Теория и практика фазоинвертора. Делаем автомобильный сабвуфер самостоятельно Из чего сделать фазоинвертор

Эту статью я решил написать специально для тех, кто хочет, но по тем или иным причинам не может позволить себе приобрести сабвуфер. В этой статье пошаговая инструкция о том как собрать сабвуфер своими руками.

Постараюсь доступным, для неопытных людей, языком рассказать, а по возможности и показать - что сабвуфер это совсем несложно как на первый взгляд может показаться. Если очень хочеться, но нельзя - значит можно!

У многих на языке вертится это слово, но не все понимают что это такое.

САБВУФЕР (SUBWOOFER) происходит от двух слов SUB и WOOFER - если дословно перевести - поднизкочастотник, т.е. акустическая система для воспроизведения звука на низших частотах (примерно от 20 до 200 гц). Многие называют его - "басовая колонка". Сабвуферы могут быть активными и пассивными. Активный - означает, что в корпусе колонки размещен усилитель и блок питания, Пассивный - соответственно нуждается во внешнем усилителе.

Также в тексте применяются следующие сокращения:

АС - акустическая система, если просто - то "колонка".

Динамик - он же громкоговоритель, но правильнее будет "динамическая головка".

ГНЧ - генератор сигналов низкой частоты. (под НЧ подразумеваются частоты от 20 до 20000Гц)

УНЧ - усилитель низкочастотных сигналов.

Шаг первый.

Инструмент и материал.

Для изготовления сабвуфера нам понадобиться найти:

1. Уверенность в себе, желание неотступно идти до конца и быть готовым на материальные затраты (может обойдется по хорошему!).

2. Хороший, проверенный в деле инструмент, а именно:

Ножовка по дереву;

Стамеска;

Набор напильников различного калибра и вида: плоские, тругольные, круглые;

Шкурки (от малого до великого);

Электродрель;

Отвертка (можно и шуруповерт);

Лобзик (еще лучше - электролобзик);

Линейка, ручка, карандаш, лист бумаги и другие канцелярские принадлежности;

Циркуль (желательно с размахом "крыльев" на 20-25см.);

Клей ПВА, автогерметик, клей для дерева;

Стройматериалы, а именно: фанера толщиной от 10мм до 20мм, ДСП - можно но, не желательно, деревянные бруски 20х20, 30х30, 40х40 и т.д.

Гора саморезов от 10мм до 50мм, их нам понадобиться очень много!

3. компьютер, на который очень желательно установить прогу JBLSpeakerShop.

Шаг второй.

Параметры громкоговорителей (динамиков).

У каждого из нас есть имя, фамилия, отчество. У каждого из нас уникальные черты лица, цвет глаз, отпечаток пальцев, рисунок сетчатки глаза. Нет на свете одинаковых людей. Точно также не бывает одинаковых динамиков, у каждого из них есть свои уникальные параметры. Даже если взять два одинаковых динамика сделанных на одном заводе в один день - их параметры будут различаться, конечно немного, но эта небольшая разница может быть важна. К чему это я, а к тому, что перед тем как начать изготавливать сабвуфер, мы ОБЯЗАТЕЛЬНО должны подсчитать основные параметры нашего динамика. Купили ли вы его в магазине, открутили от какой либо старой АС или друг притащил из гаража, в любом случае надо измерить его характеристики. В дальнейшем, по этим параметрам, мы будем выбирать тип ящика для сабвуфера.

Параметры необходимые для расчета сабвуфера мы будем записывать на бумажку и сохраним ее до того момента, когда качество звучания изготовленного "бум-бокса" будет полностью удовлетворять.

Итак начнем. По скольку в большинстве существующих ныне программ по расчету ящиков АС используются параметры Тилля-Смолла, именно их мы и будем высчитывать.

Для того, чтобы начать расчет ящика нам понадобятся следующие параметры:

Pnom - Номинальная мощность динамика, приводится в марке головки (75ГДН-1 75вт).
Fs - Частота собственного резонанса динамика в открытом пространстве.
Fc - Резонансная частота в закрытом ящике.
Qts - Полная добротность на резонансной частоте.
Qes - Электрическая добротность на резонансной частоте.
Qms - Механическая добротность на резонансной частоте.
Vas - Эквивалентный объем динамика.
D - Эффективный диаметр диффузора.
Xmax - Максимальное смещение диффузора. Будет неплохо прочитать обо всех параметрах T-S - читать.

В принципе могут понадобиться и остальные параметры, но этих уже достаточно для начала рассчетов.

Для измерения параметров понадобятся, калькулятор, вольтметр (лучше цифровой мультиметр), генератор НЧ, герметично закрытый ящик литров на 20, а также придется изготовить несложное устройство.

Генератор НЧ - можно взять любой, например Г3-109 или подобный. Если же нет генератора, то можно использовать и компьютер. К линейному выходу звуковой карты подключаем усилитель, а с выхода усилителя, через резистор в 1КОМ подключаем испытуемый динамик. Мощность резистора должна быть 2Вт и более, а иначе греться будет сильно. В принципе все готово. Если используем вместо генератора - компьютер, то необходимо скачать программу - ГНЧ, их в сети огромное количество.

Итак начнем.

Динамик подвешиваем на веревке по центру комнаты к потолку, можно за люстру или каким либо другим способом, главное чтобы рядом не было каких либо предметов, это может повлиять на точность измерения.

Все подключили, запускаем программу ГНЧ, выставляем частоту 1000Гц. На компьютере громкость ставим в среднее положение, чтобы исключить искажения формы сигнала. подключаем мультиметр к выходу усилителя. Регулируя громкость на усилителе выставляем напряжение 20В.

Подключаем вольтметр непосредственно к динамику. Выставляем частоту генератора примерно 5-10Гц и плавно повышая частоту следим за показаниями вольтметра. Нам необходимо найти резонансную частоту динамика, на этой частоте вольтметр покажет максимальное напряжение, затем оно начнет уменьшаться. Итак вольтметр показал максимальное значение - записываем его в наш листок как Umax. Затем записываем частоту генератора на которой зафиксировано максимальное значение напряжения, это будет Fs - резонансная частота. Теперь надо найти минимальное значение амплитуды. Начинаем опять плавно повышать частоту относительно Fs до тех пор, пока показания вольтметра перестанут изменяться, запишем это значение как Umin, при дальнейшем повышении частоты амплитуда будет опять увеличиваться, но это нам уже не важно.

Теперь мы знаем несколько параметров нашей головки, но это лишь начало. С помощью генератора и вольтметра мы можем построить график АЧХ изображенный слева. На нем видны Umax - соответствующий напряжению при резонансе, а также Fs - резонансная частота - пик на графике. Umin мы тоже нашли, а что такое Uср скажеты вы и что это за F1 и F2 ?

Это частоты, при помощи которых мы будем определять добротность динамика. Раньше я считал эти параметры вручную, высчитывал по формулам Uср, Qts, Qes, Qms. Теперь есть полезная прога TSCalc, скачать ее нужно прямо сейчас - скачать. Работать с ней элементарно просто, подставляем значения - получаем результат. Для начала надо узнать Rmax, для этого умножаем Umax на 1000 и запишем значение в листок. Еще понадобиться измерить сопротивление динамика постоянному току с помощью омметра, запишем его как Re.

Теперь подставим значения Rmax и Re в программу и найдем Rx. Делим Rx на 1000 и получаем Uср. Теперь найдем F1 и F2. Начинаем уменьшать частоту относительно Fs "вниз" и когда вольтметр покажет напряжении Uср запишем F1, теперь тоже самое только "вверх" от Fs и запишем значение F2. Теперь подставляем значения Fs, F1, F2 в программу. И получаем значения Qes, Qms, Qts.

Настало время приготовленнего заранее ящика. Берем наш динамик и прикручиваем к ящику магнитом наружу, в этом нет принципиальной разницы, просто так удобнее. Теперь снова находим резонансную частоту, но запишем ее уже как Fc. Подставляем значение Fs, Fc и известный объем ящика, получаем значение Vas - эквивалентный объем.

Ну вот в принципе и все. Эффективный диаметр диффузора и его максимальное смещение измеряем с помощью обыкновенной линейки. Не забудьте записать значения в листок.

Шаг третий.

Виды ящиков.

Теперь у нас есть динамик, есть его реальные параметры, можно приступать к выбору ящика.

Хочу сразу разочаровать. Именно по параметрам динамика выбирается тип корпуса. Я не утверждаю что на нем не получиться собрать тот ящик который вы хотите, просто он может звучать не так, как звучал бы в "родном" ящике.

Итак, виды ящиков, или варианты исполнения сабвуферов.

Вариант первый - Свободный излучатель или Free air.

Этот вариант может подойти к динамикам у которых Fs выше 100Гц.

Путевого сабвуфера все равно из него не выйдет, так как параметры его близки к динамикам среднечастотным. Например его можно встроить в заднюю полку автомобиля.

Конечно можно попробовать сделать из него что-то другое, но лучше поискать другой динамик.

Вариант второй - Закрытый ящик или Closed Box.

Выбираем этот ящик если Qts<0,8...1, оптимально 0,7

произведение Fs/Qts=50

Расчитывается просто, все что нужно это расчитать объем ящика.

От динамика требуется немалая мощь, очень высока вероятность выхода его из строя. В большинстве случаев ящик получается громоздким что совершенно неприемлимо для дома и автомобиля.

Внутренность ящика заполняется звукопоглащающим материалом, вата, войлок или др.

Такой вариант исполнения обладает самым низким КПД.

Вариант третий - Фазоинвертор или Vented Box.

Выбираем если Qts<0,6, оптимально 0,39

Динамик должен обладать гибким и прочным подвесом, т.к. совершает гигагнтскую работу, при максимальной подведенной мощности, диффузор колеблет огромное количество воздуха, большая часть которого "улетает в трубу"

Вариант четвертый - Пассивный излучатель - Passive Radiator.

Пассивный излучатель это как фазоинвертор, только вместо трубы излучатель-мембрана.

Хотя можно использовать старый динамик, удалить магнит, корзину, диффузор. А к резиновому подвесу приклеить пластину из гетинакса, оргстекла или другого материала. В центр пластины вкрутим груз - болт с гайкой. Этим грузом можно регулировать Fc.

Вариант пятый - Банд Пасс или Band Pass

Band Pass можно перевезти как Полосовой проход.

Band Pass 4-th order- Банд Пасс 4-го порядка.

Стоит выбрать если Fs/Qts=105

В принципе, из всех остальных вариантов корпусов, именно этот отличается самой высокой эффективностью.

Но в тоже время самый сложный в изготовлении, две камеры и два фазоинвертора.

Band Pass 6-th order A - Банд Пасс 6-го порядка класса А.

Band Pass 6-th order B - Банд Пасс 6-го порядка класса Б

Любой из этих вариантов корпусов можно собрать как на одном, так и на двух динамиках.

Параметры своего динамика вы знаете, что из него получится вы уже определили, настала пора рассчетов ящика.

Шаг четвертый.

Расчет ящика.

Распаковываем скачанную прогу JBLSpeakerShop в корневую папку диска. Затем запускаем файл setup.exe из папки DISK1. Начнется установка, вводим путь второй части архива DISK2. Установка завершена.

Запускаем программу Пуск=>Программы=>JBL SpeakerShop=>SpeakerShop Enclosure Module.

Подробно о программе рассказывать не буду, она очень простая и в принципе все понятно.

Для начала заходим в меню Loudspeaker - и вводим параметры нашей головки. Затем, выбрав тип ящика жмем - Box - Parameters - а там уже на выбранный тип. осталось ввести объем и частоту желаемого резонанса, с этими параметрами нужно поэкспериментировать, наблюдая за получившимися графиками. После того как выбрали параметры ящика, жмем Vent, здесь вводим параметры трубы (фазоинвертора) если он конечно есть. Осталось рассчитать размеры ящика, подменю Dimensions, выбирайте форму по вкусу и размеры. В меню Graphs - выбор типов отображаемых графиков.

Под завязку распечатываем графики, параметры, размеры - Ctrl+P.

Шаг пятый, заключительный.

Изготовление ящика.

Теперь, немного передохнув, примемся за изготовление ящика. На этоп этапе, дабы не переводить драгоценный материал, нужно четко соблюдать правило, "семь раз отмерь, один раз отпили".

Достаем приготовленный интсрумент, материал, терпение. При выборе фанеры, либо ДСП (у кого что есть), нужно учитывать, что чем выше мощность динамика, тем выше должна быть толщина стенок ящика и жестче крепление. Самый лучший материал конечно же фанера (не стоит использовать старую, высохшую - она у вас просто рассыпется), намного прочнее чем ДСП, я вообще не понимаю как можно сделать хороший сабвуфер из опилок.

Достали линейку, крандаш, первым делом расчерчим на листе фанеры все стороны ящика. Старайтесь экономить, вдруг где-то ошибетесь, будет чем исправлять.

Теперь распилим, хорошим инструментом будет ножовка с направляющей и мелкими зубчиками. Пилить надо медленно и желательно под углом, вы же не хотите чтобы фанера расслоилась и потрескалась. Можно использовать и электролобзик, желательно с регулятором скорости, по уже высказанным причинам. Пилите ровно, не спешите, напильником замучаетесь выправлять горбы и впадины.

После того как распили, напильником все же придется поработать, нужно убрать все торчащие кусочки дерева, а то занозы, йод, бинты.

Достали деревянные брусочки, размеры их выбирите сами, но конечно не слишком маленькие или огромные. Приставьте стенки друг к другу как они должны быть и отмерьте необходимую длинну брусков.

Еще один ответственный момент в изготовлении ящика - это огромное отверстие под динамик. Сначала циркулем размечаем окружность под динамик, чуть больше диаметра диффузора вместе с резиновым подвесом. И еще одну окружность поменьше, равную радиусу сверла и прибавив еще 2-3мм. Вот несколько способов продырявить кусок фанеры. Сверло не ищите, навряд ли есть на свете сверла диаметром 100-300мм, да и дрель понадобится гигантская. Возьмите сверло диаметром 10-15мм, обычную электродрель. Сверлите положив ваш кусок фанеры на какой-либо другой ненужный деревянный лист, так вы немного сохраните нижнюю поверхность от растрескивания. Теперь по внутренней окружности высверливаем отверстия на расстоянии 1-2 мм друг от друга. Как закончите, возьмите узкую стамеску, молоток и пробейте перемычки между отверстиями, затем выбейте получившийся блин. Берем самый крупный круглый напильник, а лучше рашпиль и неторопясь, опять же под небольшим углом выравниваем окружность по расчерченной линии. Острые углы с лицевой стороны можно скруглить. Таким же способом делаем отверстия для фазоинвертора. Еще один способ: рисуете окружность с радиусом диффузора и внутри отверстие, а затем с помощью электролобзика выпиливаете по линии. Быстрее, зато щепок больше! Приложите к отверстию динамик, если "дыра" вас устраивает, просверлите отверстия крепежа головки, а для крепления можно использовать вкручивающиеся металлические двухсторонние гайки, их используют в мебельной промышленности.

Не забудьте про разьем! Лучше использовать от концертной акустики - надежнее и практичнее.

Ну вот сделали все стенки, отверстия под динамик и фазоинвертор, напили бруски, будем собирать.

Опять за дрель, ставим сверло в два раза меньшего диаметра чем саморезы и просверливаем листы фанеры в тех местах, где она будет крепиьтся с другими листами и брусками. Теперь берем клей ПВА или клей для дерева и мажем его погуще в местах стыка. Соединям между собой стенки и в проделанные отверстия вкручиваем саморезы, нестрашно если они прошли насквозь, внутри не видно, а крепкость нам важна. Клей будет играть две роли, увеличение прочности крепежа и герметизация. Следите чтоб конструкция не перекосилась, углы были ровными, должна ведь быть красота и аккуратность.

Заднюю стенку пока не привинчивайте, она нам еще послужит. Зарепите динамик, снаружи или изнутри, кому как нравится и смотря какая конструкция динамика. Промажьте место стыка фанеры с динамиком автогерметиком, осторожно, чтоб не попало на диффузор. Автогерметик - обеспечит герметичность и легко удаляется, если вдруг захочется поменять головку на другую или при ремонте.

Фазоинвертор - можно использовать кусок сантехнической трубы, аллюминиевую трубу, да в принципе любую трубу какая у вас есть (кроме металлических водопроводных и канализационных). В программе введете ее размеры и получите длинну. Фазоинвертор может быть и квадратным, тогда понадобится проявить свою фантазию в его изготовлении. Его также необходимо будет закрепить, но пока не намертво.

Как сделать демпфер. Материалом демпфера может быть: войлок, жесткий поролон, вата, толстый ворсонит и т.п. Самым доступным материалом является - вата. Но ведь просто ее внутрь не напихаешь! Здесь нам на помощь придут наши любимые женщины, которые все время наших стараний ворчат про мусор, шум и кучу инструментов в перемешку с кусками дерева и т.д. Как же они нам помогут? Да очень просто, женские колготки, в них можно напихать вату и сделать звукопоглащающие "колбаски", которые мы и будем приклеивать к стенкам ящика.

Настройка фазоинвертора. После демпфирования ставим заднюю крышку на место, но так, чтоб потом можно было снять. Хотя если у вас динамик вытаскивается наружу, то заднюю стенку можно закрепить намертво с клеем и кучей саморезов. Подключаем агрегат к НЧ генератору через усилитель, а к контактам сабвуфера (т.е. динамика находящегося внутри) вольтметр. Меняя частоту генератора находим резонансную частоту Fc по уже известной методике. Если резонансная частота отличается от расчетной, мы ее будем подстраивать с помощью фазоинвертора и количества демпфера внутри ящика. Трубу фазоинвертора нужно будет либо укоротить, либо удлиннить, в некоторых случаях труба может быть большей длинны чем габариты сабвуфера, в этом случае ее можно согнуть в виде буквы "Г". Также нужно поэкспериментировать с количеством демпфера, убрать или добавить, решайте по конкретной ситуации. Когда резонансная частота будет вас устраивать, можно намертво закрепить фазоинвертор, демпфер.

Включите музыку, чем громче тем лучше, послушайте нет ли посторонних шумов, свиста, шелеста. Если свистит, значит где-то в ящике осталось не закрытым отверстие или щель, замажьте ее шпаклевкой или герметиком, залейте клеем. Если шелестит, возможно демпфер задевает движущийся диффузор динамика.

Теперь окончательная внешняя обработка ящика, углы можно скруглить, тщательно зашкурить, замазать щели и ямки мастикой или шпаклевкой.

Под конец, можно обклеить сабвуфер ворсонитом или каким другим материалом, поставить декоративные решетки к динамику и фазоинертору, прикрутить ножки если собираетесь использовать его в помещениях, здесь вам подскажет фантазия.

Ну вот вроде и всё! Надеюсь вся моя писанина кому то помогла! Спасибо что дочитали до конца, всего вам хорошего, успехов!

Свои замечания, исправления, вопросы присылайте на адрес [email protected].

Адрес администрации сайта:

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

Сабвуфер — это отдельно созданная акустическая система, которая предназначена для воспроизведения частот в звуковом диапазоне 20-120Гц. Сабвуфер воспроизводит низкие частоты, а основная только средние и высокие. Для человеческого слуха остается нераспознанным направление звука низкой частоты, поэтому сабвуфер можно устанавливать в любом месте. Изготовить сабвуфер своими руками не сложно и начинать нужно с покупки динамиков.

Выбор динамиков и сопротивления

Обычно используют динамики размеров:

Динамики на 6 дюймов – используются в качестве дополнительного источника мид-баса.
Динамики на 8 дюймов — используются при получении фронтальных басов.
Динамики на 10 дюймов — качественно звучат в 15 – 20 литровом корпусе «Закрытый Ящик», получается компактный сабвуфер с неплохим звуковым давлением.
Динамики на 12 дюймов – оптимальный вариант, хороши для сабвуфера объемом 25 – 35 литров.
Динамики на 15 дюймов — используют, как правило, на соревнованиях по SPL, так как 60 – 90 литровый сабвуфер вместит не каждый автомобиль.

Основной принцип разницы сопротивлений в звуковой катушке: чем меньше сопротивление нагрузки у усилителя,тем выше мощность.

Использование в нагрузке 1 — 2 Ом приводит к потере качества звучания.

Исходя из этого, рекомендуется выбирать 2-4 Ома. Среди специалистов и любителей нет пока единого мнения по поводу мощности динамиков. Но можно точно сказать, что динамик следует выбирать более мощный, чем максимальная мощность усилителя. Ни одна система не рассчитана на долгую работу на максимальной громкости: это приводит к росту нелинейных искажений и сильному снижению качества звука. Поэтому рекомендуется придерживаться баланса.

Параметры динамика

Теперь время создавать самодельный сабвуфер и его виртуальный образ. Дальнейшее проектирование ящика будет проводиться программой WinISD 0.44 и потребует некоторых характеристик динамика, а именно параметров Тиля-Смолла:

Qts -добротность динамика;
Fs - частота резонанса для открытого пространства;
Vas - эквивалентный объем.

Параметр Fs проблем не вызывает. Для ГДН35 Fs будет 38 Гц, для ГДН50 - 40 Гц, а для ГДН75 равен 25-35 Гц. Импортный динамик, где еще и фирменный, имеет параметры, которые легко найти в базе данных WinISD 0.44.

Qts - наиболее важен при расчете ящика. Этот параметр определяет отношение передаточной функции динамика частоты Fs к передаточной функции на тех частотах, амплитудно-частотная характеристика которых (АЧХ) горизонтальна. Другими словами на частотах выше Fs. Qts описывает эффективность динамика на резонансной частоте. Проблема в том, что низкочастотный динамик стандарта ГДН выпускается в разных местах. И параметры у разных производителей сильно отличаются.

Во время расчета ящика нужно взять во внимание все вероятные значения Qts и добавить отходные варианты.

В большинстве источников указаны следующие 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 особо важный для расчетов параметр, его значение можно считать равным:

ГДН35 — 40-50 л.;
ГДН50 - 90 л.;
ГДН75 - 80 л.

Видеопример сборки сабвуфера:

Последние значения

Программа WinISD 0.44 для проектирования ящика затребует еще некоторые параметры:

Z - сопротивление, оно указано в маркировке динамика, ГДН35-1-4 Z=4 Ом, ГДН75-1-8 Z=8 Ом и далее по списку;
Ре - предельная шумовая мощность: ГДН35 Ре = 35 Вт, ГДН50 Ре = 50 Вт, остальное в справочной литературе.
Qms - механическая добротность, ГДН35 - 5,8, ГДН75 - 2,38…
Qes - электрическая добротность, ГДН35 - 0,44; ГДН75 - 0,31…
dia - диаметр диффузора.

Остальные параметры не столь важны, и их в программе можно не указывать.

Проектирование ящика

Дальнейшее изготовление сабвуфера своими руками требует определиться с выбором типа ящика. Программа позволяет спроектировать четыре вида ящиков:

ЗЯ - или закрытый ящик. Простой в проектировании и изготовлении, но имеет минимальный КПД. К тому же представляет некоторую трудность абсолютная герметизация ящика.
ФИ - фазоинвертор. Несколько более сложный для расчета, но выдает более высокий КПД.
– 4. БП4 и БП6 - бандпас 4-го и, соответственно 6-го порядка. Наиболее сложный при проектировании и изготовлении, но имеют максимальный КПД на низких частотах, и глушит высокие.

Каждый вид имеет свои положительные и отрицательные черты.

В наибольшей степени выбор ящика зависит от выбранного динамика.

Какой ящик лучше всего подходит к динамику, подскажет программа.

Перед началом проектирования создадим новый динамик со своими параметрами в базе данных. Нажимаем New, затем выбираем Own drivers, затем New, загружаем свои параметры, затем OK, Close.

Затем создадим проект на базе созданного динамика. Повторяем туже процедуру несколько раз, используя разные виды ящиков.

Само проектирование состоит в изменении размера ящика и настройки частоты фазоинверторов. Реагирует программа на вносимые изменения и изменяет график звучания в зависимости от частоты. Чтобы настроить частоту фазоинвертора, изменяется длина и диаметр труб. Также на длину труб влияет ее диаметр, задаваемый в соответствующем поле. Нужно следить, чтобы длина труб не оказалась чрезмерно большой, и не стало красным поле Vent mach.

Идеальный график пересекает на частоте 25-35 Гц линию в -3 дБ, а затем проходит по линии в 0 дБ и спадает примерно на 150-200 Гц. В остальном проектирование будет заключаться в поиске оптимально допустимых отклонений.

Делаем корпус

Теперь подробнее о том. как сделать сабвуфер своими руками и . Форма корпуса сабвуфера изготавливается в виде слегка усеченной пирамиды, так как она наиболее универсальна. Задняя стенка будет иметь скос в 23 градуса, потому что большинство автомобилей со спинкой заднего сиденья, наклоненной именно под таким углом. После определения нужного объема рассчитываем и рисуем чертеж корпуса будущего сабвуфера.

Закрытый ящик

Передняя стенка будет из ДСП в 23 мм толщиной, а боковая — толщиной 20 мм. Выпилим стенки нужных размеров и в необходимом количестве, затем производим сборку корпуса.

Все соединения лучше сделать клеем и саморезами, которые вкручиваются с интервалом в 5 см.

Под них предварительно сверлим отверстия сверлом диаметром 3 мм, а под головки саморезов возьмем сверло на 10 мм.

Затем, на боковой стороне циркулем размечаем отверстие для акустического терминала. Отверстие вырезаем электролобзиком. Акустический терминал под высоким давлением может давать призвуки. Чтобы избежать этого, экранируем его с помощью небольшой коробочкой. Промазываем соединения клеем и прикручиваем саморезами. Рубанком срезаем выступающие части корпуса.

На передней стенке таким же способом размечаем и вырезаем отверстие для установки динамика. Чтобы , следует пропитать его мебельным нитролаком. Лак наносим еще и на переднюю панель, на внутренний торец. Для большей привлекательности внешнего вида можно оклеить снаружи карпетом. В качестве клея используется тот же нитролак. Соединяем сабвуферный динамик и акустический терминал и закрепляем их в корпусе.

Фазоинвертор

Данный тип более громоздкий, его сложнее рассчитывать и настраивать, однако самодельный сабвуфер имеет КПД и качество звучания значительно выше предыдущего варианта. Как и в предыдущем случае, расчеты параметров ведутся с помощью одной из программ.

Вырезаем по нужным размерам стенки и аккуратно скрепляем их друг с другом клеем и саморезами. Рекомендуется промазать швы изнутри силиконовым герметиком. Для шпаклевки используется автомобильная двухкомпонентная шпаклевку. Необходимо как можно тщательнее отшлифовать корпус.

Вырезаем отверстия для фазоинвертора, специальных ручек-карманов и розетки. Устанавливаем и проверяем надежность всех креплений. Можно обтянуть кожей корпус.

Существуют варианты ФИ щелевого типа. Основным отличием является уникальный щелочной инвертор. Из-за особой конструкции крепление лучше делать с помощью длинных шурупов, для герметизации используются жидкие гвозди или клей «Момент». Однако, наибольшая прочность и герметизация получается, если ткань применить и эпоксидную смолу. В остальном процесс изготовления и сборки схож с обычным фазоинвертором.

Бандпас 4-го порядка

Это для тех, кто имеет опыт в проведении расчетов и изготовлении.

Бандпас 4-го порядка достаточно сложно рассчитывать и легко ошибиться в размерах.

Однако, он выдает отличный звук и КПД. Кроме того, он имеет лучшую защиту от внешнего воздействия, так как динамик расположен полностью внутри корпуса.

Расчеты размеров корпуса ведутся с помощью той же компьютерной программы. Важно при этом правильно рассчитывать не только размеры корпуса целиком, но и каждую из камер в отдельности. При выпиливании всех деталей следует точно придерживаться размеров. Затем собираем конструкцию при помощи клея или герметика и саморезов.

После сбора снова промазываем тщательно швы тем же герметиком или жидкими гвоздями. Перегородку, с расположенным на ней динамиком делаем из 2 листов ДСП. Место соединения с динамиком промазываем герметиком или силиконом и плотно сжимаем саморезами.

Затем пропилить отверстие для клеммы и обклеить изнутри шумопоглощающим материалом. Можно использовать, к примеру, ватин. Клей следует наносить не на всю площадь, а небольшими штрихами, чтобы изолирующий материал не оказался статичен. Дополнительно можно закрепить его при помощи строительного степлера. Далее припаиваем провода к клемме и к динамику.

Теперь заканчиваем сборку задней камеры и полностью ее герметизируем. На нее тоже следует поместить ватин. После чего плотно закрепить саморезами и клеем. Лучшую герметичность дают жидкие гвозди и наклеенный поверх швов скотч.

Чтобы изготовить сабвуфера своими руками фазоинвертор, можно купить или, если нет в наличии нужного размера, сделать из пластиковой трубки самому. Можно использовать канализационную трубу диаметром 100мм. Фазоинвертор с двух частей имеет раструбы, на передней части большего диаметра.

Сделать раструб можно, если края трубы немного нагреть и, с помощью банки или тарелки, расширить.

В крышке пропиливаем лобзиком отверстие, помещаем карпет вместе с фазоинвертором, предварительно промазав соединения жидкими гвоздями. Обклеиваем с задней стороны крышку и фазоинвертор шумопоглащающим материалом, можно использовать тот же ватин. Собираем готовый сабвуфер и обклеиваем его снаружи карпетом.

Бандпас 6-го порядка

Наиболее сложный по расчетам и сборке сабвуфер. Требуется основательная подготовительная работа с расчетами. Сравним с БП 4, но диапазон частот выдает гораздо больший. Правильно рассчитывать КПД и мощность этого сабвуфера сложно даже при помощи программ имитации. Обычно все параметры подбираются по наитию, исходя из личных предпочтений.

Устройство корпуса сложнее, чем в других сабвуферах, поэтому, для придания дополнительной прочности соединениям, их выполняют с помощью деревянных брусков, которые закрепляются саморезами. Все составляющие детали вырезаем строго по размерам. В перегородке, предназначенной для динамической головки, отметить циркулем и вырезать отверстие, разметить и просверлить отверстия под крепление динамика. Далее, по периметру крепим брусок. Затем одну из боковых стенок сабвуфера соединяем с днищем и устанавливаем перегородку под динамик.

Вторая боковая стенка сабвуфера крепится вслед за этим к перегородке и днищу. После этого бруски крепятся по периметру обеих камер. Вторая боковая стенка корпуса также крепится к днищу и перегородке. Затем прикрепляются бруски по периметру камер. Далее вырезаются 2 отверстия для фазоинверторов, и собирается сабвуфер. Делается это по технологии, аналогичной БП 4. Но дополнительным материалом шумоизоляции используется вата. Ее располагают между ватином и внутренней поверхностью корпуса сабвуфера. В качестве дополнительной отделки сабвуфер можно покрасить.

Самодельный сабвуфер стелс

Такой сабвуфер малозаметен и не занимает много места в багажнике. Вследствие этого его удобно использовать в автомобиле.

Обычно его устанавливают в багажнике автомобиля за аркой заднего крыла.

Хороший динамик требует ящик объемом до 18 литров, а иногда и более. Можно вынести немного переднюю панель корпуса в багажник, или, подрезав пол в багажнике, занять нишу, предназначенную для запасного колеса.

Устанавливая стелс, следует выдвинуть немного переднюю панель и аккуратно соединить ее со штатной обшивкой багажника. Вырезать обшивку по линии примыкания усилителей и сабвуфера. Работу с формовкой стеклопластика начинают с маскировки поверхности в местах контакта с полиэфирной смолой. Из гофрокартона делают форму, склеивают куски малярным скотчем. Собирают металлический каркас для усилителей, ориентируясь на край из стеклопластика. После этого примеряем оборудование.

Также из стеклопластика делаем панель облицовки для усилителей, уже на установленном каркасе. Для этого закрываем все промежутки между листами МДФ полиэтиленом и скотчем. После монтируем все саморезами на коробке корпуса. Гофрокартон используем как опалубку, чтобы устранить зазоры в корпусе сабвуфера. Между деталями необходимо набрать ту же толщину пластика, что и на остальных изделиях. Стеклопластиком и шпаклевкой добавляем внешнему виду корпуса более привлекательный вид. Устанавливаем сабвуфер в крыло автомобиля и можно удалять неровности полиэфирной шпаклевкой и выравнивать с помощью наждачной бумаги. Корпус обклеиваем карпетом и прикрепляем динамик.

Установка подсветки сабвуфера

Для подсветки используют светодиоды или оформляют светодиодной лентой. Светодиоды имеют 2 контакта, Анодный (А) и Катодный (К). Чтобы подключить светодиод правильно, и он работал, нужно присоединить контакты: А подключается к «плюсу» на источнике питания, К – к «минусу». Именно к А припаиваются резисторы, сопротивление которых рассчитывают по формуле закона ОМА.

Исходить следует из того, что рабочим напряжением светодиода является Uсв=3В, рабочим током Iсв=10мА=0.01А. Припаивают резисторы к контакту А каждого в отдельности светодиода. Так же нужно заранее решить, как закрепить светодиоды внутри сабвуфера. Наиболее удачно расположить их так, чтобы они держались крепко вместе.

Когда в качестве подсветки используется светодиодная лента, процесс закрепления диодов заменен конструкцией ленты. В ней светодиоды уже установлены и тщательно закреплены. Прикреплять светодиоды на внутреннюю поверхность сабвуфера можно при помощи двухстороннего скотча.

Работа со светодиодной лентой намного проще. Она позволяет создавать более яркие дизайнерские решения и интересные подсветки. К примеру, диодное кольцо, окружающее динамик. Рекомендуется использовать ленту, яркость и цвет которой выбран на собственный вкус.

Еще одно – использовать эквалайзер на заднем стекле автомобиля. Неоновый эквалайзер, реагирующий на пиковые амплитуды, выдаваемые сабвуфером, заставляет прыгать световые столбики. Это красиво и оригинальное решение светового оформления установленного сабвуфера.

Любой владелец автомобиля делает , руководствуясь только собственным вкусом. Любые советы специалистов всегда носят лишь рекомендательный характер. Тоже относится и к советам по изготовлению сабвуферов своими руками и их установки. Посетители нашего сайта могут в комментариях оставить свое мнение об изложенных в статье методах или описать свои собственные. Будем рады узнать ваше мнение.

Новости
Практикум

Генпрокуратура начала проверку автоюристов

Как утверждают в Генпрокуратуре, в России резко возросло количество судебных разбирательств, которые ведут «недобросовестные автоюристы», которые работают «не для защиты прав граждан, а для извлечения сверхприбылей». Как сообщают «Ведомости», информацию об этом ведомство направило в правоохранительные органы, ЦБ и Российский союз автостраховщиков. В Генпрокуратуре поясняют, что посредники пользуются отсутствием должной осмотрительности...

Владельцы кроссовера Tesla пожаловались на качество сборки

По словам автомобилистов, проблемы возникают с открытием дверей и стеклоподъемниками. Об этом в своём материале сообщает The Wall Street Journal. Стоимость Tesla Model X составляет около 138 000 долларов, но, если верить первым владельцам, качество кроссовера оставляет желать лучшего. К примеру, сразу у нескольких владельцев заклинили открывающиеся вверх...

Парковку в Москве можно будет оплатить картой Тройка

Пластиковые карты «Тройка», использующиеся для оплаты общественного транспорта, этим летом получат полезную для автомобилистов функцию. С их помощью можно будет оплатить стоянку в зоне платной парковки. Для этого паркоматы оборудуют специальным модулем для связи с центром обработки транспортных транзакций Московского метрополитена. Система сможет проверять, достаточно ли средств на балансе...

О пробках в Москве будут предупреждать за неделю

На такую меру специалисты центра пошли из-за работ в центре Москвы по программе «Моя улица», сообщает Официальный портал Мэра и правительства столицы. В ЦОДД уже сейчас анализируют автомобильные потоки в ЦАО. На данный момент на дорогах в центре бывают затруднения, в том числе на Тверской улице, Бульварном и Садовом кольце и Новом Арбате. В пресс-службе ведомства...

Отзыв Volkswagen Touareg добрался до России

Как сказано в официальном сообщении Росстандарта, причиной отзыва послужила вероятность ослабления фиксации стопорного кольца на опорном кронштейне педального механизма. Ранее компания Volkswagen объявила об отзыве 391 тысячи «Туарегов» по всему миру по той же причине. Как поясняет Росстандарт, в рамках отзывной кампании в России на всех автомобилях будет...

Владельцы Mercedes забудут, что такое проблемы с парковкой

По словам Цетше, которые приводит Autocar, в ближайшем будущем автомобили станут не просто транспортными средствами, а персональными помощниками, которые здорово упросят жизнь людям, перестав провоцировать стрессы. В частности, гендиректор Daimler заявил, что вскоре на автомобилях Mercedes появятся специальные датчики, которые «будут отслеживать параметры организма пассажиров и корректировать ситуацию...

Названа средняя цена нового автомобиля в России

Если в 2006 году средневзвешенная цена машины составляла примерно 450 тыс. рублей, то в 2016 - уже 1,36 млн рублей. Такие данные приводит аналитическое агентство «Автостат», изучившее ситуацию на рынке. Как и 10 лет назад, самыми дорогими на российском рынке остаются иномарки. Сейчас средняя цена нового автомобиля...

Mercedes выпустит мини-Гелендеваген: новые подробности

Новая модель, призванная стать альтернативой изящному Mercedes-Benz GLA, получит брутальную внешность в стилистике «Гелендевагена» - Mercedes-Benz G-класса. Немецкому изданию Auto Bild удалось разузнать новые подробности об этой модели. Итак, если верить инсайдерской информации, то Mercedes-Benz GLB будет отличаться угловатым дизайном. С другой стороны, полного...

Фото дня: гигантская утка против водителей

Путь автомобилистам на одной из местных автотрасс преграждала… огромная резиновая утка! Фотографии утки моментально разошлись по соцсетям, где у них нашлось немало поклонников. Как сообщает The Daily Mail, гигантская резиновая утка принадлежала одному из местных автомобильных дилеров. Судя по всему, на дорогу надувную фигуру снес...

Любители хорошего акустического звучания знают, что его качество в первую очередь зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. Использование фазоинвертора способно существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подводимой мощности. Но всё это возможно лишь при правильном расчёте размеров фазоинверторного (ФИ) отверстия, выравнивающего гармонические колебания и обеспечивающего качественный звук.

Виды акустических систем

Звук - это колебание, имеющее механическую природу возникновения, распространяющееся под давлением вызванным источником излучения. Акустическая система, представляющая собой звуковую колонку, преобразует электрические сигналы в механические, воспринимаемые слухом человека. Частота этих колебаний лежит в границах от 20 гц до 20 КГц. Существуют различные виды акустических систем:

Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон, но и повысить коэффициент полезного действия. При этом частотный диапазон не изменится. Отверстие фазоинвертора выполняется разного вида и размеров. Размещаться оно может на любой поверхности колонки. При разработке акустической системы наиболее важно выполнить правильно расчёт размера фазоинверторного короба, от чего зависит не только диапазон воспроизводимой частоты, но и качество всего звука в целом.

Принцип работы устройства

Любая колонка фазоинверторного типа имеет в своём составе отверстие - фазоинвертор. Часто он называется акустическим туннелем или портом. Принцип работы его заключается в изменении фазы звукового колебания, вызванного задней стороной диффузора на сто восемьдесят градусов. При возникновении резонанса в ящике амплитуда колебания диффузора достигает минимального значения.

Связано это с тем, что при движении вперёд динамик создаёт разрежение в середине закрытой колонки, тем самым вытесняя воздух в фазоинверторный канал и увеличивая разряжение. Поэтому на частоте резонанса механические волны излучаются через отверстие, а не диффузором динамика.

От размера и вида фазоинверторного порта зависят объём воздуха и частота резонанса, на которую настроен канал. Объём воздуха в канале начинает резонировать и усиливать воспроизведение частоты при наступлении момента, когда диффузор излучает частоту, на которую рассчитан фазоинвертор.

По своей форме классический туннель выполняется кольцевой формы. Но для увеличения полезной внутренней площади ему часто придают щелевой вид. Отказ от цилиндрической формы тоннеля позволяет сократить его длину и снизить шумы, возникающие при выбросе воздуха.

При ошибках в расчёте щелевого фазоинвертора настроить его гораздо сложнее, чем классический вид, так как он изготавливается совместно с колонкой. Сам расчёт выполняется сложнее, чем для систем закрытого типа: при этом, кроме объёма ящика, учитывается настраиваемая частота резонанса. Оптимальные размеры подбираются с учётом амплитудно-частотной характеристики колонки, а именно её равномерности.

Расчёт низкочастотного туннеля

Существует несколько способов для проведения вычислений размеров ФИ. Наиболее популярным является расчёт фазоинвертора онлайн или с использованием специализированных программ. Такие способы обычно требуют знаний множества параметров используемых динамиков. Существуют варианты и проще, но с большим расхождением конечного результата с реальным значением. Хотя в любом случае после расчёта и изготовления приходится проводить настройку.

Простая формула для вычисления

Метод вычисления заключается в использовании несложных формул и происходит методом подбора данных, когда за основу используется желаемая длина ФИ канала.

F = (C/2 π) * K, где:

При этом коэффициент K равен квадратному корню отношения S/LV, где:

S - площадь отверстия;
L - длина канала;
V - объем колонки.

В качестве единиц измерения везде используются метры, а для частоты - герцы. При определении значений объёма считается, что лучше выбрать узкий фазоинвертор, но такой подход неверен, ведь при этом в нём возрастает скорость движения воздуха, а это вносит искажения в звучание. Проектирование широкого и длинного ФИ также лишено смысла, ведь длина фазоинвертора не должна превышать длину волны в момент наступления резонанса. Выполнение этого правила помогает избавиться от стоячих волн.

Использование специализированных программ

Вырезанная из ватмана полоска, ширина которой совпадает с длиной трубки, в несколько витков наматывается на поверхность газетной бумаги. При этом перед каждым витком наносится эпоксидный клей. Его получают путём смешивания смолы и отвердителя согласно инструкции. После того как выполнены все витки, изделие обтягивается по кругу нитью для придания жёсткости и ставится на просушку.

Через сутки основание извлекается. В случае возникновения трудностей его можно поломать изнутри и достать частями. Изготовленный канал такого вида имеет хорошую прочность и легко подвергается дополнительной обработке. Далее полученная трубка устанавливается в отверстие колонки, но не до конца и начинается прослушивание звука. В заводских условиях используется специальный прибор. Такое устройство работает на основе мультивибратора, который настраивается на резонансную частоту динамической головки. После подключения динамика запускается генератор и длина трубы регулируется по максимуму колебанию в ней воздуха.

Аналогично можно провести настройку и самостоятельно. Для этого на вход подаётся сигнал низкой частоты. Трубка выдвигается вперёд или погружается внутрь ящика, а после оценивается объём выходящего воздуха. Установив положение максимального его выхода, излишки трубы удаляют снаружи, а сам порт герметизируют. При желании для придания конструкции оконченного вида выполняется раскрыв трубы, но можно обойтись и без этого.

Один из наиболее эффективных способов, который необходимо использовать для богатого и качественного баса – это добавление к уже существующей акустической системе сабвуфера. Именно сабвуфер и добавление фазоинвертора для сабвуфера позволяют значительно расширить и сделать богаче низкие частоты. В конечном итоге, это поможет не просто улучшить качество звучания звука, но и делать это вне зависимости от выбранной для прослушивания музыки.

На данный момент существует два варианта басов – гулкий бас и бас плотный. Выбирать устройство фазоинвертора для сабвуфера необходимо на основании предпочтений в музыке. На протяжении долгого времени на большом количестве форумов и Интернет-ресурсов обсуждались вопросы: что лучше использовать фазоинвертор для сабвуфера или закрытый корпус?

Одни уверены в том, что вентилируемые сабвуферы, или фазоинверторы необходимы только для того, чтобы улучшать звуковые эффекты, поэтому для музыки они годятся. Другие же уверены в том, что закрытые боксы отличаются большей музыкальностью, хотя им не хватает басов и глубины.

Оба вида сабвуферов – фазоинвертор и закрытый корпус, отличаются своими достоинствами и недостатками. Поэтому необходимо сделать выбор на основании плюсов и личных предпочтений в музыкальных жанрах.

Определение и особенности

Фазоинвертор – это тип акустической системы и ее оформление, которое объединяет в себе такие качества:

Высокое качество звука при воспроизведении.
Внушительная громкость.
Простота в эксплуатации и настройке фазоинвертора вне зависимости от модели и места расположения.
Небольшие размеры.

Принцип работы фазоинвертора

Фазоинвертор, как корпус с некоторыми отверстиями, позволяет воспроизводить действительно гулкие и громкие басы с хорошими, высокими энергическими показателями реверберации, чего не скажешь о закрытых боксах. Достигается такое высокое качество басов за счет негерметичного корпуса, а также отсутствия каких-либо средств дополнительной обработки звука.

Также в фазоинверторе отсутствует цифровой процессор, а это значит, что единственная особенность этой конструкции – это как раз использование негерметичного корпуса. В большинстве случаев негерметичность достигается тем, что в корпусе делается небольшое отверстие. В этом заключается главное отличие фазоинвертора от закрытых корпусов аудиосистем для транспортного средства.

Пускай у фазоинвертора очень простой и даже немного примитивный дизайн и внешний вид, однако эта простота никак не отображается и не связана с простотой настройки аппарата. Другими словами, в некоторых случаях бывает достаточно сложно правильно настроить фазоинвертор на сабвуфер для того, чтобы получить качественный, сбалансированный и красивый звук при проигрывании музыкальных композиций на выходе.

Главная хитрость фазоинвертора для сабвуфера и его настройки заключается в правильно выбранных габаритах корпусов, а также в правильном подборе отверстий в акустической системе для машины.

Вентиляционные отверстия, на основании использования которых и строится вся работа фазоинвертора, занимаются перенаправлением звуков из задней области конуса, одновременно с этим добавляя к этим звукам тот звук, который исходит от передней части конуса. На основании сочетания этих двух источников звучания при воспроизведении и получается сильно увеличить басы и их громкость.

Основные преимущества и недостатки фазоинверторов

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в транспортных средствах можно отнести следующие:

Уменьшение уровня и показателей вибрации и искажений диффузора.
Более качественный, четкий и приятный для человеческого восприятия звук. Правда, относится это не к каждому жанру и типу композиций, а к определенным разновидностям музыки. Из-за воздушных потоков, поступающих прямо в отверстие вентиляции, звук будет напоминать небольшой, едва слышимый свист. Этот свист очень похож на тот, который получается, когда человек дует на горлышко пустой бутылки.

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в автомобилях можно отнести следующие:

Звуки при воспроизведении композиции, которые получаются при помощи вентиляционных каналов, могут стать причиной причинения вреда, а не пользы, но это относится не ко всем видам музыки, а только к некоторым из них. Как было отмечено выше, фазоинверторы – это тот комплекс в общей акустической системе транспортного средства, который не сможет подойти под абсолютно любую музыку.
Фазоинвертор — это достаточно чувствительный вид корпуса, а в особенности его чувствительность распространяется на изменения в климате. Больше всего работа фазоинвертора зависит от таких климатических показателей, как температурные показатели, а также уровень и процент влажности.
Фазоинвертор и тип корпуса, как ни странно, способствует физическому переутомлению человека.
Из-за постоянного высокого давления внутри корпуса фазоинвертора система должна быть очень прочной. Все это говорит о том, что ее сложнее делать и продавать, а себестоимость входит в итоговый ценник.

Что можно сказать о фазоинверторе?

Фазоинвертор в сабвуфере отличается расплывчатым басом, что понравится далеко не всем. С другой же стороны, если нужно, чтобы басы уходили «в землю», именно такая система акустики подойдет просто идеально.

Ну как, нашли подсказку, на которую я намекал в прошлом выпуске? Там было насчёт «баса народа»…

На службе народу

Ладно, раз не нашли, сейчас помогу. Весной 2006 года мы с вами общими усилиями (один я бы не справился) пришли к очень благоприятному для себя заключению: при правильном выборе динамика и верном расчёте объёма закрытый ящик может обеспечить в салоне автомобиля абсолютно, незыблемо ровную АЧХ. Ровную и простирающуюся в область низких частот настолько, насколько немыслимо этого достичь в домашнем аудио, ни за какие деньги. Всё, что для этого надо сделать - устроить так, чтобы АЧХ сабвуфера в открытом пространстве начала спадать примерно (или точно) там же, где начинается подъём на волшебной кривой передаточной функции салона. Двигая этой частотой вверх или вниз по оси частот, мы можем получить некоторый подъём на АЧХ или, наоборот, пострадать от некоторого спада по отношению к средним частотам, но в одном можно быть уверенным: уровень звукового давления, создаваемый в салоне машины сабвуфером в закрытом ящике ниже 50 - 60 Гц, не начнёт падать до самых низких, инфразвуковых частот, да и там это произойдёт не из-за него, а из-за нежёсткости и негерметичности кузова. Это было весной, и это, можно считать, были хорошие новости.

Зимой, а точнее - в прошлом номере, мы с той же неумолимостью пришли к выводу: сабвуфер-фазоинвертор ни при каких реально возможных обстоятельствах такой благодати во всей полосе низких частот обеспечить не может. Фазоинвертор придумали чёрт знает когда нарочно для расширения полосы воспроизводимых частот вниз, а у нас, в машине, это не актуально в силу той же самой передаточной функции. Это вроде бы новость плохая.

Однако тут же на реальном примере мы убедились: полосу частот в машине фазоинвертор не расширит, зато способен существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подведенной к сабвуферу мощности. Опять хорошая новость. Итого: две хорошие на одну плохую, счёт в нашу пользу. Но как же всё-таки быть с врождённой неравномерностью АЧХ фазоинвертора? Вот про это и была подсказка, которую вы не нашли.

Чтобы не искать: вот результаты обобщения десятков реально построенных и успешно работающих аудиосистем. Верхний график - чего хотят чемпионы, нижний - что предпочитает просто любитель музыки в автомобиле. Во избежание недоразумений подчеркнём: во всех случаях речь идёт о серьёзных, порой очень недешёвых системах

Кто далёк от народа?

Тогда же, погожей весной 2006 года, мы прошерстили данные рубрики «Системы» на предмет выяснения: какую басовую АЧХ желает иметь народ в своём автомобиле, потратившись на установку руками профессионалов. И выяснили: есть два довольно непохожих типа баса. Один можно наблюдать (вернее - слышать) в машинах, получивших самые высокие оценки на соревнованиях самого высокого уровня. Вот именно так: самые и на самых. В таких машинах басовая частотная характеристика очень напоминает АЧХ дорогой (или очень дорогой) домашней акустики. Обобщённо: ровный, с минимальными отклонениями от горизонтали «стол» до самого низа. Если же взять статистику по обычным, для повседневного использования, автомобилям, там кривая будет существенно другая: с довольно явственно прорисованным подъёмом на басах, максимум которого приходится на 40 Гц.

Почему чемпионы оказались дальше от народа, чем мы ожидали? Да нет, они - из наших, просто на соревнованиях машину слушают на месте и, кроме специальных случаев, при заглушенном двигателе. Это, по существу, воспроизведение домашних условий в салоне, отсюда и уже отмеченное сходство. Но стоит запустить двигатель и куда-нибудь отправиться (а, говорят, автомобиль для этого и предназначен), требования к басам резко меняются, уровень низкочастотного шума в салоне даже дорогого автомобиля неожиданно высок, но воспринимается ухом совсем не так, как шумы на средних частотах. Кажется, что в машине тихо, но почему-то басовые звуки музыкального сопровождения поездки как будто затихают - так наш слух адаптируется к постоянно действующей низкочастотной помехе. Басы надо поднимать, и в этом случае не так страшно, если подняты они окажутся не все сразу, а только до какой-то частоты, в реальных фонограммах содержание информации ниже 30 Гц крайне невелико.

Отсюда и столь любимая в народе форма басовой АЧХ. Отсюда же - крайняя полезность для автомобильной акустики замечательного изобретения, сделанного в первой трети прошлого века.

Упрощённые до прямолинейности графики происходящего в салоне машины, когда туда помещают сабвуфер. Верхний вы уже видели: это - результат идеально аудиофильской настройки сабвуфера типа ЗЯ. Его АЧХ «на свободе» начинает спадать именно там и именно с таким наклоном, с каким её поднимает передаточная функция салона. Итог - неколебимая прямая и призовой кубок.

Смотрите, что пришло

Вновь повторим иллюстрацию к одному из прошлых выпусков: название серии это не только допускает, но и требует. Вот схема, лежащая в основе «рецепта чемпионов». Предельно упрощённая, но все упрощения мы оговорим. Если согласиться с тем, что на нижней граничной частоте АЧХ сабвуфера в закрытом ящике резко, изломом, начинает катиться вниз, а на этой же частоте передаточная функция заворачивает вверх, то результирующая характеристика будет по-чемпионски горизонтальной. Вы правы, природа не терпит изломов, реально кривые будут загибаться плавно, одна вниз, другая - вверх, но при выполнении некоторых условий (которые мы обсуждали) результат будет таким же: ровная АЧХ до неслышимых границ. Теперь с такими же условностями нарисуем, что произойдёт, если вместо закрытого ящика мы построим фазоинвертор. Для большей ясности давайте сначала его построим плохо и неправильно. Это значит: запомнив из материалов про «простые числа», сулящие небесные характеристики ЗЯ (№4/2006), что резонансная частота динамика в этом виде оформления должна выбираться близкой к частоте перегиба кривой передаточной функции, настроим на эту частоту и вновь сооружаемый ФИ. Это на практике означает настройку герц эдак на 60 - 70. Что произойдёт? А ничего хорошего, АЧХ фазоинвертора, как уже говорилось, ниже частоты настройки падает вдвое быстрее, чем у закрытого ящика, 24 дБ/окт. вместо 12. Передаточная функция салона про это ничего не знает и по-прежнему обеспечивает подъём АЧХ в присущем ей темпе: 12 дБ/окт. Результатом станет «дефицит бюджета», ниже частоты настройки результирующая АЧХ пойдёт вниз с наклоном 12 дБ/окт. Зачем надо было вертеть дыру в ящике, чтобы такое получить? И верно, незачем, но мы ведь нарочно начали с плохого фазоинвертора, чтобы лучше вышел хороший.

Второй график - пример неуместного переноса этого же подхода на фазоинвертор. Его собственная АЧХ спадает ниже частоты настройки с наклоном уже 24 дБ/окт., передаточная функция наполовину скомпенсирует только крутизну спада, но он начнётся с той же недопустимо высокой частоты.

Выбросим сделанное ранее (слава богу, мысленно) и построим другой ФИ, у которого частота настройки существенно ниже частоты перегиба передаточной функции. Теперь происходит следующее: начиная с некоторой частоты передаточная функция салона начинает поднимать звуковое давление внутри, ведь АЧХ сабвуфера в свободном пространстве пока горизонтальна. Когда же частота (мы идём сверху вниз, разумеется) достигнет частоты настройки, АЧХ самого сабвуфера пойдёт вниз с наклоном 24 дБ/окт., на 12 дБ/окт. её «выправит» передаточная функция, итог - падение отдачи ниже частоты настройки, как у закрытого ящика в комнате.

А теперь посмотрите, что происходит между этими двумя частотами: пока не началось падение АЧХ, фазоинвертор успел набрать изрядный запас звукового давления. То, что в нашей упрощённой схеме выглядит эдаким домиком, на самом деле реализуется в виде плавных кривых, в общем случае похожих именно на форму АЧХ «народного баса». Остаётся самая малость - реализовать это на практике, где прямых и ломаных нету…

Идеализация реальной настройки ФИ: его звёздный час приходится на диапазон между точкой перегиба кривой передаточной функции и частотой настройки. Чем шире разнесены эти две частоты, тем больше простора для басового «домика».

Основной принцип, вытекающий вовсе не из науки, а из самой приземлённой практики, вы уже можете вывести сами. Если большинство населения делает (или принимает сделанную для них) АЧХ сабвуфера в виде горба с центральной частотой около 40 Гц, то зачем нам идти против народа? Исходя из приведенной схемы, самым первым, даже нулевым приближением рецепта оптимального автомобильного (только автомобильного) фазоинвертора будет настройка его на частоту 40 плюс-минус 5 Гц. На передаточную функцию мы никак повлиять не можем, она определит, где начинается подъём АЧХ. А её спад, а следовательно, и максимум придутся по нашей модели на частоту настройки ФИ. И всё? Вновь «простые числа»? Увы, нет. Совсем простых чисел для фазоинвертора не придумано. Но кое-что упростить всё же можно.

Свобода в степени

Действительно, был ящик, стал ящик с тоннелем, почему нельзя и в этом случае обойтись простыми рецептами? Дело в числе переменных, определяющих характеристики фазоинвертора как колебательной системы. Если в случае закрытого ящика мы имели дело с системой с одной степенью свободы, то у ФИ этих степеней две. Численно разница невелика, но для того, чтобы представить, насколько сложнее при этом становятся повадки системы, воспользуемся такой иллюстрацией, вам предстоит либо представить себе не раз виденные предметы в определённом сочетании, либо, если нет иного занятия, взять и в самом деле построить несложную экспериментальную установку. Первая её часть - банальный маятник, да хоть груз на верёвке. Всё, что он умеет - качаться туда-сюда, движения его предсказуемы до неинтересности. У маятника степень свободы - одна, его состояние в любой момент времени исчерпывающим образом определяется углом отклонения от положения равновесия. Теперь замените верёвку резинкой. Степеней свободы, то есть не зависящих друг от друга координат, определяющих состояние такой, с позволения сказать, системы, стало две: угол качания и степень растяжения резинки. Отклоните теперь такой маятник в сторону, одновременно растянув резинку. Если вы правда не видели, что после этого начнётся, не пожалейте времени и галантереи и проведите опыт: вместо банального раскачивания груз будет выделывать в воздухе трудноописуемые и нелегко прогнозируемые кульбиты.

Примерно в той же мере поведение ФИ отличается от предсказуемого ЗЯ. У динамика по-прежнему три параметра, один из которых, эквивалентный объём, сейчас менее важен, потому что определяет масштабный фактор, а не процесс колебаний, а два других, резонансная частота и добротность, по-прежнему важны. Но у акустического оформления параметров стало вдвое больше: объём ящика и частота настройки тоннеля. В каком соотношении эти четыре величины должны находиться, чтобы мы не оказались разочарованы результатами? Серьёзные исследования работы фазоинвертора породили не одну диссертацию и множество классических научных статей, но у нас задача иная, поэтому попытаемся дать практические ориентиры, не вдаваясь в подробности, почему они именно таковы.

Ведь смотрите: считать ФИ всё равно предстоит с помощью компьютерной программы, причём с вероятностью 99% это будет BassBox или (что то же самое) JBL Speaker Shop, эти некогда коммерческие продукты сейчас расползлись по миру в таком количестве, что не найти очередную копию себе сможет только очень ленивый. Но печка, от которой танцевать, даже при наличии испытанного софта, всё же нужна.

Общее правило: чем просторнее корпус ФИ, тем выше (но тем и острее) будет горб акустического усиления

В достаточно просторных корпусах, которые, будь они закрытыми, приводили бы к низким значениям полной добротности динамика в оформлении, пик отдачи ложится на частоту настройки

В корпусах тесных, в том числе - оптимальных в роли ЗЯ для данного динамика, АЧХ имеет максимум выше частоты настройки, при совсем заниженном объёме характеристика приобретает двугорбую форму, а выгода от использования ФИ сходит на нет

Неспортивное ориентирование

Итак, ориентир первый, уже относительно понятный из сравнения практической, «целевой» формы АЧХ, полученной обобщением практики, и упрощённой картинки, иллюстрирующей происходящее в салоне. Если мы хотим, чтобы на АЧХ возник подъём с максимумом в районе 40 Гц, на этой частоте и должен начаться спад АЧХ сабвуфера в свободном пространстве (в комнате или на улице - всё равно, важно, что не в салоне). Эта частота в первом приближении - частота настройки тоннеля. Та же практика демонстрирует со всей очевидностью: во всех удачных аудиосистемах, где используется сабвуфер в фазоинверторном оформлении, частота настройки приходится на диапазон 30 - 40 Гц. В этом же коридоре находятся обычно значения частоты настройки фазоинверторов, рекомендуемых для своих сабвуферов изготовителями. За исключением особых случаев спортивного применения, мы сейчас не об этом. Глядя на условно-упрощённую диаграмму, вы можете сообразить, что при прочих равных чем ниже будет частота настройки ФИ, тем выше успеет забраться АЧХ в салоне, прежде чем начнёт падать с тем же наклоном. Это вы можете увидеть и по фактическим материалам: загляните в какой-либо из наших тестов корпусных сабвуферов и сравните частоту настройки тоннеля (для тех, у кого он есть) с положением максимума звукового давления, зафиксированного при измерениях в салоне.

Однако положение горба по частоте - одно, а высота его - другое. Как добиться желаемого плавного подъёма басов в разумно широкой полосе частот, чтобы АЧХ не стояла домиком, как одеяло у первогодка? Свои ориентиры есть и для этого. Общее правило: при прочих равных (мы всё время делаем эту оговорку, и понятно почему - из-за возросшего числа переменных) подъём АЧХ вблизи частоты настройки будет тем выше и острее, чем больше объём ящика ФИ. Как выбрать первое приближение объёма? Есть простой (наконец-то) рецепт, за которым, правда, стоят далеко не простые умозаключения классиков современной электроакустики. Возьмите такой объём, который, если бы он был закрытым ящиком, дал бы значение полной добротности головки в оформлении, равное примерно 0,55 - 0,6. Именно в силу этого оптимальный объём ФИ в подавляющем большинстве случаев больше, чем оптимальный ЗЯ для этого же динамика, ведь ЗЯ рассчитывается исходя из результирующей добротности 0,7, а то и выше.

При таком объёме (а здесь играет роль, разумеется, не столько абсолютное значение объёма, сколько его отношение к величине эквивалентного объёма динамика Vas) можно рассчитывать на корректную работу получившегося акустического оформления во-первых и на то, что максимум отдачи будет находиться вблизи частоты настройки - во вторых. Нужен более высокий, пусть и более «домиком», подъём АЧХ - увеличивайте объём. Нужен подъём ниже, но более плавный и в более широкой полосе частот - уменьшайте объём, только заранее будьте готовы к двум вещам: вместе со сглаживанием максимума он с уменьшением объёма будет стремиться переехать выше по частоте, и уже не будет строго соответствовать частоте настройки порта, а когда объём достигнет значения оптимального для этого динамика закрытого ящика, с очень большой вероятностью АЧХ приобретёт довольно неуклюжую седловидную форму, при этом акустическое усиление, тот самый горб, который мы пытаемся построить, в большинстве случаев сойдёт на нет.

Впрочем, прежде чем начать опыты с подбором (а по-другому не получается, с одного клика ФИ рассчитать не удавалось ещё никому) объёма и настройки, надо определиться с динамиком. Здесь нам будет необходимо, увы, разрушить одно заблуждение.

Вновь на арене EBP

Мы уже говорили об этой величине, сокращённое имя которой расшифровывается как Energy Bandwidth Product. Этой величиной, численно равной отношению частоты резонанса динамика к его полной добротности, мы уже пользовались при выборе динамика для ЗЯ. Но задолго до нас, уже который год ею призывают пользоваться для сортировки динамиков на предназначенные для закрытых ящиков и просящиеся в фазоинвертор. Принято считать, что, если эта величина меньше 50, динамик предназначен только для ЗЯ. Если больше 100 - только для ФИ, между этими двумя значениями простирается некая сумеречная зона, где может оказаться и так и эдак.

Опыт показывает относительную малую полезность этого показателя для подбора оформления автомобильных сабвуферов, хотя идея в принципе здравая. Малая EBP означает: резонансная частота низкая, добротность относительно высокая, что свидетельствует о тяжёлой подвижной системе, а по канону такой динамик, действительно, идёт в ЗЯ. Большое значение EBP говорит о лёгкой «подвижке», на таких головках, действительно, получаются отличные фазоинверторы, но… дома.

У нас, во-первых, огромное, подавляющее число сабвуферных головок имеют значение параметра EBP в диапазоне 50 - 80, что для пессимиста означает неопределённость, а для оптимиста - свободу выбора. Во-вторых, и это уже из практики, не получаются в машине хорошие ФИ на динамиках с канонически хорошими для этого показаниями. Фазоинвертор на динамике с малой добротностью (а так и оказывается, если EBP переваливает за сотню) в свободном пространстве покажет ровную АЧХ со своеобразным, возможно, поведением вблизи нижней граничной частоты, в машине это своеобразие сложится с передаточной функцией и породит, почти без исключений, довольно уродливую характеристику.

Вклад в относительное развенчание «энергетического продукта» внесли и наши испытатели, проведя исследование на реальных образцах сабвуферных головок. Результат был таков: при значении EBP около 50 (по канону - в ЗЯ, и без разговоров) есть шанс получить очень неплохое акустическое усиление в ФИ с сохранением пристойной формы АЧХ, при 90 (по канону уже просится в ФИ) выигрыш в отдаче падает ниже 3 дБ, зачем, спрашивается, париться? Так что для нашего брата получается всё почти наоборот: наиболее эффективные ФИ выходят на базе наиболее «ящичных» головок. Так уж у нас всё устроено…