Faq по динамикам и сабвуферам

Как рассчитывается фазоинвертор

Расчет фазоинвертора происходит способом выбора динамиков, добротность которых от 0,3 до 0,5, а отношение резонансной частоты 50 (не менее).

Расчет ФИ короба сабвуфера

В этом случае необходимо вычислить следующие параметры:

Объем сабвуфера.
Площадь сечения.
Длину и диаметр трубы.
Порт фазоинвертора.

Информация о коробе подбирается по таким же формулам, как при расчете закрытого ящика. Только здесь отличается добротность колонки: от 0,6 до 0,65. Данные порта выясняются с использованием значения частоты, при которой осуществляется настройка фазоинвертора. Она выбирается наравне с резонансной частотой динамика. Но может быть и меньше. Расчет проводится по формулам, которые также есть на фото.

Длина расчетная иногда получается больше, чем рекомендованное максимальное значение. Но есть способы, которые помогают уменьшить эту длину. Выход круглого фазоинвертора размещается на плоскости панели. Это позволяет выигрывать в длине примерно 0,85. А труба фазоинвертора имеет на конце фланцы, которые способны усиливать эффект в большую сторону.

Примерно 15% от длины позволяет сэкономить размещение фазоинвертора вплотную к одной стороне колонки. Если использовать порт как усеченный конус сечения (круглого или прямоугольного), это даст возможность сделать длину меньше на 35%.

[Q] У меня теперь есть параметры динамика, что с ними делать?

Каждый динамик при проектировании затачивается под определенный вид акустического оформления. Чтобы узнать, подо что именно, посмотрим на добротность.

Q_ts > 1,2 это головки для открытых ящиков, оптимально 2,4
Q_ts < 0.8-1.0 — головки для закрытых ящиков, оптимально 0,7
Q_ts<0.6 — для фазоинверторов, оптимум — 0,39
Q_ts<0.4 — для рупоров

Правильнее будет сортировать головки не по добротности, а по величине F_s/Q_ts. Приведу по памяти, неохота формулы просчитывать.

F_s/Q_ts > 30 (?) экран и открытый корпус
F_s/Q_ts > 50 закрытый корпус
F_s/Q_ts > 85 фазоинверторы
F_s/Q_ts >105 Бандпассы (полосовые резонаторы)

Упругость, мясистость, сухость и др. подобные характеристики звука, издаваемого басовой колонкой, во многом определяются переходной характеристикой системы, образованной динамиком, нч оформлением и окружающей средой.

Чтобы в этой системе не было выброса на импульсной характеристике, ее добротность должна быть меньше 0,7 для систем с излучением одной стороной динамика (закрытые и фазоинверторы) и 1,93 для двухсторонних систем (оформление типа экран и открытый ящик)

Как сделать сабвуфер своими руками?

Некоторые автолюбители изготавливают сабвуферы своими руками. Особых знаний для этого не требуется. Главное – уметь работать руками, иметь опыт электромонтажных работ.

Для изготовления лучше выбрать модель пассивного сабвуфера типа закрытый ящик.

В качестве динамика следует выбирать устройство круглого (не овального) типа. Под него легче вырезать отверстие. Номинальная мощность динамика выбирается исходя из выходной мощности головного устройства (автомагнитолы, усилителя).

Типичное значение номинальной мощности магнитолы – не более 40 Ватт на канал. Лучше выбирать мощность динамика с двухкратным запасом. Мощности это не прибавит, зато звук будет мягче.

Также следует обратить внимание на сопротивление динамика. Оно должно соответствовать сопротивлению нагрузки усилителя либо магнитолы

Если используется дополнительный звуковой усилитель, у него могут быть различные допустимые сопротивления нагрузки. Следует учитывать, что чем меньше сопротивление динамика, тем легче его раскачать.

Но при этом увеличивается нагрузка на усилитель. Для усилков класса D можно смело выбирать динамики сопротивлением 2 Ома.

Непосредственно к выходу автомагнитолы лучше подключать четырехомные динамики.

Следует также обратить внимание на материал диффузора (лучше полиматериалы), магнита. Размер динамика определяется исходя из типа кузова автомобиля, наличия свободного места. Теоретически, чем больше диаметр диффузора, тем большее звуковое давление он может создать, будет звучать солиднее

Теоретически, чем больше диаметр диффузора, тем большее звуковое давление он может создать, будет звучать солиднее

Размер динамика определяется исходя из типа кузова автомобиля, наличия свободного места. Теоретически, чем больше диаметр диффузора, тем большее звуковое давление он может создать, будет звучать солиднее.

Далее рассчитывают короб сабвуфера. Раньше расчет короба для сабвуфера выполняли с помощью калькулятора.

Сейчас есть много программ для расчета коробов, онлайн ресурсов. Освоить их несложно, интерфейс довольно простой.

Не всегда эти расчеты выполнены грамотно (особенно онлайновские сервисы).

Часто они работают наоборот: закладываешь размеры короба, сервис выдает частотную характеристику. Более-менее правдоподобные результаты дают сервисы и программы:

BassBox 6

Имея опыт изготовления закрытых ящиков, можно приступить к изготовлению фазоинверторных коробов.

Power Port

Большинство программ не адаптированы на русский интерфейс.

При изготовлении коробов следует:

пропитывать клеем места установки крепежа;
отверстия вырезать с помощью специальных насадок на дрель, иные методы приводят к разрушению поверхности;
выступающие грани необходимо зачищать;
выполнять покрытие деревянных материалов специально пропиткой и нитролаком (для защиты от сырости);
по окончании работ обтянуть изделие карпетом.

Схема подключения сабвуфера

Большинство сабвуферов, в том числе и пассивных, имеют свою электрическую схему. Она необходима, чтобы сигнал с усилителя или автомагнитолы на динамик не содержал «ненужных частот». Под ненужными частотами понимаются звуковые частоты средней и высокой частоты.

Если они будут поступать на динамик, уменьшится КПД, возможны искажения. В усилители и хорошие автомагнитолы встраивают специальные частотные фильтры (кроссоверы).

Тем не менее хороший пассивный низкочастотный фильтр (обычно он содержит набор конденсаторов и индуктивностей) значительно увеличивает качество звучания.

Программы для расчета:

Audiotester v2.2
JBL-SpeakerShop

Если нет опыта электромонтажных работ, намотки индуктивностей, измерительных инструментов, лучше приобрести фильтр (кроссовер) в сборе.

Установка газобаллонного оборудования (ГБО) на автомобиль. – здесь больше полезной информации.

На китайских сайтах он стоит недорого, например:

Вас заинтересует эта статья – Установка сигнализации с автозапуском своими руками.

От чего еще зависит

Оформление оказывает, таким образом, большое влияние на добротность динамика. Также этот показатель у такого оборудования зависит от:

Мощности его мотора. Чем выше эта характеристика, тем ниже добротность у головки.
Массы подвижки. При увеличении этого показателя усилия мотора в звукопередающем устройстве становятся менее заметными. Потери на трение при этом возрастают. В результате всего этого добротность устройства увеличивается.
Диаметра проводов. В том случае, если провода в динамике дают большое сопротивление, электрическая добротность устройства увеличится. Ведь в данном случае нагрузка на динамик, представляющий собой подобие генератора, падает.

Закрытый ящик

Данный тип оформления самый простой. Закрытый ящик для сабвуфера несложно рассчитать и собрать. Его конструкция представляет собой короб из нескольких стенок, чаще всего из 6.

Преимущества ЗЯ:

Несложный расчет;
Несложная сборка;
Маленький литраж готового короба, а следовательно компактность;
Хорошие импульсивные характеристики;
Быстрый и четкий бас. Хорошо отыгрывает клубные треки.

Недостаток у закрытого ящика всего один, но он порой является решающим. У данного типа оформления очень низкий уровень КПД относительно других коробов. Закрытый ящик не подойдет для тех, кому хочется высокого звукового давления.

Однако он подойдет для любителей рока, клубной музыки, джаза и подобного. Если человеку хочется баса, но нужно место в багажнике, то закрытый ящик – это идеальный вариант. Закрытый ящик будет плохо играть если выбран неправильный объем. Какой объём короба нужен для данного типа оформления уже давно решили опытные люди в автозвуке путем вычислений и экспериментов. Выбор объема будет зависеть от размера сабвуферного динамика.

Чаще всего встречаются динамики таких размеров: 6, 8, 10, 12, 15, 18 дюймов. Но также можно найти динамики других размеров, как правило в инсталляциях они используются очень редко. Сабвуферы диаметром 6 дюймов выпускаются несколькими компаниями и в инсталляциях также встречаются редко. В основном люди выбирают динамики диаметром 8-18 дюймов. Некоторые люди указывают диаметр сабвуферного динамика в сантиметрах, что не совсем правильно. В профессиональном автозвуке принято выражать размеры в дюймах.

Виды акустических систем

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

Акустический лабиринт. Имеет вид лабиринта, выполненного в виде туннеля, находящегося в середине колонки. Его предназначение — усиливать низкие частоты за счёт множества изгибов. Внутренние стенки лабиринта покрываются демпфирующим покрытием, за счёт чего лабиринт не привносит в звук паразитные призвуки.
Открытого типа. Представляет собой систему, в которой стенка, противоположная направлению излучения динамиков, не устанавливается. В таком типе исполнения невозможно получить хорошие низкие частоты из-за отсутствия компрессии, а средние и высокие звуки кажутся более открытыми и воздушными.
Закрытого типа. Выполняется из полностью герметичного корпуса, создающего внутри замкнутый объём воздуха. Этот объём образует внутреннее давление, мешающее нормальному ходу диффузоров динамика. Такого рода колонки имеют большие габариты с накладкой на внутренние стенки — демпфера. Достоинством этой системы является чистота звука, в гамму которого не примешиваются нежеланные посторонние звуки.
Изобарического типа. Отличается сложностью изготовления и дороговизной, но из-за конструктивных особенностей позволяет увеличивать мощность и глубину низкочастотной составляющей. В середине колонки располагаются два динамика, разделённые звуконепроницаемой перегородкой и направленные в одну сторону. Эти динамики подключаются параллельно друг другу и работают в фазе.
Пассивная. Основное её предназначение — повысить эффективность воспроизведения низкочастотной составляющей звука за счёт использования пассивного излучателя. Этот излучатель располагается в глубине отверстия, выполненного в корпусе колонки и не обладает магнитной системой. При подаче сигнала диффузор излучателя движется не с помощью преобразования электрического сигнала, а под воздействием потока воздуха, вызванного установленным низкочастотным динамиком. Такая конструкция позволяет достичь глубокого баса, но может привнести гул в звук.
С дипольным излучателем. Дипольного вида акустика воспроизводит звук в двух направлениях. Другое название такого типа — биполярный. По своему типу относится к открытому виду. Для получения приемлемых низких частот потребуется использование динамиков с большими размерами диффузоров.
Контрапертурная. Редко используемая конструкция. Динамики в ней направляются в верхнюю или нижнюю сторону, и к ним подводится одинаковый сигнал. При столкновении звука, излучаемого динамиками, он изменяет своё направление, распространяясь радиально. К недостаткам такой системы относят возникновение реверберации, из-за чего «размывается» стереопанорама. Достоинства заключаются в появлении эффекта «растворения» звуковых колебаний в помещении.
Фазоинверторная. Эта система изготавливается в виде классической колонки закрытого типа, но со специальным отверстием. В него устанавливается труба, уходящая вглубь ящика. Такой подход позволяет получить низкочастотный звук значительно ниже по частоте, чем возможности динамиков. Такая система очень востребована, так как позволяет в относительно небольших размерах корпуса воспроизвести глубокие басы, выдавая частоты, недостижимые простым применением динамиков.

https://youtube.com/watch?v=hJX3oH-Vp2o

Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон, но и повысить коэффициент полезного действия. При этом частотный диапазон не изменится. Отверстие фазоинвертора выполняется разного вида и размеров. Размещаться оно может на любой поверхности колонки

При разработке акустической системы наиболее важно выполнить правильно расчёт размера фазоинверторного короба, от чего зависит не только диапазон воспроизводимой частоты, но и качество всего звука в целом

10-ка лучших статей

Простой и надёжный металлоискатель своими руками — 206 429 просм.
Ремонт микроволновой печи своими руками — 192 533 просм.
Зарядное из компьютерного блока питания. — 186 982 просм.
Простой металлоискатель своими руками — 185 864 просм.
Автомобильные зарядные устройства. Схемы. Принцип работы. — 161 904 просм.
Простая и надёжная схема терморегулятора для инкубатора — 154 431 просм.
Простое автоматическое зарядное устройство — 118 375 просм.
Разнообразие простых схем на NE555 — 117 725 просм.
Самогонный аппарат своими руками — 110 649 просм.
Как самому поменять разъём USB? — 103 658 просм.

Как сделать короб для сабвуфера

Несмотря на кажущуюся сложность, работа по изготовлению короба для сабвуфера – это достаточно простое занятие, справиться с которым сможет даже человек без каких-либо специфических навыков.

Перед началом изготовления оформления для низкочастотного динамика нужно найти и приготовить все необходимые материалы, инструменты и чертежи. Следуя всем рекомендациям и советам, вы без проблем справитесь с поставленной задачей.

Как рассчитать короб

Расчет короба для сабвуфера следует производить при помощи специализированного программного обеспечения. К числу подобных расчетных калькуляторов, подходящих для выполнения данной задачи, относятся пакеты WinISD или JBLSpeakershop.

Осуществив установку и запуск программы, вы увидите несколько полей для внесения информации. В пустые строчки необходимо вставить исходные данные – на их основе калькулятор посчитает все необходимые величины. Расчет корпуса сабвуфера – это очень важный этап, от качества которого зависит вся последующая работа.

Как собрать

Процедура по изготовлению короба для низкочастотной колонки подразделяется на несколько этапов. С каждым из них следует внимательно ознакомиться до начала работ: таким образом, вы избавите себя от каких-либо ошибок или непредвиденных обстоятельств.

Поверхности, в сторону которых будет смотреть головка, следует сделать двойными, используя несколько листов материала. В первом листе следует проделать небольшое отверстие, утопив головку внутрь конструкции;
Для того чтобы склеить листы между собой, нужно использовать эпоксидный клей и шурупы. Крепежные детали следует размещать через каждые два-три сантиметра плоскости изделия;
Соединение стенок с основанием ящика производится при помощи мебельных шурупов. Их присутствие делает конструкцию намного прочнее;
Трехсторонняя рейка, расположенная во внутренней части корпуса, в обязательном порядке проклеивается по всем углам. Таким образом, мы повышаем прочность конструкции и предупреждаем появление деформированных участков.

Чертежи

Схема конструкции внешнего ящика для низкочастотного динамика – это удобный информативный лист, упрощающий процесс сборки изделия. Так как в нашем случае рассматривается процедура по созданию короба для сабвуфера на 12 дюймов, оптимальный объем заготовки должен варьироваться в промежутке от 40 до 50 литров. Создание чертежа производится по следующим размерам:

Ширина – 700мм;
Высота – 450мм;
Глубина – 260мм;
Передняя и задняя панели – 700/450мм;
Левая и правая панели – 450/260мм;
Верхняя и нижняя панели – 750/260мм.

Согласно указанным размерностям можно нарисовать конструктивный чертеж, при помощи которого можно будет собрать готовое изделие.

Как подобрать динамики

После завершения работ по сборке корпуса, следует озаботиться выбором и монтажом громкоговорителей. Включаемые в аудиосистему колонки должны обладать отличными характеристиками в плане воспроизведения низкочастотных волн посредством преобразования электрического импульса в воздушные колебания. Качество работы динамика зависит от нескольких количественных показателей, точные величины которых можно посмотреть в эксплуатационных документах на устройство:

Частота резонанса;
Добротность;
Эквивалентный объем.

Хорошие модели акустических громкоговорителей обладают резонансной частотой в 20-50Гц. Добротность – это показатель, свидетельствующий о том, насколько качественно гасятся резонансные колебания диафрагменного элемента. Эквивалентный объем – объем воздуха внутри конструкции, не зависящий от общих габаритов динамика. Выбирая колонку, старайтесь подобрать устройство с высокими характеристиками.

Как установить

Процедура монтажа низкочастотного динамика – это чрезвычайно простая работа, выполнить которую сможет даже человек, не обладающий профессиональными познаниями в соответствующей области. В качестве основного места установки аудиосистемы можно выбрать:

Внутреннюю обшивку автомобиля;

Плоскость пола багажного отсека;

Отдельное место, габариты которого соответствуют размерам системы;
Сабвуфер, не обладающий внушительными размерами, может размещаться под сиденьями автомобиля.

Азы акустики для чайников: типы акустического оформления колонок, статья. Журнал «Stereo & Video»

Любители хорошего акустического звучания знают, что его качество в первую очередь зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. Использование фазоинвертора способно существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подводимой мощности. Но всё это возможно лишь при правильном расчёте размеров фазоинверторного ФИ отверстия, выравнивающего гармонические колебания и обеспечивающего качественный звук. Звук — это колебание, имеющее механическую природу возникновения, распространяющееся под давлением вызванным источником излучения. Акустическая система, представляющая собой звуковую колонку, преобразует электрические сигналы в механические, воспринимаемые слухом человека.

От размера и вида фазоинверторного порта зависят объём воздуха и этом в нём возрастает скорость движения воздуха, а это вносит искажения в .

Процесс расчета

Расчет производится следующим образом:

Чистый объем – объем корпуса, не занятый ничем. В него не включается пространство, занимаемое портом фазоинвертора и корпусом излучателя, а также звукопоглощающим материалом, которым обиваются стенки ящика изнутри.
Настройка порта – подбор размеров фазоинвертора таким образом, чтобы при определенной частоте (в случае с сабвуфером – низкой) звук усиливался и получал линейную АЧХ.

Расчет чистого объема корпуса

Действовать предстоит точно так же, как и в случае закрытого короба. Открываем программу для расчета, вводим показатели Fs, Vas и Qts в соответствующие поля. Выстраиваем расчетную АЧХ, которую затем изменяем, подгоняя расчетный объем корпуса сабвуфера.

К получившемуся объему следует добавить несколько литров в счет объема, который будет занят корпусом динамика и портом фазоинвертора. С динамиком все понятно, но как узнать, сколько места займет фазоинвертор?

Расчет порта фазоинвертора

Порт фазоинвертора тоже будет рассчитываться при помощи специальной программы – BassPort. Эта программа предназначена именно для сабвуфером, так как для низких частот требуется фазоинвертор с определенными параметрами.

Пользоваться программой несложно:

вводим частоту фазоинвертора;
указываем чистый объем короба;
эффективная площадь мембраны излучателя, для расчета которой понадобится узнать диаметр динамика;
пиковая амплитуда колебания диффузора, ее можно узнать из инструкции к динамику;
внизу главного окна выбираем форму трубки;
указываем габариты фазоинвертора;
после нажатия на кнопку «рассчитать» программа выдаст недостающие параметры порта: его длину, объем, который нужно добавить к чистому объему короба, скорость ветра в трубке и т. д.

Вариант №1. Простой вариант расчета размеров фазоинвертора

Это вариант подойдет для ленивых. Нам надо знать частоту настройки фазоинвертора для данного динамика. Его часто указывают производители динамиков в технических характеристиках, например на упаковке.

где:

F — частота настройки ФИ;
C — скорость звука;
п — число = 3,14…;
S — площадь отверстия;
L — эффективная длина трубы (длина трубы плюс процентов 5);
V — объем корпуса.

Везде метры и герцы.

Соответственно отношение площади отверстия к длине фазоинвертора:

то есть при увеличении площади отверстия вдвое (два порта) — вдвое растет длина каждого из фазоинвертора. Делать узкий фазоинвертор чтобы уменьшить длину трубы нецелесообразно — возрастает скорость потока в нем (там должно быть не более 5% от скорости звука! я ошибся по памяти)

Одновременно сделать очень широкий и длинный фазоинвертор также не имеет смысла — его длина не должна быть больше длины волны на частоте резонанса, чтобы не было стоячих волн, но вообще-то это несколько метров получается, так что тут ошибиться трудно.

Как практически определить, что изотермический процесс сжатия-расширения воздуха внутри оформления достигнут?

Процесс будет достигнут, если при добавлении внутрь оформления новой порции рыхлого звукопоглощающего материала резонансная частота закрытой АС уже не понижается. Исследования авторов показали, что заполнять внутренний объем оформления более, чем на 60%, нецелесообразно.

Вместе с тем количество рыхлого звукопоглощающего материала не должно быть чрезмерным, чтобы активные акустические потери в оформлении и заполнении не были значительны.

Следует отметить, что степень влияния активных акустических потерь в оформлении (и заполнении) на ход частотной характеристики зависит, строго говоря, не от их абсолютных значений, а от соотношения активных акустических потерь в оформлении и полных потерь в головке.

Потери в головке — это собственные акустико-механические активные потери (r) на внутреннее трение в материале головки, трение о воздух при работе, потери в виде активной составляющей сопротивления излучения и т.д., а также «вносимые» в головку потери (r_вн). Авторы рекомендуют следующий критерий допустимости активных потерь в оформлении и заполнении ящика:

(r_вн+r)/(r_оф+r_зап) > 10, (8)

где r_офи r_зап— активные акустические потери в оформлении и в заполнении соответственно. При меньше соотношении потерь акустическая система должна быть переделена, вплоть до замены акустического оформления.

Чрезмерные активные акустические потери могут быть в АС при некачественном (с акустической точки зрения) выполнении корпуса оформления, креплении головки, при чрезмерном заполнении оформления звукопоглощающим материалом, а также при чрезмерно малых внутренних объемов оформления (V_э/V>8).

В заключение для быстрого расчета закрытых АС предлагается графический метод. По графикам на рис. 5–9 можно для заданной головки с присущими её параметрами подобрать рациональное оформление, и наоборот, по заданному оформлению выбрать подходящую головку.

Рис. 5. Зависимость ω₀₁/ω от V_э/V

Рисунок 5, на котором показана зависимость ω₀₁/ω от V_э/V — общий при расчете.

На рисунках 6–9 выбирается один — в зависимости от добротности применяемой головки (от 0,4 до 0,8). На этих рисунках представлены семейства кривых зависимости V_э/V от ω_rp/ω, где ω_rp — нижняя граничная частота воспроизводимого диапазона. Параметром системы является значение спада частотной харакетристики (дБ) на частоте ω_rp.

Кроме того, на каждом графике справа нанесена дополнительная ось, по которой отложено значение √(1+V_эфф/V), с помощью которого можно рассчитать звуковое давление закрытого ящика на горизонтальной части характеристики (формула (6)) в виде р_ст = А(1+V_эфф/V), А = 2,65*10-3√(f3₀₁V/Q₀₁) легко вычисляется для заданной головки, так как ω, V_э и Q — параметры головки.

Рис. 6. Зависимость V_э/V от ω_rp/ω при Q =0,4.

Рис. 7. Зависимость V_э/V от ω_rp/ω при Q =0,5.

Рис. 8. Зависимость V_э/V от ω_rp/ω при Q =0,6.

Рис. 9. Зависимость V_э/V от ω_rp/ω при Q =0,7.