Subwoofer 75ГДН1-4
Вместо предисловия.
Это мой первый сабвуфер и, к сожаленью, на момент его конструирования и изготовления я знал и имел опыта гораздо меньше, чем сейчас. Поэтому сегодня я бы сделал лучше и немного по другому, в тексте я об этом буду упоминать.
Прежде чем приступить к конструированию корпуса сабвуфера необходимо измерять параметры Тиля-Смолла динамика (предварительно «размяв» динамик синусоидальным сигналом на частоте резонанса в течении суток), с помощью которых можно определить тип оформления корпуса, смоделировать АЧХ и подобрать объем корпуса.
Параметры моего динамика 75ГДН-1-4 сильно отличались от паспортных (что не удивительно для динамиков производства СССР), поэтому всегда стоит измерять параметры каждого конкретного динамика, а паспортные параметры, заявленные производителем, стоит использовать лишь для ориентировочных прикидок.
Параметры Тиля-Смолла моего динамика видны на нижеприведенном рисунке (вверху справа). В качестве тип оформления был выбран фазоинверторный, в виду низкой добротности динамика Qts =0,476 (Критерии выбора оформлений: для закрытых ящиков Qts >0,6 , оптимально Qts =0,7, для фазоинверторов Qts <0,6 , оптимально Qts =0,39)
При конструировании корпуса сабвуфера отталкивался исходя из соображения минимальной площади лицевой стенки сабвуфера, на которой по моему желанию должны располагаться динамик с фазоинвертором. Ассиметричное расположение динамика и фазоинвертора выбрано не случайно – оно выигрывает перед симметричным. Глубина ящика выбиралась из условия размещения трубы фазоинвертора, т.к. не хотелось идти на ухищрения с гнутьём трубы. Здесь важно отметить об одном важном моменте: для того чтобы фазоинвертор работал (обеспечивал необходимую пропускную способность потоков воздуха), перед его отверстием внутри корпуса не должно быть преград, в том числе и заполнителя, и между ним и стенкой сабвуфера должно быть расстояние минимум равное диаметру фазоинвертора.
Получив внутренний (чистый) объем корпуса (кстати, из него нужно вычесть всё то что находится внутри корпуса: объем динамика, фазоинвертора, распорок и т.п.) можно окончательно получить результирующую АЧХ при помощи программ по проектированию АС или сабвуферов, к примеру я использовал JBL Speakershop .
В качестве материала использовал ламинированное ДСП 16мм. Лучше конечно для сабвуферов использовать ДСП потолще минимум 20мм, например из двойных стенок, т.е. 32мм и без ламината внутри корпуса. С этим я боролся так – я усилил стенки, выполнив их в виде сендвича: наклеил на ДВП линолеум на клее ПВА и сверху на тот же клей ПВА лист ДВП толщиной 2,5 мм (толще даже лучше) и сверху всё это стянул саморезами к ДСП сеткой шагом не реже 100х100мм. Это конструктивное мероприятие относится к вибродемфлированию корпуса т.е. позволяет снизить резонансы и вибрации корпуса, тем самым снизив влияния призвуков корпуса на звук.
Стенки корпуса крепил при помощи деревянных брусков на клею и стяжкой саморезами не реже чем через каждые 100мм. Чем толще бруски тем лучше. Нужно использовать бруски не сечением менее 20х20мм.
На фото ниже видны стенки отделанные сэнвичем из линолеума и ДВП на клею и стянутого саморезами. Внизу передняя панель ослабленная отверстиями динамика и фазоинвертора выполнена из двойного сендвича, лучше конечно было бы сделать ее из двух стенок ДСП и сэндвича.
Для снижения вибраций стенок внутрь корпуса я ввел распорки во всех направлениях, соединенные друг с другом. Эффективней использовать шпангоуты – внутренняя стенка с большим овальным отверстием или несколькими отверстиями для придания еще большей жесткости корпуса.
На фото ниже сабвуфер уже с установленной трубой фазоинвертора. В качестве фазоинвертора я использовал трубу ПВХ. Диаметр и длину фазоинвертора вам посчитает программа, которую вы будете использовать для расчетов. Для снижения вибраций стенок фазоинвертора, я выполнил их виброизоляцию из одного слоя линолеума на силиконовом герметике, предварительно обмотав саму трубу несколькими слоями черной изоленты.
И в завершении сабвуфер установил на шипы. Использовал усилитель на 68 Вт / 4 Ом на микросхеме LM 3886, перед которым использовал ФНЧ с фазовращателем (см. ). Если Ваш сабвуфер имеет оформление в виде закрытого ящика, то для поднятия нижних частот Вам понадобится другая схема предварительного усилителя с корректором Линквица.
Данная статья перемещена со старой версии сайта (acust.narod.ru) с небольшими изменениями от администратора. Дата написания статьи - 2004 год.
Начнем с того, что сабвуфер представляет собой низкочастотную колонку для воспроизведения звука в полосе примерно от 25Гц до 150 Гц т.е. для передачи басов и глубины звука. Я расскажу как сделал свой сабвуфер на 75ГДН-1 .
Не все сабвуферы звучат одинаково хорошо. Их необходимо правильно рассчитывать, для этого необходимо знать основные параметры динамика, но лучше знать их все (их можно самостоятельно замерить или искать в справочнике).
Но несомненно если замеришь их сам то получишь более точные параметры, потому как одинаковых динамиков не бывает и доверяться справочникам полностью нельзя (там описываются общие параметры, а у каждого динамика есть свои отклонения).
К примеру вот параметры моего динамика 75ГДН-1-4 (30гд-2):
| Эффективный рабочий диапазон частот | Гц | 31,5...1000 |
| Уровень характеристической чувствительности, не менее | дБ | 86 |
| Неравномерность АЧХ | дБ | 10 |
| Номинальное среднее звуковое давление | Па | 1.26 |
| Полный коэффициент гармонических искажений при подведении мощности, соответствующей номинальному звуковому давлению, на частотах ниже 1000 | % | Гц |
| Номинальное электрическое сопротивление | Ом | 4 |
| Предельная шумовая (паспортная) мощность | Вт | 50 |
| Предельная долговременная мощность | Вт | 65 |
| Предельная кратковременная мощность | Вт | 100 |
| Частота основного резонанса | Гц | 30±3 |
| Полная добротность | 0,45±0,25 | |
| Эквивалентный обьем | м 3 | 0,1 |
| Габаритные размеры | мм | d250x120,3 |
| Масса | гр | 4750 |
Зная свои параметры мы с лёгкостью заносим их в программу JBL SpeakerShop (программа для расчёта размера корпуса сабвуфера, а также для расчёта размеров фазоинвертора). Вы можете найти её на этом сайте.
Заносим параметры в программу и получаем необходимые для нас данные: размер ящика (в литрах или в кубических дециметрах), по формуле считаем подходящую форму сабвуфера (он может быть в форме куба, или прямоугольным но объём сохраняется тот же). Формула для расчёта объёма: A * B * C = V (дм3) или (литров). Объём мы знаем, теперь находим размеры ящика, где: A - длинна (cм), B - ширина (cм), C - высота (cм). Перемножаем эти величины и получаем объём.
Далее нам необходимо выбрать частоту резонанса на которой будет работать наш сабвуфер. Она выбираеться по максимальному уровню т.е. меняя объём ящика и задавая значения резонансной частоты мы выбираем нужную нам частоту резонанса т.е. частоту на которой у нас высокий уровень сигнала (это можно увидеть по графику в самой программе). Примерно, она колеблется в пределах резонанстной частоты самого динамика.
Порядок изготовления сабвуфера
Для изготовления сабвуфера на 75ГДН-1 в первую очередь я выбрал динамик (всё начинается с него). Желательно для этого использовать импортные динамики с полипропиленовым дефузором, но за неимением такого я взял обычный советский НЧ динамик 75ГДН-1 от акустической системы Radiotechnika S90. Замерил параметры, внёс в программу и высчитал размер ящика и подходящую частоту резонанса. Выбрал удобную форму ящика в виде куба. А после расчитал размеры фазоинвертора под эту резонансную частоту (фазоинвертор необходим для более эффективного поднятия басов на частоте резонанса).
Объём получился - 30 литров.
- Частота резонанса - 61 Гц.
- размер фазоинвертора: D = 11 мм. L = 19 мм. , где D - диаметр и L - длинна трубы
Ящик собирается из фанеры толщиной 20мм. (можно толще), внутри ставятся бруски 50х50мм (для жёсткости корпуса). Крепление производится при помощи шурупов или саморезов и клея ПВА. После того как соберём ящик нужно его покрыть изнутри лаком (это придаст дополнительную плотность и герметичность корпуса).
После того как корпус будет готов и высохнет начинаем делать отверстия под динамик и под фазоинвертор исходя из диаметра динамика и фазоинвертора при помощи электролобзика. При установке динамика вместе стыка его с корпусом необходимо покрыть герметиком (для герметизации) и закрепить на болты или саморезы, а фазоинвертор изнутри в месте стыка желательно проклеить клеем ПВА смешаного с опилками. Внутренность саба необходимо покрыть демпфирующим слоем ваты или паралона (для бархатистости звучания) только уверяю вас, ни стоит заполнять его полностью. Потом корпус нужно отшлифовать и подравнять углы. Поверхность готового сабвуфера осталось только покрыть декаративным материалом, например это может быть войлок.
В итоге мы получаем готовый сабвуфер остается добавить усилитель со встроенным сабвуверным каналом.
Многие зададутся вопросом, зачем нужен был весь этот геморой, мол плохо играет, бла бла бла. Тут всё просто, нам было интересно что из этого выйдет, да и лишний раз размять руки не помешало бы. Можно было купить и готовый вариант, но то что сделал сам, приносит намного больше удовольствия.
Тема будет содержать примерно 58 фоток, мыслями и комментариями, почему где то отошли от идеи автора.
На первой фотографии собственно, первые мысли по поводу того, что бы пригодилось.
Материал, поскольку я проживаю в Норильске, то найти что то достойное не получилось, пришлось распилить списанный школьный шкаф….
Сначала естественно делали основное отверстие для динамика.
Вот примерно таким образом он установленн
Опорная конструкция, брусков, чтобы динамик держался стойко…
Нижняя часть корпуса, естественно повсюду бруски, для плотности всё швы\соединения смазывали герметиком. А то вдруг будет фонить:-))
Динамик обжился аналогично.
Отверстия для фазоинверторов 110 и 75. Первое было ясно сразу, это пластиковая труба, автор указывал что можно найти и 75, но у нас в городе их явно не было. Процесс создания остановился, стали думать, и вымерять что то подходящее
И вуаля, банка чипсов+кока кола (удар по здоровью во имя дела, как же чипсы без коки) решила проблему…
Поскольку банка была короткой, было принято решения наращивать её, сеточка, эпоксидный клей, всё как полагается. Клей брали старой закалки, который сохнет 24 часа.
Вот процесс залития, так же зафиксировали 110мм фаз, он хоть и держался, но надёжность вызывала сомнения. Высохло и стало прекрасно.
Предварительная установка, сборка, смотрим где криво вырезали…..
Поскольку уж очень хотелось глянуть вид как оно получается..продолжили начатое.
Продолжаем сборку, делали основательно, стараясь не лепить леваков….
Вид с другой стороны, поролон клеили на клей для потолочных плиток, вроде не отрывался….
Быстренько готовую конструкцию подключили к Microlab H500d, подключили методом замены штатного саба, на тестовый, играет, довольны. Продолжаем пить кофе….
Крутим крепления для фильтра, естественно откуда снят он, уже и так ясно.
Поясню, что по идее если выводить звук с ресивера, то там уже идёт канал для саба, и фильтр не нужен. Но на всякий случай поставили, в дальнейшем он будет отключен.
Теперь клеим ленту, для чего? Суть идеи проста, швы на задней крышке которая будет откручиваться мажем герметиком, закручиваем, и получаем герметичность. Бумага для того, чтобы оно верно запомнило своё место и легко отклеилось. Что в итоге и вышло.
На этой картинке первичный вариант соединения. Саб идёт как пассив. Мысли про усилитель….
Вторые сутки сборки. Примерно попробовали собрать всё в кучу, появились новые элементы… Больше всего радует, наличие таблеток, ибо собиралось всё в обыкновенной двухкомнатной квартире….
Кабель для саба, в дальнейшем будет ещё толще, зачем? А я даже хз, но вроде хуже от этого не будет….
Решётки для фазоинверторов, в виду работы в IT деятельности, естественно первое что вспомнилось по размерам….
Одна решётка оригинал, а вторую обрезали..
Поехали, выводить углы, убирать швы, оказывается не так уж и ровно вырезали доски…..или может шкаф от времени повело….
Красим пластик, не поверите чем, краска для обуви…..проклятая лень и ночь на улице (хотя летом у нас полярный день, но магазины уже закрыты) а очень хотелось собрать….
Шпильки, от оригинальных размеров было накинуто пару см в длину. Произведено в Норильском Медном Заводе, старым знакомым, цена 1-го 100р.
Опыт показал качество изделия, все 1 в 1.
Одинокий шпильк….
Начинаем шлифовать, сейчас жалею что делали в ручную, но не было времени, а шлиф машинку принесли бы через 5-6 дней…..
Так же видно сам процесс сушки…
Отслаивание задней крышки, легким ударом не получилось, в итоге резали.
А теперь пошла лента.
Тут прошу заметить, ребята, не берите дешёвую китайскую плёнку, старайтесь найти Германскую, отличить её легко по плотности и качеству, она реально намного лучше и дольше служит. А поскольку в момент строительства в магазинах как оказалось её нет, пришлось лепить этим..
Крутим ножки…..с-ка наделали дырок в полу из за них…..
После того что всю ночь не спали, а творили это чудо, появились первые косяки.
1. Откровенный завал задней стенки по ровности наклеивания (назвали это оригиналом дерева =)
2. Непонятно как, но неверно сделали отверстие.
3. Ужасно поклеили дно, с фразой “а кто будет смотреть?”
Тестовый вид.
Вид с лапками, и носками….. Кстати, выбирающие стенки на предыдущем фото, весьма классно смотрятся в итоге
Ну а вот это чудо в тестовом месте, сейчас естественно стоит в углу, и в паре с динамиками Monitor Audio Silver RX6
Как вы помните, саб пассивный, спустя пару месяцев, с мастер кита прибыл усилитель D класса AB класса и блок питания. Лепим радиатор..
Помните про завал задней крышки?
ковёр детектед…
На лапках пластик, чтобы не грыз бетон
Вот конструкция усилителя.
Заливаем разъёмы и крепления.
Кстати, висит усилитель на креплении от свича АтелеСинк, или как там их….
Вот такой вид сзади, фактически итоговый вариант. Когда клеили разъём на саб, попался клей который скушал плёнку…
В целом это конец. Что я хочу отметить.
Усилитель был выбран неудачно, он реально вечно фонил, даже при наличии земли, пришлось делать “Понижающий фильтр на базе трансформатора” теперь на линии до саба, стоит этот ужас техники, и благодаря нему, фона нет.
Изначально был взять динамик с твёрдым резиновым подвесом, у него жёсткий басс, реально бил в голову и только мешал, выменял его на 8-ми омный с мягких подвесом, причин было две, по первых мягких подвес значительно улучшил басюльку, и для работы усилителя в мостовом режиме как раз нужно было 8Ом.
Что осталось непонятно, так это при предельной громкости (а это реально когда невозможно слушать, ибо трещит шкаф и стёкла) звук берёт и просто пропадает, но поскольку так жёстко я не слушаю, то и не заморачивался по этому поводу. Позже был создан младший брат саба, на основе динамика по скромнее.
87-го года выпуска, на нем уже был заменен подвес и довольно качественно. Давайте взглянем на старый корпус колонки АС-90.
Старая колонка, и мой короб
По моим подсчетам 60 литров чистого объема и крохотный порт давали настройку в районе 20 Гц, по-моему, это грубейшая ошибка конструкторов, так низко не настраивают свои короба даже любители злейших негров. От такой низкой настройки пользы абсолютно никакой, хотя если посмотреть в документацию к тому же 75ГДН можно увидеть Fs=25 Гц (±5 Гц), но это вызывает сомнения, так как Fs низковата для легкого бумажного 10″ подвеса.
В общем что тут рассуждать, измеряем реальные параметры динамика: Fs=36,7 Гц Qts=0,42, Vas=44 литра. Считаем в Bassbox 6 Pro оптимальное оформление. Сабвуфер планируется устанавливаться в ВАЗ 2112, добавляем файл передаточной функции данного автомобиля, получаем вот такой график:
Фазоинвертор 45 литров 38ГЦ. Белый график АЧХ сабвуфера в свободном поле, красный - с учетом ПФ ВАЗ 2112.
АЧХ можно чуть выровнять опустив настройку порта, но это далеко не насос и 38Гц будет достаточно. Такой короб должен играть от 33 Гц до 57 Гц (по уровню -3 dB), частоты выше 60 Гц, салон уже не усиливает и даже глушит, так что мидбас просто обязан перехватывать эстафету у сабвуфера на 60 Гц. В той же программе Bassbox задаем параметр мощности 100 Вт и смотрим график зависимости линейного смещения диффузора от частоты, ниже 33 Гц ход начинает превышать x-max, соответственно сабсоник необходимо настраивать именно на эту частоту, достаточно будет 2-го порядка. Довольно высокая чувствительность динамика (более 90 dB), позволяет сэкономить на усилителе, хватит 2*80Вт, если подключить мостом к 8-ми омной головке, да и усилителю будет легче работать.
Сборка
Тут ничего особенного, материал советская ДСП.
Сам динамик, короб и труба
Кстати она по плотности лучше многих современных материалов, примерно как МДФ. Распиливаем, собираем с помощью клея и саморезов, порт - обычная 110-я труба.
Динамик довольно старый, короб собирал с ностальгией))
Отверстия вырезал лобзиком
После сборки обтянул черным кожзамом подложив снизу слой 5 мм поролона
Провод вывел через герметичное отверстие, никаких лишних соединений:
Фото, чтобы подразнить аудиофилов. Обычный ПВС 2х2,5 мм²
Решетку и порт покрасил автомобильной краской и залакировал
Сначала прошиваем стороны на швейной машинке, затем вручную стягиваем нитками
Вид с другой стороны
Все в черном стиле
К сожалению, в машину еще не поставил (в поиске простенького двухканальника), но домашнее прослушивание от TDA-шки удивило, звучит отменно, я бы никогда не променял его на тупые “насосы”, которых щас хоть пруд пруди. Всем добра и удачных выходных.
Может показаться странным, но динамик в основном характеризуют три параметра, предложенный Тиллем и Смоллом :
Fs
- это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления.
Она так и измеряется - динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих
предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик -
массы подвижной системы и жесткости подвески.
Qts
- отношение передаточной функции динамика на частоте Fs к
передаточной функции на частотах, где амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) динамика горизонтальна,
т.е. на частотах выше Fs. Другими словами, Qts -характеризует эффективность динамика на резонансной
частоте.
Vas
- объем воздуха, который обладает гибкостью (величина обратная упругости)
такой же, как и подвижная система динамика.
При размещении динамика в закрытом ящике (ЗЯ) гибкость воздуха внутри ящика добавляется к гибкости подвижной системы динамика и его резонансная частота изменяется. Существует следующая закономерность, при помещении динамика в ящик объемом Vas его резонансная частота Fs и добротность Qts возрастают в 1,4 раза.Измерить эти параметры при первый взгляде на конструкцию довольно геморойно, но проделав это один раз - все сомнения пропадают - всё оказывается достаточно просто.
Для начала надо подготовиться:
ЗЯ я сразу отмёл - зачем мне колонка с низким КПД? Динамик и так не самый мощный - номинал 50Вт, максимальная 75Вт. К тому же внутри колонки нехилое давление создается, что требует особой герметичности. И параметр Fs/Qts не подходит для моего динамика. Правда, ЗЯ это и самый маленький ящик из всех - что может оказаться иногда важным.ФИ я не захотел делать по трем причинам:1) надо супер ровную дырку делать и потом чем-то её закрывать, иначе мой ребенок сразу приговорит динамик 2) надо ставить фильтр для обрезания частот свыше 200Гц, иначе 75ГДН дальше звучит совсем не cool. 3) нормальный спад на низах получался при диких размерах ящика 120-150л(еще один шкаф в квартире), меня бы жена выперла вместе с этим сабвуфером:) НО! Fs/Qts=74, т.е. динамик наиболее подходит для ФИ, а низы классные дает при этом, только вот РАЗМЕР 8(. Тут надо учесть, что для одиночных бандпассов подходят практически те же динамики, что и для фазоинверторов.
Бандпасс мне подошел и понравился больше всего. Фильтр делать не надо - сам корпус фильтрует. Динамик внутри спрятан - не проткнешь. И расчеты в программах показали наилучшие результаты при уместном размере...
Расчет и проектирование ящика.
Расчеты показали у Бандпасса относительно неплохие размеры и неплохой спад на низах, однако всё равно спад сильно зависел от объема и пришлось идти на компромисс, немного уменьшив ящик до 65л. Расчеты я провел сразу в трех программах, дабы проверить верность того, что я соорудил. Результаты практически сошлись. Я использовал WinISD 0.44 , WinISD Pro Aplha и JBL SpeakerShop или BassBox (найдите 10 отличий называется). Понравилась мне больше всего первая прога, вторая была жутко глючной (на то она и Alpha), но в некоторых отношениях полезной, третья - просто подтвердила мои расчеты (у неё очень неудобный интерфейс - плохо менять параметры на лету, подбирая значения для размера камер и фазоинверторов, а после каждой загрузки нужно в метрическую систему переключаться). Итак чего получилось - смотрим графики (взять файлы проектов можно будет далее).
