Как собрать сабвуфер своими руками

Как изготовить сабвуфер в машину своими руками

Построение полноценной системы автомобильного звука обычно начинается с фронтальных громкоговорителей. Именно они определяют качество и натуральность звучания, в том числе и на низких частотах. Об установке сабвуфера в машину задумываются, когда хочется чего-то большего: подчеркнуть глубину баса, усилить звуковое давление или даже получить новые физические ощущения. Причём необязательно покупать акустическую систему — её вполне реально сделать своими руками. Мы проведём вас подробно по этому процессу: от рассчёта короба до монтажа.

Динамики для сабвуфера

Сабвуфер — отдельная колонка, предназначенная для воспроизведения звуков самых низких частот. Главная составляющая любой акустической системы — динамик или головка громкоговорителя. Её задача — преобразовать электрический сигнал в колебания воздуха.

Сабвуфер — отдельная колонка, предназначенная для воспроизведения звуков самых низких частот

Для этого используют громкоговорители разных принципов действия. В сабвуферы устанавливают, как правило, электродинамические головки.

В сабвуферы устанавливают, как правило, электродинамические головки

Под действием электрического тока в звуковой катушке (6) она колеблется в поле постоянного магнита вместе с диафрагмой (диффузором) (3), закреплённой на гибком подвесе (2). Эти механические перемещения преобразуют электросигнал в звуковые волны.

Параметры динамиков

Работу динамиков описывает множество параметров, которые можно найти в техническом паспорте. Многие из них используются в расчёте акустических систем. Главные среди параметров электродинамических головок:

  • резонансная частота (Fs),
  • добротность (Qts),
  • эквивалентный объём (Vas).

Динамик — колебательная система. Чем легче диафрагма (диффузор) и жёстче подвес, тем выше резонансная частота. Для воспроизведения низких звуковых частот используют мягкие подвесы и тяжёлые диффузоры. Резонансная частота больших сабвуферных динамиков примерно 20—50 Гц.

Добротность отражает способность подвеса динамика гасить резонансные колебания диффузора. Чем лучше у него это получается, тем ниже добротность.

Эквивалентный объём динамика равен объёму воздуха, жёсткость которого при воздействии на него диффузора такая же, как жёсткость подвеса. Как понятно, эта величина не эквивалентна размерам корпуса колонки, как порой ошибочно полагают. Параметр зависит от механических свойств подвеса и размеров диффузора. Измеряется в литрах.

Размер динамика для сабвуфера

Для создания высокого звукового давления, эффективного и корректного преобразования сигнала в колебания воздуха требуются диффузоры большой площади. По этой причине в сабвуферах используют головки диаметром 6—15 дюймов.

Чем больше диаметр головки, тем сильнее звуковое давление, которое потенциально может обеспечить сабвуфер. Но большим динамикам требуются и большие короба. По этой причине размеры выбирают, ориентируясь на объём салона автомобиля.

Таблица: диаметр динамиков

Класс автомобиля Модель автомобиля Количество и диаметр (в дюймах) НЧ динамиков
Малый класс Mercedes А, Citroen C2, Volkswagen Polo, Peugeot 206, Mitsubishi Colt 1х8, 2х6
Компактный класс BMW-1, Audi A3, Citroen C4, Mitsubishi Lancer 1х10, 2х8
Средний класс Audi A4, Ford Mondeo, Volkswagen Bora, Opel Vectra, Volvo S60, BMW-3 1х10, 1х12, 2х10
Бизнес-класс Mercedes Е, BMW-5, Audi A6, Toyota Camry 1х12, 2Х10, 2х12
Класс люкс Mercedes S, Audi A8, Volkswagen Phaeton, BMW-7, Bentley 1х12, 2х12
Внедорожники 1х12, 2х12, 1х15

Конкретный выбор за владельцем автомобиля. Когда требуется большая отдача от колонки, жертвуют местом. И наоборот, желая сэкономить пространство, останавливаются на динамиках меньшего диаметра.

Наиболее универсальный вариант — использование в сабвуфере головки 10–12 дюймов.

Наиболее универсальный вариант — использование в сабвуфере головки 10–12 дюймов

Виды сабвуферов

Все сабвуферы делятся на активные и пассивные. Для работы пассивного нужен внешний усилитель мощности низкой частоты, тогда как в активный усилитель уже встроен. Активный сабвуфер подключают к линейному выходу источника сигнала. Пассивный — к выходу для колонок.

Совмещение в одном устройстве излучателя звука и усилителя — удобное решение. Покупая активный сабвуфер, владелец автомобиля получает законченное устройство, которое можно подключить к выходу магнитолы.

К сожалению, покупные активные сабвуферы редко комплектуются высококачественными усилителями, что объясняется как ограничениями в габаритах, так и стремлением производителей изготовить массовый продукт.

Звучание любого динамика улучшается, если его установить в корпус. Он необходим для согласования звуковых волн, излучаемых передней и тыльной поверхностью диффузора.

Как активные, так и пассивные корпусные сабвуферы — самые распространённые.

Как активные, так и пассивные корпусные сабвуферы — самые распространённые

При изготовлении корпуса или по-другому короба используют различные акустические оформления, о которых чуть ниже.

Особняком среди корпусных колонок держатся плоские сабвуферы, предназначенные для установки под сидение автомобиля. Как правило, это активные малогабаритные устройства, чьи акустические параметры оставляют желать лучшего. Их устанавливают при дефиците свободного места в автомобиле.

Плоские сабвуферы устанавливают под сидение при дефиците свободного места в автомобиле

Сабвуфер без корпуса называют Free-Air или колонкой с открытым оформлением. Динамик такого устройства располагают на большом плоском экране, задача которого разграничить звуковые волны, излучаемые фронтальной и тыльной поверхностью диффузора.

Пример сабвуфера с открытым оформлением в автомобиле — динамик, установленный в заднюю полку. В то время как фронт его диффузора работает на салон, тыльная составляющая «остаётся» в багажнике. Для работы в этом режиме подходят динамики с добротностью 0,55—0,8.

Открытое оформление не получило массового распространения. Free-Air необходима жёсткая ровная площадка между хорошо изолированными друг от друга отсеками автомобиля. В современных транспортных средствах совокупность указанных условий практически не встречается. Приходится усиливать полку толстой плитой из МДФ или фанеры и принимать дополнительные меры для герметизации багажника.

Акустическое оформление корпуса сабвуфера

Наиболее популярные оформления корпуса — закрытый ящик и фазоинвертор. Иногда фанаты автозвука выбирают бандпасс, пассивный излучатель или акустическую нагрузку.

Закрытый ящик — это корпус колонки, объём которого соизмерим с эквивалентным объёмом динамика.

Закрытый ящик — это корпус колонки, объём которого соизмерим с эквивалентным объёмом динамика

Его достоинство — хорошее сопряжение с акустическими параметрами автомобильного салона. Недостаток — низкий КПД, что требует более высокой мощности усилителя.

Фазоинвертор конструктивно представляет собой отверстие в корпусе или встроенную внутрь него трубу (порт фазоинвертора), соединяющую внутренний объём с внешним пространством.

Фазоинвертор конструктивно представляет собой отверстие в корпусе или встроенную внутрь него трубу (порт фазоинвертора)

В отличие от закрытого ящика, фазоинвертор не гасит колебания тыльной стороны диффузора, а дополняет ими основное излучение, увеличивая результирующую громкость звука.

Пассивный излучатель — разновидность фазоинвертора. Роль фазового порта в этом случае исполняет либо специально созданная подвижная система, либо обычный динамик, не подключённый к усилителю.

Пассивный излучатель — разновидность фазоинвертора

Одна из причин нелинейных искажений звука — несимметричная нагрузка на диффузор динамика, установленный в корпус. Перемещаясь наружу, мембрана испытывает минимальное сопротивление, тогда как в противоположном направлении ей противодействует упругость воздуха внутри корпуса. В качестве акустической нагрузки, уравнивающей условия, используют плоские панели и рассеиватели.

В качестве акустической нагрузки, уравнивающей условия, используют плоские панели и рассеиватели

Акустическое оформление полосового типа или бандпасс представляет собой корпус, разделённый надвое перегородкой, в которой установлен динамик. Обе стороны диффузора в такой системе работают на ограниченное пространство.

У бандпасса четвёртого порядка звук выходит наружу через один порт. Конструкции шестого порядка оборудованы двумя портами, восьмого — тремя.

Акустическое оформление полосового типа или бандпасс представляет собой корпус, разделённый надвое перегородкой, в которой установлен динамик

Бандпасс обеспечивает значительный прирост звукового давления в сравнении с закрытым ящиком и фазоинвертором. Но при этом полосовые колонки очень чувствительны к параметрам корпуса и сложны в изготовлении.

Особенности размещения

В замкнутом пространстве автомобиля мозг человека не в состоянии определить направление на источник низкочастотного звука. Поэтому, в отличие от динамиков средней и высокой частоты, место размещения сабвуфера не влияет на естественность звука и может быть любым. Но внушительную колонку куда попало не пристроишь. Экономя ограниченное пространство, её, как правило, прячут в багажник.

Вариантов расположения сабвуфера в багажнике седана или хэтчбека не так уж и много:

  • за спинкой сидений диффузором в багажник,
  • в крыле,
  • в откидном подлокотнике диффузором в салон,
  • в полке диффузором вверх,
  • в нише запасного колеса.

Инсталляция сабвуфера за спинкой сидений диффузором в багажник — распространённое решение. Выбирая такой вариант для седана, необходимо обеспечить акустическую связь багажника с салоном.

Инсталляция сабвуфера за спинкой сидений диффузором в багажник — распространённое решение

Суммарная площадь отверстий между ними должна быть не меньше площади диффузора. Чтобы выполнить условие, возможно, понадобится «просветлить» полку: вырезать в ней дополнительное отверстие и замаскировать его сеткой или решёткой. То же самое относится и к варианту размещения сабвуфера в заднем крыле седана.

Суммарная площадь отверстий между багажником и салоном седана должна быть не меньше площади диффузора

В хэтчбеке и в универсале, где багажник не изолирован от салона, инсталляция диффузором назад работает лучше и даже может создать дополнительный прирост звукового давления. Сабвуфер в крыле обеспечивает более глубокий бас.

Низкочастотная колонка в подлокотнике откидного сидения седана более точно воспроизводит звук, поскольку динамик работает непосредственно в салон.

Низкочастотная колонка в подлокотнике откидного сидения седана более точно воспроизводит звук

Размер «окна» для динамика не должен быть меньше площади диффузора. Корпус сабвуфера устанавливают как можно плотнее к спинке сидения, «утечка» звука через щели влияет на качество его воспроизведения.

Размещение сабвуфера в задней полке диффузором вверх — наиболее выигрышное решение. Динамик, как и в случае с подлокотником, работает в салон. Кроме того, заднее стекло выступает в роли акустической нагрузки, обеспечивая дополнительное усиление низких частот.

Размещение сабвуфера в задней полке диффузором вверх — наиболее выигрышное решение

Динамик сабвуфера в полу багажника (в нише запаски) хэтчбека и универсала фактически установлен в большую плоскую поверхность, что положительно влияет на воспроизведение низких частот. При этом следует позаботиться о защите головки и придумать, куда пристроить запасное колесо.

Динамик сабвуфера в полу багажника хэтчбека и универсала фактически установлен в большую плоскую поверхность, что положительно влияет на воспроизведение низких частот

Как рассчитать короб

Акустические системы, в том числе и сабвуферы, рассчитывают с помощью компьютерных программ. Наиболее часто используют «WinISD» и «JBL Speakershop».

Исходные данные для расчётов — технические характеристики динамиков из встроенных в программы баз данных, или введённые вручную. Как минимум необходимо задать основные, о которых упоминалось выше.

Софт также позволяет вести расчёты в «противоположном направлении», подобрать динамик, который обеспечит наилучшую отдачу при заданных параметрах корпуса.

Наиболее простые акустические формы, такие как закрытый ящик и фазоинвертор, не требуют высокой точности. Их можно рассчитать вручную с помощью формул.

Расчёт закрытого ящика

Цель расчёта — основываясь на исходных данных (трёх основных параметрах динамика) подобрать внутренний объём колонки.
Если отношение паспортного значения резонансной частоты (Fs) к добротности (Qts) меньше 100, такой динамик лучше не устанавливать в закрытый ящик.

Запертый в корпусе закрытого ящика воздух, сжимаясь под действием диффузора, увеличивает жёсткость подвеса. В результате резонансная частота и добротность акустической системы возрастает.

Формулы, связывающие резонансную частоту (Fc), добротность (Qtc) и объём (Vb) колонки с аналогичными паспортными параметрами (Fs, Qts и Vas) динамика приведена на рисунке.

Формулы, связывающие резонансную частоту (Fc), добротность (Qtc) и объём (Vb) колонки с аналогичными паспортными параметрами (Fs, Qts и Vas) динамика

Как следует из формул, если объём корпуса равен эквивалентному, значения параметров возрастают в 1,4 раза, и вдвое, когда объём закрытого ящика втрое меньше Vas.

Подбирая с помощью формул допустимый объем корпуса, стремятся, чтобы резонансная частота колонки (Fc) не превышала 50 Гц, а добротность (Qtc) была близка к 0,7.

Расчёт фазоинвертора

Для этого акустического оформления выбирают динамики с добротностью 0,3—0,5 и отношением резонансной частоты к добротности не мене 50. Кроме объёма сабвуфера, вычисляют параметры (площадь сечения, диаметр и длину трубы) порта фазоинвертора.

Параметры короба подбирают по тем же формулам, что и в случае с закрытым ящиком, но при этом ориентируются на добротность колонки (Qtc) в пределах 0,6—0,65.

Параметры порта рассчитывают, опираясь на значение частоты настройки фазоинвертора (Fb) выбранной равной резонансной частоте динамика (Fs) или немного меньше. Формулы для расчёта площади сечения, диаметра и длины порта фазоинвертора показаны на рисунке.

Формулы для расчёта площади сечения, диаметра и длины порта фазоинвертора

В приведённых формулах:

  • smin — минимальная площадь (м 2 ) сечения порта фазоинвертора;
  • D — диаметр (м) динамика;
  • Xmax — максимальный ход (м) диффузора от нулевого положения, указывается в технических характеристиках динамика;
  • Fb — резонансная частота (Гц) фазоинвертора;
  • dmin — минимальный диаметр (м) круглой трубы, используемой в качестве фазоинвертора;
  • L — длина (м) фазоинвертора;
  • Lmax — максимальная длина (м) фазоинвертора.

Расчётная длина фазоинвертора может получиться больше рекомендованного максимального значения. Уменьшить практическую длину можно несколькими способами.

Размещение выхода круглого фазоинвертора заподлицо с плоскостью панели колонки даёт выигрыш в длине до 0,85 диаметра фазоинвертора. Фланцы на конце трубы ещё больше усиливают эффект.

Около 15% длины можно сэкономить, разместив фазоинвертор вплотную к одной из сторон колонки.

Использование порта в виде усечённого конуса круглого или прямоугольного сечения поможет уменьшить длину фазоинвертора до 35%. Конфигурация в виде песочных часов — до 40%.

Фотогалерея: способы уменьшения длины фазоинвертора

Как сделать сабвуфер для машины своими руками

Главные требования к корпусу любой акустической колонки — жёсткость и герметичность. Распространённый материал для корпуса сабвуфера — ДСП, МДФ или фанера толщиной 15—18 мм. В некоторых случаях для повышения прочности корпусов простой формы внутри их устанавливают распорки и рёбра жёсткости.

Герметизация корпуса — способ снижения паразитных вибраций и устранения посторонней акустической связи между внутренним и внешним пространством. Собирая корпус, стыки панелей промазывают эластичным клеем или обрабатывают герметиком. Динамик устанавливают на мягкую упругую прокладку, изолируя от крепежа шайбами из аналогичного материала.

Существенно повышает стойкость к вибрациям использование для сборки корпуса многослойных материалов, например, двух жёстких слоёв, разделённых вибропоглощающей прослойкой. Более простое, но значительно менее эффективное решение — обработка внутренних поверхностей мастиками или оклейка листовым материалом. Чтобы сравниться по способности гасить колебания с трёхслойной конструкцией, толщина демпфирующего слоя должна быть не меньше, чем толщина стенки колонки.

Наполнение пространства сабвуфера звукопоглощающим материалом плотностью 20—25 г/л эквивалентно увеличению его внутреннего объёма на 25—30%. Для этой цели используют синтепон, крупнопористый поролон и пр.

Наполнение пространства сабвуфера звукопоглощающим материалом эквивалентно увеличению его внутреннего объёма на 25—30%

В закрытом ящике звукопоглотителем заполняют около 60% объёма за динамиком. Для фазоинвертора достаточно оклеить слоем 20—30 мм заднюю (исключая место вблизи фазоинвертора) и боковые стенки. В бандпассах этот метод обычно не используют.

Изготовление сабвуфера в простом корпусе

Рассчитав внутренний объём корпуса сабвуфера, подбирают материал для изготовления, создают чертёж и определяют размеры деталей, учитывая толщину как основного материала, так и демпфирующего слоя. Разобраться помогут онлайн-калькуляторы, которые можно найти в интернете.

Видео: разработка чертежа корпуса сабвуфера

Инструменты и материалы

Минимальный набор инструментов для работы:

  • лобзик или пилка с мелкими зубьями,
  • электродрель,
  • рашпиль (для подгонки деталей и обработки кромок),
  • шлифовальная машинка (для чистовой обработки),
  • отвёртка.

Кроме основного материала, потребуется:

  • клей ПВА или аналогичный,
  • герметик,
  • деревянные бруски квадратного сечения,
  • шурупы.
Читать еще:  Лодочный прицеп самосвального типа

Процесс изготовления

  1. В соответствии с чертежом выпилите корпусные заготовки из основного материала. Чертёж необходим для наглядного размеров деталей и порядка сборки
  2. Выпилите отверстия под динамик и порт фазоинвертора в заготовке передней панели, отверстия под клеммы в заготовке задней или боковой панели. Выпилите отверстия под динамик и порт фазоинвертора
  3. При многослойной технологии, соберите панели из заготовок. Слои соедините при помощи клея, намазывая им жёсткие поверхности. Склеенные панели прижмите грузом, выдержите необходимое по инструкции для клея время.
  4. Обработайте края панелей, подгоните их при необходимости.
  5. Соберите из заготовок трубу фазоинвертора прямоугольного сечения. Детали соедините клеем и шурупами. Если остались щели, заполните их герметиком.
  6. Аналогичным образом закрепите трубу фазоинвертора на внутренней поверхности передней панели. Закрепите трубу фазоинвертора на внутренней поверхности передней панели
  7. Соберите в единую конструкцию боковые панели с помощью брусков, клея и шурупов. Установите переднюю панель.
  8. Обработайте все стыки герметиком. Соберите в единую конструкцию боковые панели с помощью брусков, клея и шурупов
  9. В случае необходимости оклейте внутреннюю поверхность колонки листовым виброизоляционным материалом. В случае необходимости оклейте внутреннюю поверхность колонки листовым виброизоляционным материалом
  10. Подготовьте к сборке заднюю панель. Установите крепёжные бруски, проверьте подгонку, оклейте виброизоляцией.
  11. Обработайте внешнюю поверхность сабвуферной колонки выбранным способом: ошкурьте и окрасьте или оклейте (обейте) автомобильным карпетом. Обработайте поверхность сабвуфера: ошкурьте и окрасьте или оклейте карпетом
  12. Установите в переднюю панель динамик, используя мягкие прокладки и шайбы. В заднюю панель — клеммы.
  13. Соедините динамик с клеммами проводами. Соберите сабвуфер, скрепив заднюю панель корпуса с боковыми.

Видео: сабвуфер с двумя динамиками своими руками

Изготовление корпуса стелс

В отличие от закрытого ящика, занимающего в багажнике много полезного места, стелс (невидимый) сабвуфер устанавливают в нишу крыла или запасного колеса.

Объем корпуса стелс рассчитывают таким же образом, как и любого другого. Его отличие в нестандартной форме, позволяющей «спрятать» колонку в неиспользуемом пространстве.

Кроме перечисленного выше, для изготовления «невидимого» корпуса понадобится:

  • эпоксидный клей,
  • стеклоткань,
  • кисточка,
  • монтажный скотч,
  • полиэтиленовая плёнка.

Процесс изготовления

  1. При необходимости снимите в месте монтажа сабвуфера обшивку багажника, что позволит установить колонку максимально близко к кузову и сэкономить пространство.
  2. Застелите пол багажника полиэтиленовой плёнкой.
  3. Оклейте внутреннюю поверхность места, где будет установлен сабвуфер (например, внутреннюю поверхность заднего крыла) двумя слоями монтажного скотча. Оклейте внутреннюю поверхность места, где будет установлен сабвуфер двумя слоями монтажного скотча
  4. Нарежьте несколько заготовок стеклоткани размером около 20х20 см. Промазывая их эпоксидным клеем, наложите поверх скотча внахлёст слоями общей толщиной 10 мм. Просушите конструкцию на протяжении 12 часов. Промазывая эпоксидным клеем, наложите поверх скотча внахлёст слоями куски стеклоткани
  5. Вырежьте из бумаги или картона шаблон для нижней панели (пола) сабвуфера. Используя его, выпилите заготовку из фанеры (МДФ, ДСП).
  6. Выпилите заготовки для всех участков корпуса, которые можно изготовить из прямолинейных деталей. В одной из них вырежьте отверстие для клеммной панели (розетки).
  7. Для изготовления гнутых деталей сложной формы используйте вырежьте бумажные (картонные) шаблоны. Оклейте их несколькими слоями стеклоткани.
  8. Уложите заготовку нижней панели сабвуфера на пол багажника впритык с оклеенной стеклотканью поверхностью. Проклейте стык стеклотканью. Проклейте стык нижней и задней панели стеклотканью
  9. Соберите корпус сабвуфера, используя промежуточные крепления и распорки. Подгоните детали, если они мешают работе конструктивных элементов кузова автомобиля. Проклейте стеклотканью стыки с тыльной панелью. Соберите корпус сабвуфера, используя промежуточные крепления и распорки
  10. После затвердения, вытащите корпус из багажника. При необходимости оклейте его изнутри дополнительными слоями стеклоткани для усиления конструкции.
  11. Вырежьте бумажный шаблон и по нему изготовьте переднюю панель сабвуфера. Выпилите в ней отверстия для динамика и фазоинвертора. Изготовьте переднюю панель сабвуфера
  12. Соберите корпус, используя бруски, шурупы и клей. Ошкурьте видимые поверхности и окрасьте, или обшейте карпетом.
  13. Установите и закрепите клеммную панель. Соедините проводами клеммы и динамик, установите динамик и закрепите.

Видео: изготовление корпуса стелс из стекловолокна

Подключение

Для подключения к усилителю пассивного сабвуфера в качестве акустических используют те же марки проводов, что и для питания усилителя.

Сабвуфер — очень энергоёмкий компонент системы, к тому же обладающий малым сопротивлением не более 4 Ом. Ток на выходе усилителя может достигать десятков и даже сотни ампер. В этом случае значительно возрастают потери в проводке, влияющие на громкость и качество звука. Чем больше сопротивление провода, тем большая часть мощности усилителя тратится на его разогрев и не доходит до динамика.

Поэтому в отличие от акустических систем средней частоты, сабвуфер требует более толстых проводов. Нижний предел сечения 4 мм 2 , но лучше не скупиться и подключить проводами с вдвое большим сечением, 8 мм2, а если провод длинный, то до 25 мм 2 .

Схема подключения сабвуфера зависит от усилителя. К одноканальному низкочастотная колонка подключается так же, как и все остальные, к положительному и отрицательному выводам. К двухканальному — по мостовой схеме, используя положительные клеммы каждого канала.

Мостовая схема подключения сабвуфера к выходу двухканального усилителя

Все работы по подключению сабвуфера следует производить, предварительно отключив аккумулятор автомобиля.

Видео: подключение пассивного сабвуфера

Изготовление и подключение автомобильного сабвуфера своими руками дело непростое, но посильное любому, кто хочет превратить автомобиль в концертный зал на колёсах. Всё, что для этого нужно — желание, внимание и терпения.

Как сделать сабвуфер своими руками?

  1. Особенности самодельных моделей
  2. Инструменты и материалы
  3. Инструкция по изготовлению
  4. Питание
  5. Оформление
  6. Рекомендации

Самодельные колонки – путь к практически неограниченной мощности. Вы можете создать хоть ВЧ-колонки на несколько ватт, хоть сабвуфер на сотни ватт, практически приблизившись к оборудованию, что применяют на танцплощадках и в диско-клубах. Возможности ограничиваются лишь дороговизной самого большого динамика.

Особенности самодельных моделей

Если вы хотите, чтобы соседи вам позавидовали лишь потому, что у вас сверхмощная полу- или профессиональная акустика, то имеет смысл доукомплектовать свои основные стереоколонки мощным сабвуфером, превосходящим их в десятки раз. Особенность низких частот в том, что, в отличие от средних и высоких, они не подвергаются стереоозвучиванию. Значит, и изготавливать две широкополосные колонки, в которых низкочастотные динамики – отдельные, смысла нет.

Главное – подобрать динамики и мощные микросхемы усилителей, а также мощный импульсный блок питания на 100 и более ватт-часов потребляемого количества электричества.

Остальные расходники по сравнению с ними стоят копейки. Уделив особое внимание качеству, пользователь реально соберёт своими руками колонки, служащие десятки лет без особых проблем. В основном стареют лишь полупроводниковые радиоэлементы (диоды, транзисторы, микросхемы).

Практически неограниченная фантазия в дизайне позволит сделать любую колонку – кубовую, «параллелепипед», любой другой многогранник. Круглые колонки – цилиндрические, яйцевидные, также пользуются особой популярностью. Из конкретных деталей – например, «яйцо», может обладать четырьмя фазоинверторами, что также имеет значение в плане дизайнерских решений.

Инструменты и материалы

Из инструментов для работы потребуются следующие:

  • дрель с набором свёрл;
  • болгарка с отрезным по дереву диском;
  • электролобзик с мелкозубчатой пилой;
  • шуруповёрт с плоской и фигурной битами.

Электроинструмент позволяет справиться с работой в несколько раз быстрее, чем полностью ручной набор инструментов. Но слесарные инструменты также нужны: молоток, пассатижи, бокорезы, возможно, разводной ключ, резак, напильник (или зубило). Потребуется и паяльник с подставкой.

Материалы для изготовления колонок:

  • доска ДСП, ДВП или фанерная;
  • саморезы;
  • болты и гайки с гравёрными шайбами;
  • клей универсальный для склеивания дерева, резины и пластика (или мебельные уголки – они предпочтительнее при разборке колонки в случае выхода её из строя);
  • клей-герметик;
  • припой, канифоль и паяльный флюс.

Если вы собираете плату усилителя самостоятельно – вам потребуется также фольгированный стеклотекстолит.

Альтернативной является сборка на любой диэлектрической пластине (кроме резины), где дорожки плат паяются из проволоки, а не режутся/вытравливаются на токопроводящем слое (стекло) текстолита.

Радиоэлементы приобретаются согласно схеме усилителя. Кроме основной микросхемы, нужны навесные элементы – резисторы, конденсаторы, диоды, возможно, катушки и дроссели. Дополнительные сверхмощные транзисторы используются в качестве оконечных каскадов – когда мощности основной микросхемы уже не хватает, а мостовое включение оконечных каскадов могло бы помочь пользователю достичь практически неограниченной мощности.

Для намотки самодельных катушек колебательных контуров разделительного фильтра, если колонка – общая, а не для низких частот, потребуются эмальпровод, эпоксидный клей и кусок пластиковой трубы нужного диаметра.

Инструкция по изготовлению

Изготовление колонки – многоэтапный процесс, подразделяющийся на слесарные и электромонтажные работы. Колонка для дома (вернее, для ПК или домашнего кинотеатра) изготавливается по заранее выбранному чертежу. Выберите вариант сабвуфера – мини- или обычный, от этого зависит размер ящика, изготавливаемого в начале работ.

Сборка корпуса

Чтобы собрать корпус, выполните следующие действия.

  1. Распилите по чертежу доску из ДСП, натурального дерева или МДФ, на составные элементы.
  2. Подготовьте прямоугольное отверстие под лабиринт из кабель-канала.
  3. Скрепите на уголках или склейте эпоксидным клеем верхнюю, нижнюю, заднюю и боковые грани. Получится не полностью собранный ящик, обладающий достаточной жёсткостью.

Ящик для колонки собран.

Чтобы собрать и установить порт, сделайте следующее:

  1. выпилите из короба подходящие куски, вписывающиеся в размеры колонки;
  2. присоедините колено короба в месте поворота кабель-канала;
  3. проверьте, что порт (сборный кабельный короб) подогнан под внутренние размеры ящика;
  4. приклейте его с помощью термоклея или герметика.

Когда клей засохнет, проверьте, что порт из короба не болтается. Недостаточное его закрепление может привести к тому, что он входит в резонанс на определённой частоте.

Отверстие для динамика

Динамику требуется большое, желательно идеально круглое отверстие под его внешний диаметр. Вырежьте такое, чтобы динамик свободно проходил в него. Большинство маломощных «басовиков» (до 30 Вт) вписываются в 8 дюймов по диаметру отверстия. Если сабвуфер собирается на основе обычной прямоугольной или кубической колонки, то замените переднюю стенку. Лишние отверстия от дополнительных динамиков не нужны.

Обработка внутренней части корпуса

После установки лабиринтного канала, позволяющего колонке выдавать максимум басов и при этом не «бубнить» на нижних частотах, внутреннюю часть колонки покрывают демпфирующим материалом. Он уменьшает вероятность появления резонанса со временем. В качестве демпфера применяют преимущественно толстое сукно, сложенный в несколько слоёв драп, шерстяную ткань или просто кусок старого протёртого ковра. Он поглощает избыток звуковых волн, не давая им переотражаться несколько раз, что в итоге привело бы к расшатыванию конструкции и появлению резонанса.

Важная часть внутренней сборки – компоновка, размещение функциональной электроники. Вначале подготавливают усилитель. Сделайте следующее.

  1. Изготовьте печатную плату согласно её топологии (карты дорожек).
  2. Разместите радиоэлементы согласно электромонтажной схеме (сборочному чертежу).
  3. Пропаяйте все контакты ножек деталей с дорожками печатной платы.
  4. Припаяйте провода на вход, выход и для электропитания собранного усилителя.
  5. Присоедините радиатор усилителя к основной микросхеме и разместите его в надёжном месте колонки, например, используя винтовые стойки. Допустимо располагать его и на деревянных подкладках – он не будет нагреваться настолько, чтобы подпалить дерево.
  6. Если мощность динамика достигает сотен ватт, соберите дополнительные усилительные каскады. Их количество ограничено лишь свободным местом внутри колонки.

Например, 8 каскадов по 100 Вт, усиливаемых 25-ваттный звук с выхода микросхемы, включённых по мостовой схеме, способны обеспечить 800 Вт.

Но для охлаждения всех радиаторов потребуется мощный компьютерный кулер, поток воздуха которого направляется на эти радиаторы. Каждому транзистору потребуется свой теплоотводящий радиатор. В старые времена использовались и радиолампы – сейчас они вытеснены транзисторами и микросхемами. К тому же уровень линейных искажений в радиоламповых усилительных каскадах зашкаливает.

Мощность на коллекторе, рассеиваемая транзистором (его фактическая полезная мощность) лишь в 1,5-2 раза больше тепловой, выделяемой полупроводниковыми переходами при нагреве в процессе интенсивной работы. Чтобы отвести лишний жар от силовых элементов, и нужен радиатор.

Питание

В мощной активной колонке, которой является сабвуфер, может потребоваться и внутренний блок питания. Он должен выдавать десятки ампер и быть достаточно мощным – без такой мощности разогнать акустическую систему не удастся. Чтобы оставить таким же благозвучие и эффективность «басов», нередко и усилитель, и блок питания размещают в отдельном, наглухо отгороженном от основной акустической ячейки отсеке. Для этого потребуется седьмая стенка ящика, служащая в качестве внутренней перегородки. Её выпиливают с учётом лабиринтного хода, проходящего через неё. Электроника размещена в задней части ящика. Если колонка не является активной, усилитель и блок питания выносятся в отдельный агрегат. К самой колонке подходит лишь силовой провод.

В качестве блока питания нередко берут зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Оно выдаёт не более 15 В, при этом ток может достигать десятков ампер. Выполнен он по современной схеме импульсного блока питания, в который входят:

  1. сетевой выпрямитель – мощный диодный мост на 220 В;
  2. преобразователь частоты от единиц до десятков килогерц – он позволяет в десятки раз уменьшить габариты трансформатора;
  3. трансформатор – гальванически развязывает выходную часть от сетевого напряжения, защищая от удара током и высоковольтного пробоя;
  4. высокочастотный выпрямительный мост на современных диодах с высоким КПД;
  5. фильтр – задерживает броски тока;
  6. импульсный стабилизатор – избавляет от скачков напряжения.

Всю эту схему, имея нужные детали, можно собрать в колонке и самому. Но чаще ставят готовый блок встроенный или выносной (в одном корпусе с усилителем). Разместив все нужные функциональные узлы внутри колонки, делаем следующее:

  1. выводим линии питания и звука;
  2. подключаем динамик к выходу усилителя;
  3. устанавливаем на место переднюю часть (с динамиком) и закрепляем её.

До проведения работ по дизайну и эргономике колонки испытайте её:

  1. подключите к входу усилителя любой источник звука (например, смартфон);
  2. включите блок питания;
  3. также подключите к выходу усилителя высокочастотные колонки («сателлиты»);
  4. запустите какой-нибудь музыкальный трек на вашем гаджете.

Звук должен быть чистым, без хрипов. Низкочастотный динамик должен чётко воспроизводить низкие частоты.

Большинство сабвуферов ориентированы на низкие частоты от десятков до сотен герц, остальные воспроизводятся при помощи высокочастотных колонок. В этом можно убедиться, временно отключив эти «сателлиты» во время работы. Если испытание прошло успешно (не выявлено дребезжания, хрипа или других помех в звучании), проведите акустический расчёт помещения или авто.

  1. Установите сабвуфер где-нибудь на полу комнаты. В авто это чаще всего багажник или пространство под задним сиденьем.
  2. Пройдитесь по комнате (или вблизи авто, пересаживайтесь в машине на разные сидения), прислушиваясь к естественному звучанию басов. Если звук приобретает гудящие оттенки – переместите сабвуфер в другое место.
  3. Попробуйте перенастроить эквалайзер (если вы музыкант, то сэмплер) усилителя или самого гаджета. Добейтесь оптимальных настроек, чтобы колонка не уходила в область слегка завышенных нижних частот (100-250 Гц).

Если от размытости басов полностью избавиться не удалось, причины следующие:

  • неправильный расчёт ящика и канала;
  • динамик не соответствует заявленным характеристикам;
  • щели между стенками колонки недостаточно тщательно загерметизированы;
  • слишком тонкая фанера, из которой вырезаны стенки.

Для высокомощных колонок нельзя использовать доску или плиту толщиной менее 15 мм – жёсткость стенок в этом случае для звуковых волн недостаточна.

Оформление

Внешнее оформление колонки можно сделать любым, даже самым необычным. Варианты отделки:

  • обшивание колонки материей;
  • обработка доски ДСП шпатлёвкой, покраска;
  • установка тонкостенных пластиковых, металлических или композитных панелей;
  • поклейка высококачественных пластиковых обоев или декоративной плёнки.
Читать еще:  Штраф за движение по тротуару

Передняя часть, где размещён динамик, закрывается мелкоячеистой решёткой. Последняя защитит рупорный диффузор от случайных тычковых движений. В некоторых колонках несколько фазоинверторов позволяют спрятать динамик внутри целиком.

Рекомендации

Следует помнить, что выходное напряжение при мощности усилителя в сотни ватт может достигать 40 вольт. Звук – быстропеременный ток с непостоянной частотой. Вы получите удар током и при более низких значениях высокочастотного напряжения. Не хватайтесь руками за оголённые (в местах соединений) провода колонки, работающей на полную мощность. Бывали случаи, когда людей било током и от 25 В с частотой, к примеру, 8 килогерц.

Колонка для концертных залов достигает по мощности одного киловатта и более. Приобрести такой динамик крайне затруднительно – он может стоить десятки, а то и сотни тысяч рублей.

Колонка, которую будет слышно за три километра, потребует и мощной линии питания. На элитных дискотеках Москвы и Санкт-Петербурга использовались сабвуферы с мощностью до 500 кВт. Для такого звука порой требовались отдельная подстанция и силовая линия, рассчитанные на сверхвысокую нагрузку. Усилители и колонки в готовом виде стоят не один миллион рублей. Один лишь динамик обойдётся в несколько сотен тысяч рублей. Не гонитесь за киловаттами. Качественный «автозвук» ограничен одной-двумя сотнями ватт. Главное – настроить эквалайзер и рассчитать акустику, и вам хватит 10-50 Вт на каждый стереоканал.

Создавая для себя мощный сабвуфер, убедитесь, что динамик не излучает инфразвуковые частоты (до 20 Гц). Не пытайтесь их получить! Обычный звук с частотой 20-20000 Гц заставляет ваше тело вибрировать и являет собой небольшую опасность. Но звуковые волны с частотой 6-8 Гц при аналогичной мощности и громкости колонки способны привести к разрыву внутренних органов, ибо те входят в резонанс. Волны же с частотой 16-18 Гц вызывают галлюцинации – именно этот эффект использовали в диско-клубах.

Молодёжь, пришедшая приятно провести время на дискотеку, где громкий звук содержал крайне низкие частоты и служил аудионаркотиком, впадала в состояние изменённого сознания даже без употребления спиртного и табака. Современные производители не допускают, чтобы динамики, транзисторы и микросхемы выдавали инфразвук. Дело в том, что его применение ограничено научными лабораторными испытаниями, а не предназначено для бытового использования. В обычных гражданских целях мощный инфразвук запрещён законодательством.

Используйте колонку вдали от мороза, повышенной влажности и кислотных паров. Это не даст ей выйти из строя преждевременно.

Сабвуфер не может использоваться в полевых, полностью мобильных условиях. Если вам хочется звука, как в автомобиле, с хорошо выраженными частотами 20-80 Гц на прогулке или в походе, используйте мощные наушники для геймеров, полностью закрывающие уши. Они работают с любыми частотами от 20 до 20000 Гц. Нужные настройки звука выставляются в программном медиаплеере на смартфоне, планшете или ультрабуке.

Компьютер не выдаст десятки ватт мощности – его предусилитель рассчитан лишь на 1-2 Вт. Не подключайте сабвуфер напрямую к выходу звуковой карты: сопротивление колонки в 8 и менее ом сожжёт оконечные каскады звукового тракта.

Мощный сабвуфер, изготовленный собственноручно, позволяет сэкономить на общей стоимости колонки в 10 и более раз. Обладая навыками в монтажных и слесарных работах, вы сбережёте 10 и более тысяч рублей из своего бюджета.

Как сделать сабвуфер своими руками, смотрите далее.

Активный домашний сабвуфер своими руками

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 JBL Speakershop

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 NCH Tone Generator),
  • 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 NCH Tone Generator, 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 100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50

Сначала скачиваем и устанавливаем программу JBL Speakershop. 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.

Не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), Fb-частота настройки фазоинвертора (Гц).

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.

Читать еще:  Прицепы черноземья рф

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 лазерно-утюжной технологии. После пайки деталей печатную плату следует покрыть цапонлаком, чтобы избегать от окисления меди. Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

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

Автор: Григорян Гор (cd4028)

Сабвуфер своими руками

Низкочастотная акустическая система является составной частью любого звукового комплекса. Сочные и насыщенные басы заставляют по-иному звучать колонки для музыкального центра, компьютера или автомобильного салона. Басовую колонку можно купить в специализированном магазине или сделать самостоятельно. Акустика любого типа бывает – пассивная и активная. Пассивная колонка представляет собой ящик, в котором установлен низкочастотный динамик. На одну из стенок конструкции выведены клеммы для подключения внешнего источника звукового сигнала.

Как правило, для работы пассивной конструкции требуется усилитель низкой частоты, так как большинство устройств для воспроизведения звука не обеспечивают уровень сигнала, достаточный для нормальной работы мощного громкоговорителя. Любую акустическую систему можно сделать самостоятельно, но для изготовления активной колонки потребуется усилитель. Чтобы изготовить сабвуфер своими руками нужно сначала приобрести низкочастотный динамик, так как расчёты корпуса выполняются по электродинамической головке.

  1. Пассивный сабвуфер своими руками
  2. Как сделать мощный сабвуфер своими руками
  3. Из чего можно сделать сабвуфер
  4. Как сделать маленький сабвуфер
  5. Схема активного сабвуфера своими руками

Пассивный сабвуфер своими руками

Как сделать простой пассивный сабвуфер.Такая конструкция представляет собой корпус, в котором установлена низкочастотный динамик. Объём корпуса обычно измеряется в литрах и зависит от диаметра динамической головки и конструкции корпуса. На корпусе пассивной колонки нет никаких регулировок, а на задней или боковой стенке находится контактная колодка для подключения источника звукового сигнала.Ящик для низкочастотной колонки может быть изготовлен по одной из трёх схем:

  • Закрытая конструкция
  • Акустический фазоинвертор
  • Бандпасс

Закрытая конструкция ящика является самым простым решением. Объём корпуса легко высчитывается, а сборка конструкции не представляет сложности даже для начинающего мастера. Чтобы сделать самодельный саб потребуется небольшое количество деталей простой формы. Верхнюю, нижнюю и две боковых стенки можно вырезать одинакового размера. В передней стенке вырезается отверстие для установки динамика, а в заднюю стенку врезается колодка с контактами.Внутренний объём закрытого ящика зависит от типа громкоговорителя. Габариты корпуса низкочастотной колонки можно определить из следующей таблицы:

  • Динамик 20 см – 8-12 литров
  • Динамик 25 см – 13-14 литров
  • Динамик 30 см – 25-38 литров
  • Динамик 38 см – 39-58 литров

Кроме простой конструкции закрытый ящик выдаёт чёткий, быстрый бас и обладает сравнительно ровной амплитудно-частотной характеристикой.

Как сделать сабвуфер своими руками схема. На рисунке изображена акустическая низкочастотная система, рассчитанная под громкоговоритель 15 дюймов или 38 санитметров. Корпус изготовлен из материала толщиной 20 мм. Переднюю стенку рекомендуется сделать двойной толщины. Колодку с контактами для подключения кабеля от источника звука можно установит на задней стенке устройста. Для увеличения акутического объема колонки, её внутренность заполняется демпфером. Для этого можно использовать обыкновенную вату, которая набивается в марлевый мешок, или синтепон. На нижнюю стенку нужно привернуть саморезами резиновые ножки. Как изготовить сабвуфер закрытого типа. После того, как выбор динамической головки сделан, нужно подготовить материал.

Для низкочастотных акустических систем обычно используется многослойная хорошо проклеенная фанера или мелкодисперсная фракция (МДФ). Для домашней колонки можно так же использовать ДСП. В автомобильную акустику этот материал лучше не применять, так как от постоянной тряски и вибрации и повышенной влажности крепёжные элементы будут самопроизвольно выворачиваться, и колонка может разрушиться. При сборке мощной акустической системы фанеру, даже многослойную, использовать не рекомендуется. При сильной вибрации конструкции фанерный ящик будет резонировать, что создаст неприятные звуковые обертоны при прослушивании музыки.

Как сделать мощный сабвуфер своими руками

Чтобы собрать мощный сабвуфер своими руками можно воспользоваться конструкцией колонки с акустическим фазоинвертором. Принцип работы акустического фазоинвертора объясняет следующий пример. При подаче на динамик синусоидального сигнала звуковой частоты, на положительную полуволну происходит движение диффузора вперёд, а на отрицательную – назад. Поэтому излучаемые волны находятся в противофазе. Акустический фазоинвертор, благодаря своей конструкции,«переворачивает» отрицательную полуволну и отражает её на слушателя. Таким образом, человек воспринимает две фазированные полуволны. При этом громкость акустической системы возрастает.

По сравнению с закрытым ящиком уровень громкости фазоинверторной конструкции будет больше в 1,5-2 раза.Это происходит за счёт высокого КПД. Добиться, в конструкции, идеального совпадения по фазе двух полуволн очень сложно. Поэтому при прослушивании музыки на акустической системе с фазоинвертором, бас будет не такой чёткий, как из закрытого ящика, а немного «размазанным». Конструкцию с акустическим фазоинвертором можно сделать самостоятельно.

Делаем сабвуфер своими руками. Внутренний объём колонки с фазоинвертором, для одного типа громкоговорителя, примерно в два раза больше, чем для закрытого ящика. Для динамика диаметром 8 дюймов (20 см) объём колонки с фазоинвертором будет от 20 до 35 литров, а для громкоговорителя 12 дюймов (30 см) – 45-80 литров. Причём это «чистый» объём, исключающий место занятое динамической головкой. Акустический фазоинвертор (ФИ) может иметь форму щели. В этом случае его внутренняя часть образуется дополнительными плоскостями, которые образуют отражающие поверхности. Настройка акустического ФИ определяется резонансной частотой динамической головки, поэтому бесполезно начинать делать корпус, не имея громкоговорителя с известной резонансной частотой. Частота резонанса ФИ должна быть на 1/3 ниже частоты резонанса динамика.

Для расчёта размеров плоскостей существуют специальные формулы. Щелевой инвертор фазы не допускает возможности точной настройки или перестройки по частоте. Поэтому, при изготовлении низкочастотной колонки по чертежу нужно строго соблюдать все указанные размеры. Для повторения конструкции лучше подойдет колонка с цилиндрическим фазоинвертором. Это два отрезка пластмассовой трубы, один из которых может перемещаться внутри другого. Такая конструкция позволяет выполнить настройку фазоинвертора, перемещая подвижную секцию, тем самым изменяя его площадь. Используя вариант колонки с цилиндрическим портом можно сделать сабвуфер для кинотеатра своими руками. Цилиндрические инверторы фазы разных размеров можно купить на радио рынке или в специализированных магазинах.

Из чего можно сделать сабвуфер

Чтобы собрать правильный сабвуфер своими руками нужно не ошибиться в выборе материала. Для изготовления акустической системы можно использовать следующий продукт:

  • Многослойная (корабельная) фанера
  • Мелкодисперсная фракция (МДФ)
  • Древесно-стружечная плита (ДСП)

Для изготовления корпуса мощной акустики подойдёт материал имеющий толщину не менее 18 мм. Найти качественную фанеру такой толщины сложно, поэтому лучше использовать МДФ. ДСП использовать можно, но это будет не самый лучший вариант. Этот материал более рыхлый, поэтому со временем, всё крепёжные элементы разболтаются. Кроме того ДСП не отличается хорошей влагоустойчивостью. Он поглощает атмосферную влагу, отчего быстро разрушается.

Панели из МДФ выпускаются разной толщины, они плохо поглощают влагу и надёжно удерживают крепёж. Можно приобрести панели МДФ с покрытием под дорогие породы дерева. Многие фирмы по продаже пиломатериалов бесплатно выполняют раскрой панелей по чертежам или указанным размерам. Передняя панель, где устанавливается динамическая головка нужно сделать двойной. Это позволит обеспечить конструкции большую жёсткость. Две части передней стенки нужно склеить между собой и зафиксировать саморезами. При сборке низкочастотной акустической колонки нельзя экономить на крепеже, поэтому саморезы вворачиваются через каждый 3-5 см. Для сборки корпуса нужно использовать специальные мебельные шурупы. Сначала в местах крепления насверливаются отверстия диметром меньше чем шуруп, затем туда заливается клей и вворачивается крепёж. Если в колонке установлен очень мощный динамик, то все внутренние углы ящика дополнительно укрепляются брусками треугольной формы. Если корпус будет оклеиваться тканью или отделываться другим способом деревянные поверхности нужно обработать лаком. Это повысит устойчивость конструкции к влаге.

Как сделать маленький сабвуфер

Простой компактный сабвуфер своими руками проще всего сделать в виде закрытого ящика, так как размер такой конструкции будет минимальным. При изготовлении басовой колонки учитывается диаметр громкоговорителя. Этот параметр является определяющим в выборе размера колонки. Чтобы сделать мини сабвуфер своими руками нужно использовать динамики небольшого диаметра. Для самодельной низкочастотной колонки подойдут головки 5 или 6 дюймов. Такие небольшие излучатели не способны выдать полноценный и насыщенный бас, поэтому компактные устройства применяются как дополнение к персональным компьютерам или ноутбукам.

Сделать маленький сабвуфер своими руками можно из любого материала, так как мощность малогабаритных динамиков обычно небольшая и не обязательно использовать толстые панели из МДФ или многослойную фанеру. Для увеличения акустического объема внутреннее пространство корпуса заполняется волокнистым материалом. Маленький саб своими руками можно сделать даже из поликарбоната.

Схема активного сабвуфера своими руками

В конструкцию активной акустической колонки, кроме громкоговорителя входит усилитель низкой частоты. Это позволяет подать на устройство слабый сигнал с линейного выхода любого источника сигнала. Как собрать активный сабвуфер. Конструкция колонки может быть любой, но при вычислении объема корпуса нужно будет учесть не только место занимаемое динамиком, но и размеры усилителя.

Самодельный активный сабвуфер можно использовать, как дома, так и в транспортном средстве. Элементная база интегрального исполнения позволяет собирать усилители низкой частоты без глубоких знаний радиотехники. Устройства имеют простую принципиальную схему, не требуют регулировки и после правильного монтажа сразу начинают работать. Небольшой сабвуфер своими руками можно собрать на микросхемеTDA1519A. Она содержит два усилителя низкой частоты. В данной схеме динамик включен мостом, что обеспечивает при питании от автомобильного аккумулятора 15 ватт на выходе. Сигналы с левого и правого каналов суммируются и подаются на регулятор уровня. Для обрезания высоких частот применяется пассивный LC — фильтр. Можно сделать низкочастотную колонку самостоятельно, а можно сделать сабвуфер активным, используя колонку с динамической головкой. Для этого достаточно установить в корпусе усилитель низкой частоты.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector