т.к. на потужності та втрати у фільтрах істотні. Тим не менш, система з розфільтруванням за потужністю застосовується в сабвуферах невеликої потужності з незалежними випромінювачами звуку, див.

Поз. 2 - пасивне розфільтрування на окремий басовий УМЗЧ. Втрат потужності немає, взаємовплив каналів слабкіший, т.к. характеристичні опори фільтрів – кіломи та десятки кілом. Нині мало застосовується, т.к. зібрати активний фільтр на мікросхемах виявляється набагато простіше і дешевше, ніж мотати пасивні котушки.

Поз. 3 – активне аналогове розфільтрування. Сигнали каналів складаються простим резисторним суматором, надходять на активний аналоговий ФНЧ, а з нього на басовий УМЗЧ. Взаємовплив каналів мізерний і в звичайних умовах прослуховування непомітний, витрати на компоненти невеликі. Оптимальна схема для саморобного сабвуфера любителя-початківця.

Поз. 4 – повне цифрове розфільтрування. Канальні сигнали подаються на розгалужувач Р, який поділяє кожен з них як мінімум на 2 рівнозначних вихідному. По одному сигналу з пари подається на СЧ-ВЧ УМЗЧ (можливо, безпосередньо, без ФВЧ), а інші об'єднуються в суматорі С. Справа в тому, що при резисторному додаванні на нижніх частотах мідбасу і в підбасі можлива електрична взаємодія сигналів у ФНЧ, кілька спотворює сумарний басовий. У суматорі сигнали складаються цифровим або аналоговим способом, що виключає їх взаємовплив.

З суматора загальний сигнал подається на цифровий ФНЧ із вбудованими аналого-цифровим (АЦП) та цифро-аналоговим (ЦАП) перетворювачами, а з нього – на басовий УМЗЧ. Якість звуку та розв'язка каналів – максимально можливі на сьогоднішній день. Витрати на мікросхеми для цього господарства виявляються посильними, але робота з ІМС вимагає вже деякого радіоаматорського досвіду, і ще більшого – якщо купується не готовий набір (що значно дорожче), а компоненти системи підбираються самостійно.

Оформлення

На рис. дано найбільш уживані схеми акустичного оформлення домашніх сабвуферів. Лабіринти, рупори та ін. не задовольняють вимог компактності. Зеленим виділені схеми, переважні для початківців, жовтим – здійснені ними, а червоним – непридатні. Хто досвідченіший, може здивуватися: 6-й бандпас – для чайників? Нічого страшного, цю чудову басову акустику на трубах можна налаштувати за вихідні. Якщо знати як.

Щит

Оформлення сабвуфера як акустичного екрана (щита, поз. 1) у домашніх умовах можна здійснити, якщо ГГ вбудовані в обшивку стін, т.к. їх розміри можна порівняти з довжинами підбасових хвиль. Звідси гідність – з підбасом жодних проблем, аби динаміки його тягли. Інше – гранична компактність, саб корисної площі взагалі не займає. Але є й серйозні мінуси. Перший – великий обсяг будівельних робіт. Другий - акустичний екран ніяк не впливає на АЧХ РР. «Горбата» – так і співатиме, тому ставити на щит можна лише дорогі низькодобротні та байдужі динаміки. Подминус, так би мовити - їх віддача мала і щит її збільшити не здатний.

Закрита скринька

Великий плюс закритого ящика (поз. 2) - глибоке демпфування ГГ; Для недорогих з високою віддачею високодобротних динаміків це єдино прийнятний тип акустичного оформлення. Але цей плюс тягне за собою і мінус: з глибоким демпфуванням шумова потужність ГГ часто виявляється нижчою від пікової, особливо у дорогих потужних головок. Котушка вже димиться, але хрипів все ще не чути. Потрібен індикатор перевантаження, але найпростіші без електроживлення спотворюють сигнал.

Не менш жирний плюс - гранично гладка плавно падаюча АЧХ і як наслідок - найбільш чистий і живий звук. Тому випускаються висококласні потужні ГГ високої добротності спеціально для установки в закриті ящики або бандпаси 4-го порядку (див. далі).

Мінус - зі всіх АС рівного обсягу у закритого ящика найвища нижча частота, що відтворюється, т.к. він підвищує резонансну частоту динаміка і не здатний підвищити його віддачу на частотах нижче за неї. Тобто. по компактності сабвуфер у закритому ящику проходить із великою натяжкою. Дещо зменшити цей недолік можна, наповнивши ящик синтепоном: він відмінно поглинає енергію звукових хвиль. Термодинамічний процес у ящику тоді з адіабатичного перетворюється на ізотермічний, що рівнозначно збільшенню його обсягу в 1,4 разу.

Ще суттєвий мінус – у закритому ящику можна робити лише пасивний сабвуфер, т.к. електроніка у ньому сильно гріється навіть поміщена у відгороджений відсік. Якщо вам трапляться старі АС 10МАС-1М, поганяйте їх на половинній потужності з півгодини і доторкніться до корпусу – теплий буде.

ФІ

Примітка: у всьому рівнозначений ФІ пасивний випромінювач (ПІ) – замість труби з портом ставлять басовий динамік без магнітної системи та з грузиком замість котушки. «Беззнакувальних» методик розрахунку ПІ немає, тому й у промисловому виробництві ПІ рідкісний виняток. Якщо у вас завалявся басовий динамік, що згорів, можете поекспериментувати - налаштування здійснюється зміною ваги вантажу. Але зважте - активним ПІ краще не робити з тієї ж причини, що і закритий ящик.

Про глибокі щілини

Акустику з глибокими щілинами (поз. 4, 6, 8-10) ототожнюють то ФІ, то лабіринтом, але насправді це самостійний тип акустичного оформлення. Переваг у глибокої щілини маса:

Недолік у глибокої щілини всього один, і то для початківців: неналаштовується після збирання. Як зроблено, так і співатиме.

Про антиакустику

Бандпаси

BandPass у перекладі проходить смуги, так називають АС без прямого випромінювання звуку в простір. Це означає, що АС типу бандпас не випромінюють СЧ внаслідок внутрішнього акустичного його відфільтрування: динамік ставлять у перегородку між резонуючими порожнинами, сполученими з атмосферою портами труб або глибоких щілин. Бандпас – специфічне для сабвуферів акустичне оформлення та для повністю роздільних АС не застосовується.

Бандпаси поділяють за величиною порядку, а порядок бандпаса дорівнює числу його резонансних частот. Високодобротні ГГ ставлять у бандпаси 4-го порядку, де легко організувати акустичне демпфування (поз. 5); низько-і середньодобротні – у бандпаси 6-го порядку. Відчутної різниці як звук між тими і тими, всупереч поширеному переконанню, немає: вже на 4-му порядку досягається згладжування АЧХ на НЧ до 2 дБ і менше. Різниця між ними для любителя в основному в складності налаштування: щоб точно налаштувати 4 бандпас (див. далі) доведеться рухати перегородку. Що стосується бандпасів 8-го порядку, то ще 2 резонансні частоти у них виходять внаслідок акустичної взаємодії тих же 2-х резонаторів. Тому 8 бандпаси іноді називають бандпасами 6-го порядку класу В.

Примітка:ідеалізовані АЧХ на НЧ для деяких типів акустичного оформлення показано на рис. червоний. Зеленим пунктиром – ідеальна АЧХ із погляду психофізіології слуху. Звідки видно, що роботи в електроакустиці ще вистачає та вистачає.

Амплітудно-частотні характеристики однієї і тієї ж головки гучномовця у різному акустичному оформленні

Автосабвуфери

Автомобільні сабвуфери ставлять зазвичай у вантажний відсік, або під сидіння водія, або за спинку заднього сидіння, поз. 1-3 на рис. У першому випадку короб забирає корисний об'єм, у другому саб працює у важких умовах і може бути пошкоджений ногами, у третьому – не всякий пасажир зможе витерпіти потужний бас біля вух.

Останнім часом автомобільний сабвуфер все частіше роблять тип стелс (stealth), вбудованим у нішу заднього крила, поз. 4 і 5. Підбаси достатньої потужності домагаються, застосовуючи спеціальні автодинаміки діаметром 12” з жорстким дифузором, мало схильним до мембранного ефекту, поз. 5. Як зробити сабвуфер для автомобіля шляхом відформування крильової ніші, див. відео.

Відео: автомобільний савбуфер "стелс" своїми руками

Простіше просто не буває

Дуже простий сабвуфер, який не вимагає окремого басового підсилювача, можна зробити за схемою з незалежними випромінювачами звуку (ІЗ), див. рис. Фактично це дві канальних НЧ ГГ, поміщені в довгий загальний корпус, що встановлюється горизонтально. Якщо довжина короба можна порівняти з відстанню між сателітами або шириною екрана телевізора, «розпливання» стерео мало помітно. Якщо ж прослуховування супроводжується переглядом, то зовсім непомітно завдяки мимовільній зорової корекції локалізації джерел звуку.

За схемою з незалежними З можна зробити відмінний сабвуфер для комп'ютера: ящик з динаміками поміщають у дальньому верхньому кутку під стільницею. Порожнина під нею – резонатор, налаштований на дуже низьку частоту, і від невеликої коробочки прорізається несподівано добрий підбас.

ФІ для сабвуфера з незалежними З можна розрахувати в спікершопі. При цьому еквівалентний об'єм Vts беруть вдвічі більше проти виміряного, резонансну частоту Fs в 1,4 рази нижче, а повну добротність Qts в 1,4 рази більше. Матеріал короба, як і всюди далі – МДФ від 18 мм; на потужність сабвуфера від 50 Вт – від 24 мм. Але краще помістити динаміки в закритий ящик, його в даному випадку можна зробити без розрахунку: довжину всередині беруть за місцем установки в межах від 0,5 м (для комп'ютера) до 1,5 м (для великого телевізора). Поперечний переріз короба всередині визначається виходячи з діаметра дифузора динаміків:

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

У найгіршому випадку (підстільний комп'ютерний саб на 6” динаміках) об'єм короба буде 20 л, а еквівалентний із заповненням – 33-34 л. За потужності УМЗЧ до 25-30 Вт на канал цього вистачить, щоб отримати пристойний мідбас.

Фільтри

LC-фільтри в даному випадку краще використовувати типу K. Для них потрібно більше котушок, але в аматорських умовах це несуттєво. У K-фільтрів мале згасання у смузі непропускання, 6 дБ/окт на ланку або 3 дБ/окт на півланку, зате абсолютно лінійна ФЧХ. Крім того, при роботі від джерела напруги (яким з великою точністю є УМЗЧ), K-фільтр мало чутливий до змін імпедансу навантаження.

На поз. 1 рис. дано схеми ланок K-фільтрів та розрахункові формули для них. R для НЧ ГГ береться рівним її імпеданс Z на частоті зрізу ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ рівним імпедансу сателіту z на частоті зрізу ФВЧ 185 Гц (формула на поз. 6). Визначаються Z і z за схемою та формулою на рис. вище (зі схемами вимірів). Робочі схеми фільтрів наведено на поз. 2. Якщо вам більше до душі докупити конденсаторів, а не мотати котушки, такі самі за параметрами можна скласти з П-ланок і напівланок.

Дані та схеми для виготовлення фільтрів простого сабвуфера з незалежними випромінювачами

Згасання ФНЧ у смузі непропускання 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Таке відверто нетривіальне співвідношення виправдане тим, що сателіти розвантажуються від НЧ і дають звук чистіше, а відбитий від ФВЧ залишок НЧ вирушає на НЧ динаміки і робить глибшими баси.

Дані до розрахунку котушок фільтрів наведено на поз. 3. Розташовувати їх потрібно взаємно перпендикулярно, тому що K-фільтри працюють без магнітного зв'язку між котушками. При розрахунку задаються розмірами котушки і знайденої в порядку розрахунку фільтра індуктивності визначають кількість витків. Потім за допомогою коефіцієнта укладання знаходять діаметр дроту в ізоляції, він повинен вийти не менше ніж 0,7 мм. Виходить менше – збільшуємо розміри котушки та перераховуємо.

Налаштування

Налаштування даного сабвуфера зводиться до вирівнювання гучностей басовиків та сателітів на соотв. частоти зрізу. Для цього спочатку готують кімнату до акустичних вимірювань, як описано вище, та тестер з мостом та трансформатором. Далі знадобиться конденсаторний мікрофон. Для комп'ютерного доведеться зробити якийсь мікрофонний підсилювач (МКС) з подачею зміщення на капсуль, т.к. звичайна звукова карта неспроможна одночасно приймати сигнал і емулювати ГЗЧ, поз. 4. Якщо знайдеться конденсаторний мікрофон з вбудованим МУС, хоча б старий МКЕ-101, добре, його вихід підключають прямо до первинної (меншої) обмотки трансформатора. Процедура вимірювань нескладна:

1. Мікрофон закріплюють напроти геометричного центру сателітів на відстані по горизонталі 1-1,5 м.
2. Відключають від УМЗЧ сабвуфер та подають сигнал 185 Гц.
3. Записують показання вольтметра.
4. Нічого не змінюючи в кімнаті, відключають сателіти, підключають саб.
5. Подають на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записують показання тестера.

Тепер потрібно розрахувати резистори, що вирівнюють. Вирівнюють гучності, приглушуючи гучніші ланки за послідовно-паралельною схемою (поз. 5), т.к. необхідно зберегти незмінними за модулем знайдені раніше значення Z та z. Розрахункові формули для резисторів дано на поз. 6. Потужність Rг - не менше 0,03 від потужності УМЗЧ; Rд - будь-яка від 0,5 Вт.

Теж просто

Ще варіант простого, але вже справжнього сабвуфера – зі спареною НЧ МР. Спарювання НЧ динаміків – дуже ефективний спосіб підвищити клас їхнього звучання. Конструкція сабвуфера на спарці старих 10ГД-30 дано на рис. нижче.

Оформлення - дуже досконале, бандпас 6-го порядку. Басовий підсилювач – на TDA1562. Можна використовувати й інші високодобротні ГГ із відносно невеликим ходом дифузора, тоді, можливо, доведеться робити налаштування підбором довжини труб. Виробляється вона за контрольними частотами 63 і 100 Гц слід. чином (контрольні частоти не є резонансними акустичної системи!):

• Готують кімнату, мікрофон та прилади, як описано вище.
• Подають на УМЗЧ по черзі 63 і 100 Гц.
• Змінюють довжини труб, домагаючись різниці показань вольтметра трохи більше 3 дБ (в 1,4 разу). Для гурманів – не більше 2 дБ (1,26 раза).

Налаштування резонаторів взаємозалежне, тому труби потрібно рухати згідно: висунув коротку, на стільки ж, пропорційно до її вихідної довжини, засунув довгу. Інакше можна зовсім засмутити систему: пік оптимуму налаштування у 6-го бандпас дуже гострий.

1. Провал між 63 і 100 Гц – перегородку потрібно зрушити у бік більшого резонатора.
2. Провали з обох боків 100 Гц – перегородку зрушують у бік меншого резонатора.
3. Сплеск ближче до 63 Гц – потрібно збільшити діаметр довгої труби на 5-10%
4. Сплеск ближче до 100 Гц – те саме, але для короткої труби.

Після будь-якої з підгоночних процедур проводиться переналаштування сабвуфера. Для її зручності повне складання на клею спочатку не роблять: перегородку щільно примазують пластиліном, а одну з бічних стінок ставлять на двосторонній скотч. Слідкуйте, щоб не було щілин!

Труби для резонаторів

Готові колінчасті труби для акустики продаються в музичних та радіомагазинах. Телескопічну акустичну трубу можна зробити своїми руками із обрізків пластикових або картонних труб. У тому та іншому випадку поперек внутрішнього гирла потрібно міцно приклеїти 2 відрізки волосіні: один внатяг, інший виступає назовні петлею, див. рис. праворуч. Якщо трубу потрібно розсунути, на тугу волосінь тиснуть олівцем і т.п. Якщо вкоротити – тягнуть за петлю. Налаштування резонатора з трубою таким чином прискорюється у багато разів.

Потужний 6-й порядок

Креслення бандпасу 6-го порядку під 12” ГГ дано на рис. Це вже солідна конструкція для підлоги на потужність до 100 Вт. Налаштовується, як і попередня.

Креслення сабвуфера бандпас 6-го порядку під 12″ динамік

4-й порядок

Раптом у вашому розпорядженні опиниться 12” високодобротна ГГ, на ній можна буде зробити бандпас 4-го порядку тієї ж якості, але компактніший, див. рис; розміри див. Однак налаштувати його буде набагато складніше, т.к. замість маніпуляцій із трубою більшого резонатора доведеться одразу ж рухати перегородку.

Сабвуфер бандпас 6-го порядку під 12″ динамік

Електроніка

До басового УМЗЧ для сабвуфера пред'являється те саме, що й до фільтрів, вимога повної лінійності ФЧХ. Задовольняють йому УМЗЧ, виконані за бруківкою, вона ж на порядок знижує нелінійні спотворення інтегральних УМЗЧ з некомплементарним виходом. УМЗЧ для сабвуфера потужністю до 30 Вт можна зібрати за схемою поз. 1 рис; 60-ватний за схемою на поз. 2. Активний сабвуфер зручно робити на одній мікросхемі 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналів пускають на сателіти, а два інші включають за мостовою схемою на саб, або, якщо він з незалежними ІЗ, пускають на басовики. TDA7385 зручна і тим, що для всіх 4-х каналів має спільні входи функцій St-By і Mute.

За схемою поз. 3 виходить хороший активний фільтр сабвуфера. Посилення його підсилювача, що нормує, регулюється змінним резистором на 100 кОм в широких межах, тому в більшості випадків відпадає досить-таки муторна процедура вирівнювання гучностей саба і сателітів. Сателіти в такому варіанті включаються без ФВЧ, а підсилювачі СЧ-ВЧ вбудовують потенціометри передустановки гучності зі шліцами під викрутку.

Можливо, вам захочеться розрахувати щілинний саб з нуля, а не возитися з переналаштуванням сабвуферів-прототипів під свій динамік. У такому випадку пройдіть посилання: //cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php . Автор, треба віддати йому належне, зумів на рівні «для чайників люміневих» пояснити, як за допомогою сучасних софтів розрахувати та зробити висококласний сабвуфер. Однак у великій справі не без промаху, тому, вивчаючи джерело, майте на увазі:

І все таки…

Самому зробити саб справа цікава, корисна для розвитку розуму і майстерності, до того ж хороший басовий динамік коштує в півтора рази дешевше пари класом нижче. Однак на контрольних прослуховуваннях і запеклі експерти, і випадкові слухачі «з вулиці» за інших рівних умов однозначно віддають перевагу системам озвучування з повним поділом каналів. Так що прикиньте спочатку: а чи не доведеться вам все-таки по руках і гаманцю кілька роздільних колонок?

Як зробити сабвуфер потужнішим

Як зробити сабвуфер потужнішим - це питання, яке цікаве великій кількості користувачів. Адже саме за допомогою сабвуфера можна зробити так, щоб низькі частоти також були добре відмінними від інших елементів мелодії.
Крім того, з таким сабом баси зазвучать ще голосніше та якісніше. З цієї статті читач дізнається, як сабвуфер зробити сильнішим.

Як зробити саб потужнішим

Природно, щоб буфер став потужнішим, необхідно використовувати спеціальні підсилювачі звуку (див.).
Якщо до акустичну систему буде додано ще й підсилювач, то в результаті можна буде досягти наступного:

• Чи стане вищою не тільки потужність звучання, але покращиться також і якість відтворюваних композицій. У такому разі підсилювач звуку виступатиме в ролі джерела енергії. З його допомогою здійснюватиметься управління динаміками, а також самим сабвуфером. Крім того, для цього користувачеві не доведеться докладати жодних зусиль.

Це пов'язано з тим, що сабвуфери не мають обмежень відтворення. Іншими словами, мелодія звучатиме однаково добре на будь-якому рівні гучності (і на найнижчій, і на найвищій).

• У деяких випадках прилад купується вже після того, як було вмонтовано головний апарат. Але справа в тому, що майже всі сучасні магнітоли мають вбудований підсилювач звуку. Тому перед тим як йти купувати додатковий агрегат, рекомендується переконатися, що він потрібен;
• Якщо надто потужна, то для її роботи може знадобитися велика кількість енергії. Сабвуфер також має високу потужність, тому він вимагає великої кількості енергії для хорошої продуктивності. Багато магнітоли не в змозі це забезпечити, тому доводиться купувати додатково підсилювач.

Примітка: будь-який сабвуфер вимагає встановлення додаткового підсилювача, якщо користувач хоче отримати дійсно якісне звучання.

Види підсилювачів

Нині відрізняють кілька основних видів підсилювачів звуку:

• Монопідсилювачі, призначені для низькочастотних сабвуферів;
• Двоканальні, які використовуються, якщо в машині встановлено лише . У такому разі такий підсилювач дозволяє зменшити витрати енергії акумулятора, оскільки він впливає тільки на одну пару колонок;
• Триканальні, які необхідні у разі, якщо в автомобілі, крім фронтальної акустики, є ще й сабвуфер;
• Чотирьохканальні. Це пристрій, за допомогою якого можна посилити всю акустичну систему, а не лише її окремі елементи.

Посилення сабвуфера

Зі всієї акустичної системи, найскладніше посилити саме сабвуфер.Тому в даний час у продажу можна зустріти безліч різноманітних підсилювачів для цього компонента акустичної системи.
Вони мають спеціалізоване призначення та використовуються тільки для посилення низькочастотників.

Якщо виникла потреба удосконалення звучання сабвуфера, потрібно враховувати такі моменты:

• 1-канальні підсилювачі нормально функціонують лише з широким діапазоном опору. У такому разі вже є додаткове налаштування тембру звучання голосів. Також є окремі фільтри, які допомагають басам видавати всю свою потужність;
• Дво- і чотириканальні пристрої теж відмінно підсилюють сабвуфер. Проте вони можуть впоратися з ефектом низького імпедансу. Це пов'язано з тим, що вони дуже швидко нагріваються, коли сабвуфер грає на повну котушку.

Тому ідеальним варіантом для сабвуферів є такі підсилювачі, які дозволять видавати сабу збалансований звук. Рекомендується вибирати пристрої з параметрами 50-200 Вт.

Що потрібно враховувати

Важливо розуміти, що знайти підходящий підсилювач – це справа нехитра.
У цьому процесі необхідно враховувати такі моменти:

• Опір сабвуфера має бути номінальним. В іншому випадку один із пристроїв вийде з ладу;
• Підсилювач повинен мати достатню потужність для того, щоб витримувати навантаження, що з'являються через вплив саба;
• Найбільш відповідну потужність називають номінальною або RMS. Це така потужність, яку сабвуфер може витримати без зміни параметрів.

Примітка: для підсилювача така потужність має бути максимальною.

Вибір правильного підсилювача

В даний час існує кілька думок з приводу того, яким же має бути підсилювач для сабвуфера:

• Він повинен бути слабшим за динаміку;
• Обидва пристрої повинні мати однакову потужність;
• Підсилювач має бути потужнішим.

Давайте розглянемо кожен із цих варіантів докладніше, щоб дізнатися, який із них є оптимальним.
Багато хто вважає, що перший варіант взагалі нікуди не годиться. Але насправді вони помиляються. Використання підсилювача з меншою потужністю, ніж у саба має право жити, але фахівці не рекомендують робити цього. Через деякий час пристрій може перегоріти через велике навантаження на нього.
Якщо потужність обох пристроїв має однакові показники, це теж не дуже добре. У такому разі може виникнути серйозна проблема – перегрів звукової котушки. А це, у свою чергу, спричинить різні наслідки.

Підсилювач для сабвуфера Блаупункт

До сабвуфер може бути виконано своїми руками. Однак потрібно враховувати, що цей процес непростий (особливо якщо використовувати пасивний пристрій).
Тому перед початком роботи слід ознайомитись з фото на цю тему. Якщо десь знайдено відео інструкцію – це буде найкращий варіант. У ній можна буде знайти докладний опис роботи. Тим паче, що вартість цього процесу в салоні може вдарити по кишені.

Багато меломанів хочуть зробити свій сабвуфер потужнішим, щоб баси гриміли на повну котушку. Звичайно, найпростіший спосіб вирішення проблеми - купити потужнішу модель сабвуфера і не морочити собі голову різними схемами та магнітами. Але не завжди є гроші на новий пристрій, він коштує зовсім не дешево.
Якщо ви не хочете купувати нову АС, але вам мало її номінальної потужності, тобто кілька способів покращення якості звучання.

Як збільшити потужність сабвуфера

• Що нам потрібно?
• Інструкція
• Варто звернути увагу
• Поради

• Що нам потрібно?
• Інструкція
• Варто звернути увагу
• Поради

• Що нам потрібно?
• Інструкція
• Поради
• Варто звернути увагу

Спосіб 1: Перестановка сабвуфера

Що нам потрібно?

Інструкція

Перемістіть сабвуфер у кут кімнати та поставте його на підлогу. Низькі частоти краще поширюються знизущо дозволить значно покращити звук. Те саме можна зробити і з аудіосистемою в автомобілі, розмістивши сабвуфер на дні багажника або на підлозі в салоні (під сидінням), щоб відчути баси.

Варто звернути увагу

Місце, де буде встановлено сабвуфер, потрібне весь час тримати у чистотіщоб він не забруднювався від пилу.

Поради

Краще помістити пристрій у кутку, протилежному до того, де ви частіше знаходитесь.

Спосіб 2: Технічне втручання

Що нам потрібно?

2. Транзисторний каскад.
3. Паяльник.

Інструкція

Якщо ви маєте навички роботи зі схемами, ви можете збільшити потужність сабвуфера за допомогою технічного втручання. У більшості подібних пристроїв використовується схема TDA7294 або TDA7293.

Можна припаяти до неї додатковий каскад посилення через міст із конденсаторів. Тут необхідні певні знання всіх параметрів і вміння працювати з паяльником і схемами.

Варто звернути увагу

В інструкції до сабвуфера або виробника потрібно вивідати всі технічні характеристики пристрою, щоб правильно підібрати номінали елементів.

Поради

Можна звернутися до фахівця, який за свою роботу вимагатиме менше грошей, ніж коштує новий сабвуфер.

Спосіб 3: Заміна динаміка

Що нам потрібно?

1. Новий кращий динамік.

3. Можливо додатковий магніт.

Інструкція

Досить простий спосіб – замінити динамік у сабвуфері. Звичайно, його доведеться купити, але коштує він дешевше, ніж новий пристрій. Але є в такому способі і мінус: можна встановити динамік, який не підходитиме до номінальних показників сабвуфера. Тобто ви купите більш потужний і дорогий динамік, але підсилювач «не витягуватиме» його. У такому разі можна встановити в динамік більший і потужний магніт. Це має вирішити проблему.

Варто звернути увагу

Насправді динаміки мало чим відрізняються один від одного, крім розміру. Тому можна покращити ваш динамік за допомогою додаткової обмотки із дроту та встановлення додаткового магніту.

Поради

Перед вище описаними діями краще порадитись із фахівцем, звичайно, якщо ви самі таким не є.

Почалося все з того, що півтора роки тому купив 12-дюймовий низькочастотний динамік з метою зібрати автомобільний сабвуфер. Але часу не вистачало, і динамік залежав у мене в квартирі. І ось півтора роки по тому, нарешті, зважився зібрати, але не автомобільний, а активний домашній сабвуфер. У цій статті описуватиму покрокову інструкцію з розрахунку та збирання сабвуферів такого типу.

1. Розрахунок та конструювання корпусу (ящика) сабвуфера

Для розрахунку корпусу сабвуфера нам знадобляться:

• Параметри Тіля-Смолла для гучномовця,
• Програма для розрахунку акустичних оформлень

1.1.Вимірювання параметрів Тіля-Смолла для гучномовця

Зазвичай ці параметри вказуються виробником у паспорті гучномовця або на сайті. Але зараз більшість гучномовців, що продаються на ринках (у тому числі і мій гучномовець), не мають зазначених цих параметрів або не відповідають їм (попри численні спроби, мені так і не вдалося знайти мій динамік в інтернеті, а про параметри Тіля-Смолла вже і мови не могло бути). Тому нам доведеться виміряти все самому.

Для цього нам знадобиться:

• Комп'ютер або ноутбук з ДОБРОЮ (тобто з лінійною АЧХ) звуковою картою,
• Програмний генератор звукового сигналу, що використовує вихід навушників звукової карти (мені особисто подобається програма
• Вольтметр змінної напруги зі здатністю вимірювати напругу порядку 0,1мВ,
• Скринька з фазоінвертором,
• Резистор 150-220 Ом,
• Роз'єми, дроти і т.д.

1.1.1. Спочатку перевіримо лінійність АЧХ звукової карти. Існує велика кількість програм, що автоматично вимірюють АЧХ в діапазоні 20-20000Гц (при підключеному стані виходу навушників до входу мікрофона звукової карти). Але тут я описуватиму ручний метод вимірювання АЧХ в діапазоні 10-500Гц (для вимірювання параметрів Тіля Смолла низькочастотного випромінювача важливий тільки цей діапазон). Якщо під рукою не опинився вольтметр змінної напруги зі здатністю вимірювати напругу порядку 0,1мВ, не турбуйтеся, можна використовувати звичайний недорогий мультиметр (Тестер). Зазвичай такі мультиметри вимірюють змінну напругу з точністю 0,1В а постійну напругу з точністю 0,1 мВ. Щоб вимірювати змінну напругу порядку кілька мВ, потрібно лише поставити діодний міст перед входом мультиметра і вимірювати в режимі вольтметра постійної напруги в діапазоні до 200мВ.

Спочатку підключаємо вольтметр до виходу навушників (або до правого або до лівого каналу).

Відключаємо всі звукові ефекти та еквалайзери, відкриваємо властивості динаміків та ставимо рівень гучності на 100%.

Відкриваємо програму, натискаємо "Options", в "Tone Interval" вибираємо "Frequency", і ставимо крок на 1Гц.

Закриваємо Options, ставимо рівень гучності на 100%, ставимо початкову частоту на 10Гц і натискаємо Play. Кнопкою "+" починаємо плавно, кроком 1Гц, підвищувати частоту генератора до 500Гц.

У цьому дивимося значення напруги на вольтметрі. Якщо максимальна різниця амплітуди знаходиться в межах 2дБ (1,259 рази), то така звукова карта підходить для вимірювання параметрів динаміка. У мене, наприклад, максимальне значення становило 624мВ, а мінімальне 568мВ, 624/568 = 1,09859 (0,4 дБ), що цілком допустимо.

1.1.2. Перейдемо до довгоочікуваних параметрів Тіля-Смолла. Мінімум параметрів, за якими можна розрахувати та сконструювати акустичне оформлення (в даному випадку сабвуфер) це:

• Резонансна частота (Fs),
• Повна електромеханічна добротність (Qts),
• Еквівалентний обсяг (Vas).

Для більш професійного розрахунку знадобиться ще більше параметрів, такі як механічна добротність (Qms), електрична добротність (Qes), чутливість (SPL) тощо.

1.1.2.1. Визначення резонансної частоти (Fs) гучномовця.

Збираємо таку схему.

Динамік при цьому повинен знаходитися у вільному просторі якнайдалі від стін, підлоги та стелі (я повісив його з люстри). Знову відкриваємо програму NCH Tone Generator, наполягаємо на гучності так, як було описано вище, ставимо початкову частоту на 10Гц і починаємо плавно, кроком 1Гц збільшувати частоту. При цьому знову ж таки дивимося на значення вольтметра, яке спочатку зростатиме, досягне максимальної точки (Umax) на частоті власного резонансу (Fs), і почне зменшуватися до мінімальної точки (Umin). При подальшому збільшенні частоти напруга плавно зростатиме. Графік залежності напруги (активного опору динаміка) від частоти сигналу має такий вигляд.

Та частота, де значення вольтметра максимальна, і є приблизна резонансна частота (при кроці 1Гц). Щоб визначити точну резонансну частоту, потрібно області приблизної резонансної частоти змінювати частоту кроком не на 1Гц, а 0,05Гц (точність 0,05Гц). Записуємо резонансну частоту (Fs), мінімальне значення вольтметра (Umin), значення вольтметра на резонансній частоті (Umax) (надалі вони стануть у нагоді для розрахунку наступних параметрів).

1.1.2.2. Визначення повної електромеханічної добротності (Qts) гучномовця.
Знаходимо UF1,F2 за такою формулою.

Змінюючи частоту, досягаємо значень вольтметра відповідних напрузі UF1,F2. Частот буде дві. Одна нижче резонансної частоти (F1), інша вище (F2).

Перевіряти правильність розрахунків можна такою формулою.

Якщо різниця Fs і Fs не перевищує 1Гц, то сміливо можна продовжити вимірювання. Якщо ні, треба все зробити спочатку. Знаходимо механічну добротність (Qms) за цією формулою.

Електричну добротність (Qes) знаходимо за цією формулою.

І, нарешті, визначаємо повну електромеханічну добротність (Qts) за цією формулою.

1.1.2.3. Визначення еквівалентного об'єму (Vas) гучномовця.

Для визначення точного еквівалентного обсягу нам знадобиться заздалегідь виготовлений, міцний, герметичний ящик-фазоінвертор з отвором для динаміка.

Об'єм ящика залежить від діаметра динаміка, і вибирається згідно з цією таблицею.

Закріплюємо динамік до ящика та підключаємо до схеми описаної вище (Рис.9). Знову відкриваємо програму NCH Tone Generator, ставимо початкову частоту на 10Гц і кнопкою + починаємо плавно, кроком 1Гц, підвищувати частоту генератора до 500Гц. При цьому дивимося на значення вольтметра, яке знову ж таки почне зростати до частоти FL потім зменшуватися, досягнувши мінімальної точки на частоті налаштування фазоінвертора (Fb), знову зростати і досягти максимальної точки на частоті FH, потім зменшаться і знову повільно зростати. Графік залежності напруги від частоти сигналу має вигляд двогорбого верблюда.

І нарешті, знаходимо еквівалентний обсяг (Vas) за цією формулою (де Vb-обсяг ящика з фазоінвертором).

Повторюємо усі наші виміри 3-5 разів і беремо середнє арифметичне значення всіх параметрів. Наприклад, якщо ми отримали значення Fs відповідно 30,45 Гц 30,75 Гц 30,55 Гц 30,6 Гц 30,8 Гц, то беремо (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5= 30,63 Гц.

В результаті всіх моїх вимірювань я отримав такі параметри для динаміка:

• Fs = 30.75 Гц
• Qts=0.365
• Vas=112.9≈113 л

1.2.Моделювання та розрахунок корпусу (ящика) сабвуфера програмою JBL Speakershop.

Існує кілька варіантів акустичних оформлень, у тому числі найбільш поширені такі варианты.

• Vented box-ящик з фазоінвертором,
• Band-pass 4-го, 6-го та 8-го порядку,
• Passive radiator-ящик з пасивним випромінювачем,
• Closed box-закритий ящик.

Тип акустичного оформлення вибирається, виходячи з параметрів Тіля-Смолла гучномовця. Якщо Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то виключно у Vented box або Band-pass або Closed box. Якщо 50

Спочатку скачуємо та встановлюємо програму. Ця програма написана для Windows XP і не працює у Windows 7. Щоб змусити програму працювати у Windows 7, потрібно завантажити та встановити віртуальну машину Windows Virtual PC-XP Mode (завантажити можна з офіційного сайту Microsoft), та запустити інсталяцію JBL Speakershop через неї. Відкривати JBL Speakershop також потрібно через віртуальну машину. Після відкривання програми бачимо такий інтерфейс.

Натискаємо "Loudspeaker" і вибираємо "Parameters - minimum", у відкритому вікні пишемо, відповідно, значення резонансної частоти (Fs), значення еквівалентного об'єму (Vas), значення повної електромеханічної добротності (Qts) і натискаємо "Accept".

При цьому програма запропонує два оптимальні (з найбільш рівною АЧХ) варіанти, один у закритому оформленні (Closed box), інший у Vented box (ящик з фазоінвертором). Натискаємо “plot”(і в області Vented box та в області Closed box) та дивимося на графік АЧХ. Вибираємо те оформлення, АЧХ якого найбільше підходить до наших вимог.

У моєму випадку це Vented box, оскільки на низьких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплітуди набагато більший, ніж у Vented box (Малюнок вище).

Якщо обсяг ящика в оптимальному варіанті влаштовує, можна побудувати ящик з таким обсягом і насолодиться звучанням сабвуфера. Якщо ні (при надто великих обсягах), то потрібно задати свій обсяг (чим ближче до оптимального обсягу, тим краще) і розрахувати оптимальну частоту налаштування фазоінвертора.

Для цього в області Vented box натискаємо "Custom", у вікні пишемо свій обсяг ящика, натискаємо "Optimum Fb" (при цьому програма розрахує оптимальну частоту налаштування фазоінвертора, при якому АЧХ акустичного оформлення буде найбільш лінійною) а потім "Accept".

Натискаємо “Box” і вибираємо “Vent…”, у вікні в області “Custom” пишемо діаметр труби (Dv), який будемо використовувати як фазоінвертор. Якщо використовувати два фазоинвертора, то ставимо крапку на “Area” і пишемо сумарну площу перерізу труб.

Натискаємо "Accept" та в області "Custom" на рядку Lv з'явиться довжина труби фазоінвертора. Тепер, коли ми знаємо внутрішній обсяг ящика, діаметр і довжину труби фазоінвертора, то сміливо можна перейти до конструювання акустичного оформлення, проте якщо дуже хочеться дізнатися оптимальне співвідношення сторін ящика то можна натиснути "Box", вибрати "Dimensions ...".

1.3.Конструювання корпусу (ящика) сабвуфера

Для здобуття високоякісного звучання необхідно не тільки правильно розрахувати, але і ретельно виготовити корпус акустичного оформлення. Після визначення внутрішнього обсягу ящика, довжини та діаметра труби фазоінвертора, можна сміливо надійти до виготовлення корпусу сабвуфера. Матеріал ящика має бути досить міцним та жорстким. Найбільш підходящий матеріал для корпусів акустичних оформлень великої потужності є двадцятиміліметровий МДФ. Стіни ящика кріпляться один до одного шурупами, а щілини між ними намазуються герметиком або силіконом. Після виготовлення ящика робляться отвори для ручок і приступають до обробки зовнішньої поверхні. Усі нерівності вирівнюються за допомогою замазки або епоксидної смоли (в замазку я додаю трошки клею ПВА, що запобігає появі тріщин з часом та знижує рівень вібрацій). Після висихання замазки поверхні потрібно відшліфувати до отримання рівних стін. Готовий ящик можна як пофарбувати, так і покрити декоративною плівкою, що самоклеїться, або просто приклеїти щільну тканину. Зсередини до стін ящика клеїться звукопоглинаючий матеріал, що складається з вати та марлі (у моєму випадку я приклеїв ватину). Як фазоінвертор можна використовувати пластикову каналізаційну трубу або паперову стрижень від різних рулонів, а також готовий фазоінвертор який можна купити майже в будь-якому музичному магазині.

Корпус активного сабвуфера складається із двох відсіків. У першому відсіку розташовується власне гучномовець, тоді як у другому вся електрична частина (формувач сигналу, підсилювач, блок живлення……). У моєму випадку я розташував блок суматорів та блок фільтрів в окремому відсіку від блоку підсилювача потужності, блоку живлення та блоку охолодження. Зсередини до стін відсіку блоку суматорів та блоку фільтрів приклеїв фольгу, яку підключив до землі (GND). Фольга запобігає впливу зовнішніх полів і зменшує рівень шумів.

Якщо використовуватимете мої друковані плати, то ці відсіки повинні мати такі розміри.

2. Електрична частина активного сабвуфера

Перейдемо до електричної частини активного сабвуфера. Загальна схема та принцип роботи пристрою є цією схемою.

Пристрій складається із чотирьох блоків, зібраних на окремих друкованих платах.

• Блок суматорів (Summators),
• Блок фільтрів (Subwoofer driver),
• Блок підсилювача потужності (Power amplifier),
• Блок живлення (Power supply) та блок охолодження (Heatsink fun).

Спочатку звуковий сигнал надходить у блок суматорів (Summators), де відбувається підсумовування сигналів правого та лівого каналів. Потім надходить у блок фільтрів (Subwoofer driver), де йде формування сигналу сабвуфера, що включає регулятор гучності, subsonic filter (фільтр інфра низьких частот), bass booster (збільшення гучності на певній частоті) і Crossover (фільтр нижніх частот). Після формування сигнал надходить у блок підсилювача потужності (Power amplifier), а потім у гучномовець.
Обговоримо ці блоки окремо.

2.1.Блок суматорів (Summators)

2.1.1.Схема

Спочатку розглянемо схему суматорів, наведену малюнку нижче.

Звуковий сигнал із зовнішніх пристроїв (комп'ютер, CD-плеєр……..) надходить у блок суматорів, який має 6 стерео входів. 5 з них є звичайними лінійними входами, що відрізняється один від одного тільки типом роз'єму. А шостий це високовольтний вхід, до якого можна підключати вихід динаміків (наприклад, музичний центр чи автомагнітола, які не мають лінійного виходу). Кожен вхід має окремий суматор на операційних підсилювачах, що зміщує сигнали правого та лівого каналів, що запобігає надходженню звукового сигналу з одного зовнішнього пристрою в іншу, при цьому дозволяє одночасно підключати до сабвуферу кілька зовнішніх пристроїв. А також є виходи (п'ять виходів, шість просто не помістився на платі, тому і не поставив), які дають можливість подати той же сигнал, який надходить у сабвуфер, до входу широкосмугової стерео системи. Це дуже зручно, коли джерело звуку має лише один вихід.

2.1.2.Компоненти

Як операційні підсилювачі використані TL074 (5шт.). Резистори розраховані потужність 0,25Вт чи вище (номінали опорів показані на схемі). Усі електролітичні конденсатори мають номінальну напругу 25 Вольт або вище (номінали ємностей показані на схемі). Як неполярні конденсатори можна використовувати керамічні або плівкові конденсатори (краще плівкові), але якщо дуже хочеться, можна поставити спеціальні аудіо конденсатори (конденсатори, призначені для використання у високоякісних аудіо системах). Дроселі в ланцюзі живлення операційних підсилювачів призначені для придушення шумів, що надходять з блоку живлення. Котушки L1-L4 містять 20 витків, намотаних мідним проводом з діаметром 0,7мм, на стрижні гелевої ручки (3мм). Також використані рознімання типів RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.

2.1.3.Друкована плата

Друкована плата виготовлена ​​за . Після паяння деталей друковану плату слід покрити для уникнення окислення міді.

2.1.4.Фото готового блоку суматорів

Живиться блок суматорів від двополярного джерела живлення напругою ±12В. Вхідний опір становить 33кОм.

2.2.Блок фільтрів (Subwoofer driver)

2.2.1.Схема

Розглянемо схему драйвера сабвуфера, наведену малюнку нижче.

Підсумовований сигнал із блоку суматорів надходить у блок фільтрів, який складається з наступних частин:

• Регулятор гучності (volume regulator),
• Фільтр інфра низьких частот (subsonic filter),
• Підсилювач басу певної частоти (bass booster),
• Фільтр нижніх частот (crossover).

Регулювання гучності відбувається на двох рівнях. Перший при вході сигналу в блок фільтрів, який зменшує рівень власних "шумів" блоку суматорів, другий при виході сигналу з блоку фільтрів, який зменшує рівень власних "шумів" блоку фільтрів. Регулює гучність за допомогою змінного резистора VR3. Після першого рівня регулювання гучності сигнал надходить у так званий "бас бустер", що є пристрій, який збільшує амплітуду сигналів певної частоти. Тобто якщо частота налаштування бас бустера вставлений, наприклад на 44Гц, а рівень посилення на 14дБ, то АЧХ має такий вигляд ( Ряд1).

Ряд2- частота налаштування = 44Гц, рівень посилення = 9дБ,
Ряд3- частота налаштування = 44Гц, рівень посилення = 2дБ,
Ряд4- частота налаштування = 33Гц, рівень посилення = 3дБ,
Ряд5- Частота налаштування = 61Гц, рівень посилення = 6дБ.

Частота налаштування бас бустера вставляється за допомогою змінного резистора VR5 (не більше 25...125Гц), а рівень посилення резистором VR4 (не більше 0...+14дБ). Після бас бустера сигнал надходить у фільтр інфранізких частот (subsonic filter), який є фільтром, що зрізає небажані, ультранизькі сигнали, які вже не чують для людини, але можуть сильно перевантажити підсилювач, тим самим зменшуючи дійсну вихідну потужність системи. Частота зрізу фільтра регулюється за допомогою змінного резистора VR2 у межах 10...80Гц. Якщо, наприклад, частота зрізу вставлена ​​на 25Гц, то АЧХ має такий вигляд.

Після фільтра інфранізких частот сигнал надходить у фільтр нижніх частот (crossover), який зрізує верхні, непотрібні для сабвуфера (середні + високі) частоти. Частота зрізу регулюється з допомогою змінного резистора VR1 не більше 30…250Гц. Крутизна згасання становить 12дБ/октава. АЧХ має такий вигляд (при частоті зрізу 70Гц).

2.2.2.Компоненти

Як операційні підсилювачі використані TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) та NE5532 (1шт.). Резистори розраховані потужність 0,25Вт чи вище (номінали опорів показані на схемі). Усі електролітичні конденсатори мають номінальну напругу 25 Вольт або вище (номінали ємностей показані на схемі). Як неполярні конденсатори можна використовувати керамічні або плівкові конденсатори (краще плівкові). Дроселі в ланцюзі живлення операційних підсилювачів призначені для придушення шумів, що надходять з блоку живлення. Також використано три здвоєних (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) і два лічильників змінних (50кОм-6шт.) резисторів. Як четвірковий змінних резисторів можна використовувати два здвоєних.

2.2.3.Друкована плата

Файли друкованої плати у форматі *.lay та *.pdf можна завантажити наприкінці статті.

2.2.4.Фото готового блоку фільтрів

Живиться блок фільтрів від двополярного джерела живлення напругою ±12В.

2.3.Блок підсилювача потужності (Power amplifier).

2.3.1.

Як підсилювач потужності використовується підсилювач Ентоні Холтона з польовими транзисторами у вихідному каскаді. Статей, що описують принцип роботи, складання та налаштування підсилювача в інтернеті дуже багато. Тому я обмежусь вкладенням схеми та моєї версії друкованої плати.

2.3.2.Друкарська плата

Файли друкованої плати у форматі *.lay та *.pdf можна завантажити наприкінці статті. Живиться блок підсилювача потужності від двополярного джерела живлення напругою ±50…63В. Вихідна потужність підсилювача залежить від напруги живлення та кількості пар польових транзисторів (IRFP240+IRFP9240) у вихідному каскаді.

2.4. Блок живлення та блок охолодження (Power supply)

2.4.1.Схема

2.4.2.Компоненти

Як трансформатор живлення можна використовувати як готовий, так і саморобний трансформатор потужністю приблизно 200Вт. Напруги вторинних обмоток показано на схемі.

Діодний міст Br2 розрахований на струм 25А. Конденсатори C1…C12, С29…С31 повинні мати номінальну напругу 25В. Конденсатори C13…C28 повинні мати номінальну напругу 63В (при напрузі живлення нижче 60В), або 100В (при напрузі живлення вище 60В). Як неполярні конденсатори краще використовувати плівкові конденсатори. Усі резистори розраховані на потужність 0,25Вт. Терморезистор R5 намазується термопастою і прикріплюється до підсилювача радіатора. Робоча напруга вентилятора 12В.

2.4.3.Друкована плата

Файли друкованої плати у форматі *.lay та *.pdf можна завантажити наприкінці статті.

3. Завершальний етап складання сабвуфера

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
U1-U5	Операційний посилювач	TL074	5			До блокноту
C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42		10 мкФ	14			До блокноту
C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38	Конденсатор	33 пФ	14			До блокноту
C11-C14, C19-C22, C31-C34	Конденсатор	0.1 мкФ	12			До блокноту
C17, C18	Електролітичний конденсатор	470 мкФ	2			До блокноту
R1, R2	Резистор	390 Ом	2			До блокноту
R3, R12	Резистор	15 ком	2			До блокноту
R4, R16-R18	Резистор	20 ком	4			До блокноту
R5, R13-R15	Резистор	13 ком	4			До блокноту
R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47	Резистор	68 ком	10			До блокноту
R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48	Резистор	22 ком	10			До блокноту
R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50	Резистор	10 ком	10			До блокноту
R19, ​​R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44	Резистор	22 Ом	8			До блокноту
L1-L4	Котушка індуктивності	20x3мм	4	20 витків, провід 0.7мм, оправа 3мм		До блокноту
L5-L13	Котушка індуктивності	100 мГн	10			До блокноту
	Блок фільтрів
U1	Операційний посилювач	TL072	1			До блокноту
U2, U4	Операційний посилювач	TL074	2			До блокноту
U3	Операційний посилювач	NE5532	1			До блокноту
C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23	Конденсатор	0.1 мкФ	14			До блокноту
C6	Конденсатор	15 нФ	1			До блокноту
C11-C14	Конденсатор	0.33 мкф	4			До блокноту
C21, C22	Конденсатор	82 нФ	2			До блокноту
VR1-VR3, VR5	Змінний резистор	50 ком	4			До блокноту
VR4	Змінний резистор	20 ком	1			До блокноту
R1, R3, R4, R6	Резистор	6.8 ком	4			До блокноту
R2, R10, R11, R13, R14	Резистор	4.7 ком	5			До блокноту
R5, R8	Резистор	10 ком	2			До блокноту
R7, R9	Резистор	18 ком	2			До блокноту
R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27	Резистор	2 ком	8			До блокноту
R18, R25	Резистор	3.6 ком	2			До блокноту
R19, ​​R21	Резистор	1.5 ком	2			До блокноту
R23, R24, R30, R31, R33	Резистор	20 ком	5			До блокноту
R28	Резистор	13 ком	1			До блокноту
R29	Резистор	36 ком	1			До блокноту
R32	Резистор	75 ком	1			До блокноту
R34, R35	Резистор	15 ком	2			До блокноту
L1-L8	Котушка індуктивності	100 мГн	1			До блокноту
	Блок підсилювача потужності
T1-T4	Біполярний транзистор	2N5551	4			До блокноту
T5, T9, T11, T12	Біполярний транзистор	MJE340	4			До блокноту
T7, T8, T10	Біполярний транзистор	MJE350	3			До блокноту
T13, T15, T17	MOSFET-транзистор	IRFP240	3			До блокноту
T14, T16, T18	MOSFET-транзистор	IRFP9240	3			До блокноту
D1, D2, D5, D7	Випрямний діод	1N4148	4			До блокноту
D3, D4, D6	Стабілітрон	1N4742	3			До блокноту
D8, D9	Випрямний діод	1N4007	2