Устройство сабвуферов
Ответ не содержит конкретных рекомендаций, но открывает простор для
творчества с "кубиками" (бесконечный объем — 1 порядок, закрытое
оформление — 2 порядок, фазоинвертор (в том числе и с резонатором) —
4 порядок и простые фильтры).
Расчет и изготовление акустического оформления более высокого порядка
достаточно сложны.
4.3.1 Бесконечный объем (открытое пространство)
— Корпус не нужен. Значит — проще смонтировать и подключить.
— Требует хорошей акустической изоляции между передней и задней поверхностью
диффузора. При установке может привести к определенным проблемам и
потребовать дополнительной изоляции отверстий в панелях, чтобы исключить
"акустическое короткое замыкание".
— Демпфирование диффузора в этом случае определяется только гибкостью
подвижной системы и может оказаться недостаточным.
— Менее эффективна в области самых низких частот по сравнению с другими
конструкциями.
— В принципе дороже, чем хороший корпусной сабвуфер. Для лучшей слышимости
подвижная система должна иметь максимальную гибкость и ход, чтобы
выдерживать большую подводимую мощность.
4.3.2 Закрытый корпус
— Малый занимаемый объем.
— Неглубокий (12 dB/октава) спад АЧХ на низких частотах.
— Прекрасно выдерживают мощность на самых низких частотах.
— Прекрасная переходная характеристика и групповое время задержки.
— Легкость монтажа и простота конструкции.
— Снисходительность к конструктивным просчетам.
— Недостаточная эффективность.
— Незначительная отдача в области "верхнего баса".
— При использовании мощного агрегата в маленьком корпусе охлаждение
магнитной системы недостаточно.
— На 3-4 dB эффективнее, чем закрытый корпус.
— Отдача в области "верхнего баса" лучше, а искажения меньше.
— Магнитная система хорошо охлаждается.
— АЧХ правильно сконструированного агрегата расширена в область низких
частот по сравнению с закрытым корпусом.
— Размеры (не так критичные для неавтомобильной акустики).
— Недостаточная нагрузка ниже Fb.
— Сложнее проектирование, в результате просчетов можно получить гулкий,
неприятный звук.
4.3.4. Фазоинвертор с резонатором
— Надлежащим образом сконструированный и смонтированный сабвуфер
обеспечивает прекрасное воспроизведение самых низких частот.
— Лучше демпфируются колебания диффузора и снижаются механические нагрузки.
— Диффузор надежно защищен от болтающихся по багажнику предметов.
— Выход хорошо вписывается в интерьер седанов.
— Трудно изготовить (не рекомендуется для новичков) и очень критично к
ошибкам проектирования.
— Фильтрующие свойства часто маскируют искажения, возникающие при
ограничении сигнала в момент перегрузки усилителя. В результате слушатель
и не догадывается, что динамик на грани выхода из строя.
— Требуется мощное звено "среднего баса" вследствие узкой полосы
воспроизводимых частот.
— Переходная характеристика зависит от характера настройки. При широкой
полосе звук вялый, узкая полоса (и большая отдача) улучшает переходную
характеристику.
— Займет уйму времени.
4.4 Как изготовить корпус ? [AS, GG]
Для получения от акустической системы высококачественного звучания ее
необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить.
Здесь даны рекомендации, которые позволят избежать наиболее часто
встречающихся ошибок, способных свести на нет все конструкторские
ухищрения.
4.4.1 Материалы и конструкция [AS, GG]
Акустическое оформление рассчитывается исходя из конструктивных параметров
низкочастотных головок. В любом акустическом оформлении следует избегать
каких-либо щелей и отверстий, корпус должен быть герметичным. Отверстия или
щели приводят к акустическому "короткому замыканию", вследствие чего
воспроизведение низких частот резко ухудшается. Головки громкоговорителей,
если в их конструкции не предусмотрено посадочное уплотнение, следует
устанавливать через уплотняющую прокладку из губчатой резины или резиновой
трубки. То же самое относится и к сдвоенным головкам сабвуферов. При установке
фазоинвертора необходимо обеспечить герметичность стыка трубы и панели.
Диаметр отверстия для головки должен быть равен диаметру диффузора с
учетом гофра, чтобы исключить возможность касания гофром панели во
время работы. Диффузор головки при установке на наружной панели
необходимо защитить от повреждений тонкой решеткой или сеткой с ячейками
5-10 мм. Неплохо также защитить порт или туннель фазоинвертора от попадания
посторонних предметов, что особенно актуально при установке сабвуфера в
багажнике. Крепление головок осуществляется при помощи винтов, шурупов
или шпилек. Головки не следует притягивать к корпусу слишком сильно,
чтобы не вызвать перекос диффузородержателя и подвижной системы и не
увеличить вибрации.
Материал корпуса должен обеспечивать жесткость панелей, особенно той,
на которой смонтирован(ы) динамик(и). Наиболее подходящие материалы — фанера,
ДВП и ДСП. Чем больше размеры корпуса и мощность головки, тем толще должен
быть материал корпуса. Для сабвуферов толщина панелей под динамики должна
быть не меньше 15 мм, прочих — 10 мм. Жесткость панелей можно увеличить при
помощи дополнительных распорок между противоположными стенками или ребер
жесткости в виде прикрепленных к панели брусков.
При самостоятельном изготовлении корпуса избежать шипового соединения
панелей можно, соединяя панели при помощи металлических уголков или
деревянных брусков. Деревянные бруски, кроме того, позволяют довольно
просто изготовить скошенные корпуса, более приспособленные к установке
под сиденьями. В любом случае панели и связующие элементы устанавливают
на клею и крепят шурупами или винтами, а после высыхания клея стыки
герметизируют изнутри силиконом, эпоксидной смолой или герметиком. Для
заделки щелей на стыке панелей можно использовать смесь древесных опилок с
клеем. Внутренние поверхности корпуса следует хорошо задемпфировать.
Готовый корпус необходимо ошкурить, затем его можно зашпаклевать, загрунтовать
и покрасить, или отделать ковровым покрытием.
4.4.2 Звукопоглотитель [AS]
Введение звукопоглотителя в конструкцию корпуса громкоговорителя позволяет
превратить адиабатический процесс сжатия-расширения воздуха в ящике в
изотермический, что эквивалентно увеличению объема корпуса на 10-20%.
Соответственно снижается и резонансная частота громкоговорителя, в пределе
это снижение достигает 0,85 от исходной величины. Кроме того,
звукопоглотитель позволяет исключить отражения сигнала и резонансные явления
в объеме корпуса, что благоприятно сказывается на результирующей АЧХ.
Звукопоглощающий материал для заполнения внутреннего объема корпуса должен
быть рыхлым и пористым. Применимы вата в виде матов (для закрытого
оформления можно в матерчатом или марлевом мешке), дакрон. Для
закрытого оформления необходимо заполнить приблизительно 60% объема позади
головки, для фазоинвертора и пассивного излучателя достаточно нанести
звукопоглотитель на заднюю (обязательно) и боковые (желательно) стенки
слоем толщиной не менее 20-30 мм. Не следует размещать звукопоглотитель
вблизи отверстия или трубы фазоинвертора, так как чрезмерное демпфирование
может привести к полному прекращению действия фазоинвертора. В резонансных
камерах акустических оформлений высоких порядков звукопоглотитель не
обязателен, но в некоторых случаях может быть полезным нанести его на одну
из стенок слоем 10-20 мм для уменьшения отражений.
Маты из ваты изготавливают так: на куске марли или бязи раскладывают
вату ровным слоем, накрывают другим куском и простегивают суровой ниткой.
Маты крепят к внутренним поверхностям корпуса гвоздями, шурупами или на
клею. Удобно также применять листовой поролон (пенополиуретан) в виде
ковриков и матов толщиной 20-50 мм. Для увеличения пористости (что дает
лучшее звукопоглощение) неплохо некоторое время походить по ним (но не
грязными сапогами!).
4.5 Какой динамик использовать ? [AS, GG]
Хорошо зарекомендовали себя динамики фирм Rockford Fosgate, JL Audio, MTX,
Kicker. При самостоятельном изготовлении сабвуферов можно также использовать
следующие динамические головки отечественного производства, имеющие
сопротивление 4 Ом :
Обозначение Габариты, мм Чувствительность Частота
(диаметр*высота) дБ/Вт резонанса, Гц
________________________________________________________________
10ГДН1 (6ГД6) 125*80 84 75
25ГДН1 (10ГД34) 125*76 84 80
25ГДН2 (15ГД18) 125*76 81 100
25ГДН3 (15ГД14) 125*76 84 55
35ГДН1 (25ГД26) 200*120 86 30
75ГДН1 (30ГД2) 250*125 87 25
75ГДН6 (30ГД6) 250*124 88 33
________________________________________________________________
Использование динамиков сопротивлением 8 Ом в автомобильных сабвуферах
энергетически невыгодно и может быть оправдано только при параллельном
включении в сдвоенных головках.
4.6 Какое программное обеспечение использовать при проектировании ? [JSC, MH, DK]
Программы расчета различных вариантов акустического оформления доступны
через ftp://ftp.uu.net/usenet/rec.audio.high-end/Software. Наиболее
популярная программа — Perfect Box (файл "perf.uu" или "perf.zip").
Но ни одна программа не сделает за Вас оптимальный выбор ! Программа не
может учесть ограничения объема, тип автомобиля, тип и количество обычных
басовых динамиков, Ваши музыкальные предпочтения и предполагаемые затраты.
Многие слепо уверены, что компьютерная программа дает оптимальное решение
и результат их обескураживает. Лучше обсудить приглянувшуюся конструкцию
с квалифицированным монтажником, а еще лучше — с производителем.
Среди прочей информации заслуживает также внимания файл "sahfsd01.doc"
в архиве ftp.uu.net. Аббревиатура расшифровывается как "Software and
Hardware for Speaker Design". Файл был добавлен в июне 1994 анонимным автором.
4.7 Что такое панель акустического сопротивления
("aperiodic membrane") ? [CD, DK]
Апериодическая мембрана (в отечественной терминологии — панель
акустического сопротивления, ПАС) — составная часть акустического
оформления некоторых сабвуферов. Это решетка, акустическое сопротивление
которой зависит от частоты. Первоначально Naim применил ее в домашних
акустических системах, но некоторые производители применяют ее в
автомобильной акустике.
У системы с ПАС головка громкоговорителя передемпфирована и имеет
добротность не более 0,7. Напротив, распространенные закрытые корпуса
имеют полную добротность Qtc 0,8-1,1 и по определению недостаточно
демпфированы. При неправильном проектировании высокодобротные системы
могут иметь плохую переходную характеристику, значительный пик на АЧХ
и значительный спад за ним. ПАС ведут себя по другому — у них лучше
переходная характеристика и плоская АЧХ с протяженным низкочастотным участком.
Другое преимущество системы состоит в том, что открывается широкий выбор.
Параметры Тейла-Смолла (которые предопределяют выбор типа корпуса)
учитываются при проектировании ПАС так, чтобы ее характеристики
соответствовали характеристикам головки громкоговорителя.
Реально ПАС не для каждого автомобиля. Для достижения хороших результатов
необходима хорошая акустическая изоляция (с уплотнением) как багажника
от пассажирского салона, так и самого багажника. Головки громкоговорителей
монтируются на перегородке между салоном и багажником так же, как в
системе с бесконечным объемом/открытым оформлением. ПАС помещается либо
впереди динамика, либо позади него (в зависимости от типа), в этом случае
ПАС является задней стенкой небольшого корпуса, в котором установлена
головка громкоговорителя (как в Buick Grand National у Richard Clark).
Это не годится для грузовиков, джипов, роверов и хэтчбэков.
Из чего состоит сабвуфер автомобильный
Сегодня в разделе Теория Автозвука, мы постараемся вместе разобраться, как устроен мотор сабвуфера (магнитная система и звуковая катушка), а так же узнаем с какими сложностями сталкиваются производители при проектировании магнитной системы и звуковой катушки сабвуфера.
Основа привода динамика осталась практически без принципиальных изменений со времен выдачи первого патента в 1925 г. Пять основных частей привода неизменны и незыблемы: магнит, полюсный наконечник, передний и задний магнитопроводы и звуковая катушка. Задача первых четырех элементов — создать по возможности мощное магнитное поле и сконцентрировать его в зазоре между полюсным наконечником и верхним магнитопроводом. А «пятый элемент» — звуковая катушка, обязан в этом поле двигаться при протекании по обмотке тока. Все вроде бы просто. Однако подробностей за эти годы выяснилось немало.
Самая консервативная часть привода — материал магнитопроводов. Ничего, кроме магнитомягких материалов, а проще говоря — отожженной малоуглеродистой стали, почти чистого железа, здесь не применяется. С материалами для магнитов колдовали долго, вначале перепробовав разнообразные литые магниты из специальных сплавов, а затем, с разработкой ферритовых композиций, вопрос практически закрылся. Металлические магниты теперь применяются практически исключительно в пищалках, где масса магнита мала и можно использовать значительно более эффективные редкоземельные сплавы — почти всегда на основе неодима. Крупных магнитов из неодимовых сплавов не делают лишь потому, что элемент этот в самом деле редкий, и большая часть выпуска идет, на изготовление микродвигателей.
Момент истины в проектировании привода — как обеспечить эффективное взаимодействие магнитного поля и звуковой катушки, которая в него погружена. Геометрия и пропорции рабочего зазора магнитной системы и звуковой катушки — необъятный простор противоречий и компромисов. Основной параметр, определяющий результаты этого взаимодействия — так называетмый силовой фактор B x L, часто приводимый в технических характеристиках породистых динамиков. Силовой фактор — произведение индукции в зазоре на длину провода звуковой катушки, находящуюся в пределах этого зазора. Чем больше силовой фактор, тем более контролируемым становится движение диффузора и тем больше его электрическое демпфирование. Ясно, что чем массивнее магнит, тем силовой фактор будет больше, поскольку будет больше индукция. Но последняя величина зависит также и от размеров зазора: чем шире кольцевая щель в магнитной системе, чем она большего диаметра и чем она глубже (чем толще верхний магнитопровод), тем меньше будет индукция в зазоре, поскольку магнитное поле окажется «размазанным» в пространстве. Сделать зазор узким, маленьким и неглубоким — и негде будет поместить звуковую катушку, намотанную достаточно толстым проводом. Уменьшить сечение провода — возрастет сопротивление и упадет отдача. И так далее. А если принять во внимание, что диаметр звуковой катушки небезразличен и для поведения диффузора, ситуация еще усложняется.
Существует два основных типа геометрии звуковой катушки в зазоре: короткая катушка и длинная катушка. Длинной звуковая катушка по длине существенно превышает глубину зазора в магнитной системе и в каждый момент «работает» только часть витков, находящаяся в пределах его глубины. Эта часть, а следовательно, длина пповода, находящаяся в зазоре, будет оставаться неизменной пока внутрь зазора не войдет край катушки. Динамик считается работающим в линейном диапазоне перемещений диффузора, именно до этого момента. То, насколько катушка длиннее зазора и будет определять максимальный линейный ход диффузора — знаменитый X max.
Но, поскольу только те витки, что попали «в поле» реально работают, плотность намотки стараются сделать наибольшей и именно за этим придумали в свое время ленточную намотку плоским проводом, уложенным на ребро. Сейчас многослойные катушки, выполненные обычным круглым проводом, мирно уживаются с однослойными ленточными, а высший пилотаж в смысле плотности намотки показала датская компания Dynaudio, которая использует провод шестиугольного сечения, полностью заполняющий медью сечение обмотки. В результате, правда, каждую звуковую катушку наматывают вручную в течение 30 минут (по норме), что потом соответственно отражается в цене готовой продукции.
Привод с длинной звуковой катушкой применяется в подавляющем большинстве сабвуферных динамиков и любим производителями за возможность получить большую индукцию в коротком зазоре, сделать звуковую катушку большой и хорошо охлаждаемой, получить большой ход дифузора. Короткая катушка в пределах линейного диапазона находится полностью внутри магнитного зазора. Сам зазор при этом приходится делать длиннее, а катушку — короче, поэтому типичные значения силового фактора B x L у таких динамиков — меньше. Казалось бы, при таких делах можно эту конструкцию и похоронить, но именно она обеспечивает наименьшие искажения при больших ходах диффузора.
Типичная картина изменения силового фактора со смещением звуковой катушки для двух типов привода выглядит следующим образом:
У длинной звуковой катушки поведение в пределах линейной области пристойное, а за его пределами — значение силового фактора (а, значит, вносимые искажения) меняется довольно плавно. При выходе короткой катушки из зазора искажения нарастают быстро, зато пока этого не случилось, линейность — идеальная.
Здесь есть одна тонкость: различные сочетания длины звуковой катушки и глубины зазора определяют разное поведение динамика на границе его линейного диапазона (и за ней). Возьмем два динамика — у одного глубина зазора (толщина верхней плиты магнитной системы 8 мм, а длина звуковой катушки — 12 мм. У другого — 4 мм и 8 мм соответственно. Максимальный рабочий ход диффузора у обоих будет одинаковым — 2 мм (12-8)/2 = (8-4)/2 = 2.
Однако у первого, с большим отношением глубины зазора к X max за пределами линейного диапазона, нелинейность будет нарастать относительно плавно, а второй = захрипит уже при незначительном превышении X max. Так что есть прямой смысл смотреть не только на величину X max из документации, но и на толщину переднего магнитопровода на самом динамике — чем больше, тем лучше.
Другой источник искажений, определяемых конструкцией привода — его ассиметрия. В идеальном случае сила, действующая на звуковую катушку при движении в одну и другую сторону, то есть внутрь магнитной системы и наружу, должны быть одинаковы по величине. Не будет этого — искажения сигнала неизбежны. Для этого магнитное поле, создаваемое в зазоре, должно быть максимально симметричным. Так бы оно и случилось, без особых ухищрений, если бы все магнитное поле оказывалось в зазоре. На деле этого не происходит и силовые линии поля «выплескиваются» из зазора и образуют поле рассеяния. Но, поскольку выше зазора — воздух, а ниже — сталь полюсного наконечника, рассеяние происходит существенно несимметрично.
Чтобы как-то навести симметирию, некоторые фирмы применяют более сложную геометрию рабочего зазора магнитной системы. Некоторые, например, просто удлинняют полюсный наконечник (в сабвуферах Kicker, например, очень это любят)
В результате магнитная обстановка сверху и снизу существенно выравнивается, но дается это в результате увеличения общего рассеяния — силовые линии «лезут» вверх по стволу удлинненного полюсного наконечника, а место им — в зазоре, все остальное — нежелательные побочные поля. Для компенсации возросшего рассеяния приходится ставить более мощные магниты. Другие фирмы идут «от противного» и уменьшают рассеяние ниже магнитопровода, для чего полюсный наконечник делается ступенчатым.
Более «тощий» ствол замыкает на себя меньше силовых линий и они поневоле скапливаются в зазоре, но возрастает общее магнитное сопротивление системы и падает индукция в зазоре. Вообще, магнитное сопротивление стараются сделать возможно меньшим, для этого часто полюсный наконечник выполняют заодно с нижним магнитопроводом, чтобы не было лишнего стыка, хотя это намного хлопотнее, чем сделать их по отдельности и соединить при сборке. Еще одно, довольно эфективное, но не очень распространенное решение — полюсный наконечник с выемкой, можно найти в довольно пафосных марках динамиков. Здесь, помимо усложнения технологии, возрастает чувствительность к разбросу характеристик магнита, поэтому менее притязательные изготовители головок на такое решение идут неохотно.
Особняком стоят радикальные решения — вывернутые «наизнанку» магнитные системы, у которых магнит — внутри звуковой катушки, а все, что вокруг — магнитопровод, замыкающий магнитную цепь.
Такие «обращенные» магнитные системы сделаны главным образом для того, чтобы улучшить линейность работы диффузора, а с точки зрения их функционирования как «мотора» — сплошная головная боль для разработчиков — оттого они и редки. Оссобого внимания заслуживают моторы tohatsu.
Привод динамика, как любая машина постоянного тока — обратим, то есть одновременно работает и как своего рода трансформатор. При движении звуковой катушки в мощном магнитном поле в ней наводится ЭДС и протекает ток, поскольку катушка закорочена практически нулевым выходным сопротивлением усилителя. Этот ток приводит к модуляции магнитного поля в зазоре, а поскольку звуковая катушка то «надета» на полюсный наконечник, то вылезает наружу, характер этой модуляции тоже ассиметричен и приводит к дополнительным искажениям. Для снижения этих нежелательных эффектов необходимо сделать так, чтобы, оставаясь эффективным двигателем, привод динамика перестал быть эффективным трансформатором. Известно, что злейший враг трансформатора — короткозамкнутые витки. Вот их-то и поставили на службу обществу в усовершенствованных магнитных системах. Чаще всего такие короткозамкнутые витки делаются в виде покрытия медью верхнего торца полюсного наконечника,
установки медного (реже — алюминиевого) наконечника…
…или с помощью так называемого «стабилизатора магнитного потока» — проводящего кольца, установленного у основания полюсного наконечника, подобная конструкция замечена в сабвуферах марки Fi Audio.
Побочным эффектом от короткозамкнутых витков в различных вариантах является уменьшение индуктивности звуковой катушки, из-за влияния которой с повышением частоты растет импеданс сабвуфера. Поэтому косвенно о наличии описанных устройств в конструкции динамика можно судить по величине индуктивности звуковой катушки. Если величина этой индуктивности 5-6 дюймового мидбаса не превышает 0,3-0.4 мГн, а у сабвуферов 10 — 12 дюймов 0,6-1,0 мГн, можно дать голову на отсечение, что создатели динамика позаботились о стабилизации потока, за что им можно быть только признательными.
Как устроен сабвуфер. Конструкция активного и пассивного сабвуфера
На этой страничке мы коротко пробежимся по элементам, из которых состоит любой НЧ и СЧ динамик. Это поможет лучше понять устройство сабвуфера и более полно представить процесс воспроизведения звука.
Итак, что такое сабвуфер или низкочастотный динамик. Сабвуфер это прибор, преобразовывающий частоту сигнала в колебания воздуха, которые мы воспринимаем как звук.
Принцип работы следующий — сигнал от усилителя по проводам передается на катушку, которая при взаимодействии с магнитом передвигается и перемещает диффузор динамика, который и создает звуковые волны (колебания воздуха).
Теперь хватит определений, посмотрим лучше на картинки.
Советы по настройке сабвуфера
Автомобильный сабвуфер является важным элементом в составе акустических систем. При этом важно не только правильно подобрать и подключить сабвуфер, но и выполнить его настройку.
Вступление
Важно понимать, что сабвуфер — это динамик для воспроизведения низких частот, т.е басовик. Фактически, низкочастотный динамик имеет диффузор, который колеблется вверх-вниз, создавая сжатия и разряжения воздуха.
Бас — это нижний диапазон звуковых колебаний (от 20 до 150 Гц). Такую частоту колебаний имеют диффузоры сабвуферов, а также мидбасовые динамики.
- Низкий бас (15 — 50 Гц)
- Средний бас (50 — 100 Гц)
- Верхний бас (100 — 150 Гц)
После покупки сабвуфера и усилителя, стоит начинать с проектирования короба по характеристикам самого динамика. Выбрать стиль и тип музыки, которая чаще всего будет прослушиваться. Правильный подход позволяет получить хорошее звучание.
Настройка фильтра LPF
Фильтр LPF (Low Pass Filter) служит для того, что бы убрать с сабвуфера высокие частоты (вокал) и оставить только низкие. Лучше всего настраивать LPF на головном устройстве. Так вы сможете получить точные значения настроек (рекомендуем срез 50 или 63 Гц). Если такой возможности нет, тогда срез регулируется на самом усилителе.
Не рекомендуем одновременно использовать фильтр на усилителе и в головном устройстве.
На усилителе необходимо выкрутить LPF до конца, далее крутим против часовой стрелки (назад) пока сабвуфер не перестанет воспроизводить верхние частоты. Так как фильтра по частотам на усилителях разные (30 — 180 Гц, или 35 — 250 Гц), то рекомендуемых положений ползунка нет. Полагайтесь на свой слух или обратитесь к специалистам.
Настройка фильтра SUBSONIC
Фильтр ультранизких частот (SUB SONIC) служит для того, чтобы убрать самые низкие частоты (20 Гц и более низкие), что не позволит динамику превышать допустимый ход. Работая на таких частотах без среза, можно заметно увеличить ход диффузора, катушка может выйти из зазора и повредиться. Выкручивая этот фильтр по часовой стрелке — вы облегчаете работу сабвуферу, поднимаете предел по громкости на его нормальных частотах и избегаете риска повреждения.
Обращаем внимание
, сабсоник присутствует не на всех усилителях. Желательно сразу подбирать усилитель на сабвуфер, где есть указанный фильтр.
Настройка GAIN (LEVEL)
Настройка уровня входной чувствительности сабвуфера и его регулировка осуществляется на усилителе. Регулятор Level или Gain позволяет согласовать уровень сигнала головного устройства с усилителем, чтобы избежать искажений и помех на динамик.
Обращаем внимание
, что регулятор GAIN — это не уровень громкости. Не путайте.
1. Настройка на головном устройстве:
- Регулятор GAIN (LEVEL) на усилителе ставиться в ноль;
- Подается аудиосигнал с настроенной частотой;
- Увеличиваем громкость на магнитоле до появления искажений;
- Оставляем уровень громкости до искажений и переходим к усилителю.
2. Настройка на усилителе:
- Увеличиваем уровень сигнала регулятором GAIN (LEVEL) на усилителе до искажений;
- Возвращаем регулятор немного назад, чтоб звук стал чистым.
Для более точной настройки сабвуфера используют осциллограф. Данное решение позволяет настроить уровни гибко, исключая даже малозаметные искажения.
Настройка задержки
Задержки можно выставлять только на процессорных магнитолах, или при подключении внешнего процессора.
Данная настройка нужна, если бас «запаздывает». Говоря простым языком, фронт уже отыграл, а сабвуфер отыгрывает несколько позже, то есть с задержкой. Именно по этой причине нужна корректировка задержки, чтобы позволить фронтальной акустике и сабвуферу отыгрывать синхронно.
Регулировка фазы (PHASE)
Регулировка позволяет сдвинуть звук от сабвуфера по фазе относительно основной акустики — в большинстве случаев на 180°. Регулировка фазы устраняет рассинхронизацию по фазе, которая улучшает качество басов.
Обращаем внимание
, при выборе усилителя, желательно приобретать с данной регулировкой, если ее нет в головном устройстве.
Контроль и просадки
После всех настроек, обязательно следить за работой сабвуфера и просадками (нехватка питания от генератора автомобиля). Рекомендуем использовать вольтметр для мониторинга напряжения. Обязательно подключать на входные клеммы усилителя. Нормальное напряжение на входе усилителя должно быть не ниже 12.5 В при работе.
Работа сабвуфера сопровождается нагревом звуковой катушки. Если колпак теплый, значит все нормально настроено. Если колпак будет горячий, значит сильно греется катушка, из за чего часто и довольно быстро сабвуфер выходит из строя.
Причины быстрого нагрева:
- Не верно настроено;
- Не качественное оформление;
- Не достаточно питания (клип);
- Используются усилители баса (басбусты и не качественные треки);
- Слабый усилитель (клип).
Обращаем внимание
, контролировать динамик более мощным усилителем проще. Рекомендуем выбирать усилитель который на 25 — 100% мощнее от выбранного сабвуфера в том сопротивлении, в котором он будет подключен.
Компоненты
Внизу отмечены основные элементы из которых состоит сабвуфер.
Подвес — крепит диффузор к корзине. Совместно с длиной обмотки катушки влияет на величину хода динамика, а от материала зависят эластичность и прочность.
Монтажное кольцо — выполняет роль уплотнителя, в некоторых моделях может крепить подвес к корзине.
Вывод проводов — современным решением является выведение проводов от катушки по центрирующей шайбе, что исключает возможность повреждения и посторонних звуков во время работы.
Клемма — к клеммнику подключаются акустические провода от усилителя, в некоторых моделях может отсутствовать, предлагая обладателю прямое подключение, либо соединение через терминал корпуса.
Звуковая катушка — располагается в зазоре между керном и верхним фланцем, там где образуется магнитное поле. Катушка это цилиндр (гильза), на который намотан тонкий медный провод (обмотка катушки). Гильза соединена с диффузором, за счет чего он и приводится в движение.
Корзина является корпусом динамика и каркасом для всех элементов.
Пылезащитный колпак — препятствует попаданию пыли в зазор звуковой катушки.
Диффузор — площадь, создающая колебания воздуха, которые мы слышим как звук.
Центрирующая шайба — центрует и удерживает катушку в зазоре.
Магнитная система. Магнит изготавливается из особых сплавов или же магнитной керамики — специальным способом спрессованных и «спечённых» порошков. От массы и материала магнита зависит мощность динамика.
Магнит расположен вокруг керна и закреплен между верхним и нижним фланцами. Все это вместе составляет магнитную систему сабвуфера.
Вентиляционные отверстия и канал для отвода воздуха используются для выведения тепла и защиты катушки от перегрева. Охлаждение бывает пассивное и активное, оба варианта используются в динамиках. При пассивном охлаждении тепло рассеивается за счет теплопередачи материалов, а при активном горячий воздух отводится за счет движения диффузора, соответственно при ускорении или увеличении диапазона движения повышается и интенсивность охлаждения.
Выбор динамика
Так как вы уже не первый меломан на этой земле, надо полагать, что какие-то устоявшиеся каноны в мире музыки уже существуют, сказанное касается и применения динамиков:
- Шести дюймовые применяются как дополнительный источник мид – баса;
- Восьми дюймовые отвечают за фронтальные басы;
- Качественная акустика на авто получается с десятью дюймовыми динамиками установленными в 15…20 литровом корпусе;
- Оптимальным вариантом считается двенадцати дюймовый динамик в 25..35 литровом корпусе;
- Ну а пятнадцати дюймовый размещённый в 60..90 литровом корпусе, как правило, находится в руках истинных «маньяков» и выставляется на обозрение достопочтенной публике в процессе соревнования по SPL.
Кстати сказать, как среди любителей, так и среди профессионалов до сих пор нет согласованности по поводу мощности динамика. Но на данный момент определенно можно утверждать, что динамик однозначно должен быть мощнее усилителя, так как ни одна система не в состоянии на протяжении длительного времени, на максимальной громкости воспроизводить звуковой сигнал без появления нелинейного искажения и значительного снижения качества звучания, здесь все должно быть сбалансированно. Подбираем устраивавший нас динамик, конечно же, чем он будет мощнее, тем громче будет звук. Неважно, какими путями вы его достали, как он попал к вам, нам необходимо знать его технические характеристики, ведь от них зависит очень важный этап – проектировка корпуса.
Расчет параметров
В случае если у вас отсутствует сопроводительная документация с техническими данными динамика, и нет возможности узнать эти параметры у производителя, то нам придется вычислять их своими руками. Нам придется узнать данные об:
- Номинальной мощности динамика (обычно приводится в маркировке головки — 75ГДН-1 75 Вт) — Pnom;
- Собственной частоты резонанса — Fs;
- Собственной частоты резонанса в замкнутом пространстве – Fc;
- Эквивалентному объему динамика – Vas;
- Наибольшем смещении диффузора — Xmax
- Эффективном диаметре диффузора – D;
Ну и о показаниях добротности резонансных частот:
- Полная — Qts
- Электрическая – Qes;
- Механическая – Qms.
Для получения необходимых параметров нам понадобятся:
- Цифровой мультметр (вольтметр);
- Калькулятор;
- Любой низкочастотный генератор, например ГЗ — 109 (вместо него можно использовать программу генератора низкой частоты на компьютере, благо их в сети великое множество);
- 20-ти литровый, герметично закрытый ящик.
Итак, к звуковой карте, через линейный выход подключаем «усилок», а с его выходов, через резистор номиналом в 1 КОМ, подключается динамик (см. фото):
- Для того что бы избежать влияния сторонних предметов на качество измерений подвешиваем динамик посреди комнаты на люстру. Далее запускаем «прогу» ГНЧ, выставляем частоту в 1000 Гц и устанавливаем на компьютере среднее положение регулятора громкости;
- Для исключения искажения сигнала подключаем мультимер к выходу «усилка» и, регулируя на нем громкость, устанавливаем напряжение в 20 Вольт;
Внимание! Далее категорически нельзя трогать регулятор громкости ни на компьютере/генераторе, ни на усилителе!
- Подключаем мультиметр к динамику;
- Повышаем частоту генератора (начиная с частоты в 5…10 Гц), следим за данными вольтметра до тех пор, пока искомая частота динамика при максимальном напряжении (Umax) не дойдет до своего максимума, после чего начнет снижаться. Показания генератора, при котором Umax достигло своего максимума на вольтметре, записываем как данные Fs;
- Плавно повышаем частоту относительно Fs до тех пор, пока показания не перестанут изменяться. Записываем значение Umin (дальнейшее повышение частоты, конечно же, вызовет повышение амплитуды, но нам эти данные уже не важны);
Полученные данные мы можем уже выразить в виде графика амплитудно-частотной характеристики динамика:
При просмотре графика вы можете наблюдать новые вводные Uср, F1 и F2, это частоты, с помощью которых мы определим добротность динамика по формулам Qes, Qts, Qms и Uср. Раньше вычисления происходили вручную, сейчас же всё происходит предельно просто – скачиваем «прогу» TSCalc, вставляем известные значения и получаем результат:
- Значение Rmax=Umax*1000;
- Значение Re = значение сопротивления динамика постоянным током;
- Подставив данные значения в программу получаем Rx;
- Uср = Rx/1000
- F1 ищем уменьшая частоту вниз относительно Fs до тех пор пока вольтметр не покажет значение Uср;
- F2 ищем аналогично только частоту поднимаем уже вверх;
- Подставляя полученные значения F1, F2 и Fs получаем искомые данные добротности резонансных частот.
- Далее нам необходимо найти резонансную частоту динамика в замкнутом пространстве – Fc. Для этого закрепляем динамик магнитом наружу (не принципиально, просто так удобнее) в заранее приготовленном ящике, и ищем искомое аналогично значению Fs.
- Подставляя значения уже известного нам объема ящика, а так же найденные данные Fc и Fs получаем значения эквивалентного объема – Vas;
- Эффективный диаметр и максимальное смещение диффузора находим с помощью линейки.
Выбор ящика
Теперь, когда мы знаем все необходимые параметры, можно приступить к выбору типа корпуса сабвуфера.
Внимание! Как бы ни хотелось вас расстраивать, но только полученные параметры (а не ваши желания) являются основными факторами определяющие тип корпуса. Это не говорит о том, что вы не сможете собрать выбранный вами тип корпуса, но вот будет ли он выдавать нужный нам звук, это вопрос…
Free air (свободный излучатель)
Данный вид динамика подходит в том случае, когда Fs > 100 Гц. Как можно догадаться путевый сабвуфер из него не получится, так как у него практически полностью отсутствует поднизкочастотный диапазон. Максимум куда его можно определить, это задняя акустическая полка автомобиля, ну а оптимальным вариантом будет поиск другого динамика.
Акустический сабвуфер самому
Closed Box (закрытый ящик)
Выбираем этот тип, если значение Qts менее 0,8-1,0 (оптимально 0,7), а Fs/Qts равно 50. Его рассчитать совсем не сложно.
Vented Box (фазоинвертор)
Оптимален при Qts менее 0,6 (оптимальный показатель 0,39), а Fs/Qts равно 85. Более сложен в проектировании.
Band Pass (полосовой подход)
Обладает самой большой эффективностью, и в то же время является самым сложным в изготовлении. Оптимален при значении Fs/Qts равном 105.
PassiveRadiator (пассивный излучатель)
Акустическая система 5 1 с сабвуфером своими руками
Тот же фазоинвертор, только на место трубы устанавливается мембранный излучатель. Расчет его параметров аналогичен фазоинвертору, но в изготовлении немного сложнее. Хотя если взять старый динамик, демонтировать с его корпуса магнит, диффузор и корзину, к резиновой обойме приклеить пластинку из оргстекла (гетинакса и т. п.) а в центр её вкрутить груз (болт с гайкой) коим можно будет регулировать Fc, то у вас получится очень даже неплохой и не дорогой PassiveRadiator. Любой из представленных вариантов может быть изготовлен как с одним, так и с двумя динамиками. Итак, параметры нам известны, с типом корпуса определились, пора начать расчет корпуса.
Расчет короба
В данном случае я решил воспользоваться программой JBLSpeakerShop.
Акустический сабвуфер самому
Подробностей от меня не ждите, данная «прога» очень простая и понятная (кстати, в интернете видео инструкция всегда к вашим услугам). Но порядок действий я вам всё-таки расскажу:
- Скачиваем программу и запускаем её через файл «setup.exe» находящуюся в первом диске, после чего указываем путь ко второй части установочного файла;
- Запускаем программу и заходим в меню «Loadspeaker» где вводим параметры головки;
Ввод параметров головки акустика на авто
- Выбираем тип ящика и переходим по «Box — Parameters», где на выбранном варианте вводим частоту и объем желательного резонанса (при внесении данных параметров можно импровизировать и понаблюдать за результатом на графиках);
- Далее, после того как параметры выбраны, при наличии в вашем сабвуфере фазоинвертора, активируем клавишу «Vent» и вводим параметры трубы;
- В подменю «Dimensions» выбираем форму и размеры ящика;
Выбор формы короба
- В меню «Grafs» выбираем отображаемый график;
- Распечатываем результат — «Ctrl + P».
Изготовление короба сабвуфера
Подготовка
Как известно — практика, это критерий истины, ну а так как расчет закончен, приступаем к самой интересной части нашей инструкции, где царит одно правило — семь раз отмерь, один отрежь.
Совет! При выборе материала корпуса необходимо учитывать, чем больше мощность динамика, тем толще должна быть его стенка, а крепления жестче.
- Берем приготовленный лист качественной (не высохшей и не старой) фанеры, которая на порядок крепче ДСП, и расчерчиваем на нем все стороны короба.
Напольная акустика и сабвуфер
- Экономить на этом этапе не стоит – потом не чем будет исправлять промахи.
Акустика на авто
- В случае если у вас ножовка с «ручным приводом», то лучше выбирать с маленькими зубчиками и с направляющей. Во избежание расслоения и возникновения трещин следует пилить медленно, под углом, вышесказанное актуально и при работе электрическим лобзиком.
- Напильником обрабатываем все торчащие осколки фанеры и сравниваем получившиеся при отпиливании горбы и впадины.
- Вымеряем брусочки и отпиливаем их по размеру для чего из выпиленных частей «прикинем» корпус и сделаем замеры.
Одним из ответственных моментов считается изготовление отверстия под динамик. Так как сверло диаметром в 150…300 миллиметров найти как-то проблематично будем думать головой:
- Замеряем диффузор с резиновой обоймой и, беря чуть большее значение, циркулем отмеряем на фанере окружность. Далее отступаем от этой линии внутрь на величину радиуса выбранного сверла (прибавив ещё пару миллиметров) отмечаем круг меньшего диаметра.
Способ первый
Просверливаем сверлом на 10…15 миллиметров линию малого круга, вводим в получившееся отверстие пилку лобзика и выпиливаем отверстие, проводя пилкой по большому кругу.
Акустическая система 5 1 с сабвуфером
Совет! Фанеру перед началом сверления положите на какую-нибудь твердую поверхность – таким образом, на выходе сверло не «задерет» заднюю стенку.
Способ второй
Вторую окружность чертить не обязательно — просверливаем отверстие в любом месте внутри круга, просовываем пилку лобзика и плавно выводим ее на линию прочерченного круга.
Как устроен сабвуфер для авто?
Сабвуфер – это устройство, предназначенное для воспроизведения низкочастотного звука и необходимое для полноценного звучания всей акустической системы. Человеческое ухо способно слышать звук в диапазоне от 20 до 20000 герц. Низкочастотный звук – это звук в диапазоне от 20 до 500 герц. Низкие частоты – басы, дают возможность прочувствовать грув музыкальной композиции, глубже погрузиться в атмосферу. Басы добавляют объем, динамику музыки, делают ее полной.
Басы добавляют объем, динамику музыки, делают ее полной
Обычные небольшие широкополосные динамики, которые устанавливают в автомобили, по заявлениям производителей, как правило, способны воспроизводить звук от 45 герц. Однако, это не совсем верно. Басы с частотой 45 герц через эти колонки действительно слышно, но только при отсутствии более высоких частот, то есть в чистом виде. В случае же, когда на такой динамик подается музыкальная композиция, высокие звуки от 100 герц будут воспроизведены гораздо громче и полностью заглушат басы. Именно для того чтобы четко слышать низкие частоты и устанавливают сабвуферы.
Типы сабвуферов
Сабвуферы делятся на два типа:
- активные;
- пассивные.
Первый обладает встроенным усилителем. Второй – нет, но нуждается в нем, и чтобы его подключить, необходимо использовать внешние усилители звука. Акустическая система с активным сабвуфером гораздо проще в подключении. Однако, пассивный саб, если его грамотно настроить, покажет большую глубину звука. Отдельный сабвуферный динамик также считается пассивным сабвуфером и предполагает изготовление под него корпуса и покупку усилителя.
Отдельный сабвуферный динамик также считается пассивным сабвуфером и предполагает изготовление под него корпуса и покупку усилителя
Технические характеристики
Определившись с типом сабвуфера, необходимо выбрать динамик подходящего размера. Существует миф, что чем больше динамик, тем лучше. Однако это не верно. Сабвуфер должен соотноситься с остальной акустической системой, чтобы басы сочетались с другими более высокочастотными звуками. Гигантские же сабы просто заглушают любой другой звук и насладиться полнотой звучания не получится. Наиболее рациональным для автомобиля считается динамик диаметром 25-30 см.
Сабвуфер в багажнике автомобиля
Одним из наиболее важных параметров является мощность. Оптимальным вариантом для автомобиля является сабвуфер мощностью 150-250 Вт. При этом мощность сабвуфера должна быть никак не меньше суммарной мощности всей акустической системы автомобиля. Но прослушивая музыку через 500-ваттный динамик можно уже повредить слух, это тоже необходимо учитывать. Выбирая мощность нужно обращать внимание не на максимальный показатель, который предпочитают указывать производители, в силу того что он выше, а на номинальный.
Виды конструкции корпуса сабвуфера
Корпусные сабвуферы могут иметь разную конструкцию:
- Закрытый ящик – динамик размещается в стенке герметичного ящика излучателем внутрь или наружу.
- Ящик с фазоинвертором предполагает наличие четко рассчитанного воздуховода (фазоинвертора) в ящике. Имеет повышенный КПД, но сложен в настройке и выдает бас худшего качества нежели закрытый ящик.
- Bandpass – корпус ящика разделен на две камеры перегородкой, в которую устанавливается динамик. Имеет сложную систему отводных портов. Выдает еще более мощный, но низкокачественный бас.
Ценs и бренды
На сегодняшний момент на рынке предложено большое количество сабвуферов различных типов и брендов в разной ценовой категории от 1 до 1000 тысяч рублей. Наибольшее предпочтение покупатели отдают динамикам за 10-15 тысяч. Рекомендуется выбирать продукцию известных брендов, чтобы не точно разочароваться в покупке. Среди популярных производителей сабвуферов такие компании, как Sony, JBL, Pioneer и другие.
Сабвуфер JBL
Заключение
Сабвуфер – это лишь один из компонентов акустической системы. Не имеет смысла устанавливать мощный саб под слабую акустическую систему и наоборот. Все компоненты акустики должны быть грамотно подобраны друг к другу. Простой сборки компонентов акустической системы не достаточно для получения качественного звука. Требуется еще грамотная настройка, которую рациональнее поручить профессионалам автозвука, нежели заниматься этим самостоятельно. Также стоит учитывать, что в автомобиле всегда присутствуют посторонние низкочастотные шумы. Чтобы они не заглушали звук сабвуфера, требуется качественная шумоизоляция.