ЧВ для дома. Рассчитываем и собираем.
Всем привет! В это записи расскажу о постройке ЧВ (четвертьволновой резонатор) Так же расскажу как его рассчитать. Первым делом нужно найти подходящий динамик, для ЧВ лучше подойдут динамики с большим подвесом, т.к. в таком оформлении ход динамика больше чем в остальных. Если вы собираете ЧВ для дома, гаража и т.п., то вполне хватит 13, 16-ти см. динамика. Мне под руку попался 13-ти см. мид Infiniti
Infiniti справа, слева 16-ти см. динамик из обычного домашнего сабика
Далее рассчитываем короб: Находим эффективную площадь диффузора, (для дальнейшего расчета площади сечения порта) для этого измеряем расстояние от середины подвеса до противоположной середины. Это у нас получился диаметр.
Измеряем это расстояние
Думаю как находить площадь круга все знают, 3.14*R^2 В моем случае получилось 103.8 см. кв.
Затем получившееся число умножаем на 1.5, этим мы находим площадь сечения порта. 103.8*1.5=156 см. кв. Теперь исходя из своих предпочтений выбираем высоту и ширину порта, нужно только учесть чтобы в одну из сторон убралось установочное отверстие динамика, а в другую установочная глубина динамика. Не стоит делать порт слишком узким, сечение должно быть ближе к квадрату и прямоугольнику. Я решил сделать так, высота 15.6 см., ширина 10 см., умножаем и получается 156 см. кв.
Далее определимся с настройкой, как правило нужно настраивать близко к резонансной частоте (Fs) динамика, но как показывает практика людей, не стоит настраивать ЧВ с маленькими динамиками низко, для 13-ти см. динамика подойдет настройка 50 Гц. Значит с настройкой определились, теперь находим длину порта, её находим по формуле (343/настройка)4, в нашем случае будет выглядеть так (343/50)/4=1.72 м.
Теперь сворачиваем порт, только учтите чем меньше поворотов, тем эффективнее ЧВ. Длина считается по середине порта
вот таким образом
Скругления углов делайте обязательно, только учтите, что при скруглении — длина порта уменьшается!
Для удобства расчета короба скачайте программу Google SketchUp 8, в ней очень удобно моделировать. При расчете учтите ещё и толщину используемого материала.
Готовый чертеж на примере динамика Alpine SWR 10D2
Теперь перейдем непосредственно к сборке
Используемый материал фанера-14 мм. 
напилил 
собрал 
Все стыки промазываем герметиком 
Устанавливаем динамик 
тянем проводку 
Красим порт и обклеиваем карпетом 
Готово! 
уже дома
Как выбрать настройку ЧВ короба для сабвуфера
Наверное, вы хотя бы что-то слыхали о четвертьволновых резонаторах.
Этот вид корпусов используется при построении сабвуферов и НЧ звеньев акустических систем не так уж широко по сравнению, скажем, с фазоинвертором и закрытым ящиком.
Но почему? Ведь четвертьволновик даёт несомненные жирные плюсы:
- выигрыш в КПД,
- отличную проработку баса,
- низкий уровень групповых задержек.
Словом, «и громко, и качественно».
Возможно, потому, что есть минусы:
- относительно большой объем ящика,
- ЧВ не терпит перегрузок,
- довольно требователен к выбору динамика.
Впрочем, последний пункт относится и к фазоинвертору.
Возможно, широкое применение ЧВ сдерживается и некоторой трудоёмкостью его расчета. Хотя сам по себе расчет не так уж сложен, но обычно пока спроектируешь короб, приходится перебрать несколько вариантов, каждый раз заново всё пересчитывая. Это и утомительно, и отнимает много времени. И когда долго чем-то занимаешься, начинаешь делать ошибки, а они совершенно недопустимы при расчете ЧВ. Если у вас есть короб и хотите определить его настройку то вот ссылка.
Если не применять различные программы, то ЧВ короб можно подогнать по следующим параметрам:
1. Какую настройку частоты выбрать.
1к2 — Этот порт как рупор…увеличеваеться на окончании, размеры его больше, но КПД выше.
1к1 — Это самый простой порт…прямой! В таблице указана длина порта.
2к1 — Сужающийся порт, сэкономит место, при правильном расчете разницы от двух предыдущих не отличить.
2. Какая нужна площадь порта?
Выбираем размер своего динамика и требования от корпуса(максимум музыкальности или компромисс, между громкостью и качеством). Для двух динамиков, площадь порта в 2 раза больше.
Чв короб что это такое
Рассказали мне однажды об таком варианте звукового офформления саба, как ЧВ (четвертьволновый резонатор). Заинтересовался, почитал информацию, стало очень любопытно. Процетирую преимущества и недостатки(взято из сети):
Основные преимуществами ЧВ являются:
1. Низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.
Однако, есть и недостатки:
1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь;
2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ, противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.
Согласитесь, попробовать надо)
Поделился соображениями с другом, а он и говорит: "Давай мне соберем, есть 12" саб, в ФИ не нравится". Сказано сделано. Посчитал, нарисовал. В субботу поехали в магазин, там нам попилили лист 16 мм ДСП по размерам, взяли саморезы, жидкие гвозди, и по пути в гараж пивка) Собрали за несколько часов.
Опписывать сборку и первые прослушивания с динамиком друга в его машине не буду. Это же мой БЖ))
Сегодня я у него этот короб забрал на 2-х дневный тест и приехал с этим безобразием к Romik486 . Сняли мою полку-ЗЯ, выкрутили Hertz ES-300 и вкрутили в ЧВ. Потом с большим трудом засунули его в багажник через салон, с частичным его разбором и…
Это конечно жесть)) Стоял это дин в ЗЯ, до этого в БП, по отдаче ЧВ их обошел как стоячих. КПД и правда ооочень высок. Раза в 2 выше чем у БП и в 3 чем у ЗЯ. На некоторых темах становилось трудно дышать, на некоторых сбивался диск в магнитофоне. Все кого прикалывал просто офигели.
Потом решил проверить, правда ли он обыгрывает ЗЯ по качеству звучания, убрал басбуст, укрутил гейн и поменял сд. Звук и правда весьма неплох, но в ЗЯ этот дин звучит все же лучше. Возможно если заморочиться как следует, сделать ЧВ с сужающимся тонелем(короб будет раза в 1,5 больше), скруглить углы на поворотах, то он и зазвучит лучше ЗЯ, но вряд ли это преимущество будет столь большим. У меня однозначно останется полка-ЗЯ, так как система строится SQ. Да и 30 литров против 200 намного приятнее для багажника) Но эксперименты для домашнего ЧВ будут, раобрал саб от покупного домашнего кинатеатра и получил басовик 6", посмотрим на что он способен))
Тут представленная теория. Позже будет сам короб. А ещё позже сам "запилю короб ЧВ).
Основные преимуществами ЧВ являются:
— низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность;
— плавный и широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
— высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик
Недостатки:
— занимает приличную часть багажника, если не его весь;
— довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть — все это не для ЧВ, впрочем, среди сабвуферов DD такого Вы и не встретите;
— противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.
Классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении.
На рисунке изображен тоннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = 1,5*(3,14*((Dсабвуфера/2)^2)). Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера.
Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb — желаемая частота настройки, результат в метрах.
Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12"(30см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((25/2)^2)) = 735см2кв.см.где 25-средняя полезная площадь диффузора для 12 дюймов Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра.Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть.
Для тех, кому качество звучания особенно важно, рекомендуется использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий — бас уникально быстрый, точный и глубокий. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце.
Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: "габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения?" Ответ на этот вопрос прост — при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса.
Площадь туннеля:
1,5 Sd оптимально для музыки и спорта. Все что меньше — хуже отдача, но лучше звук. Все что больше — лучше отдача и более горбатая АЧХ. Со слишком большой площадью риск механического повреждения динамика выше.
Разница между ЧВ и ФИ:
ЧВ это простой волновод, в нем динамик качает волну, волновод ее проводит, задерживая по времени, тем самым сдвигая фазу на 90 градусов (1/4 волны это 90 градусов). Спад ниже частоты настройки 6dB на октаву. С настройкой 40Гц (которая считается самой универсальной), ЧВ отыграет и ниже 30Гц. На частоте настройки импеданс максимален.
ФИ это резонатор, в нем динамик не создает никакой волны, динамик просто сжимает воздух в камере (пресловутый объем). В ФИ происходит разворот фазы (между тыльной и фронтальной частью сабвуфера) на 180 градусов. Спад ниже частоты настройки 24dВ октаву. Ниже настройки, ФИ практически не играет. На частоте настройки импеданс минимален.
Дополнительными преимуществами четвертьволновых резонаторов перед классическим ФИ являются ламинарность потока воздуха на выходе порта резонатора и малость его скорости в канале, что в сумме с большей относительно классических ФИ портов площадью излучения дает полное отсутствие турбулентных призвуков на любых уровнях громкости и на порядок меньший, так называемый, room-gain – резкое увеличение амплитуды излучаемого АС звука на частотах, совпадающих с основным геометрическим резонансом помещения.
Площадь и длина туннеля:
Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера. Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера. К примеру эффективная площадь 12 дюймового сабвуфера в среднем равна 500 кв. см. Соответственно умножаем на 1,5 и получаем площадь порта 750 кв. см
4" — 100 кв.см
5" — 125 кв.см
6" — 200 кв.см
8" — 300 кв.см
10" — 500 кв.см
12" — 750 кв.см
15" — 1000 кв.см
18" — 1600 кв.см
Следует при проектировании учитывать вот ещё какие нюансы:
1.Никогда не нужно пытаться настроить любой резонатор, будь то ЧВ или простой ФИ на частоту ниже частоты резонанса динамика. Приведет это к резкому снижению отдачи, потере демпфирования и возможному разрушению динамика на больших мощностях, примеров тому-масса.
2. ЧВ является по своей сути гребенчатым фильтром, он усиливает частоты на 1/4, 3/4, 5/4 и так далее и ослабляет частоты на 2/4, 4/4, 6/4 длин волны, на которую был рассчитан.Очень сильно, как правило, выражен резонанс второй моды, т.е. 3/4 длины волны.Для того, чтобы компенсировать этот эффект, динамик ставится не в самое начало трубы, , а в боковую стенку трубы на расстоянии 1/3 длины от начала трубы.За счёт этого смещения в трубе образуется дополнительная стоячая волна которая нивелирует этот выброс на АЧХ, сводя неравномерность АЧХ на этом участке к 1-2 дБ.
3.Не следует применять в данном оформлении динамики с добротностью выше 0.5 для калибра 12", для 18" нужна будет добротность не выше 0.4
Скругления углов:
Первое и главное заблуждение. Повороты обязательно нужно скруглять. Это не совсем так, скругления влияют на характер баса и итоговую настройку корпуса (об это чуть ниже). Без скруглений бас мягче и немного размазанный. Треки с низкими пиками будут играть лучше и глубже. Со скруглениями бас становится точным и быстрым, под более быструю музыку скруглять обязательно.
Второе о чем многие не задумываются. Скругления уменьшат длину туннеля и соответственно настройка повысится. На сколько, зависит от количества скругленным поворотов. Обычно это 2-3 Гц
Кроме ЧВ постоянного сечения, есть еще 2 вида, а именно, расширяющийся и сужающийся.Различия при расчетах будут проявляться в длине и размерах тоннелей и коробов соответственно.
Сужающийся, расширяющийся и ЧВ с постоянным сечением:
Самый универсальный это конечно же лабиринт с постоянным сечением, с расчетом которого проблем не возникает. ЧВ на сужение представляет собой туннель плавно сужающийся от 3х площадей динамика, в начале, до 1,5 на выходе. При той же настройке, будет короче лабиринта, с постоянным сечением. Считается самым музыкальным. Имеет минимальные задержки, высокую точность и проработку баса. Единственные минусы, сложнее в расчете и займет больше места. ЧВ с расширяющимся туннелем имеет максимальный КПД, но качество баса заметно хуже. Используется в основном в СПЛ системах.
Так же при выборе параметров головки стоить иметь ввиду, что лабиринт ввиду принципа своей работы не создает увеличения значения частоты собственного резонанса головки при установке в него, как происходит во всех компрессионных типах АО, так как не смотря на неплохое демпфирование диффузора вблизи частоты настройки он не создает дополнительного упругого сопротивления для подвижной системы динамика. Частота собственного резонанса динамика при установке в лабиринт не увеличивается, а снижается, ввиду присоединения к ней массы воздуха находящегося в канале. Коэффициент снижения зависит от конкретной реализации резонатора и сочетания его параметров с параметрами головки и может достигать 1,5 раз.
Исходя из практики, в качестве некоторого ориентира в выборе резонанса динамика и нижней воспроизводимой частоты для создания лабиринтной АС с хорошей эффективностью в соответствии с номинальным размером динамических головок можно порекомендовать такие крайние значения собственного резонанса подвижной системы в свободном поле, Fs:
До 5” – 60Гц и выше
6-8” – 40-60Гц
10-12” – 25-35Гц
15-18” – 20-30Гц
Использовать динамики и проектировать АС, с резонансными частотами ниже указанных можно. Платой за это будет снижение эффективности и энергоемкости таких АС. В определенных случаях это может быть оправданно, но должно делаться исключительно осознанно и с пониманием количественных значений такого размена.
Использовать динамики и проектировать АС с резонансными частотами выше указанных также можно. Это будут АС повышенной эффективности, с хорошими импульсными характеристиками и повышенной динамикой. Сложности могут возникать с геометрической реализацией относительно большой площади сечения канала при его относительно малой осевой длине, что может повлечь за собой применение нестандартных методов сворачивания, вплоть до неосуществимости.
Не стоит настраивать ЧВ слишком низко. При настройке 40Гц будут воспроизводиться и 20Гц со спадом 6-8 Дб примерно, если машина без дыр то передаточная АЧХ салона этот спад выровняет и если не наваливать больше киловатта то музыку можно будет слушать даже очень замечательно.
Почему считается, что в ЧВ легко уложить дин?
ЧВ жесток не по отношению к динам а по отношению к мозгу человеков, в ЧВ рвут динамики не потому что он слабо демпфирует, демпфировать он может не хуже ФИ, а ниже настройки — лучше ФИ! Рвут динамики в ЧВ потому что он играет ниже настройки! а ФИ не играет. То есть если на ФИ подавать мощи много без сабсоника — он пердит и трепыхается страшно, баса нет, зато слышен пердеж и хлопки и стук динамика — страшно и ты выключаешь, делаешь потише, сабсоником подрезаешь… а в ЧВ ты наваливаешь мощи без сабсоника, а он басит, круто басит! Наваливаешь еще — и он громче басит! и так до тех пор, пока динамик шайбу не растянет до предела, а искажений, возникающих при этом, ты не уловишь, потому что они тонут в низах. Практически любой нормальный динамик можно трахнуть киловатником без оформления на частоте резонанса и он не умрет и не повредится за эти пару секунд, но если так перегружать подвижку в течении длительного времени — то раньше или чуть позже ЛЮБОЙ дин порвется.
На самом деле порвутся ВООБЩЕ все динамики, просто те, которые используются в пределах допустимого хода порвутся через тридцать лет, а те, которые используются все время с запредельным ходом — спасибо, если сезон отыграют.
А как с помощью ЧВ можно менять ачх?
Множество способов! Форма лабиринта — расширяется он, или сужается, или прямой — это влияет на добротность резонансов, расположение динамика по длине ЧВ влияет на добротность главного резонанса, может порождать недостающие, более высокие по частоте, резонансы, и давить ненужные. размещение геометрия сгибов и размещение звукопоглотителя тоже очень сильно влияет, например конкретно в этом ящике сложно не заметить, что по факту один из сгибов не имеет сглаживание, вместо сглаживания там синтепон. Суть в том, что на любой частоте всегда существуют зоны, где скорость воздуха максимальна, и где минимальна, и при разной частоте располагаются они на разном расстоянии от начала лабиринта, при частоте, равной частоте настройки ЧВ скорость максимальна на выходе лабиринта, а при частоте вдвое больше (полуволновой резонанс) скорость максимальной будет ровно посередине лабиринта, и если мы хотим снизить добротность именно этого резонанса, то мы можем создать сопротивление волне, которое эффективнее всего будет действовать при размещении поглотителя в зоне, где скорость волны максимальна для данной частоты, а на частотах ниже эти особенности геометрии и заполнения ящика влиять будут меньше.
Правильный ЧВ может быть линеен, может иметь нужный наклон АЧХ. Возможности, которые есть у ЧВ позволяют пренебрежительно относиться к ТС параметрам динамика — каковы бы они не были практически всегда возможно получить от динамика такой звук, какой нужно, заплатив за это сложностью и габаритами.
Как только не изощряется народ при проектировании ЧВ. Распространена установка динамика в порту. Делается это для того, чтобы дин не превышал ход, т.е. располагая динамик в порту, мы тем самым нагружаем его, что не дает ему превысить ход.
Но тут появились вопросы:"А не будет ли глушить динамик сам себя?"
На счет "глушит сам себя" — фраза не имеет смысла вообще никакого. боковина съемной сделана только лишь для того, чтобы динамик устанавливать, а вообще это просто одна из секций лабиринта и сам себя лабиринт "глушить" не может от того, что у него есть дополнительные 40 см нужной по расчету длины. А если вас смущает динамик, выходящий в раскрыв — зря, потому что на частоте настройки, там где скорость на выходе максимальная, динамик нагружен с тыльной стороны лабиринтом и ход у диффузора очень маленький — в районе частоты настройки в принципе пофигу где установлен динамик относительно выхлопа, хоть с боку, хоть сзади, хоть сверху, хоть вообще в закрытую камеру замурован. А на частотах выше и ниже настройки ЧВ продолжает суммировать давление с фронта и тыла, но таких сильных резонансных явлений, как на частоте настройки, не возникает и поэтому динамик имеет больший ход, и чем выше Qts, тем сильнее его болтает, и вот как раз чтобы дополнительно демпфировать динамик он и выведен в выхлоп лабиринта, чтобы нагрузить его не за счет сужения площади лабиринта, а об воздух на выходе. Минус в этом решении — усиление половинчатого резонанса, то есть там, где половина длины волны умещается в лабиринт — на этой частоте внутри трубы возникает резонанс, но теперь уже в фазе с колебаниями динамика — добротность системы тут резко возрастает и динамик колбасит вообще жутко! Гораздо проще порвать динамик в ЧВ на частоте вдвое большей частоты настройки, чем на частоте чуть ниже настройки или чуть выше. Чтобы подавить этот резонанс, раскачивающий динамик на половине длины лабиринта я постарался создать тормоз для волны — это, самый не сглаженный поворот на 90 градусов, и синтепон, в этом повороте размещенный.
Теперь всё то же, только на пальцах, то есть самое самое основное, хотя там все основное, но тем не менее:
1)В расширяющимся ЧВ дин плохо демпфирует.
2)1.5Sd-минимальная площадь порта
3)ЧВ не настраивается ниже резонансной частоты динамика
4)ЧВ усиливает частоты 1/4,3/4,5/4 и ослабляет 2/4,4/4,6/4
5)Смещение на 1/3 длины порта от закрытого конца уменьшает 2-ю моду 3F и АЧХ выравнивается на 1-2Дб
6)Добротность для 12"- 60Гц,6-8"-40-60Гц,10-12"-25-35Гц,15-18"-20-30Гц
8)ЧВ-качает волну, а ФИ-сжимает воздух
9)Для давления-динамик смещают к началу лабиринта, для музыки-ближе к выходу
10)При настройке 37Гц захват низов начнется, примерно, с 27Гц
11)Импеданс в ЧВ на частоте настройки максимальный, выше и ниже уменьшается
12)Сужающийся на музыку, расширяющийся на давление
13)Динамики можно нагружать, в отличии от порта
14)Минимальное свободное пространство от выхода порта рекомендуется не меньше 20-30см
15)37-40Гц оптимальная настройка для меломанов, для тех, кто любит давку, ниже.
16)Смещение динамика относительно закрытого конца на Ваше усмотрение
17)Скругление поворотов тоже на Ваше усмотрение, при их наличии-бас быстрее и четче, при их отсутствии более размытый, вообще можно скруглить лишь один поворот.
18)Сабсноник на усилителе нужно настраивать меньше настройки на минимум 5 Гц
19)При расположении динамика в порту уменьшается его ход, т.к. нагружен противоположной стенкой.
20)Динамик подбирают по добротности и максимальному ходу диффузора, добротность в меньшую сторону, а ход в большую
21)На выходе порта скорость воздуха максимальна
22)При низкой настройке, рекомендуется немного сузить выход, для нагрузки динамика
«Он же резонатор — органная труба, он же трансмиссионная линия»
Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами
Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.
Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.
Основные достоинства ЧВ:
- сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
- широкий и плавный частотный диапазон — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
- повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на 150-300% чем у закрытого ящика.
Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.
Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.
Расчет ЧВ
Площадь сечения порта зависит от размера динамика.
На словах означает что площадь сечения порта — это полторы эффективной площади сабвуфера.
Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но если данных нет то можно воспользоваться таблицей:
Эффективная площадь сабвуфера по типоразмеру
Так же Sd можно рассчитать самому
Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;
где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.
Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.
Эффективная площадь сабвуферов
Соответственно площадь порта высчитывается следующим образом:
— площадь сечения порта, см²;
Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:
Fb – желаемая частота настройки , Hz
Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.
Пример расчета
Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.
Sпорта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²
Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.
Виды ЧВ
Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.
Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.
Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой АЧХ.
Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:
Длина порта в зависимости от типа ЧВ
Какой динамик подойдет для ЧВ
В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).
Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)
Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)
Не будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ), а рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.
Основными преимуществами ЧВ являются:
низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.
Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.
Однако, есть и недостатки:
занимает приличную часть багажника, если не его весь;
довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ.
противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.
В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера. Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = 1,5*(3,14*((Dсабвуфера/2)^2)). Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.
Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(30см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((30/2)^2)) = 1060кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!
Для тех пользователей, которым качество звучания особенно важно,рекомендуется использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.
Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения…?” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!