Саб от flab. малогабаритный сабвуфер бандпасс 4-го порядка

Как рассчитать сабвуфер?

• Неправильный и правильный способы измерения эквивалентного объема головки громкоговорителя

  Снимать данные измерений для вычисления полной добротности по п. 1.1.2.1 в источнике нужно в специально подготовленном помещении, см. выше.

• По п. 1.1.2.3 – измерять эквивалентный объем ГГ излучением в ящик со щелью (трубой?) как показано там на рис., недопустимо. Получите цену на дрова в бухте Тикси в разгар течки у самок белого медведя. Испытываемая ГГ должна излучать в герметичный не резонирующий ящик, см. рис. справа. Дома его несложно и недорого склеить на ПВА из пенопласта от 20 мм. Отход материала на швы при разборке будет чуть-чуточный и листы еще пойдут в дело на утепление или куда-то еще.
• При всем уважении к автору, обивать саб внутри ватином это даже не вчерашний день. Ватин ни сегодня, ни вчера, и вообще никогда не был хорошим звуко- и вибропоглощающим материалом. О внутренней антиакустической обшивке сабвуфера см. выше.

И все-таки…

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

Типы корпусов сабвуфера

Можно выделить несколько типов корпусов сабвуферов, изготовление которых практикуют современные фирмы:

• Герметичный корпус. На сегодняшний день это самый распространённый и одновременно самый простой тип корпуса. Представляет он собой полностью изолированный, закрытый ящик, создающий внутри себя пространство для управления мембраной динамика, что позволяет ему работать на таких мощностях;
• Фазоинверсный корпус. Применяется в основном в домашних системах и, в частности, в автомобильных аудиосистемах. При меньшей мощности бас становится громче, чем в герметичном пространстве. Следует отметить, что есть у этого типа корпуса свои недостатки. При попытке воспроизведения частот, которые ниже «заводских», появляются искажения.

Сабвуфер конструкции ФИ

Примечание: проблемы могут появиться и из-за большой влажности при хранении.

• Изобарическая конструкция. С коммерческой точки зрения один из самых выгодных типов сабвуфера. В герметичной коробке стоят два полностью идентичных динамика, которые должны работать в унисон друг с другом, что создает определенный эффект. К недостаткам можно отнести то, что на самом деле работает один динамик, а не 2.
• Bandpass. Такой тип конструкции сабвуфера сочетает в себе как герметичный, так и фазоинверсный корпус, которые расположены в двух различных камерах. Данный вид показывает отличные характеристики по подаче низких частот наряду с ограничением резонанса. Безусловно, это один из лучших видов конструкции сабвуфера, про который мы разъясним подробнее. Категории бандпасс

Bandpass делится на 2 категории, которые различаются конструкцией и строением:

• Bandpass 4. Этот вид конструкции стандартный и был описан выше;
• Bandpass 6. Данный тип сочетает в себе сразу 2 фазоинвертора. Звук благодаря такому строению получается очень качественным с глубоким и насыщенным басом.

Самодельный бандпасс 6-го порядка

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.

Схемы модулей (блоков) электроники для систем озвучивания с сабвуферами

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

На поз. 4 дана схема одного канала высококачественного УМЗЧ для сателлитов. Мощность, в зависимости от напряжения питания – до 25 Вт

Обратите внимание, что общие провода сигнальные и питания разделены и между ними включен антипаразитный резистор R8. Его подбирают по минимуму коэффициента нелинейных искажений КНИ; предельно допустимое значение – 56 Ом

Схема подключения усилителя

Подключение двухканального и четырёхканального усилителя

Данный раздел мы объединили, т. к. эти усилители имеют очень похожую схему подключения, даже можно сказать проще, четырёх канальный усилитель — это два двухканальных. Подключение двухканального усилителя мы рассматривать не будем, но если вы разберётесь как подключить четырёхканальный, то с подключением двухканального у вас не возникнет проблем. Большинство автолюбителей для своих инсталляций выбирают именно этот вариант, т. к. к данному усилителю можно подключить 4 колонки, или 2 колонки и сабвуфер. Давайте рассмотрим, подключение четырёх канального усилителя используя первый и второй варианты.

Подключение 4 канального усилителя к аккумулятору рекомендуется при помощи толстого кабеля. Как выбрать правильные силовые провода и подключить межблочные это всё мы разобрали выше. Подключения усилителя, как правило, указывается в инструкции от производителя. Когда производится подключение усилителя к акустике, то он работает в режиме стерео, в данном режиме такой тип усилителя может работать под нагрузкой от 4 до 2 ом. Ниже представлена схема подключения четырёхканального усилителя к колонкам.

Теперь разберём второй вариант, когда к четырёхканальному усилителю подключаются колонки и сабвуфер. В данном случае усилитель работает в режиме моно, он берёт напряжение сразу с двух каналов, поэтому старайтесь подбирать сабвуфер имеющий сопротивление 4 ома, это сбережёт усилитель от перегрева и ухода в защиту. Подключить сабвуфер не составит проблем, как правило производитель указывает на усилителе откуда брать плюс для подключения сабвуфера, а откуда минус. Взгляните на схему как осуществляется мостовое подключение 4 канального усилителя.

Подключение моноблока (Одноканального усилителя)

Одноканальные усилители используются лишь для одной цели – подключению к сабвуферу. Примечательной характеристикой усилителей такого плана является повышенная мощность. Моноблоки также способны работать с сопротивлением ниже 4 Ом, что называется низкоомной нагрузкой. Моноблоки относят к усилителям класса D,при этом в них есть специальный фильтр для обрезки частот.

Установка одноканального усилителя не потребует много сил, так как схемы его подключения весьма простые. Всего имеется два выхода – «плюс» и «минус», и если у динамика только одна катушка, то достаточно лишь подключить его к ней. Если речь идет о подключении двух динамиков, то они могут подключаться либо параллельным, либо последовательным способом. Конечно, необязательно ограничиваться только двумя динамиками, но перед тем как подключить усилитель и сабвуфер к магнитоле, справится ли последний с большим уровнем сопротивления.

Автосабвуферы

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

Автомобильные сабвуферы

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.

Структура системы

Померяли? Динамик подходит? Не торопитесь выбирать оформление. Сперва нужно выбрать структурную схему всей системы озвучивания, т.к. на ее электронную часть может пасть доля затрат не меньшая, чем на хороший басовый динамик. Система озвучивания с сабвуфером может быть построена по одной из след. схем, см. рис.

Структурные схемы систем озвучивания с сабвуферами

Поз. 1 – система с пассивной расфильтровкой по мощности. Плюс – не нужен отдельный басовый усилитель, подключается к любому УМЗЧ. Огромные минусы, первое, взаимное электрическое просачивание каналов в сабвуфере по СЧ: для LC-фильтров, сводящих его к приемлемой величине, понадобится приличный кейс, который для покупки их компонент придется прежде где-то на треть наполнить деньгами (в 100 рублевых купюрах). Второе – выходные сопротивления фильтров низких частот ФНЧ совместно с входным ГГ динамика образуют тройник, и каждый канал УМЗЧ теоретически четверть мощности будет тратить на то, чтобы греть соседа с его ФНЧ. Реально – больше, т.к. на мощности и потери в фильтрах существенны. Тем не менее, система с расфильтровкой по мощности применима в сабвуферах небольшой мощности с независимыми излучателями звука, см. далее.

Поз. 2 – пассивная расфильтровка на отдельный басовый УМЗЧ. Потерь мощности нет, взаимовлияние каналов слабее, т.к. характеристические сопротивления фильтров – килоомы и десятки килоом. В настоящее время практически не применяется, т.к. собрать активный фильтр на микросхемах оказывается много проще и дешевле, чем мотать катушки пассивных.

Поз. 3 – активная аналоговая расфильтровка. Сигналы каналов складываются простым резисторным сумматором, поступают на аналоговый активный ФНЧ, а с него на басовый УМЗЧ. Взаимовлияние каналов ничтожно и в обычных условиях прослушивания незаметно, расходы на компоненты невелики. Оптимальная схема для самодельного сабвуфера начинающего любителя.

Поз. 4 – полная цифровая расфильтровка. Канальные сигналы подаются на разветвитель Р, разделяющий каждый из них как минимум на 2 равнозначных исходному. По одному сигналу из пары подается на СЧ-ВЧ УМЗЧ (возможно, непосредственно, без ФВЧ), а остальные объединяются в сумматоре С. Дело в том, что при резисторном сложении на нижних частотах мидбаса и в подбасе возможно электрическое взаимодействие сигналов в ФНЧ, несколько искажающее суммарный басовый. В сумматоре сигналы складываются цифровым или аналоговым способом, исключающим их взаимовлияние.

С сумматора общий сигнал подается на цифровой ФНЧ с встроенными аналого-цифровым (АЦП) и цифро-аналоговым (ЦАП) преобразователями, а с него – на басовый УМЗЧ. Качество звука и развязка каналов – максимально возможные на сегодняшний день. Затраты на микросхемы для всего этого хозяйства оказываются посильными, но работа с ИМС требует уже некоторого радиолюбительского опыта, и еще большего – если покупается не готовый набор (что существенно дороже), а компоненты системы подбираются самостоятельно.

↑ Собираем

Собираем, чтобы было ровно — когда сделано красиво, работает ВСЕГДА лучше, проверено не только на колонках. Для этого используем крышку динамика, её надо сделать в ноль в двух экземплярах, зашкурить и подогнать края. Для начала собираем щит головки + боковины + нижнюю панель + рамка. Ставим с двух сторон крышки и фиксируем струбцинами или просто верёвкой (туго).Проверяем что всё ровно, фиксируем по два самореза с каждой стороны, опять проверяем и сверлим под штифты.

Когда подсохнет, можно собирать остальное , кроме верхней панели. Потом все углы оклеиваем скотчем и изнутри проливаем каждый шов смолой. Для этого ставим под углом в 45 — шов получится ровным, а скотч не даст смоле вытекать и пачкать. Если были косяки, смола зальёт всё и исправит, к тому же придаст монолитности. И так каждый шов до высыхания, стремясь чтобы смола пропитала всё как можно глубже (швы щитка головки скотчем закрыть не получится, здесь придётся использовать пластилин, но только не много и чтобы потом можно было отчистить).

Последним ставится верх, также оклеивается скотчем и проливается через отверстие под динамик. Если всё высохло, отдираем скотч, и шкурим углы снаружи. Теперь видно насколько скотч облегчил задачу. Дальше шпатлюем и отделка на свой вкус. Я использую авто шпатлёвку и оклеиваю кожзамом (чёрным), с металлическими углами. Изнутри я ни чем не оклеивал, достаточно набить синтепоном или ватой, хорошо зашить в мешочек из крупной сетки, тогда точно вылезать не будет.

Виды фазоинверторов

Порт фазоинвертора — основной элемент корпуса, он может быть круглым (труба) или прямоугольным (щель).

Щелевой портКруглый порт (труба)

Нельзя однозначно сказать какой из этих портов лучше. Делают то, что удобнее или то, что больше нравится. Единственный момент, что в спорте (соревнования по звуковому давлению) чаще используются трубы, так как с их применением проще меняется настройка фазоинвертора, за счет изменения длины порта.

Отдельно стоит отметить такой тип, как пассивный излучатель. Пассивный излучатель (корректней — пассивный отражатель) есть тот же фазоинвертор и принцип его работы тот же. Применяется в тех случаях, когда желаемый порт для ФИ не устраивает по габаритам. В пассивном излучателе вместо порта используется динамик без магнитной системы.

Принцип работы пассивного излучателя

Преимущества и недостатки бандпасса 6 порядка

Фирменный бандпасс 6 порядка, заключенный в качественный и надежный короб, обладает рядом основных преимуществ:

• отменное воспроизведение максимально низких частот;
• снижение нагрузок механического типа;
• происходит демпфирование диффузорных колебаний;
• повышенная отдача в верхних басах и снижение искажений;
• способность качественного охлаждения магнитной системы;
• легкий монтаж;
• простейшая конструкция бандпасса акустической системы;
• способность надежной защиты диффузора бандпасса 6 порядка от любых внешних повреждений.

Бандпасс 6 порядка

При этом у бандпасса 6 порядка тоже существует несколько недостатков:

• увеличенные размеры;
• сложность проектирования, поскольку при неправильной установке моментально возникает некачественный и слегка неприятный звук;
• сложность и трудоемкость при изготовлении, которое не по силам новичкам;
• наличие фильтрующих свойств позволяет замаскировать все искажения, в случае, если прибор ограничивает сигнал;
• нельзя вовремя заметить перегрузку усилителя и понять, что бандпасс шестого порядка полностью вышел из строя;
• необходимость замены одного из звеньев средних басов;
• все технические характеристики будут зависеть от характера настроек.

Бандпасс 6 порядка

Тоже просто

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

Конструкция простого сабвуфера

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

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

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

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

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

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

Готовая и самодельная трубы для резонаторов акустических систем

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.

↑ Теперь по технологии

Поскольку от низкочастотного ящика мы требуем максимальной жесткости, я давно уже отказался от брусочков-уголочков при изготовлении такого рода конструкций, к тому же не нравится мне, что они воруют объём у тщательно просчитанной системы. Максимальную жесткость нам обеспечит только сборка в шип. Достаточен шип 10-15 см. Как это происходит понятно из эскизов и фото.

Кроме того используем деревянные штифты, их полно в строительных магазинах разных диаметров, но нам подходит только 6 мм — оптимальное соотношение для стандартного листа ДСП в 16 мм (лучше, естественно, фанерованный).На каждый шип по два штифта минимум, взаимно перпендикулярно. Сверлятся, заливаются в отверстие эпоксидкой, забиваются штифты (надо дать смоле впитаться минут 10 и, ни в коем случае, не греть перед склейкой — слишком быстро будет схватываться). Когда эпоксидка полезет наружу, накрываем полиэтиленом, чтобы потом не оттирать с лица, полиэтилен можно оставить до высыхания чтобы не растекалось. Саморезы не приветствую, можно использовать как временное соединение при сборке, потом выворачиваем и сверлим отверстие под штифт.