Обзор фнч для сабвуфера

Акустические фильтры частот своими руками

Иногда бывает так, владельца автомобиля не устраивает штатная акустика и он решает заменить ее на более крутую. Но при ее установке в машину выясняется, что эта дорогостоящая аудио система не укомплектована кроссоверами. В этом случае, конечно же нельзя будет получить высококачественную звуковую картину. Почему нельзя, да потому, что без частотных фильтров, пищалки просто выйдут из строя, а без них это уже не звук.

Решить такую задачу, и тем самым выйти из этого неприятного положения можно только двумя путями — приобрести отдельно кроссоверы в магазине или изготовить их самостоятельно. Кстати, в этом нет ничего сложного, просто нужно прочитать внимательно инструкции по изготовлению таких устройств. Если выбрать вариант самостоятельного изготовления фильтров частот для динамиков, то для этого потребуются соответствующие материалы и инструменты.

Какие нужны материалы и инструменты:

• Нормальный мощный паяльник
• Прибор для измерения индуктивности катушек
• Лак для пропитки катушек
• Хлорное железо для травления плат
• Стеклотекстолит на основе фольги
• Термоусаживаемые трубки
• Герметик силиконовый

Кроссовер акустический — последовательные шаги изготовления

Перед началом работ по установке частотного фильтра, желательно хорошо ознакомится с техническими параметрами приобретенных вами динамиков. Одним из самых важных критериев является значение частотного диапазона твитеров, обычно он находится в пределах от 2 до 30 кГц. Далее нужно выяснить чувствительность низко-частотных и высоко-частотных излучателей. Именно по этим характеристикам следует подбирать звуковую схему с подключением кроссовера.

Катушки индуктивности для фильтров аудио колонок

Если вы намерены изготовить катушки для фильтров НЧ громкоговорителей, тогда намотку лучше всего выполнять медным эмаль-проводом проводом диаметром 1 мм. Наматывать катушки нужно рядовым методом, виток к витку и в несколько рядов, по завершению наматывания, чтобы витки не расползались, их нужно зафиксировать клеем.

Затем, после намотки, обязательно проверьте получившуюся у вас индуктивность детали с помощью RLC-метра или цифровым мультиметром имеющим функцию измерения индуктивности. Впоследствии, когда уже все катушки будут готовы их нужно поместить в небольшую емкость с лаком (можно применять любой, даже строительный). После этого, дать стечь лаку и высушить их.

Изготовление печатной платы под аудио кроссовер

Печатная плата для акустического фильтра сама по себе очень простая, так как на нее будут устанавливаться крупногабаритные детали, поэтому и дорожки-проводники будут широкими. Вначале схему рисуют на бумаге, отмечая точки крепления деталей соответствующие их размерам, то есть под катушки, конденсаторы и сопротивления, а также контактные площадки для соединительных разъемов.

После того, как схема будет нарисована на бумаге, ее нужно приложить к заранее подготовленной заготовке стеклотекстолита на основе медной фольги и шилом, через бумагу наметить точки установки компонентов на фольге. То есть, по этим точкам нужно будет сверлить отверстия.

Когда закончите сверление, здесь нужно будет определится, каким методом вы будете изготавливать дорожки и площадки на плате.
Если выберете метод травления, тогда нужно будет краской закрасить токопроводящие проводники и площадки для пайки выводов деталей, дать краске высохнуть, а затем протравить в растворе хлорного железа.

Есть другой вариант изготовление платы: наметить карандашом на фольге все необходимые места пайки деталей, а между ними острым предметом прорезать линии по фольге до самого текстолита, чтобы контактные площадки не соприкасались между собой. Ну и третий вариант, так сказать «колхозный» метод — он показан на видео ниже. В общем кому как нравится и в силу своих возможностей и способности.

Самостоятельное изготовление фильтра для акустики

Монтаж акустических проводов

Подключение проводов выполняется с помощью паяльника, здесь ничего сложного нет, главное не напутать в соединении, чтобы провода НЧ-громкоговорителя не пустить на ВЧ-динамик, и при этом соблюдать полярность. Кроме этого, акустические провода, подключаемые к фильтру, так же как и компоненты на плате, нужно хорошо зафиксировать клеем, чтобы не болтались.

Представленные здесь рекомендации и советы в изготовлении акустического кроссовера надеюсь помогут вам в самостоятельной сборке этого устройства. Бюджет на это устройство зависит от сложности, количества и качества используемых элементов.

Как собрать усилитель?

Для надёжности и компактности сборки монтаж необходимо делать на печатной платы. Для этого потребуется:

• Компьютер.
• Программа «Sprint-layout» (или аналогичная) для расчета и проектирования плат.
• Лазерный принтер.
• Фольгированый текстолит.
• Раствор хлорного железа.

Последовательность действий здесь будет следующая:

1. В программе создаётся схема платы.
2. Плата распечатывается с помощью лазерного принтера. Крайне желательно использовать фотобумагу и фирменный картридж – у перезаправленных может быть слишком низкая плотность тонера. Должно получиться примерно следующее:

Полученный рисунок аккуратно вырезается по контуру и накладывается на текстолитовую заготовку. Заготовка перед этим должна быть зашкурена мелкой наждачкой (чтобы убрать окислы) и обезжирена ацетоном. Затем наложенный вниз рисунком листок бумаги проглаживается горячим утюгом. Это – самая ответственная операция, от неё зависит качество платы. При правильной работе получится заготовка с нанесённым на неё тонером рисунком разводки

Температуру надо выставлять максимальную, чтобы тонер заново расплавился и прикипел к фольге.
Остывшую после утюга заготовку замачивают в воде, после чего осторожно удаляют размокшую бумагу.
Рисунок проверяется. Если какие-то элементы не пропечатались, их можно дорисовать перманентным маркером

Однако злоупотреблять этим не стоит: маркер не так надёжен, как тонер.
Затем заготовка протравливается в хлорном железе. В итоге получается чистый текстолит с медью, сохранившейся лишь там, где её защищал слой тонера или маркера.

На получившейся плате уже можно монтировать микросхему и другие детали в соответствии с выбранной конструкцией. Но перед этим нужно определиться с питанием. Здесь снова потребуется компьютер и программа для расчёта трансформаторов: необходимо бортовые 12 В преобразовать как минимум в 80. После расчёта обмотка монтируется на сердечнике с изоляцией каждого слоя. Отличный вариант для самодельного автомобильного сабвуфера – это использование старых трансформаторов от телевизора с соответствующим перерасчётом обмотки.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В последнюю очередь монтируется фильтр НЧ. Без него на саб пойдут сигналы высоких частот – и тогда само использование сабвуфера бессмысленно. Монтируется фильтр так же, как и остальные части усилителя, а после этого можно перейти к тестированию на бортовой сети и магнитоле.

Подключение сабвуферного фильтра

Стоит отметить, что модуль фильтра для сабвуфера должен быть присоединен к выходу предварительного усилителя после регулятора громкости, что позволит улучшить регулировку громкости всей системы. Потенциометром усиления можно отрегулировать соотношение громкости сабвуфера к громкости всего сигнального тракта. К выходу модуля необходимо подключить любой усилитель мощности, работающий в классической конфигурации, например такой. При необходимости используйте только один из выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 180 градусов относительно друг друга. Оба выходные сигнала можно использовать, если нужно построить усилитель в мостовой конфигурации.

Принципиальная схема ФНЧ

Схема фильтра для сабвуфера показана на рисунке. Работает он на основе двух операционных усилителей U1-U2 (NE5532). Первый из них отвечает за суммирование и фильтрацию сигнала, в то время как второй обеспечивает его кэширование.

Принципиальная схема ФНЧ к сабу

Стереофонический входной сигнал подается на разъем GP1, а дальше через конденсаторы C1 (470nF) и C2 (470nF), резистора R3 (100k) и R4 (100k) попадает на инвертирующий вход усилителя U1A. На этом элементе реализован сумматор сигнала с регулируемым коэффициентом усиления, собранный по классической схеме. Резистор R6 (27k) вместе с P1 (50k) позволяют провести регулировку усиления в диапазоне от 0.5 до 1.5, что позволит подобрать усиления сабвуфера в целом.

Резистор R9 (100k) улучшает стабильность работы усилителя U1A и обеспечивает его хорошую поляризацию в случае отсутствия входного сигнала.

Сигнал с выхода усилителя попадает на активный фильтр нижних частот второго порядка, построенный U1B. Это типичная архитектура Sallen-Key, которая позволяет получить фильтры с разной крутизной и амплитудной. На форму этой характеристики напрямую влияют конденсаторы C8 (22nF), C9 (22nF) и резисторы R10 (22k), R13 (22k) и потенциометр P2 (100k). Логарифмическая шкала потенциометра позволяет добиться линейного изменения граничной частоты во время вращения ручки. Широкий диапазон частот (до 260 Гц) достигается при крайнем левом положении потенциометра P2, поворачивая вправо вызываем сужения полосы частот до 50 Гц. На рисунке далее показана измеренная амплитудная характеристика всей схемы для двух крайних и среднего положения потенциометра P2. В каждом из случаев потенциометр P1 был установлен в среднем положении, обеспечивающим усиление 1 (0 дб).

Сигнал с выхода фильтра обрабатывается с помощью усилителя U2. Элементы C16 (10pF) и R17 (56k) обеспечивают стабильную работу м/с U2A. Резисторы R15-R16 (56k) определяют усиление U2B, а C15 (10pF) повышает его стабильность. На обоих выходах схемы используются фильтры, состоящие из элементов R18-R19 (100 Ом), C17-C18 (10uF/50V) и R20-R21 (100k), через которые сигналы поступают на выходной разъем GP3. Благодаря такой конструкции, на выходе мы получаем два сигнала сдвинутых по фазе на 180 градусов, что позволяет осуществлять прямое подключение двух усилителей и усилителя с мостовой схемой.

В фильтре используется простой блок питания с двухполярным напряжением, основанный на стабилитронах D1 (BZX55-C16V), D2 (BZX55-C16V) и двух транзисторах T1 (BD140) и T2 (BD139). Резисторы R2 (4,7k) и R8 (4,7k) представляют собой ограничители тока стабилитронов, и были подобраны таким образом, чтобы при минимальном напряжении питания ток составлял около 1 мА, а при максимальном был безопасен для D1 и D2.

Элементы R5 (510 Ом), C4 (47uF/25V), R7 (510 Ом), C6 (47uF/25V) представляют собой простые фильтры сглаживания напряжения на базах T1 и T2. Резисторы R1 (10 Ом), R11 (10 Ом) и конденсаторы C3 (100uF/25V), C7 (100uF/25V) представляют собой также фильтр напряжения питания. Разъем питания — GP2.

Возможные неисправности и ремонт

Ремонт сабвуфера своими руками может потребоваться при механическом повреждении его элементов. Если катушка сталкивается со звуковой частотой, которая превышает допустимую, она может выйти из-строя. Аналогичная проблема возникает при прослушивании музыки с максимальным усилением, что приводит к разрыву диффузора. Ремонтировать узел достаточно просто, т.к. его можно заменить новым.

Восстановление работоспособности диффузора или катушки — сложная задача, которая потребует много времени и усилий, и каждый специалист, который отремонтировал такой узел, порекомендует выполнить замену.

Нередко к поломке приводит перегрев внутренних деталей саба. Проблема связана с загрязнением внутреннего пространства пылью и техническим мусором. Для начала нужно оценить показатели напряжения в БП с помощью тестера — если оно отсутствует, придется заменить блок питания.

При осмотре внутреннего пространства можно найти вздутые конденсаторы или почерневшую обмотку. Испорченные элементы нужно выпаять паяльником и заменить новыми — исправными.

Ремонт динамика начинается с разборки и демонтажа головки сабвуфера. Все действия нужно выполнять без спешки, поскольку резкие движения могут привести к повреждению гильзы катушки.

Связанные материалы

Многоканальный 5.1 ламповый усилитель. Часть 3…
Настало время поговорить о «бомбящем ящике» — сабвуфере, как составном элементе «системы 5.1». Под…

Не все сабвуферы одинаково полезны!…
Если вы замечаете присутствие сабвуфера, это значит, что либо он работает на слишком высоком уровне…

Сумматор каналов на ОУ

Теория и практика….
Не раз обращал внимание на то, что радиолюбители применяют в своих схемных решениях неоправданно…

3-х фазный регулятор с Системой Импульсно-Фазового Управления…
3-х фазный регулятор с СИФУ Регулятор собран на печатной плате размерами 120х150 мм, и предназначен…

Простой активный фильтр для двухполосного усилителя…
В статье речь пойдет об активном фильтре для двухполосного усилителя. Фильтр не нуждается в…

Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ

Часть 3. Двухполярное питание…
Здравствуйте, уважаемые читатели! Этим небольшим, но полезным дополнением я продолжаю тему,…

Входной буфер и регулятор уровня громкости для УМЗЧ. Часть 1…
В усилителях мощности звуковой частоты (УМЗЧ), выполненных по схеме инвертирующего усилителя…

Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240…
Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной…

Усилитель 2.1 для портативного плеера. Чип MAX98400 — мощный усилитель класса D в действии…
Компания MAXIM представила 11 ноября 2011 г. обновленный Reference Design #4320В, который включает…

Универсальный привод с Системой Импульсно — Фазового Управления…
Регулятор служит не только для плавного регулирования оборотов двигателя постоянного тока, но в…

Опыт переделки системы 2.0 в 2.1…
Не так давно, я доделал напольники и тут же возник вопрос: чем их раскачивать? Велосипеда…

Программный генератор сигналов звуковой частоты….
Предлагаемая Вашему вниманию программа позволяет использовать звуковую карту компьютера в качестве…

Усилитель для колонок своими руками в машину

Данная схема предназначена для воспроизведения сигналов звуковой частоты с автомагнитолы, FM тюнера или другого электронного устройства. Переменный резистор на входе может быть регулятором громкости звуковоспроизводящего устройства. Предварительное усиление сигнала выполняется двухканальной микросхемой 548УН1А. В скобках указаны выводы для второго канала при изготовлении стереофонического тракта. Интегральная схема отличается малым уровнем шумов, большим диапазоном питающего напряжения (6-30 В) и малым током потребления. Фазоинвертор собран на двух германиевых транзисторах разной проводимости. Надёжные транзисторы старых серий можно заменить на более современные аналоги.

Сигнал с коллекторов фазоинвертора подаётся на базы полупроводников выходного каскада. Уменьшая ёмкость конденсатора С4 можно ограничить воспроизведение низких частот. Подбором резистора R4, на коллекторах выходных транзисторов, нужно выставить половину питающего напряжения. Мощные транзисторы монтируются на общем радиаторе. Входные цепи, поступающие на вход интегральной микросхемы, следует обязательно экранировать. При установке устройства на автомобиль необходимо учитывать правильное подключение общего провода. «Земля» выполняется толстым и, как можно более коротким, проводом.

Усилитель звука для автомобиля своими руками можно выполнить по мостовой схеме. Он не содержит дефицитных деталей и предназначен для высококачественного воспроизведения звука в салоне автомобиля.

Конструкция получает питание от бортовой сети и обеспечивает выходную мощность 12 ватт на нагрузке 4 Ом. Ёмкости конденсаторов С4 и С5 должны быть порядка 2000,0 Мкф. В этом случае блок будет воспроизводить полосу частот от 25 Гц до 18 кГц, при коэффициенте нелинейных искажений не более 0,3%. Кремниевые диоды задают ток покоя выходных транзисторов. В цепи питания стоит предохранитель и дроссель. Это однослойная намотка проводом ПЭВ диаметром 1 мм на ферритовом стержне длиной 20 мм и диаметром 8 мм. В схеме использованы следующие радиодетали:

• DA1.1 – DA1.2 – К548УН1А
• VD1 – VD8 – КД521А
• VT1 – VT7 – КТ503А
• VT2 – VT8 – КТ502А
• VT3 – VT5 – КТ819А
• VT4 – VT6 – КТ818А

Резисторами R2 и R3 изменяется глубина отрицательной обратной связи. Эту операцию можно выполнять на слух.

Как сделать сабвуфер своими руками?

Некоторые автолюбители изготавливают сабвуферы своими руками. Особых знаний для этого не требуется. Главное – уметь работать руками, иметь опыт электромонтажных работ.

Для изготовления лучше выбрать модель пассивного сабвуфера типа закрытый ящик.

В качестве динамика следует выбирать устройство круглого (не овального) типа. Под него легче вырезать отверстие. Номинальная мощность динамика выбирается исходя из выходной мощности головного устройства (автомагнитолы, усилителя).

Типичное значение номинальной мощности магнитолы – не более 40 Ватт на канал. Лучше выбирать мощность динамика с двухкратным запасом. Мощности это не прибавит, зато звук будет мягче.

Также следует обратить внимание на сопротивление динамика. Оно должно соответствовать сопротивлению нагрузки усилителя либо магнитолы

Если используется дополнительный звуковой усилитель, у него могут быть различные допустимые сопротивления нагрузки. Следует учитывать, что чем меньше сопротивление динамика, тем легче его раскачать.

Но при этом увеличивается нагрузка на усилитель. Для усилков класса D можно смело выбирать динамики сопротивлением 2 Ома.

Непосредственно к выходу автомагнитолы лучше подключать четырехомные динамики.

Следует также обратить внимание на материал диффузора (лучше полиматериалы), магнита. Размер динамика определяется исходя из типа кузова автомобиля, наличия свободного места

Теоретически, чем больше диаметр диффузора, тем большее звуковое давление он может создать, будет звучать солиднее

Размер динамика определяется исходя из типа кузова автомобиля, наличия свободного места. Теоретически, чем больше диаметр диффузора, тем большее звуковое давление он может создать, будет звучать солиднее.

Далее рассчитывают короб сабвуфера. Раньше расчет короба для сабвуфера выполняли с помощью калькулятора.

Сейчас есть много программ для расчета коробов, онлайн ресурсов. Освоить их несложно, интерфейс довольно простой.

Не всегда эти расчеты выполнены грамотно (особенно онлайновские сервисы).

Часто они работают наоборот: закладываешь размеры короба, сервис  выдает частотную характеристику. Более-менее правдоподобные результаты дают сервисы и программы:

BassBox 6

Имея опыт изготовления закрытых ящиков, можно приступить к изготовлению фазоинверторных коробов.

Power Port

Большинство программ не адаптированы на русский интерфейс.

При изготовлении коробов следует:

1. пропитывать клеем места установки крепежа;
2. отверстия вырезать с помощью специальных насадок на дрель, иные методы приводят к разрушению поверхности;
3. выступающие грани необходимо зачищать;
4. выполнять покрытие деревянных материалов специально пропиткой и нитролаком (для защиты от сырости);
5. по окончании работ обтянуть изделие карпетом.

Схема подключения сабвуфера

Большинство сабвуферов, в том числе и пассивных, имеют свою электрическую схему. Она необходима, чтобы сигнал с усилителя или автомагнитолы на динамик не содержал «ненужных частот». Под ненужными частотами понимаются звуковые частоты средней и высокой частоты.

Если они будут поступать на динамик, уменьшится КПД, возможны искажения. В усилители и хорошие автомагнитолы встраивают специальные частотные фильтры (кроссоверы).

Тем не менее хороший пассивный низкочастотный фильтр (обычно он содержит набор конденсаторов и индуктивностей) значительно увеличивает качество звучания.

Программы для расчета:

1. Audiotester v2.2
2. JBL-SpeakerShop

Если нет опыта электромонтажных работ, намотки индуктивностей, измерительных инструментов, лучше приобрести фильтр (кроссовер) в сборе.

Установка газобаллонного оборудования (ГБО) на автомобиль. — здесь больше полезной информации.

На китайских сайтах он стоит недорого, например:

Вас заинтересует эта статья — Установка сигнализации с автозапуском своими руками.

Полосовые резонансные фильтры

Полосовые резонансные частотные фильтры – предназначены для выделения, или режекции (вырезания) определённой полосы частот. Резонансные частотные фильтры могут состоять из одного, двух, или трех колебательных контуров, настроенных на определённую частоту. Резонансные фильтры обладают наиболее крутым подъёмом (или спадом) АЧХ, по сравнению с другими (не резонансными) фильтрами. Полосовые резонансные частотные фильтры могут быть одноэлементными — с одним контуром, Г-образными – с двумя контурами, Т и П-образными – с тремя контурами, многозвенными – с четырьмя и более контурами.

На рисунке представлена схема Т-образного полосового резонансного фильтра, предназначенного для выделения определённой частоты. Состоит он из трёх колебательных контуров. C₁L₁ и C₃L₃ – последовательные колебательные контуры, на резонансной частоте имеют малое сопротивление протекающему току, а на других частотах наоборот – большое. Параллельный контур C₂L₂ наоборот, имеет большое сопротивление на резонансной частоте, обладая малым сопротивлением на других частотах. Для расширения ширины полосы пропускания такого фильтра, уменьшают добротность контуров, изменяя конструкцию катушек индуктивности, расстраивая контура «вправо, влево» на частоту, немного отличающуюся от центральной резонансной, параллельно контуру C₂L₂ подключают резистор.

На следующем рисунке представлена схема Т-образного режекторного резонансного фильтра, предназначенного для подавления определённой частоты. Он, как и предыдущий фильтр состоит из трёх колебательных контуров, но принцип выделения частот у такого фильтра другой. C₁L₁ и C₃L₃ – параллельные колебательные контуры, на резонансной частоте имеют большое сопротивление протекающему току, а на других частотах – маленькое. Параллельный контур C₂L₂ наоборот, имеет малое сопротивление на резонансной частоте, обладая большим сопротивлением на других частотах. Таким образом, если предыдущий фильтр резонансную частоту выделяет, а остальные частоты подавляет, то этот фильтр, беспрепятственно пропускает все частоты, кроме резонансной частоты.

Порядок расчёта полосовых резонансных фильтров основан всё на том же делителе напряжения, где в качестве единичного элемента выступает LC контур с его характеристическим сопротивлением. Как рассчитывается колебательный контур, определяются его резонансная частота, добротность и характеристическое (волновое) сопротивление вы можете найти в статье Колебательный контур.

Двухзвенные инверторы

Преобразователь частоты, с фильтром, выпрямителем, созданный с инвертором с токовым звеном, называется двухзвенным.

ЭМ – машина электрическая, АИН – инвертор автономного типа, L_ф, С_ф, — емкость и индуктивность, f_нз – выходная частота, u_dз – выходного напряжения при применении выпрямителей, СУВ, СУИ – управляющие системы, u_нз – определение напряжения, В – выпрямитель. Включенные связи изображены пунктиром, зависят от типа прибора.

Чтобы улучшить сглаживание и качество энергии применяют фильтр LC. Схема подключения Г-образная. В схеме применяют сдвиг фаз, обмотки трансформатора включают в звезду и треугольник.

Эта схема подключения имеет высокую стоимость, используется совместно с индивидуальным трансформатором.

Выпрямительный блок бывает управляемым и неуправляемым. При управляемом выпрямителе опция регулировки напряжения достается ему или автономному инвертору. Выпрямитель должен иметь реверс и полное управление для осуществления рекуперации электроэнергии (двухкомплектный). Управление инвертором осуществляется  методом импульсов. Широко применяемые способы – широтно-импульсные.

Автономные частотники используются в большей степени.

АИТ – автономный токовый инвертор, СУИ, СУВ – управление частотниками, УВ – управляемый блок выпрямителей, L_ф – индуктивность, f_нз – частота на выходе, і_dз – ток на выходе звена постоянного тока.

В автономном частотнике выходная величина – это напряжение. В автономном токовом частотнике ток — регулируемое значение. Частота коммутации имеет значение в образовании сигнала выхода заданной частоты. При повышении частоты улучшается качество синусоиды, увеличиваются потери в инверторе.

Результат работы модели инвертора на транзисторах при разных коммутационных частотах:

Частота коммутации 800 Гц

Коммутационная частота 2000 Гц

Частота коммутации 8000 Гц

Уменьшение частоты ухудшает качество тока выхода. Частоту коммутации определяют, чтобы не было пульсаций.

Индуктивность подключена последовательно, емкость параллельно. Работа инвертора образует гармоники, для их снижения применяют фильтры.