Настройка оборудования и программного обеспечения

Активный домашний сабвуфер своими руками. Сабвуфер своими руками: от начального уровня к высокому классу Принципиальная схема сабвуфера 2.1

В данной статье речь пойдет о сабвуфере на основе известного и распространенного динамика 75ГДН.

Динамическая головка

Итак, мне почти даром досталась динамическая головка 75ГДН, правда в не очень хорошем состоянии и в плохом внешнем виде, весь динамик припал порохом, пылезащитный колпачок вырезан из картона, да еще и не очень ровно.

Опыт ремонта динамиков у меня был, так что оставить его в таком состоянии просто не смог, решил сделать небольшой апгрейд.
Итак, я разобрал динамик. Все детали этого процесса расписывать не буду, это делается с помощью растворителя, подручного инструмента, например отвертки, пинцета и прямых рук.

В корзине динамика, для лучшего охлаждения катушки, было сделано 8 отверстий диаметром 8мм. Потом корзина была прошкурена, места где приклеиваются центрирующая шайба и подвес заклеены изолентой и окрашено. Были также поставлены позолоченные зажимы.

Диффузор динамика был почищен от пыли и остатков клея, зашкурен, а также был приклеен новый, плоский полезащитный колпачок (вырезан из картона). После чего, головка была опять собрана. Диффузор динамика был покрыт слоем клея ПВА и также окрашен. Из цветной клейкой пленки была сделана декоративная наклейка на колпачок.

С динамиком закончено, можно браться к изготовлению ящика.
Корпус сабвуфера

Корпус изготовлен из мебельного, ламинируемого ДСП толщиной 16мм. Внутри размещены две перегородки жесткости. Боковые стенки утоплены для улучшения внешнего вида и удобства перетягивания саба. Передняя стенка утолщена, толщиной 32мм, склеенная из двух плит ДСП. Также спереди в ней сделано отверстие, где размещается плата индикаторов, а также сделано углубление для посадки головки. Стенки корпуса соединены между собой шурупами и склеены клеем ПВА, также по всему периметру внутри брус 20х20мм. В боковой стенке сделан дополнительный, отдельный отсек, где расположен усилитель. Чистый объем около 40л.

Внутри саб обклеен поролоном толщиной 10мм, средней плотности. Фазоинвертор лучше настраивать на слух, поскольку ТС-параметры динамиков могут отличаться. Его внутренний диаметр 70мм, длина порта может варьироваться от 18 до 25 см с настройкой на частоту 30-40 Гц.

В принципе ящик вышел достаточно крепким и глухим, хотя возможно стоит сделать чуть толще боковые стенки, например 18мм.
Сверху саб обтянут черным карпетом.

Электроника

Усилитель мощности

Схема усилителя приведена ниже

О работе схемы можно прочитать в статье "Автомобильный усилитель моноблок" или непосредственно в статье автора схемы, в журнале "Радио". Единственное, что изменилось - это печатная плата. Усилитель наладки не требует, все работает с первого включения.

Преобразователь напряжения и стабилизатор

Схема преобразователя напряжения и стабилизатора также осталась без изменений. Единственное, что изменилось - это печатные платы и добавлен еще один стабилизатор напряжения на 15В для питания индикатора выходной мощности. Преобразователь и стабилизатор смонтированы на двух платах размерами 160х85мм и 45х50мм соответственно.

Углубляться в работу схемы также не буду, однако из опыта предыдущей статьи расскажу еще раз о намотке трансформатора, поскольку из-за отсутствия фото возникало много вопросов.

Трансформатор намотан на ферритовом кольце размерами 40х25х11. Сначала, напильником скругляются все острые грани кольца и обматываются тряпочной изолентой.

Первичная обмотка намотана 5-ма жилами провода 0.8-0.9мм и содержит 2х6 витков. Сперва мотается первая половина обмотки, она равномерно разбита по всему кольцу.

Потом вторая.

На концах жилы скручиваются и выходят 4 вывода. Подгибаем эти выводы под отверстия в плате и обматываем первичную обмотку все той же изолентой.

Теперь можно браться за вторичную обмотку, в моем варианте она намотана проводом 1.5мм и содержит 2х16 витков, наматывается таким же образом как и первичная обмотка. В результате получаем еще 4 вывода вторичной обмотки.

Подгибаем под плату и заматываем изолентой. Трансформатор готов, зачищаем выводы и припаиваем на печатную плату.

Также, возможно в схему стоит ввести выходные дроссели на каждое плечо питания, они могут быть намотаны на ферритовых стержнях высотой 2см и диаметром 8мм и содержать 6-8 витков проводом 1.2-1.8мм. Входной дроссель намотан на ферритовом кольце из компьютерного блока питания двумя проводами 1мм и содержит 10 витков, равномерно распределенных на кольце.

Собранная плата стабилизаторов имеет следующий вид:

Блок фильтров

Все та же, 100 раз проверенная мной схема фильтров:

Индикатор выходной мощности

Индикатор выходной мощности собран на микросхеме LM3915 по следующей схеме.

S1 переключает режим работы индикатора, при замкнутом контакте режим "столбец", при разомкнутом - "волна". Подстроечным резистором R5 можно выставить нужный уровень индикатора. Светодиоды в принципе можно использовать любые.

Конструкция и монтаж

Поскольку места для электроники было отведено не так и много, "впихнуть" ее туда оказалось не так и просто, пришлось мудрствовать. Следовательно, все платы, коннекторы и ручки управления закреплены на пластине из МДФ толщиной 8мм. На внешнюю сторону выведены радиатор, клеммы питания и REM, гнезда входов, а также регуляторы блока фильтров. Внешне эта пластина вместе с радиатором окрашена в черный цвет. Изнутри, в месте, где должны крепиться транзисторы, в пластине было сделано прямоугольное отверстие. По этому отверстию была вырезана дюралюминиевая пластинка, чтобы "нарастить" радиатор до нужного уровня и было удобно крепить транзисторы. Эта пластинка прикручивается к радиатору двумя болтами, между пластинкой и радиатором естественно слой термопласты. Болты специально оставлены подлиннее, поскольку позже на них садится дюралюминиевая пластинка, которая прижимает все транзисторы к радиатору. (На фото первый вариант усилителя, одна ТДА7294 без транзисторов. Схема себя не показала, потому позже был реализован другой УМ)

Плата преобразователя крепится к МДФ пластики с помощью дюралюминиевых уголков, два маленьких непосредственно прикручены к плате и пластине, а два больших удалены от платы и с помощью 2-х растяжек из медного провода не дают плате качаться.

Для платы усилителя мощности сделан пластмассовый уголок, который поддерживает одну ее часть, однако она в основном держится за счет выходных транзисторов и микросхемы, которые сильно прижаты к радиатору дюралюминиевой пластинкой. Между радиатором, микросхемой и всеми выходными транзисторами обязательно должна быть диэлектрическая пластинка ну и конечно термопаста, корпуса транзисторов и микросхемы изолированы от радиатора.

Плата стабилизаторов крепится на два пластмассовых уголка, а плата фильтров держится с помощью дюралюминиевой пластики, к которой прикручены три регулятора.

Проводы от клемм питания к плате ПН максимально толстые, не менее 4-6 кв.мм. Для подсоединения платы индикатора и индикаторов работы сабвуфера использован 8-ми контактный разъем. Также, можно для удобства ввести 2-х контактный разьем для подсоединения динамической головки.

Плата индикатора выходной мощности и индикаторов включения закрепленные в отведенном месте, отверстия для проводов после монтажа заклеиваются пластилином. Индикаторы закрыты затемненной стеклянной пластинкой.

Окончательный результат

Конечным результатом на то время остался довольным. Сабвуфер играл очень мягкий, приятный и глубокий БАС и мог создать совсем неплохое как для 10-ки звуковое давление. Однако играть у меня ему судились не долго, поскольку после покупки авто было запланировано строить другую систему с другим сабом. Данный сабвуфер было продан и поныне он радует нового хозяина.

  • Иван говорит:

    Скажите, а как определить где какой элемент на плате располагается, а то я не могу понять… я просто еще не опытный…

  • [email protected] говорит:

    На рисунке над схемой показан сборочный вот по нему и определите где какой элемент ставить

  • ▼ Показать все комментарии ▼

  • wolfdobrov говорит:

    На сборочном там есть два конденсатора 4700µF 50V, и еще там другие элементы, для чего они? Не пинайте за такие тупые вопросы, просто я плохо шарю в электронике…

  • dr.Alex говорит:

    если удвоить количество транзисторов в выходном каскаде, можно ли увеличить мощность? или допустим заменить их на кт825 и кт827?

  • Андрей говорит:

    всем привет. я так понимаю общее напряжение питания однополярное от блока идет 70 вольт, делится попалам кондерами и получается по 35в?

  • dr.Alex говорит:

    нет. кондерами не разделишь питание. у трансформатора должны быть две вторички с общим проводом, т.е. у трансформатора на вторичке 3 провода. напряжение каждого плеча от средней точки должно быть 24(25) вольт переменки. после диодного моста и конденсаторов напряжение увеличивается в 1.4 раза (как раз получишь 35вольт на плечо. смотри схемы двуполярного питания.

  • Андрей говорит:

    спасибо dr.Alex. хочу в машину такой сделать.. а вот эта схема с преобразователем пойдет? http://goo.gl/aqlfZ там усилок и преобразователь. просто такой я уже делал и у меня эти кольца еще в запасе остались… сколько витков и как мотать подскажите плиз… желательно с проводом 1 мм…

  • Андрей говорит:

    спасибо dr.Alex. а 35в 200в этому усилку хватит?

  • dr.Alex говорит:

    в смысле 35 вольт для усилителя в 200 ватт? в принципе 160-170 ватт точно получишь (хотя 200 тоже возможно). при условии, что трансформатор будет мощностью 200-250 ватт рассчитан на ток во вторичке 4 ампера. (сечение провода вторички 1-1.4 мм) конденсаторы по питанию на плечо не менее 30000 мкф.

    как показывает практика, для дома достаточна мощность 30-70 ватт на канал. для машины 100 ватт за глаза хватает. это примеры для комфортного прослушивания.

  • Хрон говорит:

    Парни а 45 вольт в одно плечо, ему нормально будет?

  • Хрон говорит:

    А можно выходные поменять на КТ837 и КТ805? Если да то на сколько моща упадет???

  • Greg говорит:

    текст
    Учитывая макс рассеиваемую мощность выбранной тобою пары 30W ватт 20 с хрипом ты оттуда вытянешь. Взять можно не-металлические версии КТ818-819, они доступней и дешевле, а с радиаторами к ним проще.

  • melki говорит:

    я вам скажу я сделал этот усилитель но я поставил вместо импортных деталей отечественные и он у меня работает сделал 2 канала на выход поставил кт818г кт819г и он спокойно безо всяких проблем раскачивает колонки s90 правда закалупался я его доводить до ума но эт стоило того!!! без предварительного усилителя он даже и напалавину не раскачается! пред я поставил усилитель с телевизора на ун14 гдето около 120вт он у меня выдает!!!
    Переменное напряжение на выходе при максимальной громкости 30в это гдето около 120вт!!!

  • Хрон говорит:

    А тербуеться ли выходной конденсатор??? А то я кучу динамиков попалил не хочу спалить С-90))

  • slavon говорит:

    кто делал даный девайс может сказать какие из дешевых и доступных транзюков желательно буржуйских оконечник зделать ато в маг пошло спросил почем цена будет и желание отпало:)))

  • Mihelz говорит:

    Классика 2SC5200/2SA1943 не вариант? В сотку можно уложиться.

  • Хрон говорит:

    Аааа.. ну люди ну ответьте на вопрос! Нуждается ли даный УНЧ в выходном конденсаторе??? А то я себе голову ломаю как бы чего не спалить! У кого он вообще запустился???

  • Mihelz говорит:

    Нет, не нуждается. А вот входной желателен. Около 1 мкф.

  • Хрон говорит:

    Спасибо тебе добрый человек!!!

  • Юрий говорит:

    хоть и написано что для саба, но поинтересуюсь у тех кто его собирал как этот усилок передает НЧ, нормально? просто планирую его в саб засунуть)))) выходники думаю поставить 2SС5200/2SA1943. Q4 и Q5 там точно bc557 и bc546, не сгорают? тут я читал что без предварительного усилка он не раскачивается на всю это правда7

  • melki говорит:

    этот усилитель ц меня до сих пор играет на советских транзисторах!!!

  • bars1952 говорит:

    Для Хрона: …чтобы “наверняка” ничего не спалить, нужно взять 2 эл. кондера, соединить их последовательно. Получившийся 3х-полюсник, подсоединяют “плюсом” к “плюсу” источника питания; “минусом”- к “минусу” ИП, а на “среднюю” точку 2й провод от динамика(вместо “земли”).Таким образом динамик никогда не выйдет из строя(он является самой дорогостоящей деталью), т.к. в месте соединения “кодеров” никогда не будет “постоянки”, а по “переменке”- всегда НОЛЬ. Учтите!, максимальное напряжение эл-коденсатора должно в 2 раза быть выше напряжения 1″плеча”ИП, а так же номиналы их должны быть одинаковы.Пример: если U ИП=+-25в, то конденсаторы- минимум на 50в, емк.2200мкф

  • Mihelz говорит:

    А испытать и наладить усилитель с эквивалентом нагрузки и только потом подключать динамики и слушать - не вариант? :)

  • vovan37 говорит:

    Собрал по данной схеме усилок,транзисторы поставил наши КТ827А и КТ819ВМ.подключаю,из динамика гул и как будь то он залипает,в чем может быть проблема,может подскажет кто?

  • K.AA.M говорит:

    Замените КТ819ВМ на КТ825 или транзистор КТ827А на КТ818ВМ, так как КТ827А и КТ819ВМ не комплементарные, т.е. взаимно дополняющие,их Желательно использовать вот так примерно КТ818ВМ и КТ819ВМ или КТ825 и КТ827.Потомучто КТ827 составной а КТ819ВМ нет.

  • Юра говорит:

    я немного “нуб” в этом деле,и посему есть пару вопросов:
    топологию платы печатать как она изображена или в зеркальном отражении;
    фильтр низких частот нужно ставить;
    динамик на 8 ом подойдет? спасибо

  • Сергей187 говорит:

    Кто нибудь собрал с кт825 и кт827 на выходе? Или 2sc5200 и 2sa1943? Работает схема?
    Действительно ли уровня линейного выхода(0.7 в) не достаточно для полной раскачки?

  • Юра говорит:

    а резисторы какой мощности брать все кроме R7 и R8?

  • Юра говорит:

    не работает. я криворукий

  • K.AA.M говорит:

    Проверь печатную плату целы ли жорожки и нет ли между ними замыкания где не должно быть, номиналы резисторов соответствуют ли схеме, конденсаторов, транзисторы правильноли впаяны и на исправность,правильно ли подаеш питание, ижелательно бы фото вашего усилителя и что именно неработает, а то так трудно подсказывать что либо, а схема 100% рабочая я делал работает все детали посхеме только выходные транзисторы КТ818ГМ и КТ819ГМ на виходе удалось получить максимум 17В при нагрузке 4 Ом, и питания усилителя 35в в плечо.

  • Сергей187 говорит:

    Спаял я эту схему. На выходном каскаде применил TIP 142 и TIP 147. Заработал сразу, звучит нормально. Только как узнать сколько ватт он выдаёт? Везде пишут, что точно измерить можно только с помощью генератора и осциллографа. На выходе во время работы с 4-х омным сабвуфером переменное напряжение колеблется(стрелка мультиметра) до 25 вольт. Сила тока на входе преобразователя - в среднем 9 ампер(при напряжении 11.7 в)

  • K.AA.M говорит:

    Только как узнать сколько ватт он выдаёт?

  • Rabalama говорит:

    Я собрал данный усилитель. Хочу сказать играет он весьма недурно(без проблем раскачал мой саб на 75гдн). Питаю его напряжением 37в в плечо. Вместо bc546 ставил кт3102, вместо bc557-кт3107, 2n3055-кт819гм, MJ2955-кт818гм. Играет нормально без всяких предусилителей прямо от компа. Если он у вас при подключении входа к чему либо будет пердеть или трещать ставьте перед входом кондер на 2,2-10мкф и резистор 22-47ком, мне помогло. Также питал его напругой 27в в плечо и тоже играл нормально но раза в 2 тише. Резюк R6 греется не слабо поэтому ставьте резюк мощностью от пол вата(млт на 2,4ком на пол вата раздобыть легче всего). Желаю вам удачи в собрании данного усилка).

  • Юра говорит:

    Собрал,включаешь,идет небольшой фон в динамике и КТ818 греется донельзя.на сигнал реакции 0. собрал на КТ819ГМ и КТ818ГМ. в чем дела?!

  • Алесь говорит:

    Юра оставьте свои контакты решим проблему! я этот усилитль уже на изусть знаю

  • Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.

    1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

    Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:

    • Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
    • Программа для расчета акустических оформлений

    1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя

    Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.

    Для этого нам понадобится:

    • Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
    • Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа ,
    • Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
    • Ящик с фазоинвертором,
    • Резистор 150-220 Ом,
    • Разъемы, провода и т д……..

    1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.

    Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).

    Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.

    Открываем программу , нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.

    Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.

    При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.

    1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:

    • Резонансная частота (Fs),
    • Полная электромеханическая добротность (Qts),
    • Эквивалентный объем (Vas).

    Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.

    1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.

    Собираем вот такую схему.

    Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.

    Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).

    1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя.
    Находим UF1,F2 по следующей формуле.

    Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).

    Проверять правильность расчетов можно этой формулой.

    Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.

    Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.

    И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.

    1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.

    Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.

    Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.

    Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.

    И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).

    Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.

    В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:

    • Fs=30.75 Гц
    • Qts=0.365
    • Vas=112.9≈113 л

    1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.

    Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.

    • Vented box-ящик с фазоинвертором,
    • Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
    • Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
    • Closed box-закрытый ящик.

    Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50

    Сначала скачиваем и устанавливаем программу . Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.

    Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.

    При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.

    В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).

    Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.

    Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.

    Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.

    Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.

    1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

    Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.

    Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.

    Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.

    2. Электрическая часть активного сабвуфера

    Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.

    Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.

    • Блок сумматоров (Summators),
    • Блок фильтров (Subwoofer driver),
    • Блок усилителя мощности (Power amplifier),
    • Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).

    Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.
    Обсудим эти блоки по отдельности.

    2.1.Блок сумматоров (Summators)

    2.1.1.Схема

    Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.

    Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.

    2.1.2.Компоненты

    В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.

    2.1.3.Печатная плата

    Печатная плата изготовлена по . После пайки деталей печатную плату следует покрыть , чтобы избегать от окисления меди.

    2.1.4.Фото готового блока сумматоров

    Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.

    2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)

    2.2.1.Схема

    Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.

    Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:

    • Регулятор громкости (volume regulator),
    • Фильтр инфра низких частот (subsonic filter),
    • Усилитель баса определенной частоты (bass booster),
    • Фильтр нижних частот (crossover).

    Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1 ).

    Ряд2 - частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,
    Ряд3 - частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,
    Ряд4 - частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,
    Ряд5 - частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.

    Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.

    После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).

    2.2.2.Компоненты

    В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.

    2.2.3.Печатная плата

    Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

    2.2.4.Фото готового блока фильтров

    Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.

    2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).

    2.3.1.Схема

    В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.

    2.3.2.Печатная плата

    Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.

    2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)

    2.4.1.Схема

    2.4.2.Компоненты

    В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.

    Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.

    2.4.3.Печатная плата

    Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

    3.Заключительный этап сборки сабвуфера

    Список радиоэлементов

    Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
    U1-U5 Операционный усилитель

    TL074

    5 В блокнот
    C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42 10 мкФ 14 В блокнот
    C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38 Конденсатор 33 пФ 14 В блокнот
    C11-C14, C19-C22, C31-C34 Конденсатор 0.1 мкФ 12 В блокнот
    C17, C18 Электролитический конденсатор 470 мкФ 2 В блокнот
    R1, R2 Резистор

    390 Ом

    2 В блокнот
    R3, R12 Резистор

    15 кОм

    2 В блокнот
    R4, R16-R18 Резистор

    20 кОм

    4 В блокнот
    R5, R13-R15 Резистор

    13 кОм

    4 В блокнот
    R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47 Резистор

    68 кОм

    10 В блокнот
    R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48 Резистор

    22 кОм

    10 В блокнот
    R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50 Резистор

    10 кОм

    10 В блокнот
    R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44 Резистор

    22 Ом

    8 В блокнот
    L1-L4 Катушка индуктивности 20x3мм 4 20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм В блокнот
    L5-L13 Катушка индуктивности 100 мГн 10 В блокнот
    Блок фильтров
    U1 Операционный усилитель

    TL072

    1 В блокнот
    U2, U4 Операционный усилитель

    TL074

    2 В блокнот
    U3 Операционный усилитель

    NE5532

    1 В блокнот
    C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23 Конденсатор 0.1 мкФ 14 В блокнот
    C6 Конденсатор 15 нФ 1 В блокнот
    C11-C14 Конденсатор 0.33 мкФ 4 В блокнот
    C21, C22 Конденсатор 82 нФ 2 В блокнот
    VR1-VR3, VR5 Переменный резистор 50 кОм 4 В блокнот
    VR4 Переменный резистор 20 кОм 1 В блокнот
    R1, R3, R4, R6 Резистор

    6.8 кОм

    4 В блокнот
    R2, R10, R11, R13, R14 Резистор

    4.7 кОм

    5 В блокнот
    R5, R8 Резистор

    10 кОм

    2 В блокнот
    R7, R9 Резистор

    18 кОм

    2 В блокнот
    R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27 Резистор

    2 кОм

    8 В блокнот
    R18, R25 Резистор

    3.6 кОм

    2 В блокнот
    R19, R21 Резистор

    1.5 кОм

    2 В блокнот
    R23, R24, R30, R31, R33 Резистор

    20 кОм

    5 В блокнот
    R28 Резистор

    13 кОм

    1 В блокнот
    R29 Резистор

    36 кОм

    1 В блокнот
    R32 Резистор

    75 кОм

    1 В блокнот
    R34, R35 Резистор

    15 кОм

    2 В блокнот
    L1-L8 Катушка индуктивности 100 мГн 1 В блокнот
    Блок усилителя мощности
    T1-T4 Биполярный транзистор

    2N5551

    4 В блокнот
    T5, T9, T11, T12 Биполярный транзистор

    MJE340

    4 В блокнот
    T7, T8, T10 Биполярный транзистор

    MJE350

    3 В блокнот
    T13, T15, T17 MOSFET-транзистор

    IRFP240

    3 В блокнот
    T14, T16, T18 MOSFET-транзистор

    IRFP9240

    3 В блокнот
    D1, D2, D5, D7 Выпрямительный диод

    1N4148

    4 В блокнот
    D3, D4, D6 Стабилитрон

    1N4742

    3 В блокнот
    D8, D9 Выпрямительный диод

    1N4007

    2
    1. О компьютерных расчетах
    2. Что это и зачем?
    3. Какой нужен динамик?
    4. Структура системы
    5. Оформление
    6. Автосабвуферы
    7. Проще просто не бывает
    8. Тоже просто
    9. Мощный 6-й порядок
    10. 4-й порядок
    11. Электроника
    12. Как рассчитать сабвуфер?

    В этой статье мы посмотрим, как сделать сабвуфер своими руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к сложным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие проделать все равно придется. «Без особых сложностей» не значит «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». В наши дни на домашнем компьютере можно моделировать очень сложные акустические системы (АС); ссылку на описание этого процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию дает то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное понимание сути процесса. В науке и технике открытия на кончике пера совершаются редко; чаще всего исследователь, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, подходящую для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали свои первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для своего первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, музыкант по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током нужно изолировать. Но телефон Белл все-таки изобрел.

    О компьютерных расчетах

    Не думайте, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно возможный самый-самый правильный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным алгоритмам, но нетривиальные решения невозможны только в богословии. «Все знают, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и делает изобретение» – Томас Альва Эдисон.

    SpeakerShop появился не так давно, разработано это приложение весьма основательно и то, что пользуются им очень активно, безусловный плюс как разработчикам, так и любителям. Но чем-то теперешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по обработке картинок просто с ума сходили. А потом оказалось – чтобы сделать хороший снимок, нужно все-таки уметь фотографировать.

    Что это и зачем?

    Сабвуфер (попросту – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. Реально же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в специальном акустическом оформлении, ящике (коробе) достаточно сложного устройства. Сабвуферы применяются и в быту, в напольных высококлассных АС и недорогих настольных, встроенные и в автомобилях, см. рис. Если получится сделать сабвуфер, верно воспроизводящий басы, можно смело браться за любую АС, т.к. воспроизведение НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на которых стоит вся электроакустика.

    Компактное НЧ-звено АС сделать много труднее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) во-первых, из-за акустического короткого замыкания, когда звуковые волны от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего акустического оформления ГГ ничто не мешает им тут же сойтись в противофазе. Во-вторых, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в лучше всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое встроены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляется дополнительное требование: сабвуфер для дома должен быть как можно компактнее.

    Примечание: все виды акустического оформления НЧ ГГ можно разделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (оборачивают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от свойств ГГ (см. далее) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть построен по схеме того или иного класса.

    Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, поэтому в обычной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень компактными; их расположение в комнате возможно подобрать оптимальным для данного помещения. Современное жилье избытком площади и хорошей собственной акустикой, мягко говоря, не отличается, и «приткнуть» в нем правильно хотя бы пару хороших широкополосных колонок возможно отнюдь не всегда. Поэтому изготовление сабвуфера самостоятельно позволяет не только сэкономить весьма солидную сумму денег, но и получить все-таки чистый, верный звук в этой вот хрущевке, брежневке или современном новострое. Особенно эффективен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. ставить 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж чересчур и для самых «навороченных» пользователей.

    Басы

    Воспроизведение басов сложно не только технически. Узенький в общем-то НЧ участок всего спектра звуковых волн неоднороден по своему психофизиологическому воздействию и разделяется на 3 области. Чтобы правильно подобрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера своими руками, нужно знать их границы и значение:

    • Верхний бас (UpperBass) – 80-(150…200) Гц.
    • Средний бас или мидбас (MidBass) – 40-80 Гц.
    • Глубокий бас или подбас (SubBass) – ниже 40 Гц.

    Верха

    Середина

    На мидбасах главная задача при создании сабвуфера – обеспечить в минимальном объеме ящика наивысшую отдачу ГГ, заданную форму АЧХ и ее максимальную равномерность (гладкость). АЧХ, в сторону низших частот близкая к прямоугольной, дает мощный, но жестковатый бас; АЧХ, равномерно падающая – чистый и прозрачный, но слабее. Выбор той или иной зависит от характера прослушиваемого: рокерам нужен звук «злее», а для классики нежнее. В том и другом случае большие провалы и всплески на АЧХ портят субъективное восприятие при формально одинаковых техпараметрах звука.

    Глубина

    ФИ

    Примечание: во всем равнозначен ФИ пассивный излучаетель (ПИ) – вместо трубы с портом ставят басовый динамик без магнитной системы и с грузиком вместо катушки. «Безнастроечных» методик расчета ПИ нет, потому и в промышленном производстве ПИ редкое исключение. Если у вас завалялся сгоревший басовый динамик, можете поэкспериментировать – настройка осуществляется изменением веса груза. Но учтите – активным ПИ лучше не делать по той же причине, что и закрытый ящик.

    О глубоких щелях

    Акустику с глубокими щелями (поз. 4, 6, 8-10) отождествляют то с ФИ, то с лабиринтом, но на самом деле это самостоятельный тип акустического оформления. Преимуществ у глубокой щели масса:

    Недостаток у глубокой щели всего один, и то для начинающих: ненастраиваема после сборки. Как сделано, так и петь будет.

    Об антиакустике

    Бандпассы

    BandPass в переводе проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это значит, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней акустической его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – специфическое для сабвуферов акустическое оформление и для полностью раздельных АС не применяется.

    Бандпассы разделяют по величине порядка, а порядок бандпасса равен числу его собственных резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать акустическое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, вопреки распространенному убеждению, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя в основном в сложности настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. далее) придется двигать перегородку. Что касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие акустического взаимодействия тех же 2-х резонаторов. Поэтому 8-е бандпассы иногда называют бандпассами 6-го порядка класса В.

    Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых типов акустического оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – идеальная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.

    Амплитудно-частотные характеристики одной и той же головки громкоговорителя в различном акустическом оформлении

    Автосабвуферы

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

    В последнее время автомобильный сабвуфер все чаще делают типа стелс (stealth), встроенным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса достаточной мощности добиваются, применяя специальные автодинамики диаметром 12” с жестким диффузором, мало подверженным мембранному эффекту, поз. 5. Как сделать сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. след. видео.

    Видео: автомобильный савбуфер «стелс» своими руками

    Проще просто не бывает

    Очень простой сабвуфер, не требующий отдельного басового усилителя, можно сделать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Фактически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в общий длинный корпус, устанавливаемый горизонтально. Если длина короба сопоставима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало заметно. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и вовсе незаметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.

    По схеме с независимыми ИЗ можно сделать отличный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень низкую частоту, и от небольшой коробочки прорезается неожиданно хороший подбас.

    ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно рассчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут вдвое больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и везде далее – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в данном случае можно сделать без расчета: длину по внутри берут по месту установки в пределах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по внутри определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:

    • 6” (155 мм) – 200х200 мм.
    • 8” (205 мм) – 250х250 мм.
    • 10” (255 мм) – 300х300 мм.
    • 12” (305 мм) – 350х350 мм.

    В самом худшем случае (подстольный компьютерный саб на 6” динамиках) объем короба будет 20 л, а эквивалентный с заполнением – 33-34 л. При мощности УМЗЧ до 25-30 Вт на канал этого хватит, чтобы получить приличный мидбас.

    Фильтры

    LC-фильтры в данном случае лучше использовать типа K. Для них нужно больше катушек, но в любительских условиях это несущественно. У K-фильтров малое затухание в полосе непропускания, 6 дБ/окт на звено или 3 дБ/окт на полузвено, зато абсолютно линейная ФЧХ. Кроме того, при работе от источника напряжения (каковым с большой точностью является УМЗЧ), K-фильтр мало чувствителен к изменениям импеданса нагрузки.

    На поз. 1 рис. даны схемы звеньев K-фильтров и расчетные формулы для них. R для НЧ ГГ берется равным ее импедансу Z на частоте среза ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ равным импедансу сателлита z на частоте среза ФВЧ 185 Гц (формула на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Рабочие схемы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по душе докупить конденсаторов, а не мотать катушки, точно такие же по параметрам можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

    Данные и схемы для изготовления фильтров простого сабвуфера с независимыми излучателями

    Затухание ФНЧ в полосе непропускания 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Такое откровенно нетривиальное соотношение оправдано тем, что сателлиты разгружаются от НЧ и дают звук чище, а отраженный от ФВЧ остаток НЧ отправляется на НЧ динамики и делает басы глубже.

    Данные к расчету катушек фильтров даны на поз. 3. Располагать их нужно взаимно перпендикулярно потому, что K-фильтры работают без магнитной связи между катушками. При расчете задаются размерами катушки и по найденной в порядке расчета фильтра индуктивности определяют количество витков. Затем с помощью коэффициента укладки находят диаметр провода в изоляции, он должен получиться не менее 0,7 мм. Выходит меньше – увеличиваем размеры катушки и пересчитываем.

    Настройка

    Настройка данного сабвуфера сводится к выравниванию громкостей басовиков и сателлитов на соотв. частотах среза. Для этого сначала готовят комнату к акустическим измерениям, как описано выше, и тестер с мостом и трансформатором. Далее понадобится конденсаторный микрофон. Для компьютерного придется сделать какой-нибудь микрофонный усилитель (МУС) с подачей смещения на капсюль, т.к. обычная звуковая карта не может одновременно принимать сигнал и эмулировать ГЗЧ, поз. 4. Если найдется конденсаторный микрофон со встроенным МУС, хотя бы старенький МКЭ-101, отлично, его выход подключают прямо к первичной (меньшей) обмотке трансформатора. Процедура измерений несложна:

    1. Микрофон закрепляют напротив геометрического центра сателлитов на расстоянии по горизонтали 1-1,5 м.
    2. Отключают от УМЗЧ сабвуфер и подают сигнал 185 Гц.
    3. Записывают показания вольтметра.
    4. Ничего не меняя в комнате, отключают сателлиты, подключают саб.
    5. Подают на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записывают показания тестера.

    Теперь нужно рассчитать выравнивающие резисторы. Выравнивают громкости, приглушая более громкие звенья по последовательно-параллельной схеме (поз. 5), т.к. необходимо сохранить неизменными по модулю найденные ранее значения Z и z. Расчетные формулы для резисторов даны на поз. 6. Мощность Rг – не менее 0,03 от мощности УМЗЧ; Rд – любая от 0,5 Вт.

    Тоже просто

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

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

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

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

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

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

    Трубы для резонаторов

    Готовые коленчатые трубы для акустики продаются в музыкальных и радиомагазинах. Телескопическую акустическую трубу можно сделать своими руками из обрезков пластиковых или картонных труб. В том и другом случае поперек внутреннего устья нужно прочно приклеить 2 отрезка лески: один внатяг, другой выступающей наружу петлей, см. рис. справа. Если трубу нужно раздвинуть, на тугую леску давят карандашом и т.п. Если укоротить – тянут за петлю. Настройка резонатора с трубой таким образом ускоряется во многие разы.

    Мощный 6-й порядок

    Чертежи бандпасса 6-го порядка под 12” ГГ даны на рис. Это уже солидная напольная конструкция на мощность до 100 Вт. Настраивается, как и предыдущая.

    Чертежи сабвуфера бандпасс 6-го порядка под 12? динамик

    4-й порядок

    Вдруг в вашем распоряжении окажется 12” высокодобротная ГГ, на ней можно будет сделать бандпасс 4-го порядка того же качества, но более компактный, см. рис; размеры в см. Однако настроить его будет намного сложнее, т.к. вместо манипуляций с трубой большего резонатора придется сразу же двигать перегородку.

    Сабвуфер бандпасс 6-го порядка под 12? динамик

    Электроника

    К басовому УМЗЧ для сабвуфера предъявляется то же, что и к фильтрам, требование полной линейности ФЧХ. Удовлетворяют ему УМЗЧ, выполненные по мостовой схеме, она же на порядок снижает нелинейные искажения интегральных УМЗЧ с не комплементарным выходом. УМЗЧ для сабвуфера мощностью до 30 Вт можно собрать по схеме на поз. 1 рис; 60-ваттный по схеме на поз. 2. Активный сабвуфер удобно делать на одной микросхеме 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналов пускают на сателлиты, а другие два включают по мостовой схеме на саб, или же, если он с независимыми ИЗ, пускают на басовики. TDA7385 удобна и тем, что для всех 4-х каналов у нее общие входы функций St-By и Mute.

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

    Возможно, вам захочется рассчитать щелевой саб с нуля, а не возиться с перенастройкой сабвуферов-прототипов под свой динамик. В таком случае пройдите по ссылке: http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php. Автор, надо отдать ему должное, сумел на уровне «для чайников люминевых» объяснить, как с помощью современных софтов рассчитать и сделать высококлассный сабвуфер. Однако в большом деле не без промашки, поэтому, изучая источник, имейте в виду:


    И все-таки…

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

    Из той статьи вы узнаете о том, как сделать усилитель для автомобильного сабвуфера средней мощности.

    В представленном усилителе, как и во многих усилителях промышленного производства, отсутствуют различные защиты. Но на надежность усилителя это никак не влияет. Этот прибор способен проработать очень долго, если никто ничего не замкнет.

    Чтобы добиться среза порядка 100 Гц (все частоты выше отсутствуют), в схему внедрен фильтр второго порядка.

    Это обычный Push-Pull преобразователь, двухтактный повышающий. Задающий генератор построен на микросхеме TL494.
    Дальше стоит небольшой драйвер на транзисторах прямой проводимости. Эта часть разряжает емкость затворов полевых транзисторов после закрытия последних.

    Как известно, если к затвору полевого транзистора приложить некоторое напряжение, в данном случае это управляющий импульс, то последний откроется. И если убрать напряжение на затворе, транзистор все равно останется открытым.

    Поэтому некоторые схемы дополняются отдельным драйвером, который может вовремя закрыть транзистор. Хотя многие специализированные ШИМ–контроллеры имеют довольно мощный встроенный выходной каскад для этих целей, TL494 не в их числе.
    В драйвере модно использовать буквально любые pnp-транзисторы. Отлично подходят и наши КТ3107.
    Полевые транзисторы, как всегда, n-канальные – в данном случае IRFZ44, но можно и другие. При подборе транзисторов необходимо обратить внимание на документацию. Расчетное напряжение ключа должно быть не менее 40 В, а сила тока не менее 30 А. Идеальным вариантом станут ключи на 60 В с током на 50-60 А.

    Первичная обмотка имеет 2 по пять витков намотана жгутом из 5 проводов по 0,7 мм. Вторичная обмотка 11 витков, 6 жил по 0,33 мм. Естественно, для каждого сердечника будут разные данные намотки, поэтому расчет необходимо производить самостоятельно.
    Холостой ход инвертора получился не более 50 мА, а с подключенным фильтром и усилителем около 250 мА с учетом того, что на вход усилителя сигнал не подавался. Холостой ход минимален.

    Усилитель работает в классе A-B, и радиатор нужен довольно большой с учетом мощности. Обязательно изолировать корпуса полевых транзисторов и микросхемы усилителя от радиатора, используя теплопроводящие прокладки и изолирующие шайбы.

    Прикрепленные файлы:

    Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
    Была ли эта статья полезной?
    Да
    Нет
    Спасибо, за Ваш отзыв!
    Что-то пошло не так и Ваш голос не был учтен.
    Спасибо. Ваше сообщение отправлено
    Нашли в тексте ошибку?
    Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!