Четвертьволновой сабвуфер своими руками из канализационных труб

Обновлено: 07.07.2024

Активный домашний сабвуфер своими руками

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 JBL Speakershop

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 NCH Tone Generator),
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 NCH Tone Generator, 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.

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 JBL Speakershop. 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.

Не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), Fb-частота настройки фазоинвертора (Гц).

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 лазерно-утюжной технологии. После пайки деталей печатную плату следует покрыть цапонлаком, чтобы избегать от окисления меди. Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

2.1.4.Фото готового блока сумматоров

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.

F.A.Q. Как сделать сверхбюджетный саб.

Всем привет. Наконец то я переварил всю инфу и закончил эксперименты по очень интересной теме. Скажу сразу без интриг. Я хочу вам предложить идею саба с копеешной ценой, способным работать без усилителя прямо от магнитолы и при этом обладать очень неплохим звуком и способным тягаться на равных с многими бюджетными сабвуферами как в громкости звука так и в качестве. С точки зрения новичков минус у этого саба только один. С ним придется повозиться, подумать, почитать и понять что к чему. Если вышеописанное не про вас то забейте на всю остальную писанину. Она вам нафик не нужна.
Остальным я предлагаю осилить кучу букаф ниже.
Суть моей затеи в использовании оформления называемого четвертьволновой резонатор или труба Войта.(этот мужик придумал мутить такие оформления). В двух словах отличается от коробков с фазиками он тем, что собсна коробка у динамика нет вовсе. Динамик впилен сразу прямиком в трубу фазика.

Плюсы этого оформления:
— КПД такого оформления на 300% выше чем у закрытого ящика!
— ЧВ снижает резонанс динамика. В фазике скажем или в ЗЯ динамик начинает играть выше а ЧВ наоборот снижает резонанс.
— оформление чв имеет очень низкий спад ниже настройки. К примеру саб в фазике ниже настройки резко теряет громкость с крутизной в 24дб на октаву и практически там не поет. ЧВ имеет спад всего 6дб на октаву! Ниже чем закрытый ящик. Простыми словами он в салоне авто ниже частоты настройки может не только не терять громкость а еще и увеличивать! Соответственно нет никакой необходимости настраивать ЧВ низко. Да и не любит он этого.
-скорость баса в чв вполне сопоставима со скоростью баса в зя! То есть бас получается вполне музыкальным и быстрым.
— ЧВ чрезвычайно просто расчитывается и требует из всех параметров динамика только диаметр диффузора(от середины до середины подвеса). Расчет осуществляется 2мя не хитрыми формулами. При этом конечно разные динамики в ЧВ запоют по разному но на размерах чв это никак не скажется. Сделал ящик один раз и меняй динамики, слушай.
— не слишком требователен к кривизне рук. Если где-то лохонетесь на сантиметр-два это драматически не отразится на результате а кривой распил компенсируется обилием герметика ) Тем более ЧВ это не компрессионный вид оформления то есть в нем воздух сильно не сжимается как в зя или фи.

Минусы оформления:
— достаточно сложен в изготовлении, придется запастись терпением и включить мозг.
— ящик выходит достаточно большого размера.
— ход динамика в этом оформлении БОЛЬШЕ чем если бы вы включили саб вообще без ящика. Это значит что вы не сможете влить в динамик максимум мощности и при большом перегрузе есть риск порвать динамик. Впрочем до того как порвется динамик он начнет отчаянно хрипеть и трещать. Перегруз динамика в чв слышно сразу.(хотя как по мне так это плюс )

Надеюсь заинтриговал и заинтересовал)

Для постройки ЧВ подойдут практически любые динамики, начиная от мидбасов и заканчивая динамиками от музыкальных центров старых, комповых колонок, старых советских колонок и т.д. Отдавать предпочтение стоит динамикам с бОльшим размером подвеса. Диаметр и количество тоже чем больше тем лучше но тут нужно учитывать что и ящик в размерах будет вырастать ощутимо. По этому прикиньте сначала на бумаге размеры. Устроят они вас или нет. Для работы саба от магнитолы советую использовать пару динамиков диаметром 13-16см мощностью 20-25вт. Подключите их к тыловым каналам да и все.
Делать ящик можно со старых шкафов, тумбочек и т.д. 15мм дсп вполне хватит для наших целей.

Теперь давайте посчитаем какой нить чв. Допустим есть два 13ти сантиметровых динамика. Меряем диаметр от середин подвесов. Получается 11.5см. В школе на геометрии нам говорили что площадь круга считается пR^2 (радиус в квадрате умноженный на число ПИ).
Если диаметр 11.5см то радиус 5.75см а площадь 3.14*5.75^2=103.8см2
Поскольку динамиков у нас два то умножаем 103.8*2=207.6см2 Это мы получили эффективную площадь наших динамиков.
Для ЧВ оптимальным считается брать сечение в полтора раза больше чем площадь диффузоров. если делать больше то динамик быстрее превысит ход а если меньше то потеряет чв эффективность. Короче мудрить не будем и берем полтора сечения. 207.6*1.5=311.4см2
Теперь мы можем подобрать высоту и ширину нашего порта. Подбирайте эти размеры в зависимости от того как будете ставить динамики. Я ставил в боковую стенку вначале трубы и плясал от глубины динамика чтоб он влез. Если пилить в торец начала тоннеля то уже смотрите чтоб динамики влезли по диаметрам. Допустим ставим динамики в боковую стенку тоннеля вот так:
а глубина динамиков небольшая. Тогда просто берем квадрат сечением 17.7см. (17.7*17.7=313.29см2) получается почти то что нам нужно (311.4см2).
Теперь определимся с длиной и настройкой. Настраивать рекомендуется как можно ближе к резонансу динамики (Fs) но мои опыты показали что для сильно маленьких динамиков не стоит настраивать чв выше 50-55гц иначе толк от него пропадает. В общем если резонанс дина 55 и ниже то стройте порт в резонанс дина. если выше то ограничьтесь 55ю герцами. Для простоты возьмем настройку чв на 50гц.
Длина порта определяется формулой:
Lтуннеля в метрах = (343/Fнастройки)/4
В нашем случае (343/50)/4=1.72метра.

наш расчетный ящик))

На первый взгляд конечно цифра здоровая, но кто мешает свернуть порт втрое или вчетверо?

Сабвуфер по технологии ЧВ своими руками

Доброго всем времени суток. Как обычно многие любители музыки думают над тем, как сделать звук лучше, громче и качественнее, но немногие знают, что сделать это можно и самостоятельно. Так вот, в этой статье я расскажу, как сделать сабвуфер по технологии ЧВ своими руками.

И так, первым делом нам понадобится немного терпения, упорства и относительно прямые руки, а также сам динамик, в моем случае это советский динамик 25 ГДН 3-4 на 25 ватт номинальной мощности, взят он был из акустической системы АС-30, его я выбрал, так как размеры самого динамика небольшие, следовательно, и сам сабвуфер получится не таким громоздким, да и качество его звука приемлемо для низких частот, так как обладает большим увесистым магнитом. Динамик я немного отреставрировал, приклеив конус красного цвета на диффузор, в остальном динамик и так был еще как новый.

Следующий этап, который необходим в сборке это сам материал, из которого будет собран ЧВ (четвертьволновой резонатор), более уместным было сделать его из ДСП толщиной 18 мм, так как это «золотая середина» той толщины, что нужна для прочного каркаса.

Также, понадобится немного инструментов, в данном случае шуруповерт, шурупы длинной 45 мм, силиконовый герметик для герметизации саба, ножовка по дереву или будет лучше если под рукой окажется циркулярка, лобзик, в моем случае электрический.

В схеме приведены размеры для 4 дюймового динамика,как раз то что надо, настройка около 37-39 Гц.

И так, все есть, можно собирать сабвуфер.

Первым делом я распилил ДСП на составные части.

Пиление производилось ножовкой, заимствованной у отца, но если у вас есть циркулярка, то все будет поровнее и отпилите все детали быстрее.

На фото размечены две стороны каркаса, которые после распилим на две части, высотой 18 см длинной 36 см.

Самодельный бюджетный саб для кино

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 дешево
Вот 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

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 руку

70 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.

Прямоугольный порт или круглый, труба или щель, что выбрать!

Казалось бы давно избитая тема. Но я уверен, что в этом материале вы узнаете пару новых важных нюансов. И после прочтения точно решите, что же подойдет именно вам.

Не будем расписывать долгих и не нужных вступлений, а сразу перейдем к отличиям!

Затраты

Круглый порт выйдет вам дороже (если вы будете покупать трубу), в то время как прямоугольный порт делается из того же материала что и корпус и не требует дополнительных вложений.

Объем работы

Если в качестве круглого порта используется труба, то установить ее все таки несколько проще, чем собирать щелевой корпус. Так как, в данном случае у вас меньше деталей, меньше соединений, меньше возможностей ошибиться.

Занимаемый объем

Круглый порт будет занимать меньше объема в ящике, чем прямоугольный.
Потому что минимальная площадь для круглого сечения будет всегда меньше чем для прямоугольного. Это связано с тем, что длина окружности будет всегда меньше периметра любого прямоугольника, а соответственно это будет меньшая площадь стенок и меньшее сопротивление потоку воздуха.

А так как площадь будет значительно меньше, то и длина при одной и той же настройке сократится. Отсюда и получается экономия в общем объеме. Обратите на это внимание Если у вас трудности со свободным местом для расположения сабвуфера.

Возможность подбора площади порта

Как вы понимаете, в случае с прямоугольным портом вы можете соорудить любую площадь, в случае с трубой (если конечно не изготавливать ее самостоятельно) вы можете полагаться только на готовые размеры. Как правило, это 110, 200, 160 и 250 трубы.

Это вот, кстати, примерная шпаргалочка по применению труб.

Бывают особенные случаи, когда можно выйти за указанные диапазоны, но в абсолютном большинстве эти отношения работают. Еще больше полезностей есть в нашей группе Вконтакте.

Нюансы расчета

В случае с классическим прямоугольным портом нужно учитывать его виртуальное удлинение, за счет прилегания порта к стенке . То есть на практике настройка корпуса будет ниже, чем расчетная. Если конечно программа, которой вы будете пользоваться, уже не учитывает это. Обычно это 13-17% от общей длины порта. И, например для 60 см порта это может быть до 10 см. Как видите цифра может быть существенной.

В случае с трубой нужно учитывать наличие раскрывов. Которые наоборот поднимают настройку при неизменной длине порта.

Возможности установки

С трубой часто можно столкнуться с такой проблемой, что в заданном объеме ее длина не помещается в корпус. И придется либо выводить часть наружу, либо гнуть ее внутри, но это не самое простое занятие, хотя ничего не мешает этого делать. В случае с прямоугольным портом его можно разместить любой длины за счет складывания. Ограничивать вас будет только объем корпуса.

Расположение выхода порта

От сюда вытекает и вариативность расположения выхода порта. Так, при стандартном расположении труба будет чаще только в бок. В то время как щель можно вывести в бок, на фронт, вверх и между динамиками.

Нюансы расположения динамика

В случае с прямоугольником динамик лучше располагать как можно дальше от входа в порт, для того что бы полностью работал внутренний объем.

Из-за особенностей геометрии круглого порта, он менее требователен к взаимному расположению. Главное следить за тем, что бы динамик поместился в корпусе и не упирался в трубу. Единственное, избегайте, ситуаций при которых сабвуфер работает прямо в порт.

Расстояние порта до стенки

В случае с круглым сечением проблема может возникнуть с запиранием порта, при подобном расположении.

Здесь я приведу теоретически безопасные цифры по расстоянию края трубы от стенки. Можно ими пользоваться, они зависят от площади для прохождения воздуха.

Здесь представлены безопасные расстояния. В видеоролике, представленном в конце статьи, даны минимальные значения и лучше делать запас больше.

Возможности для изменений

Оценив выше перечисленные аспекты, вы сможете решить, что нужно именно вам и что лучше труба или щель для вашего сабвуфера. Потому что при повседневном прослушивании разницу в правильно приготовленных портах вы вряд ли услышите. И остается опираться на указанные моменты:

Затраты
Количество работы
Занимаемый объем
Возможность подбора площади порта
Нюансы расчета
Расположение выхода порта
Нюансы расположения динамика
Расстояние порта до стенки
Возможности для изменений

Кстати, я бы сюда добавил внешний вид, но тут уже на любителя.

Удачного выбора!

Читайте еще:

Четвертьволновой резонатор (ЧВ)

Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.

Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.

Основные достоинства ЧВ:

Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.

Расчет ЧВ

Площадь сечения порта зависит от размера динамика.

Рассчитывается в специальных программах, для усредненных и упрощенных расчетов берется эффективная площадь диффузора.

Sd = π(D/2) 2

Эффективная площадь сабвуферов

Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:

Fb – желаемая частота настройки , Hz

Пример расчета

Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.

Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.

Виды ЧВ

Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.

Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой АЧХ.

Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:

Длина порта в зависимости от типа ЧВ

Какой динамик подойдет для ЧВ

В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).

Четвертьволновой сабвуфер своими руками из канализационных труб

Рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = S(эффективн.) * 1.5. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.

Для тех наших пользователей, которым качество звучания особенно важно, мы рекомендуем использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.

Читайте также: