Для того чтобы в полной мере наслаждаться современной музыкой в машине, нужна хорошая акустическая система, и достаточно большую роль в ней играет сабвуфер. Разумеется, во многих автомобилях изначально установлена качественная акустика, но стоят они достаточно много. Поэтому многие интересуются как собрать сабвуфер своими руками в машину, ведь сейчас это оптимальный вариант, который позволит получить хорошее качество . В этой статье мы расскажем об этом.
Причина, по которой сабвуфер в автомобиле необходим, достаточно проста – он предназначен для максимально качественного воспроизведения низких частот, что крайне важно для ряда музыкальных направлений. При этом нельзя забывать о необходимости дополнять звучание сабвуфера качественной акустической системой, которая воспроизводит средние и высокие частоты.
Выбор динамика для сабвуфера в автомобиль
Для того, чтобы сделать сабвуфер в авто своими руками, необходимо в первую очередь выбрать правильный динамик. Это достаточно важно, ведь именно этот выбор будет влиять на размер короба и спектр воспроизводимых частот. В настоящее время стандартными вариантами являются следующие динамики:
- 6 дюймов – применяются в качестве источника мид-баса, (в сочетании с более крупными сабвуферами);
- 8 дюймов – используются для воспроизведения фронтальных басов;
- 10 дюймов – отличный вариант для колонок, внутренний объем которых будет составлять от 15 до 20 литров;
- 12 дюймов – дают очень качественный звук, но для них нужна коробка от 25 до 35 литров;
- 15 дюймов – дают очень мощный бас, но требуют достаточно большого корпуса объемом от 60 до 90 литров.
Также если вы хотите собрать сабвуфер в авто своими руками, то достаточно важным параметром является выбор правильного сопротивления звуковой катушки. При этом нужно помнить о следующем соотношении – чем меньше сопротивление усилителя, тем выше его мощность. Но это не обозначает, что нужно выбирать минимальные значения, ведь при сопротивлении в 1-2 Ома, качество звучания будет значительно хуже. Приемлемым вариантом будет сопротивление от двух до четырех Ом.
У специалистов нет единого мнения относительно оптимальной мощности динамика. Одно известно точно – оптимальным вариантом будет, если мощность динамика будет несколько выше мощности усилителя. Ведь большинство систем не рассчитано на длительную работу на максимальной громкости, которая может привести к снижению качества звука и появлению нелинейных искажений.
Проектировка сабвуфера для автомобиля
Для того чтобы сделать самодельный сабвуфер для вашей машины, необходимо понять как именно будет выглядеть его будущий корпус, каких он будет размеров, формы, и т.д. Самым лучшим вариантом для этого будет воспользоваться программой WinISD, которая позволит виртуально сделать сабвуфер для машины в соответствии с его основными характеристиками.
Для этого необходимо знать следующие параметры динамика:
- Vas – эквивалентный объем;
- Qts – добротность динамика;
- Fs – частота акустического резонанса в открытом пространстве;
- Z – сопротивление динамика;
- Pe – предельная шумовая мощность;
- Qms – механическая добротность;
- Qes – электрическая добротность;
- Dia – диаметр диффузора.
У стандартных динамиков уже имеются определенные заданные характеристики. Например, эквивалентный объем:
- Для ГДН35 – от 40 до 50 литров;
- Для ГДН50 – 90 литров;
- Для ГДН75 – 80 литров.
Для прочих моделей эти характеристики можно узнать на заводской упаковке или официальном сайте. Кроме того, параметры большинства фирменных динамиков уже есть в базе WinISD.
Самым важным параметром при расчете ящика для динамика является Qts, который описывает эффективность динамика на резонансных частотах. При расчете короба необходимо учитывать все возможные значения данного параметра.
После ввода всех этих параметров программа рассчитает один из трех видов ящика для автомобильного сабвуфера, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Этими видами ящика являются:
- Стандартный закрытый ящик – прост в изготовлении и проектировании, но имеет достаточно низкий КПД в плане воспроизведения звука. Кроме того, такие ящики должны быть герметичными, что является некоторой проблемой при их сборке;
- Фазоинвертор – более сложный корпус при расчете и изготовлении, но даст звук, который будет лучше, чем у обычного ящика;
- Бандпасы 4-го и 6-го порядка. Самые сложные при изготовлении и проектировании, но обладают свойством глушить высокие частоты и подчеркивать низкие. Соответственно они дают самый лучший звук.
Для того чтобы начать сделать проект сабвуфера для машины необходимо сначала создать в программе новый динамик и загрузить его параметры в базу данных. Для этого необходимо нажать «New», выбрать «Own drivers», опять выбрать «New», и загрузить свои параметры, подтвердив загрузку нажатием на «OK» и «Close».
После этого необходимо создать новый проект на базе выбранного типа корпуса, для этого придется повторить эту описанную выше процедуру, используя разные типы ящика. Сам процесс проектирования состоит в изменении параметров коробки, настройки частоты фазоинвертора при помощи диаметра и длинны труб.
В зависимости от этого будет изменяться график частот. Оптимальным будет, если график пересечет линию на отметке -3 дБ, на частоте 25-35 Гц, и дальше проходит по линии на отметке в 0 дБ, и идет вниз на частоте 150-200 Гц. Далее будет необходимо настроить так, чтобы допустимые отклонения находилось в допустимом диапазоне.
Как правило, сабвуфер располагают в багажнике машины. Однако от того, где конкретно он находится, зависит звуковое давление внутри автомобиля, которое может колебаться в пределах полтора децибела. Если вы планируете участвовать в соревнованиях по автозвуку (SPL) – правильное расположение сабвуфера может стать причиной поражения или победы.
Как сделать короб для сабвуфера в авто
Итак, теперь разберемся с тем, как сделать сабвуфер в машину своими руками. Для этого нам в первую очередь необходимо подготовить нужные материалы. Прямые стенки изготавливаются из фанеры, ДСП, и очень редко из цельной древесины. Изогнутые поверхности делаются из стеклоткани, которую выклеивают слоями по нужной форме. Очень важно соблюдать размеры максимально точно.
Непосредственно сборка сабвуфера в машину, осуществляется при помощи клея и саморезов.
Когда вы собираетесь сделать сабвуфер в авто своими руками, то корпус для сабвуфера должен быть максимально герметичным. Это необходимо для того, чтобы на динамике не конденсировалась влага. Помимо обработки швов герметиком, не помешает дополнительно покрыть стенки нитролаком, который не будет пропускать влагу.
После сборки корпуса для автомобильного сабвуфера можно обтянуть его кожей, кожзамом или мебельной тканью.
Кроме того, нелишним будет позаботиться о защите динамика от механических повреждений, попадания влаги или пыли. Это можно сделать двумя способами:
- Защита специальной акустической тканью – не самый дешевый способ, который отлично защищает от грязи и пыли, но не сможет предотвратить механические повреждения;
- Защита при помощи металлической решетки – сравнительно недорогой вариант, который позволяет предотвратить механические повреждения, но не спасет от грязи и влаги.
- Достаточно важным моментом является то, что у низких частот направленность звука практически не ощущается. А значит, расположение сабвуфера в автомобиле не имеет особого значения.
Стелс-сабвуфер для машины своими руками
Основным преимуществом стелс-сабвуфера в автомобиле является его малозаметность, при возможности получить максимально качественное звучание. Как правило, его располагают в багажнике за аркой заднего крыла, где он не занимает много места. Поскольку для хорошего авто-сабвуфера необходим короб приличного объема, который может превышать 18 литров, может понадобиться вынести его панель, таким образом, заняв объем предназначенный для заднего колеса. Также может понадобиться подрезать пол.
Разумеется, для того чтобы такой сабвуфер не был сильно заметен необходимо будет позаботиться о его отделке, которая по своему виду будет совпадать с оформлением автомобиля.
Светодиодная подсветка сабвуфера в автомобиле
Разумеется, качественный звук будет отлично сочетаться с эффектными световыми эффектами. Самым простым вариантом будет использование светодиодной ленты, которую можно будет приклеить вокруг динамика. Также достаточно интересным решением будет применение неонового эквалайзера, который реагирует на пиковые амплитуды сабвуфера и заставляет светящуюся жидкость подниматься по столбикам.
Сабвуфер – это низкочастотная колонка для улучшения звучания музыки. Воспроизводит звуки на частотах от 5 до 200 герц. То есть усиливаются басы и музыка, особенно ритмичная, звучит гораздо лучше и громче. Саб в машину можно установить в мастерской, у специалистов, но можно сделать и самостоятельно.
Для начала нужно определиться с динамиком, исходя из свободного пространства в автомобиле.
Виды динамиков
- Динамики на 6 дюймов – используются в качестве дополнительного источника мид-баса
- На 8 дюймов - используются при получении фронтальных басов
- 10-ти дюймовые - качественно звучат в 15 – 20 литровом корпусе «Закрытый Ящик», получается компактный сабвуфер с неплохим звуковым давлением
- Динамики на 12 дюймов – оптимальный вариант, хороши для сабвуфера объемом 25 – 35 литров
Основной принцип разницы сопротивлений в звуковой катушке: чем меньше сопротивление нагрузки у усилителя, тем выше мощность. Рекомендуется выбирать 2-4 Ома.
Также, можно точно сказать, что динамик следует выбирать более мощный, чем максимальная мощность усилителя. Но слишком мощный динамик тоже не следует брать, так не хватит мощности на его «раскачку».
Проектирование виртуального образа ящика, лучше делать в программе WinISD 0.44.
Выбираем сабвуфер
По конструкции сабвуферы подразделяются на:
- Рупорный
- Закрытый ящик - простой в проектировании, но имеет минимальный КПД
- Фазоинвертор – наиболее сложный в расчете, но и наиболее продуктивный в результате
- Пассивный излучатель. Он не имеет усилителя и подключается к отдельному каналу
- Бандпасс – также сложно рассчитывается, но выдает самое лучшее низкочастотное звучание
Как сделать сабвуфер
Сабвуфер можно сделать из стеклопластика или фанеры. Как правило, он устанавливается в багажном отсеке. Но со стеклопластиком новичку будет справиться достаточно сложно. Поэтому подробно рассмотрим процесс изготовления из фанеры. Это одна из самых простых моделей саба закрытого типа с фазоинвертором, который можно сделать самостоятельно.
Что нам понадобится, чтобы сделать сабвуфер:
- Фанера, толщиной не меньше 20 мм
- Герметик и пистолет для него
- Ткань или ковролин
- Шурупы и саморезы
- Электролобзик и шуруповерт
- Степлер, скобы к нему, клей
- Наждачная бумага
- Пространство
Если не найдете такой фанеры, то подойдет любая, толще 10 мм. Но чем больше ее толщина, тем меньше она будет вибрировать и, соответственно, меньше будет дополнительных помех звука саба.
- Первым делом рассчитываем литраж короба под динамик. Для этого можно воспользоваться программой speakershop. После этого, расчерчиваем фанерные листы по чертежу
- Затем, электролобзиком разрезаем по нанесенным линиям
- Для того чтобы согнуть лист ДВП в трубку, достаточно его распарить. После то, как получился цилиндр по краю его надо скрепить саморезами, используя внутреннюю планку
- После этого, к нему прикрепляются с обеих сторон донышки. Для этого используем клей и степлер. Но лучше все - таки, для этой цели использовать те же саморезы. Все стыки обязательно обработать герметиком
- Следующий шаг – обтянуть короб выбранным материалом. Это может быть ткань, кожа или что-то иное
И, в заключение, устанавливается фазоинверторная труба, усилитель и припаиваются клеммы для того, чтобы подключить провода.
Прямоугольный короб из фанеры
Также короб для саба может быть трапецевидной формы. И его еще проще сделать, чем предыдущий.
Набор инструментов остается тем же, как и для цилиндрического короба.
- Используя ту же программу speakershop, рассчитываем объем будущего короба
- Расчерчиваем листы фанеры и распиливаем его
- После того, как детали вырезали, к нижней части короба саморезами прикручиваем переднюю стенку. А затем, таким же образом, прикрепляем и верхнюю панель
- Следующий шаг – это наметить линию скоса на МДФ-панели. От нижнего края ящика, вычитаем толщину листа фанеры и чертим. Лишнее убираем рубанком или лобзиком
- После этого, можно вставить боковые части и прикрепить их саморезами
- Все стыки обязательно обработать герметиком. Осталось разобраться с задней панелью, на которой необходимо выпилить отверстия под фазоинверторы. Перед тем, как это делать, нужно с помощью циркуля начертить их диаметр на фанере. Также, это отверстие можно сделать и на боковой стенке
- Сами фазоинверторы можно изготовить из остатков пластиковой трубы, соответствующего диаметра. Осталось только их подключить
- Теперь можно оклеить сверху корпус тканью. Перед этим, желательно зашкурить корпус наждачкой и после этого протереть снаружи и внутри влажной тряпкой
- Можно вставлять фазоинвертор и усилитель. Работа окончена
Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.
1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:
- Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
- Программа для расчета акустических оформлений
1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя
Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.
Для этого нам понадобится:
- Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
- Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа ,
- Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
- Ящик с фазоинвертором,
- Резистор 150-220 Ом,
- Разъемы, провода и т д……..
1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.
Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).
Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.
Открываем программу , нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.
Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.
При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.
1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:
- Резонансная частота (Fs),
- Полная электромеханическая добротность (Qts),
- Эквивалентный объем (Vas).
Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.
1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.
Собираем вот такую схему.
Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.
Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).
1.1.2.2.
Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя.
Находим UF1,F2 по следующей формуле.
Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).
Проверять правильность расчетов можно этой формулой.
Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.
Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.
И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.
1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.
Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.
Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.
Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.
И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).
Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.
В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:
- Fs=30.75 Гц
- Qts=0.365
- Vas=112.9≈113 л
1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.
Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.
- Vented box-ящик с фазоинвертором,
- Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
- Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
- Closed box-закрытый ящик.
Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50
Сначала скачиваем и устанавливаем программу . Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.
Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.
При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.
В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).
Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.
Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.
Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.
Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.
1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.
Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.
Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.
2. Электрическая часть активного сабвуфера
Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.
Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.
- Блок сумматоров (Summators),
- Блок фильтров (Subwoofer driver),
- Блок усилителя мощности (Power amplifier),
- Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).
Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.
Обсудим эти блоки по отдельности.
2.1.Блок сумматоров (Summators)
2.1.1.Схема
Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.
Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.
2.1.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.
2.1.3.Печатная плата
Печатная плата изготовлена по . После пайки деталей печатную плату следует покрыть , чтобы избегать от окисления меди.
2.1.4.Фото готового блока сумматоров
Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.
2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)
2.2.1.Схема
Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.
Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:
- Регулятор громкости (volume regulator),
- Фильтр инфра низких частот (subsonic filter),
- Усилитель баса определенной частоты (bass booster),
- Фильтр нижних частот (crossover).
Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1 ).
Ряд2
- частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,
Ряд3
- частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,
Ряд4
- частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,
Ряд5
- частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.
Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.
После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).
2.2.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.
2.2.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.2.4.Фото готового блока фильтров
Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.
2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).
2.3.1.Схема
В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.
2.3.2.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.
2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)
2.4.1.Схема
2.4.2.Компоненты
В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.
Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.
2.4.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
3.Заключительный этап сборки сабвуфера
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U1-U5 | Операционный усилитель | TL074 | 5 | В блокнот | |||
| C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42 | 10 мкФ | 14 | В блокнот | ||||
| C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38 | Конденсатор | 33 пФ | 14 | В блокнот | |||
| C11-C14, C19-C22, C31-C34 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 12 | В блокнот | |||
| C17, C18 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 2 | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 390 Ом | 2 | В блокнот | |||
| R3, R12 | Резистор | 15 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R4, R16-R18 | Резистор | 20 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R5, R13-R15 | Резистор | 13 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47 | Резистор | 68 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48 | Резистор | 22 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50 | Резистор | 10 кОм | 10 | В блокнот | |||
| R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44 | Резистор | 22 Ом | 8 | В блокнот | |||
| L1-L4 | Катушка индуктивности | 20x3мм | 4 | 20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм | В блокнот | ||
| L5-L13 | Катушка индуктивности | 100 мГн | 10 | В блокнот | |||
| Блок фильтров | |||||||
| U1 | Операционный усилитель | TL072 | 1 | В блокнот | |||
| U2, U4 | Операционный усилитель | TL074 | 2 | В блокнот | |||
| U3 | Операционный усилитель | NE5532 | 1 | В блокнот | |||
| C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 14 | В блокнот | |||
| C6 | Конденсатор | 15 нФ | 1 | В блокнот | |||
| C11-C14 | Конденсатор | 0.33 мкФ | 4 | В блокнот | |||
| C21, C22 | Конденсатор | 82 нФ | 2 | В блокнот | |||
| VR1-VR3, VR5 | Переменный резистор | 50 кОм | 4 | В блокнот | |||
| VR4 | Переменный резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R1, R3, R4, R6 | Резистор | 6.8 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R2, R10, R11, R13, R14 | Резистор | 4.7 кОм | 5 | В блокнот | |||
| R5, R8 | Резистор | 10 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R7, R9 | Резистор | 18 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27 | Резистор | 2 кОм | 8 | В блокнот | |||
| R18, R25 | Резистор | 3.6 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R19, R21 | Резистор | 1.5 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R23, R24, R30, R31, R33 | Резистор | 20 кОм | 5 | В блокнот | |||
| R28 | Резистор | 13 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R29 | Резистор | 36 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R32 | Резистор | 75 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R34, R35 | Резистор | 15 кОм | 2 | В блокнот | |||
| L1-L8 | Катушка индуктивности | 100 мГн | 1 | В блокнот | |||
| Блок усилителя мощности | |||||||
| T1-T4 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 4 | В блокнот | |||
| T5, T9, T11, T12 | Биполярный транзистор | MJE340 | 4 | В блокнот | |||
| T7, T8, T10 | Биполярный транзистор | MJE350 | 3 | В блокнот | |||
| T13, T15, T17 | MOSFET-транзистор | IRFP240 | 3 | В блокнот | |||
| T14, T16, T18 | MOSFET-транзистор | IRFP9240 | 3 | В блокнот | |||
| D1, D2, D5, D7 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 4 | В блокнот | |||
| D3, D4, D6 | Стабилитрон | 1N4742 | 3 | В блокнот | |||
| D8, D9 | Выпрямительный диод | 1N4007 | 2 | ||||
Сегодня при прослушивании любых музыкальных мелодий каждому хочется воспринимать весь диапазон звуковых колебаний, которые были бы далеко не полными при отсутствии важнейшего устройства, отвечающего за низкие частоты. Речь идет, конечно же, о сабвуфере, который позволяет воспринимать любую мелодию с большим эффектом, как дома, так и в автомобиле. Именно поэтому без сабвуфера сегодня не продается ни одна музыкальная установка. Может показаться, что его устройство очень сложное, однако это не так. При внимательном рассмотрении выясняется, что сделать сабвуфер своими руками будет вполне под силу человеку, который имеет элементарные познания в сфере радиоэлектроники.
Итак, для того, чтобы самостоятельно сконструировать низкочастотное устройство, нам понадобятся следующие материалы:
Непосредственно низкочастотный динамик, мощность и марка которого зависит от того, какое устройство вы хотите получить в итоге;
Усилитель низкой частоты для сабвуфера;
Блок обработки звукового сигнала для музыкального канала;
Штекера, разъемы и клеммы;
Акустический кабель широкого сечения;
Набор для пайки.
Как видно из вышеперечисленных материалов, все это находится в свободной продаже, поэтому достать необходимые устройства и элементы особой сложности не представляет. Таким образом, сабвуфер своими руками можно изготовить в домашних условиях, что и делают многие умельцы. Теперь необходимо подготовить все то, что понадобится для изготовления деревянного каркаса нашего низкочастотного динамика. Следует подготовить лист фанеры толщиной 20 мм, саморезы, герметик, поролон и шуруповерт. После этого, даже если вы планируете изготовить самый простой сабвуфер, следует воспользоваться компьютерной программой JBL SpeakerShop, которая поможет вам высчитать объем корпуса. Последний должен соответствовать мощности вашей системы. Это крайне важный параметр и пренебрегать им ни в коем случае не стоит. Нужно указать все необходимые данные по тем звуковым устройствам, которые вы приобрели, и программа в течение нескольких секунд выдаст вам наиболее оптимальный объем для достижения качественного низкочастотного звучания.
Следует сказать, что сабвуфер своими руками в обязательном порядке должен быть изготовлен именно из дерева, поскольку именно этот материал является самым лучшим не только для низкочастотного устройства, но и для обычных музыкальных динамиков. После этого размечаем фанеру, распиливаем и собираем с помощью саморезов и герметика все воедино. Заднюю крышку крепим в последнюю очередь, поскольку в нее предварительно устанавливаем динамик, соединенный с усилителем и блоком обработки Выводим кабели наружу и окончательно закрепляем заднюю крышку получившегося динамика. Теперь осталось лишь протестировать наш сабвуфер, присоединив его к музыкальному центру.
Таким образом, мы выяснили, как сделать сабвуфер дома, используя при этом подручные материалы для корпуса. Следует также упомянуть о том, что при расчете планируемой мощности обязательно нужно учитывать параметры того помещения, в котором прибор будет находиться. Главное, это объем помещения, наличие в нем окон, а также материал отделки стен. Обязательно просмотрите рекомендации по акустическим эффектам, которые могут возникнуть в помещениях со слишком высокими или низкими потолками, а также в комнатах-студиях.
По такой же схеме можно получить динамик и для автомобиля, изготовив сабвуфер своими руками. Его лучше всего разместить в багажном отделении вашего автомобиля, поскольку в таком случае он займет минимум места, а производимый им эффект будет достаточно серьезным.
Давно я задумался изготовлением «бУхалки» для кино в виде активного саба на LFE канал.В качестве НЧ 30ГД-2 (НЧ от S90), так как такие есть в наличии и валяются без дела в больших количествах (ну и стоят копейки в нужных местах, так что не жалко). Ну и нищеброд я:), жалко мне за приличный саб больше 15 000 р. отдавать. По расчетам я решил выбрать бандпасс 6А. Только он дает очень приличную отдачу и низкую граничную частоту. По расчетная АЧХ уровню -3дб - 24 -63 Гц. Собранный саб выглядит так.
Качество фот в основном ужасное, так как фотографировал на телефон (ну не имел я ни мыльницы ни зеркалки в то время).
Кому интересно добро пожаловать под кат. Там очень много фот.
Конструкция
Общая конструкция очень похожа на общеизвестную конструкцию в инете.Это пример внешнего вида с одного сайта (авторство картинки не укажу, так как не помню где брал фото, если кто знает напишите в личку, поставлю ссылку). Естественно размеры будут совершенно другие.
Для изготовления конструкции необходимо знать или получить параметры конкретного динамика. Их называют Параметры Тиля-Смолла . Если вы не знаете, что это, то гугл и вики вам в помощь, измеряется все достаточно просто, софт и методы гуглятся на ура. Не весь софт бесплатен, но скажу что измерить можно имея точный вольтметр, точные весы, пластилин, генератор и усилитель. Гуглится по «метод добавочной массы». Я пользовался методом добавочной массы, но автоматизировал измерения соответствующим софтом (название не указываю так как софт платен, но мы в России, кому надо тот все найдет;)).
Измеренные параметры приводить нет смысла, ибо каждый динамик уникален и сборка конструкции по «чужим параметрам» ни к чему хорошему не приведет. Как бы сказать про динамики времен СССР, чтоб не грубо было…
У меня 4 НЧ динамика и все имеют абсолютно разные параметры, хотя они одной марки.
Для желающих указать и «похоливарить», что «качественного» звука от бандпасса не добиться, еще раз повторю саб собирался для просмотра фильмов и для озвучивания LFE канала, в котором идут в основном только эффекты.
Расчеты
Вот расчетные чертежи корпуса и расчетная АЧХ, все рассчитано под конкретный динамик.Расчеты совпадают в 4 мне известных программах.
Я брал как основную программу расчета Bass box pro
Расчеты на потери полезного объема корпуса
«Пилите, Шура, пилите»
После всех расчетов, заказал распил ДСП в одной фирме которая занимается мебелью, обошлось все очень дешевоВот средняя перегородка для крепления динамика.
Боковые стенки
на заднем плане видно инструмент сверления, ох и заколебался я сверлить.
Боковая стенка с брусками для усиления и крепежа.
Пытаемся все собрать в единую конструкцию
Примерим фазоинвертор из канализационной трубы
Покроем стенки звукопоглотителем
А так с динамиком
Электронная начинка
Предварительный усилитель собирал по схеме www.electroclub.info/samodel/sub_pred.htmПечатку нарисовал сам под smd резисторы ну и уменьшил её в размерах. Если она кому-то интересна, то могу выложить в формате Sprint Layout.
В качестве оконечного усилителя выбрал усилитель на TDA7294 с регулируемым выходным сопротивлением.
Схема и описание . Печатка использовалась от автора. Чтобы не лазить далеко схема с первоисточника:
Процесс изготовления печаток подробно описывать не буду приведу только готовый результат. Делал ЛУТом (Лазерно Утюжная Технология). В качестве материала для переноса - нарезанные листы журнала PC Week.
Плата предварительного усилителя готовая к травлению и после протравки в хлорном железе.
Плата оконечного усилителя на TDA7294
Собрал почти полностью УНЧ, не хватило пары омических сопротивлений и одного оксидника и собрал предварительный усилитель с сабсоник фильтром и ФНЧ кроссовером с изменяемой частотой и переключателем фазы. На плате так же есть корректор Линквица, но он не распаян, так как для оформления бандпасса он не нужен. На фотках платы не отмыты от флюса, поэтому такие «красивые».
Оконечный усилитель
Предварительный усилитель
Наборчик собери сабвуфер
Берем кусок алюминия размечаем и делаем заднюю панель блока усилителей
Не забываем о плавкой вставке, в качестве радиатора что-то из запасов от проца AMD
Плата оконечного усилителя
Сделали все соединения
Питание из какого-то старого транса, опять мотанного самим. Трансформатор в древности стоял в каком-то ламповом телевизоре пока не попал ко мне в руки и не был перемотан для какого-то усилителя, давно это было). Питание на оконечник +- 35 В.
Так как такой вид несколько не симпатичный то красим все черной матовой краской из баллончика
Ставим свителки-перделки
Тру сабву́фер должен стоят на шипах. Шипы были заказаны отцу токарю. Вот такие получились 
Примерим
И закрепим их 
Делаем саб в меру красивым и симпатичным
Приведу для начала фотки промежуточного результата. Из них видно что такой саб не станет украшением квартиры. Ну ничего мы это исправим.
Без крышки
Достал виброшлифмашинку, зашпаклевал дырки от шурупов, выровнял корпус и начал обклеивать самоклейкой под светлое дерево. Сначала купил самоклейку для оклеивания в один слой. Изначально задумка была светлый корпус и черные матовые детали. После первого слоя стало ясно что один слой очень мало.
Первый слой
Попробовал покрыть дно лаком, стало хорошо видно что один слой просто просвечивает.
Пришлось еще раз идти в магазин за пленкой. Второй слой наклеивал веселее, так как помогала жена. В четыре руки клеить намного легче.
После двух слоев пленку начал покрывать лаком. Марку лака сейчас не вспомню, помню что быстросохнущий и вроде разбавлял ацетоном. Стоил около 50 р за банку так как просроченный:), но нам пофиг мы нищеброды.
Два слоя лака
После просушки он выглядит так
Ближе
Сколько же это стоит?
600 р - напилили мне детали на корпус + материал + доставка до дома.100 р - шурупы.
120 р - брус
250 р - трубы фазиков + разъем для подключения в итоге оказался лишним и труб много, хватило бы и 50 р.
50 р - герметик (просроченный)
50 р -скульптурный пластилин
200 р - 2 шт TDA7294 (одну спалил по дурости перепутав полярность)
200 р разные мелкие детали которых не было в наличии.
120 р переменные резисторы с ручками
50 р лак (просроченный)
200 р 5 метров самоклейки
100 р шкурка
85 р краска черная матовая
70 р канализационная труба
Итого 2160 р., вроде ничего не забыл
Бесплатно - принесли картонную трубу для фазика
бесплатно - НЧ динамик
бесплатно - инструмент
Немного расчетов и размышлений
Расчетное давление что-то около 109 дб в диапазоне работы, при подводимой мощности 50 Вт. Давно считал могу соврать. Расчеты на скорую руку70 Ватт давление вот такое, как видно есть наклон так как дин фактически работает ниже резонансной частоты, но по графику он не выходит за пределы допустимого хода даже на 20 Гц
100 Вт ситуация та же
Посмотрел ради интереса, что можно в дин и 200 Вт вкачать и на 20 Гц не будет ограничения хода. Можно вплоть до 18 Гц заставить дудеть. Но есть естественный вопрос нужна ли такая мощь? По впечатлениям когда не было отдельного усилка раскачивал его промышленным усилком на 25 Ватт, если сделать на полную - это очень и очень громко. На полную включаю только когда хочу показать кому-либо всю мощь, похвастаться. Так сказать ЧСВ потешить:) Но в таком режиме долго не послушаешь, все что можно трясет и дребезжат стекла, мощно одним словом.
PS
Конструкции уже год, делал я её под настроение 3 месяца, в свое удовольствие.
Стоило он того или нет? Я считаю, что да. Бас очень низкий и глубокий. Из-за конструкции саб очень мягко играет, резкую атаку он не сможет отиграть, да и не нужно это ему, зато все LFE эффекты идут просто на ура, все прослушивающие были в диком восторге. Несмотря на то что саб стоит на шипах, стены пол и стекла все равно ощутимо вибрируют создавая эффект не хуже чем в кинотеатрах (убрать бы еще дребезг стекол).
Недавно подарили динамическую головку от автосаба, буду делать еще один, но в этот раз закрытый корпус и с корректором Линквица.
