Самодельный сабвуфер для автомобиля. Изготовление сабвуфера для автомобиля. Самодельный сабвуфер стелс

Сабвуфер представляет собой отдельно установленную акустическую систему, которая предназначается для воспроизведения низкочастотных звуковых волн в диапазоне 20-120 Гц. Он звучит только на низких частотах, когда основная акустическая система только на высоких и средних. Низкочастотный звук нераспознаваем человеческим ухом, поэтому его можно монтировать в любом месте салона автомобиля. Самостоятельное изготовление сабвуфера – занятие вполне несложное. Начинать необходимо с покупки динамиков.

Виды сабвуферов

Выделяют пассивные и активные сабвуферы.

Пассивный сабвуфер представляет собой корпус с вмонтированным в него динамиком. Для корректной работы сабвуфера такого типа необходим внешний усилитель с достаточной мощностью.

Идёт с уже встроенным в него собственным усилителем низкой частоты с возможностью регулирования громкости. Многие активные сабвуферы имеют также регуляторы басов и обрезания высоких звуковых частот. Это необходимо, чтобы звук с сабвуфера согласовывался с акустической системой. Самый существенный недостаток такого вида сабвуферов – это его высокая цена.

Интересно знать! В 1998 году российские мастера компании «Автолюкс» создали «Блюзмобиль» из Nissan Terrano II. Его оборудовали четырьмя усилителями, шестью динамиками и девятью сабвуферами, совокупным звуковым давлением в 147 дБ. За этим монстром закреплён официальный рекорд в 135,9 дБ. Но и этого вполне достаточно, чтобы прочувствовать, как ваши внутренние органы «гуляют» по телу.

Выбираем динамики для сабвуфера

Как правило, в сабвуферах используются динамики следующих размеров:

Шестидюймовые динамики , используемые как дополнительные источники средних басовых частот.

Восьмидюймовые динамики , используемые для получения фронтальных басов.

отлично раскрывают свой потенциал в закрытом корпусе объёмом 15-20 литров. Таким образом получается хороший сабвуфер компактных размеров с оптимальным звуковым давлением.

Двенадцатидюймовые динамики являются оптимальными для корпусов от 25 до 35 литров. Это, пожалуй, наиболее оптимальный вариант.

Пятнадцатидюймовые динамики зачастую используются на соревнованиях по звуковому давлению SPL. Они встраиваются только в корпуса от 60 до 90 литров, а такой аппарат поместится не в каждый автомобиль.

Основа разности сопротивлений в катушке звука действует по принципу: чем меньшим сопротивлением нагрузки обладает усилитель, тем выше у него мощность. Нагрузка в 1-2 Ом приводит к ухудшению качества звучания. Рекомендуется выбирать вдвое большую нагрузку в 2-4 Ом.

Ни специалисты, ни любители пока не сошлись в едином мнении относительно мощностных характеристик динамиков. Но что можно с уверенностью подтвердить, так это необходимость в выборе динамика, превосходящего по мощности усилитель. Никакая аудиосистема не приспособлена к длительной работе на пиковых мощностях. Это ведёт к повышению нелинейных искажений и сильному занижению качества воспроизводимых звуковых сигналов. Поэтому следует придерживаться некого баланса.

Выбираем параметры динамика

Теперь пришло время к созданию виртуальной модели самодельного сабвуфера. Проект будущего ящика лучше проводить программой WinISD 0.44, но для этого потребуются некоторые характеристики динамика, а точнее параметров Тиля-Смолла:

Qts - добротность динамика;

Fs - резонансная частота в открытом пространстве;

Vas - эквивалентный объем.

С параметром Fs у вас проблем не будет. Для ГДН35 Fs будет 38 Гц, для ГДН50 - 40 Гц, а для ГДН75 равен 25-35 Гц. Если динамик фирменный и заграничного производства, то его параметры с лёгкостью можно найти в базе данных WinISD 0.44.

При расчёте корпуса ящика сабвуфера самым важным параметром является Qts. Данный параметр определяет отношение передаточной функции динамика частоты Fs к передаточной функции на тех частотах, АЧХ которых является горизонтальной. Если сказать иначе, на частотах, что выше Fs, Qts определяет эффективность динамика на резонансной частоте. Проблема лишь в том, что низкочастотные динамики, например, стандарта ГДН, производятся в различных местах, да и параметры сильно разнятся у разных производителей.

При расчёте ящика для сабвуфера необходимо взять во внимание все возможные вариации значений Qts и добавить отходные варианты. Во многих источниках указываются такие параметры:

35ГДН-1-8 Qts = 0,4;

35ГДН-1-4 Qts = 1±0,5;

50ГДН-42Д Qts = 1±0,5;

75ГДН-1-4 Qts = 0,2-0,5.

Vas - не является особо важным параметром, который влияет на расчёты. Его можно считать равным следующим:

ГДН35 - 40-50 л.;

ГДН50 - 90 л.;

ГДН75 - 80 л.

Проектирование ящика для сабвуфера с помощью ПО

Следующий этап изготовления сабвуфера своими руками заключается в выборе типа ящика. При помощи программы можно создать проекты четырёх видов ящиков:

закрытый ящик;

Фазоинвертор;

Бандпас 4-го порядка;

Бандпас 6-го порядка.

У каждого динамика имеются свои как положительные, так и отрицательные стороны. Выбор ящика, по большей степени, следует осуществлять отталкиваясь от самого выбранного динамика. Какой именно ящик подойдёт к динамику лучшего всего, поможет разобраться программа.

Прежде чем создавать проект ящика сабвуфера, нужно смоделировать динамик с параметрами, заложенными в базу данных. Нажмите «New», затем выберете «Own drivers», после чего снова «New», и загрузите свои параметры. Потом подтвердите – «ОК» и закройте – «Close». После создавайте проект на основе этого динамика. Повторите процедуру несколько раз с использованием различных видов ящиков.

Проектирование заключается в варьировании размеров ящиков и настройке частоты фазоинверторов. Программа реагирует на изменения, которые вы вносите, и меняет график звучания в реальном времени в зависимости от частоты. Для настройки частоты фазоинвертора изменяется длина труб и их диаметр. Следите, чтобы размер труб не получился слишком большим, об этом просигнализирует поле Vent mach, которое озарится красным. Идеальным считается тот график, что пересекает линию в -3 дБ на частоте 25-35 Гц, а далее проходит по линии в 0 дБ и спадает до 150-200 Гц. Далее проектирование будет заключено в поиске возможных отклонений.

Виды конструкции короба

Выделяют четыре наиболее популярных вида ящиков для сабвуфера. Конструктивные особенности коробов напрямую влияют на качество звука, получаемого на выходе. Далее вкратце расскажем о них:

является самым простым вариантом в моделировании и изготовлении. По сути его название и выражает его суть. Динамик сабвуфера помещается в закрытый деревянный корпус, улучшающий его акустические характеристики. Не составит труда сделать такой корпус, но вот КПД у него самый низкий из всех представленных.

представляет собой корпус, разделённый на камеры, разные по объёму. В одну из них помещён динамик, а в другую воздуховод. Особенность данной конструкции сабвуфера заключается в возможности ограничения частот, воспроизводимых диффузором.

Бандпас 6-го порядка отличается от предыдущего только тем, что имеет ещё один дополнительный воздуховод. Данный тип конструкции – наиболее сложный в проектировании и создании, зато имеет максимальный уровень КПД.

– корпус с вмонтированной в него трубкой, выводящей воздух. За счёт этой трубки дополнительно исходит звук от задней части сабвуфера. По качеству звуковых характеристик и сложности изготовления данный тип можно поставить между «ЗЯ» и «Бандпасом».

Чертежи корпуса сабвуфера

Для примера разберём схему. В данной статье мы будем делать короб под сабвуфер с 12-ти дюймовым динамиком. Объём конструкции под него должен составлять 40-50 литров. Рассчитать корпус под сабвуфер не представляет сложности. Вот примерная схема для этого. Только обратите внимание на минимальное расстояние от динамика до стенок ящика. Оно, как весь объём конструкции, просчитывается по внутренней поверхности.

Выбор материала и требуемые инструменты

Необходимые материалы, для создания корпуса сабвуфера:

Динамики, выбирая которые, необходимо знать отличие в их характеристиках. Обычно в инструкции или на коробке обозначается рекомендуемое оформление именно для данного динамика.

Лист фанеры, ДВП, ДСП. Количество необходимо просчитать, исходя из размеров будущего корпуса.

Акустический терминал. Необязательный элемент. Можно просто просверлить пару отверстий, через которые вывести наружу провода из динамика.

Акустический кабель.

Герметик либо ПВА.

Саморезы для дерева.

Эпоксидная смола.

Лак либо краска.

Клей для карпета. Удобен тот, что в баллончике.

Для фазоинверторного корпуса необходим туннель подходящего размера. Если вы не найдёте нужного в продаже, тогда в магазине строительных материалов приобретите трубу нужного материала. Подойдёт пластиковая, картонная и даже металлическая.

Необходимые инструменты, для создания корпуса сабвуфера:

Лобзик.

Шуруповёрт, если нет – отвёртка.

Рулетка.

Карандаш или маркер.

Карпет или другой материал для наружной обтяжки корпуса.

Ножницы.

Этапы изготовления корпуса

1. Вырежьте стенки корпуса относительно его размеров. Вырезать необходимо, соблюдая размеры, тщательно вымеряя. При сборке щели должны быть минимальные, в идеале части корпуса должны прилегать максимально плотно друг к другу.

2. Промажьте стыки стенок герметиком и соедините их вместе. Закрепите далее их саморезами с шагом в пять сантиметров.

3. Повторно промажьте стыки как снаружи, так и внутри. Не допускайте даже малейших дырочек, так как через них будет слышаться свист при работе сабвуфера.

4. Вырежьте в удобном месте отверстие для акустического терминала.

5. Вырежьте лобзиком отверстие для динамика.

6. Если ящик предусмотрен под фазоинверторный сабвуфер, тогда в соответствующее отверстие на эпоксидную смолу садится соответствующий порт.

7. Для защиты корпуса от влаги, его необходимо покрыть лаком либо краской.

8. Обтяните корпус карпетом или другим материалом, оставляя отверстия под динамик, порт и терминал.

9. Поставьте терминал на своё место и закрепите его саморезами, дополнительно промажьте эпоксидкой.

10. Закрепите на клеммы провода внутри терминала. Второй стороной провода подсоедините к клеммам на динамике. Провода не должны провисать. Длины должно хватать именно для подсоединения.

11. Смонтируйте динамик на место. Стык между динамиком и ящиком уплотните прокладкой. Если такая не шла в комплекте с динамиком, можно использовать поролон или оконный уплотнитель.

12. Закрепите динамик к корпусу саморезами, которые шли с ним в комплекте или любыми другими подходящими.

Теперь подробнее поговорим о том, как самостоятельно изготовить сабвуфер и монтировать его на автомобиль. Наиболее удобная и универсальная форма корпуса – это немного усечённая пирамида. Так как у большинства автомобилей в стандартном положении заднее сиденье располагается под наклоном в 23 градуса, поэтому задняя стенка сабвуфера наклонена под таким же углом. После определения необходимого пространства, рассчитайте размер корпуса и нарисуйте чертёж корпуса будущего деревянного корпуса.

Переднюю стенку лучше изготовить из ДСП толщиной 23 мм, боковую – 20 мм. Выпилите из материала стенки по размерам, что в чертеже, а затем соберите корпус. Все соединения лучше смазать клеем и закрепить саморезами. Отверстия под них лучше высверлить в 3 мм, а под головки лучше взять сверло диаметром в 1 см. Далее на боковой стороне циркулем сделайте разметку под будущий акустический терминал. Вырежьте их электролобзиком. Терминал под высоким давлением может издавать лишние звуки. Во избежание этого экранируйте его маленькой коробочкой, затем промажьте соединения клеем и закрепите саморезами. Рубанком срежьте все лишние выступы.

Спереди аналогичным способом разметьте и вырежьте отверстие под динамик. Для защиты от влаги пропитайте корпус нитролаком. Также его можно нанести на внутренний торец передней панели. Для большей привлекательности и практичности корпус можно снаружи оклеить карпетом. Клеится он на тот же нитролак. Присоедините динамик к акустическому терминалу и прикрепите их корпусу.

Корпуса для данного типа сабвуферов достаточно громоздкие. Такой сабвуфер сложно рассчитать и настроить, но такой самодельный элемент автомобильной акустической системы имеет более высокий КПД, чем предыдущий вариант. В данном случае параметры также просчитываются при помощи специального программного обеспечения. Сборка корпуса проводится, как в предыдущем варианте, только его необходимо также тщательно отшлифовать. Далее вырежьте отверстия под фазоинвертор, ручки-карманы и розетку. Установите все крепления и хорошо их проверьте. Корпус можно обтянуть кожей.

За изготовление корпуса для данного типа сабвуфера стоит браться тем, кто имеет опыт в проведении просчётов, ведь его сложно рассчитать и легко ошибиться в размерах. Зато бандпас выдаёт замечательный звук и имеет хороший КПД. Кроме этого, он хорошо защищён от внешних механических повреждений, так как полностью спрятан в корпус. Расчеты проводятся также при помощи компьютерного ПО, но не только всего корпуса целиком, но и каждой из камер отдельно. Когда будете выпиливать детали, придерживайтесь как можно точнее всех размеров.

Конструкция собирается, как и в предыдущих вариантах. Перегородка с динамиком делается из двух листов ДСП. Изнутри корпус обклеивается шумопоглощающим материалом, ватином, например. Клей наносится небольшими штрихами по всей площади. Нельзя лить много клея во избежание возникновения статических свойств. Можно дополнительно закрепить конструкцию строительным степлером. Припаяйте провода к клемме и динамику. Заднюю камеру необходимо полностью загерметизировать. Наибольшая герметичность достигается благодаря жидким гвоздям и скотчу, наклеенному поверх шва.

Раструб фазоинвертора делается путём нагревания краёв при помощи банки и их расширения. В пропиленное лобзиком в крышке отверстие помещается карпет с фазоинвертором. Соединения промажьте жидкими гвоздями. Крышка с фазоинвертором сзади обклеивается шумопоглощающим материалом. Готовый сабвуфер соберите и обклейте карпетом.

Бандпас 6-го порядка

Это самый сложный в сборке и расчётах сабвуфер. Сюда без основательной подготовки не стоит и подходить. Сравним с предыдущим вариантом, но выдаёт гораздо больший частотный диапазон. КПД и мощность его тяжело рассчитывать даже с помощью имитационных программ. Как правило, все параметры подбираются исключительно по личным предпочтениям.

Конструкция корпуса многим сложнее, чем в предыдущих вариантах. Чтобы соединения вышли значительно прочнее, их выполняют из деревянных брусков, закрепляющихся саморезами. Все детали вырезайте строго по просчитанным размерам. Всё делается далее по технологии, аналогичной с бандпасом четвёртым, только в качестве дополнительного звукоизоляционного материала используйте вату.

Самодельный сабвуфер-стелс

Данный тип сабвуфера максимально спрятан и почти не занимает в багажнике место, поэтому его очень удобно использовать в автомобиле. Он устанавливается обычно в багажнике за задней аркой. Для хорошего динамика требуется корпус в 18 литров, а порой и больше. Корпус можно слегка вынести вовнутрь багажника, а также разместить сабвуфер в нише, которая предназначена для «запаски».

Монтируя сабвуфер-стелс, необходимо его переднюю панель немного выдвинуть и соединить с обивкой багажного отделения. Из гофрированного картона необходимо соорудить форму, склеив его куски малярным скотчем. Соберите каркас усилителя и примерьте оборудование. Далее сделайте облицовочную панель из стеклопластика для усилителей, которые уже установлены на каркасе.

Закройте все промежуточные места между пластиком скотчем и полиэтиленом. Затем всё прикручивается саморезами к коробке корпуса. Гофрированный картон используется в качестве опалубки, для устранения зазоров в корпусе. Для придания более привлекательного внешнего вида необходимо воспользоваться стеклопластиком и шпаклёвкой. Установите сабвуфер в заднее крыло и выровняйте неровности наждаком. Обклейте корпус карпетом и прикрепите динамик.

Подсветка на сабвуфере

Для подсветки сабвуфера можно использовать как светодиоды, так и диодную ленту. У светодиодов имеются два контакта: анодный (А) и катодный (К). Для правильного подключения светодиодов необходимо присоединить контакт А к плюсу на питании, К – к минусу. К Аноду припаиваются резисторы каждого по отдельности светодиода. Заранее определите, как будете крепить светодиоды внутри сабвуфера. Лучше их разместить так, чтобы они держались вместе и крепко. Датчик эквалайзера необходимо располагать от сабвуфера подальше, чтобы он не повредился.

Если в качестве подсветки применять светодиодную ленту, то закрепление диодов заменено монтажом ленты. Это облегчит вам установку, так как они уже тщательно подогнаны друг к другу и хорошо закреплены. Монтировать ленту достаточно просто внутрь сабвуфера на двусторонний скотч. При помощи этого варианта можно варьировать различные дизайнерские решения. Например, кольцо из светодиодов вокруг динамика, яркость и цвет которого можно подобрать как вам угодно.

Каждый автовладелец, который тюнингует свой автомобиль, руководствуется по большей части только своими предпочтениями, вкусом и фантазией. То, что советуют специалисты, принимается, как правило, в качестве рекомендаций. То же самое можно сказать о том, как создавать сабвуферы самостоятельно с дальнейшей их установкой.

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.

О компьютерных расчетах
Что это и зачем?
Какой нужен динамик?
Структура системы
Оформление
Автосабвуферы
Проще просто не бывает
Тоже просто
Мощный 6-й порядок
4-й порядок
Электроника
Как рассчитать сабвуфер?

В этой статье мы посмотрим, как сделать сабвуфер своими руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к сложным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие проделать все равно придется. «Без особых сложностей» не значит «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». В наши дни на домашнем компьютере можно моделировать очень сложные акустические системы (АС); ссылку на описание этого процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию дает то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное понимание сути процесса. В науке и технике открытия на кончике пера совершаются редко; чаще всего исследователь, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, подходящую для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали свои первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для своего первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, музыкант по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током нужно изолировать. Но телефон Белл все-таки изобрел.

О компьютерных расчетах

Не думайте, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно возможный самый-самый правильный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным алгоритмам, но нетривиальные решения невозможны только в богословии. «Все знают, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и делает изобретение» – Томас Альва Эдисон.

SpeakerShop появился не так давно, разработано это приложение весьма основательно и то, что пользуются им очень активно, безусловный плюс как разработчикам, так и любителям. Но чем-то теперешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по обработке картинок просто с ума сходили. А потом оказалось – чтобы сделать хороший снимок, нужно все-таки уметь фотографировать.

Что это и зачем?

Сабвуфер (попросту – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. Реально же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в специальном акустическом оформлении, ящике (коробе) достаточно сложного устройства. Сабвуферы применяются и в быту, в напольных высококлассных АС и недорогих настольных, встроенные и в автомобилях, см. рис. Если получится сделать сабвуфер, верно воспроизводящий басы, можно смело браться за любую АС, т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.

Компактное НЧ-звено АС сделать много труднее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) во-первых, из-за акустического короткого замыкания, когда звуковые волны от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего акустического оформления ГГ ничто не мешает им тут же сойтись в противофазе. Во-вторых, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в лучше всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое встроены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляется дополнительное требование: сабвуфер для дома должен быть как можно компактнее.

Примечание: все виды акустического оформления НЧ ГГ можно разделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (оборачивают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от свойств ГГ (см. далее) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть построен по схеме того или иного класса.

Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, поэтому в обычной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень компактными; их расположение в комнате возможно подобрать оптимальным для данного помещения. Современное жилье избытком площади и хорошей собственной акустикой, мягко говоря, не отличается, и «приткнуть» в нем правильно хотя бы пару хороших широкополосных колонок возможно отнюдь не всегда. Поэтому изготовление сабвуфера самостоятельно позволяет не только сэкономить весьма солидную сумму денег, но и получить все-таки чистый, верный звук в этой вот хрущевке, брежневке или современном новострое. Особенно эффективен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. ставить 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж чересчур и для самых «навороченных» пользователей.

Басы

Воспроизведение басов сложно не только технически. Узенький в общем-то НЧ участок всего спектра звуковых волн неоднороден по своему психофизиологическому воздействию и разделяется на 3 области. Чтобы правильно подобрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера своими руками, нужно знать их границы и значение:

Верхний бас (UpperBass) – 80-(150…200) Гц.
Средний бас или мидбас (MidBass) – 40-80 Гц.
Глубокий бас или подбас (SubBass) – ниже 40 Гц.

Верха

Середина

На мидбасах главная задача при создании сабвуфера – обеспечить в минимальном объеме ящика наивысшую отдачу ГГ, заданную форму АЧХ и ее максимальную равномерность (гладкость). АЧХ, в сторону низших частот близкая к прямоугольной, дает мощный, но жестковатый бас; АЧХ, равномерно падающая – чистый и прозрачный, но слабее. Выбор той или иной зависит от характера прослушиваемого: рокерам нужен звук «злее», а для классики нежнее. В том и другом случае большие провалы и всплески на АЧХ портят субъективное восприятие при формально одинаковых техпараметрах звука.

Глубина

ФИ

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

О глубоких щелях

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

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

Об антиакустике

Бандпассы

BandPass в переводе проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это значит, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней акустической его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – специфическое для сабвуферов акустическое оформление и для полностью раздельных АС не применяется.

Бандпассы разделяют по величине порядка, а порядок бандпасса равен числу его собственных резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать акустическое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, вопреки распространенному убеждению, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя в основном в сложности настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. далее) придется двигать перегородку. Что касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие акустического взаимодействия тех же 2-х резонаторов. Поэтому 8-е бандпассы иногда называют бандпассами 6-го порядка класса В.

Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых типов акустического оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – идеальная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.

Амплитудно-частотные характеристики одной и той же головки громкоговорителя в различном акустическом оформлении

Автосабвуферы

Автомобильные сабвуферы ставят обычно или в грузовой отсек, или под сиденье водителя, или за спинку заднего сиденья, поз. 1-3 на рис. В первом случае короб отнимает полезный объем, во втором саб работает в тяжелых условиях и может быть поврежден ногами, в третьем – не всякий пассажир сможет вытерпеть мощный бас прямо возле ушей.

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

Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками

Проще просто не бывает

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

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

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

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

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

Фильтры

LC-фильтры в данном случае лучше использовать типа K. Для них нужно больше катушек, но в любительских условиях это несущественно. У K-фильтров малое затухание в полосе непропускания, 6 дБ/окт на звено или 3 дБ/окт на полузвено, зато абсолютно линейная ФЧХ. Кроме того, при работе от источника напряжения (каковым с большой точностью является УМЗЧ), K-фильтр мало чувствителен к изменениям импеданса нагрузки.

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

Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

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

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

Настройка

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

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

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

Тоже просто

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

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

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

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

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

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

Трубы для резонаторов

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

Мощный 6-й порядок

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

Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12? динамик

4-й порядок

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

Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12? динамик

Электроника

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

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

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

И все-таки…

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

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	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

Мысль собрать сабвуфер, своими руками, не давала мне покоя уже несколько месяцев. И вот однажды зайдя в «Радиолавку» мне на глаза попался НЧ-динамик Semtoni, и я решил его купить…

Следующую неделю провел в рачетах. Скачал несколько программ для расчета корпусов сабвуферов (DLSBox2000, JBL-Speakershop, WinISD…) Больше всего мне понравилась прога DLSBox2000. С ее помощью и расчитал. И вот что получилось - эффективность данного оформления (ФИ) для моего динамика составляет 76%, объем - 37 лиров (внешними размерами 45х35х35см.), фазоинвертор 75х100мм. (диаметр/длинна).

Потом нарисовал на бумаге эскиз, и начал его изготовление.

Все стенки скрутил шурупами длинной 50мм. Все соединения посажены на клей ПВА (совет - клей жалеть не надо, лишнее выдавится). Внутри для пущей надежности швы промазал силиконовым герметиком. В принципе это не обязательно, но уж лучше промазать и забыть, чем потом снова разбирать.

Далее приступил к шпаклевке корпуса сабфувера. Шпаклевку использовал автомобильную, двухкомпонентную (Изготовить шпаклевку можно и самому, смешав мелкие опилки дерева и клей ПВА, как вариант). Когда шпаклевка высохла, я отшлифовал корпус практически до идеальной плоскости.

Затем вырезал отверстия под фазоинвертор, розетку, под ручки-карманы.

Собрал корпус сабфувера, для того, чтоб посмотреть, как звучит.

Все мои сомнения по поводу правильности расчета объема сабфувера в миг развеялись - играл мягкий ровный бас. Убедившись в том, что ничто нигде не свистит, я поснимал «фурнитуру» и приступил к оклейке корпуса самоклейкой бумагой с фактурой кожи. Собрал.