Как подобрать динамик для сабвуфера

Советы по выбору автозвука

При выборе автомобильного сабвуфера следует помнить, что любой сабвуферный динамик для его правильной работы должен быть грамотно и верно оформлен акустически — установлен в рассчитанный для него корпус. Угадать и подобрать корпус практически не возможно. Все нужные параметры для расчета корпуса всегда есть в характеристиках сабвуферного динамика, а чаще и все варианты корпусов, в которых данный динамик зазвучит.
Автомобильный сабвуфер размера 12 дюймов будет давать Вам хорошее звуковое давление в сочетании с детальность и глубиной баса.

Сабвуфер в автомобиле предназначен для воспроизведения нижнего и среднего баса.

Краткое описание основных характеристик автомобильных сабвуферов:
Максимальная мощность сабвуфера — цифра «от балды», которая указана для введения покупателя в заблуждение, обращать внимание на нее не стоит.
Номинальная мощность сабвуфера — как правило, настоящая мощность, которую можно подать на сабвуфер и получить при этом звук без искажений. Как правило для нормального звука саба в авто достаточно 150-300 Ватт, для того, чтобы волосы шевелились и бас чувствовался всем телом 300-600 Ватт, а все что выше для фанатов или глухих.
Чувствительность сабвуфера — звуковое давление в дБ которое может воспроизвести данный динамик. Чем выше, тем лучше.
Резонансная частота сабвуфера — частота резонанса динамика. Приемлемое значение 25-35 Гц. Ниже 20 Гц бывает редко, выше 35 считается высокой для сабвуфера, что не есть хорошо.
Добротность автомобильного сабвуфера — в данном случае не качество изделия, а соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса.
Эквивалентный объем сабвуфера — объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса сабвуферного динамика. Эта величина определяется жесткостью подвеса и диаметром диффузора динамика. Ни в коем случае не считать эту величину объемом корпуса для динамика.

На основании последних 3-х рассчитывается правильное акустическое оформление для сабвуфера.

Авто-сабвуфер это именно та вещь, где в отличие от выбора акустики в автомобиль есть смысл обращать внимание на величину магнита. Особенно если Вас интересует мощный саб. Диффузор, как и везде в акустике, рекомендуем прессованный картон — лучшая жесткость при небольшом весе, с водоотталкивающей пропиткой. Подвес — резина или каучук. Также стоит обратить внимание на производителя — его стаж работы в этом секторе и как фирма зарекомендовала себя на рынке, а также на наличие гарантии в случае неисправности.

При выборе сабвуфера стоит помнить, что гарантировать, что купленный Вами сабвуфер зазвучит в Вашей системе и будет Вас устраивать по качеству звука, не сможет даже продавец автозвука с 10-ти летним стажем. Слишком много нюансов и тонкостей в этом секторе. Покупать автомобильный сабвуфер стоит только там, где Вам его заменят в течение нескольких дней, если звук Вас не устроит. А самый лучший вариант, это выбрать в магазине 2-3 варианта от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей и прослушать в своем авто. Это избавит Вас от покупки, которая может не приносить удовольствие своим звуком, а гудеть и раздражать Вашу нервную систему.

Акустическая система размера 16,5 см как правило ставится в штатные места в двери автомобиля или на тыл в полку. Такие динамики могут быть подключены как к автомагнитоле, так и к внешнему усилителю мощности. При выборе 16,5 см акустики как правило ожидают от нее воспроизведения полного частотного диапазона, что позволяет собрать систему на 4-х динамиках и автомагнитоле при правильной установке с весьма достойным звуком.
Выбирать автомобильную акустику по размерам магнита, не стоит. Если магнит большой, то это не значит что динамик будет хорошо звучать. В топовых и мощных моделях акустики используется неодимовый магнит, который очень мал по габаритам и при этом очень эффективен. Гораздо важнее то, что находится с лицевой стороны динамика. Это диффузор и подвес. Лучший вариант изготовления этих компонентов: для диффузора бумага или прессованный картон с обязательной водооталкивающей пропиткой (автомобильная акустика как правило работает в суровой среде и должна быть по максимуму защищена), для подвеса диффузора — мягкая резина или каучук, но ни в коем случае не тряпка.

Встроенный твитер желательно должен быть шелковый. Шелковая пищалка воспроизводит более широкий диапазон АЧХ и не режет слух не большой громкости, то есть играет более правильно. Металлическая же пищалка будет резать ухо и особой детальности от нее не получите.

Очень хороший признак для таких динамиков в авто — наличие внешнего кроссовера. Чем больше деталей в кроссовере, тем выше его порядок, как правило.

И самое основное в акустике — то, как Вы ее установите. Помните, что даже самый дорогой и качественный динамик без акустического оформления не зазвучит. Для того, чтобы услышать звук, акустику надо установить в акустический объем. В абсолютном большинстве автомобилей этот объем в заводском исполнении — что консервная банка в плане акустики. Например, чтобы динамик зазвучал в двери автомобиля ее надо шумо-вибро изолировать, желательно в 2 слоя и закрепить динамик не к металлу, а через деревянное проставочное кольцо. Только после этого в Вашем авто будет звук. Также очень важно не путать полярность при подключении динамиков, так как это приведет к полному отсутствию басовых частот, так как динамики будут работать в противофазе и гасить друг друга.

4-х канальный усилитель мощности чаще всего используемый в автомобильных системах. Подключается, как правило, на 4 динамика или 2 динамика + сабвуфер, крайне редко двумя мостами на сабвуфер. Достойные внимания варианты есть у DLS, Alpine, Boston Acoustics, Audison, Eton, JL Audio, Rockford Fosgate, Genesis, Kicker, Zapco, Magnat, Mac Audio, JBL, Blaupunkt.

Выбор 4-х канального усилителя мощности в авто достаточно сложное занятие в котором сложно определиться лично, так как для этого требуется как минимум прослушать несколько вариантов желательно в своей системе, что довольно сложно и чаще всего не реально организовать на деле. Поэтому при выборе усилителя приходится полагаться чаще всего на производителя, советы продавца, чужой опыт.

Рассмотрим основные характеристики 4-х канальных усилителей.

Самая главная и основная, на которую, как правило, полагаются при выборе усилителя — мощность. Однако стоит заметить, что многие фирмы ее намеренно завышают, чтобы ввести потребителя в заблуждение, а некоторые наоборот занижают, чтобы пройти в более низшие классы соревнований по автозвуку. Мощность стоит рассматривать только номинальную, максимальная и пиковая это не характеристика, на которую стоит полагаться. При этом желательно учитывать, что при указании номинальной мощности все серьезные производители всегда указывают КНИ (коэффициент нелинейных искажений) и сравнивать мощности разных усилителей можно только при его равном значении. Также стоит учитывать номинал предохранителей на усилителе, , как правило, потребление тока — это основной показатель, который свидетельствует о мощности. И еще стоит помнить, что мощность актуальна при выборе усилителя для сабвуфера, для акустики значительно важнее качество звука. Стоит выделить что показателем серьезности подхода производителя к изготовлению усилителя является сертификат с серийным номером и ручным замером мощности усилителя, который идет с ним в комплекте.

Регулировки встроенного кроссовера 4-х канального усилителя. Встроенный кроссовер усилителя позволяет срезать с каналов ненужные частоты. Используется чтобы убрать с динамиков нижний бас, либо с сабвуфера голос и верх. Также существует усиление баса на выбранной частоте, сумматор каналов., как правило, усилитель мало установить правильно в систему, чтобы он заиграл требуется еще правильно его настроить и отрегулировать, поэтому чем больше встроенных регулировок на усилителе мощности, тем лучше.

Класс AB, D. Усилители класса AB обладают относительно не большой мощностью, но при этом очень хорошим качеством звука, используются, как правило, на акустику. Усилители класса D имеют большую мощность при невысоком качестве звука, хорошо подходят для сабвуферов. Также стоит сказать, что усилители класса D достаточно компактны по своим габаритам.

Мостовое подключение — подключение одного динамика (обычно сабвуферного) на пару каналов усилителя. При таком подключении мощность каналов суммируется. Есть практически во всех современных автомобильных усилителях.

Спасибо Драйвовчанину kola-ni

Решил размножить статью, дабы большее количество народу стало более грамотным перед покупкой.

FAQ по проектированию сабвуферов для желающих с пониманием сделать свой сабвуфер .

Данная статья в основном ориентирована на людей, которые хотят иметь сабвуфер собственной сборки, однако не имеют никаких знаний об этом и не знают с чего им начать, однако имеют очень много энтузиазма. В этой статье я попытаюсь доступным языком и наиболее полно рассказать об основных моментах в соответствии со своим пониманием и знаниями, полученными из форумов, книг, опыта других людей, также имея за своими плечами небольшой опыт.
И так начнем:
Что такое сабвуфер? – ну, прежде всего это все та же обычная колонка, что может стоять у вас на рабочем столе или полу, излучение звука происходит по средством движения мембраны динамика, за одним небольшим исключением – это то, что сабвуфер воспроизводит довольно узкий участок звукового диапазона. Как большинство могло заметить, что акустические системы с сабвуфером имеют несколько колонок и всего одни сабвуфер (по крайней мере большинство). Но почему так? — ведь все мы знаем, что для получения стерео эффекта нам необходимо 2 колонки, а в системах 5.1 с декодером объемного звучания вообще 5 колонок, тут в дело и вмешивается физика. Всё дело в длине звуковой волны на разных частотах: не вдаваясь в подробности, скажу, что на средних и высоких частотах длина волны сопоставима с физическими размерами самих излучателей (динамиков ), из-за чего мы имеем такую неприятную особенность как направленность излучения ( при прослушивании музыки если отойти в бок от колонки, то становится тише 😉 ) , также немаловажный факт что стерео образ в основном формируется на средних и высоких частотах, тогда как в области работы сабвуфера длина волны значительно больше физических размеров излучателя и от того будете вы находиться прямо напротив излучателя или отойдете в бок от этого громкость не измениться.
Так мы подходим к тому, что в звуковом диапазоне работы сабвуферов можно обойтись всего одним.
Но все-таки сабвуферные динамики, отличаются от мидбасовых, которые могут находиться в двухполосных колонках, возможно находящихся у вас на столе. А отличаются они тем, что динамики сабвуфера излучают только самые низкие частоты и работают только в поршневом режиме (это значит, что центральная часть диффузора динамика и его края движутся совместно), а мидбасовые работают и в поршневом режиме и не в поршневом (когда края диффузора отключаются) так вот в зависимости от конкретного сабвуферного динамика простирается до 150-300 Гц (обычно), но нам важно другое, а именно то что пока динамик движется в поршневом режиме то его работу можно смоделировать с помощью вычислений или же специальных программ типа jbl speaker shop , bassbox , и прочих, но из-за особенностей излучения я не рекомендую использовать сабвуферные динамики на частотах выше 100-120 Гц т.к. тут уже начинается такой неприятный эффект как возможность определения откуда идет излучение, а нам надо чтобы мы не могли этого определять, только тогда при прослушивании музыки нам будет казаться, что бас идет прямо из настольных колонок. Вернемся к нашему поршневому режиму работы динамика и возможность смоделировать это. В этом нам помогут параметры тиля-смолла.
Основными из них являются:
FS – резонансная частота, измеряется в герцах
Qts – полная добротность, влияет на силу излучения динамика на резонансной частоте (чем больше добротность, тем громче динамик может кричать на своей резонансной частоте без изменения подводимого напряжения), не изменяется ни в чем
VAS – эквивалентный объем (это не объем оформления, в который следует устанавливать динамик!), в этом объеме в закрытом ящике у динамика возрастет резонансная частота и добротность в 1.41 раза, измеряется в литрах и прочих мерах объема
Немного комментариев: FS и QTS определяют какой вид оформления следует использовать для динамика, а также нижнюю воспроизводимую частоту , когда VAS будет определять необходимый для этого объем .
Если хотите более подробно почитать – вам сюда:
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0305/htm/020-027.htm
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0405/htm/054-057.htm
Пару правил подбора динамиков для будущего саба
FS/QTS =:
1)меньше 50 – то это динамик для закрытого вида оформления или бандпасс 4-ого порядка
2)70-100 – это динамик для фазоинверторного вида оформления (фазика )
3)если больше 100 – это динамик для оформления бандпасс 6-ого порядка
4 40-70 для бандпассов 4-го порядка
Вот так вот мы подобрались к видам оформления динамиков :
Основными являются :
ЗЯ – закрытый ящик
ФИ – закрытый ящик с фазоинвертором
БП – бандпасс (или полосовой сабвуфер)

Каждый из видов оформления имеет свои преимущества и недостатки:
ЗЯ — быстрый и правильный бас, минусы – самая низкая эффективность относительно ФИ и БП, если вы хотите низко играющий сабвуфер (до 30 Гц) то повышенные требования к размерам и ходу диффузора динамика (читай цена). Излучателем является только сам динамик. Самый простой в настройке.
Могу посоветовать использовать 12”- динамики с линейным ходом +-8мм и более
ФИ – при правильной настройке – довольно неплохой и ровный бас, на самых низких частотах (30-45) Гц может быть немного затянут, меньшие требования к динамику относительно хода и размера диффузора из-за того что излучателем на низших частотах является фазоинвертор и он “тормозит” диффузор динамика не давая ему болтаться, однако ниже частоты настройки фазоинвертора динамик не получает никакого сопротивления движению и поэтому нужно использовать фильтр ифранизких частот, в противном случае можно испортить динамик механически. Излучателями являются динамик и фазоинвертор, тяжелее в настройке. Многие новички полагают что труба – фазоинвертор является просто дыркой, но это не верно, она тоже излучает звук, но ниже чем воспроизводит динамик. Подробнее можно почитать здесь: http://www.avtozvuk.com/az/1998/01/p56-59.htm . рекомендую использовать 10”- 12” динамики.
БП – при правильной настройке является лидером по эффективности по преобразованию подводимого к динамику сигнала, вместе с тем имеет затянутый характер баса, не рекомендуется для музыки, излучателем является только фазоинвертор (-ы), является самым сложным в настройке и не рекомендуется для использования людьми без опыта, поэтому далее обсуждать их не буду.
Ну, вроде основное уже выше изложено, можно приступать к проектированию:
Прежде всего, необходимо определиться с тем какой вид оформления вы будете использовать ЗЯ или ФИ, и тогда уже исходя из этого будем выбирать динамик. И так, начнем :
1) Не забываем про формулу fs/qts = меньше 50 – зя, больше 50 – фи, однако на граничном участке надо смотреть более конкретно
для ЗЯ можно порекомендовать динамик с параметрами FS – до 25 Гц , QTS – 0.55-0.7
для ФИ можно порекомендовать динамик с параметрами FS – 20-35 Гц , QTS – 0.4 -0.5 (можно использовать и динамики с добротностью и от 0.3 , но стоит смотреть за тем чтобы вас устараивала нижняя воспроизводимая чатота получившиегося сабвуфера ,имхо в таком случае стоит использовать динамики с резонансной частотой до 25 гц )
2) Так же извечный вопрос, можно ли использовать автомобильные сабвуферные динамики в домашних условиях ?- ответ крайне просто – да можно , но хочу немного пояснить разнице между домашними и авто сабвуферными динамиками :
а) Из-за того, что условия эксплуатации разные к авто динамикам предъявляются дополнительные требования по прочность (влагостойкость, вибро-ударостойкость и прочее) что выливается в удорожание динамика
б) Салон автомобиля, как и любой зарытый объем, имеет “акустическое усиление” т.е. в салоне автомобиля низкие частоты сами по себе усиливаются (так сказать бесплатный бонус) подробнее можно тут почитать http://www.avtozvuk.com/az/2000/08/p68-72-1.htm , что влияет на то, какие параметры будут проектироваться для динамика на стадии его разработки, чтобы для динамика можно было грамотно рассчитать акустическое оформление с учетом акустического усиления в салоне авто
в) Так как автомобиль не дом или квартира, то места в нем для большого сабвуфера нет, поэтому чтобы иметь конкурентоспособность производитель автосабвуферов борются за уменьшение требуемого объема для их сабвуферов. Основной способ это уменьшения VAS : оно достигает путем увеличения жесткости подвижной системы (горф + центрирующая шайба) динамика из-за чего увеличивается резонансная частота . Чтобы понизить резонансную частоту приходится увеличивать массу подвижной системы, за что в итоге мы расплачиваемся маленькой чувствительностью ( т.е. для получения того же звукового давления нам понадобится больше мощности вот можно почитать http://www.avtozvuk.com/az/Az_0105/ )htm/106-109.htm , http://www.avtozvuk.com/az/Az_0205/htm/084-087.htm ) , также увеличенными размерами магнита ( что сказывается опять на стоимости )
г) классические домашние динамики обычно отличаются: низкая FS – до 25 Гц, небольшая масса подвижной системы, высокая чувствительность, большой VAS, что требует объемистого оформления, классический авто динамик имеет резонансную частоту (FS) 25-40 Гц, низкую чувствительность, низкий VAS , повышенный резерв мощности, но также если параметры будут пригодны для домашнего использования, то объем оформления будет значительно меньше (но тут надо не попасть в один из неприятных казусов (смотрите дальше))
Ну, всё вроде мы определились с динамиком, посмотрели по параметрам, всё ажурно выходит, но не радуйтесь прежде временно, везде есть свои подводные камни и одним из основных является то, что параметры тиля-смолла указанные производителем довольно часто неточны, иногда бывает, так что по заводским параметрам это один динамик, а на самом деле может так получиться что его параметры “уехали” так далеко. что выбранный динамик совершенно не подойдет для выбранного вами вида оформления. Лично я когда выбирал себе динамик для сабвуфера я просматривал тесты сабвуферов здесь http://www.avtozvuk.com/az/rub/test.htm , я смотрел на то подходит ли сабвуфер по параметрам тиля-смолла, а также на то насколько разнились параметры между заявленными и измеренными тестерами и сразу отметал те у которых разница между заводскими и измеренными сильно разнилась ( у домашних параметры более-менее стабильные)
часто спрашивают, где можно взять недорогие, но хорошие басовики — как вариант могу предложить динамики от ACALAB .
Ну, все вроде мы определились с сабвуферным динамиком и приобрели его, теперь есть очень неприятная вещь, а именно то, что нам необходимо будет самим измерить параметры тиля-смолла, обычно на этой части все и кончается т.к. никто этим не хочет заниматься. Есть несколько методов измерения : http://cxem.net/sound/dinamics/dinamic57.php — довольно простой
http://www.bluesmobil.com/shikhman/arts/box.htm — довольно сложный, но и самый точный
Перед замерами необходимо размять динамик на ходе примерно половина-3/4 от максимально линейного на протяжении хотя бы 12 часов
также можно измерить параметры тиля-смолла с помощью программы jbl speakershop , у неё есть встроенный “измеритель” ( надо нажать test – loudspeaker ) там вам надо будет делать только то что там написано (правда на английском но там все схематически изображено и не обязательно знать английский язык в совершенстве, можно и вообще без знания но все же лучше азы знать (прямо в этой проге потом можно и рассчитывать акустическое оформление ) могу сразу сказать что понадобится : провода , линейка , вольтметр (тестер) с возможностью измерения до 0.001вольта , омметр, резистор мощностью 5ватт (можно и 2 вата ) сопротивлением 1000 Ом с точностью 0.2%-0.5% или если у вас есть точный омметр ,то можно взять резистор и с меньшей точностью , собственно динамик , хороший усилитель (обязательно чтобы не имел сабсоника и регуляторов тембра ) , герметичный закрытый ящик объемом примерно 30 литров с вырезанным отверстием под динамик (потом его надо будет туда вставлять ), компьютер с установленными программами — генераторами частот (в интернете их полно)
конечно, если вам это делать очень лениво, то можно выбрать динамик того производителя, у которого разброс между заявкой и фактом небольшая (из автомобильных могу сказать это herz es серии и alpine swr серии) но делать вы это будете на свой страх и риск.
Все, мы теперь имеем все, для того чтобы начать рассчитывать акустическое оформление для нашего динамика:
Для этого удобней всего будет использовать программу. Их в интернете есть много платных ,бесплатных и т.п. , как я в начале статьи упоминал jbl speakershop , bassbox и прочее …
Лично я пользовался jbl speakershop и далее буду рассказывать по нему.
Это главное окно программы
Нажимаем loudspeaker – parameters-minimum и в появившиеся окошко вводим
Manufacturer – название динамика
Model name – можно ввести тоже самое (это надо, если вы хотите сохранить проект и динамик в базе)
Потом вводите qts , fs , vas
Жмете accept

(кликните по картинке для увеличения)

Потом жмете options — window size – large

Вот теперь у нас есть главное окно программы, где отображается все что надо
Но фактически нам понадобится только normalized amplitude response и group delay.
Теперь жмем кнопку plot ,и у нас появляется несколько красных графиков

ДЛЯ ФИ:
На графике normalized amplitude response показывается будущая ачх сабвуфера смоделированной самой программой по её разумению оптимальности, в принципе программа неплохо подбирает акустическое оформление для саба где
Vb – объем ящика ,
Fb – частота настройки фазоинвертора
F3 – нижняя воспроизводимая частота сабвуфером по -3дб
Нажав кнопку Custom мы можем сами промоделировать изменяя объем и частоту настройки фазоинвертора, график должен быть без резких пиков, допускаются плавные подъемы, но при моделировании смотрим на график group delay, время задержки не должно превышать 16ms на 40 hz , желательно не более 12ms и не более 8ms на 50 hz .
вот такой ачх не должна быть

а вот такая ачх допускается :

Вот мы смоделировали объем и частоту настройки ФИ,
теперь переходим box – vent тут мы можем определить физические размеры для фазоинвертора т.е. длину при определенном диаметре ( для 10” динамиков рекомендую использовать трубу внутренним диаметром не менее 8см, рекомендую 10-12 , для 12” динамика минимум 10см диметра , рекомендую 12-16см , ну и если вы уж экстремал, то для 15” динамика рекомендую трубу диаметром не менее 16см . )
вверху будет подписано optimum и custom – это соответственно для проектов optimum и custom , надеюсь, догадаетесь, что к чему.
там где Dv – вводим внутренний диаметр трубы,
там где Lv вам выдаст необходимую длину трубы
( также хочу сразу предупредить, что от дырки ФИ до противоположной стороны внутри ящика должно быть не менее 1.5 диаметра трубы, т.к. если диаметр будет равен этому расстоянию, то произойдет виртуальное удлинение тоннеля на 0.85диаметра и частота настройки его изменится) вот подробнее http://www.avtozvuk.com/az/2001/10/p56-59.htm
также помните, что я упоминал раньше казус, который может случиться при моделировании акустического оформления с фазоинвертором? – так вот иногда так получается, чтобы настроить фазоинвертор нужного диаметра на нужную частоту бывает очень трудно т.к. её длина может получиться метр или даже два, тогда придется либо ухищряться, либо отказаться от применения этого динамика (т.е. еще на этапе выбора динамик стоит промоделировать его ) ,
Можно использовать несколько труб одного диаметра и одной длины, однако если поставить 2 трубы вместо одной, то их длина должна быть увеличена тоже в 2 раза! и так далее , 3 трубы — в три раза длинней
Добавлю, что оптимальным значением для динамика устанавливаемого в оформение типа ФИ является 0.37-0.39 (это длоя получения наиболее ровной ачх)
ДЛЯ ЗЯ
Тут все еще легче, т.к. изменять мы можем только объем ящика,
Тут есть тоже 2 возможности optimum -оптимальное значение считает комп, по умолчанию добротность получившийся системы стоит 0.7 (динамик имеющий данное значение в оформлении закрытый ящик имеет наиболее правильную ачх для данного вида оформления), однако методом научного тыка было доказано что далеко не всем нравится звучание такого оформления и поэтому мы идет в custom – и напротив qts пишем значение в районе от 0.8 до 0.9 и жмем accept ( динамик, имеющий такие парметры в офрмлении закрытый ящик имеет акцентированное звучание с небольшим преобладанием в узком диапазоне частот в зависимости от начального QTS и Fs динамика эта полоса может быть от 50гц-90гц до 80-130гц .) (однако такаже хочу заметить, что многим нравится сабвуферы с конечной добротностью 0.7 и ниже ( ниже 0.6 не стоит опускаться), и соответственно димнамик должен иметь добротность ниже чем та, на которую вы ориентируетесь. и смотрите на объем который получается при ориентировании на запланированную добротность )
После чего жмем plot и любуемся графиками
Vc = объем требуемого ящика
F3 – нижняя граничная частота по -3дб
Вот мы и разобрались с расчетом акустического оформления для динамика .

Переходим к следующему этапу построения сабвуфера – изготовление корпуса .
Но прежде хочу отметить несколько особенностей :
1) Программа вам рассчитывает только “чистый” объем оформления, без учета объема который вытесняется динамиком (1-4 литра), фазоинвертором (тут может быть разная величина обычно от 2 литров и до …. (у меня фазоинвертор отнимал 25 литров объема)), и распорки. После того как вы рассчитали, сколько будет занимать фазоинфертор, динамик, распорки – этот объем надо будет добавить объему рассчитываемого ящика!
Ну и зная, что после школы много чего забывается, приведу формулы для расчета объема
V(для трубы, в литрах)=(D/2)^2 x 3.14 x L /1000
V- Объем
D – Внешний диаметр трубы
^2- число получившиеся, в скобка возводим во вторую степень
х – знак умножения
L – Длина трубы
(все размеры в см)
V-(для ящика, распорок, в литрах) = ширина(см) х высота(см) х глубина(см)/1000
2) Незабываем, что получившийся объем и рассчитанные из него размеры – это внутренние размеры
Всё переходим к процедуре закупки деталей:
1)Начнем с самого главного, а именно с того какой материал использовать для стенок корпуса. На многих форумах спорят о достоинствах и недостатках того или иного материала . Основными из них являются : фанера , ДСП , МДФ. Трудно сказать, что из них лучше, в лидеры можно в принципе выделить МДФ, однако и его стоимость самая высокая. лично я делал из 2-х слоев 18мм ДСП склеенных между собою, также очень хорошие результаты дает применение совместно сэндвича из ДСП и фанеры. Такие экзотические материалы для корпуса как гранит или бетон не будем рассматривать .
2) Также не маловажный вопрос о том, какой толщины должны быть стенки корпуса. В зависимости от того, какой динамик используется можно в принципе использовать материал толщиной от 24мм до …. Сколько вам угодно, т.е. для 10” это 24мм, для 12” это 30мм, для 15” – не грех использовать 40мм ( И это при условии использования распорок! , также если у вас есть очень большое желание, то можно сделать полые стенки и внутрь их засыпать песок мелкозернистый (однако, конструкция получится совершенно не мобильная, её вес уйдет за 100кг)
Также рекомендовал бы утолщать переднюю и заднюю стенку т.к. часто ребра жесткости сделать между ними очень тяжело или невозможно

(кликните по картинке для увеличения)

3)Распорки – об их надобности или ненадобности тоже есть споры, однако хочу сказать, что сильно вибрируют даже 36мм стенки корпуса без распорок, так что лично мое мнение, что они нужны обязательно, также это связано с тем, что в домашних условиях тяжело подогнать стыки идеально точно друг к другу из-за чего жесткость тоже уменьшается,
Также площадь крепления ИМХО должна быть как можно больше, а не находиться в одной точке, на счет количества ребер – чем больше – тем лучше, но без фанатизма .
очень важный момент: при расчете местоположения распорок рассчитайте чтобы не оказалось так, что динамик нельзя вставить
Я сделал так: (то, что прикреплено на задней стенке не обращайте внимания – это так куски остались – решил их использовать, тем более что я экспериментировал с объемом и мне нужно было его уменьшать)

4) При сборке надо сажать на клей – имхо лучше всего ПВА, но пластины во время приклеивания должны быть плотно прижаты – это можно делать с помощью струбцин, но если их нет то – можно предварительно сделать дырок и посадить на саморезы. (для тех, кто никогда этим не занимался, напомню, что в дырку для самореза в прикрепляемой поверхности саморез должен входить свободно, а дырка в прикрепляющей поверхности должна быть такого диаметра, чтобы саморез не ломал ДСП/фанеру /мдф (т.е. на 3мм тоньше, чем саморез (примерно)). Закручивать это дело лучше электроотверткой или как я дрелью с насадкой под саморез (да и дрелью сильнее зажать можно, но стоит быть осторожным т.к. можно и вывих получить), т.к. вручную закручивать – врятле получится если еще в ДСП с горем на пополам возможно закрутить, то в фанеру или мдф – это будет настоящая пытка .
5) Фазоинвертор – обычно используются канализационные трубы, их можно найти на любом рынке строй материалов всевозможных калибров, то если труба длинная то лучше её каким либо способом усилить, возможно, как вариант ткань + эпоксидка. Как вариант тоже можно использовать трубы, на которые намотан линолеум в магазинах, трубы толстые – отличные в общем, да и платить за них не надо будет, подойдете и попросите – вам их хоть 20- штук дадут .
6) как выпилить отверстие для динамика и ФИ – если много способов:
Самый правильный – это фрезой – аккуратно и точно получится
Можно использовать специальные пилки для электролобзиков, которые позволяют по кругу пилить,
Также можно дрелью. По контуру рядом-рядом друг с другом делать дырки (но не выступать за пределы окружности, требуемой для динамика) и потом доделать дело с помощью электролобзика, после чего уже выравнивать вручную или с помощью еще чего – это уже как вы придумаете .
7) Корпус обязательно должен быть герметичным, настоятельно рекомендую все внутренние стыки промазать силиконовым герметиком
Теперь переходим к отделке . Тут сильно останавливаться я не буду. Тут решает только ваше смекалка и упорство .
Расскажу пару моментов:
1) Корпус должен иметь ровные стенки! На месте соединения боков один не должен выходить за пределы другого, если выходит – надо обязательно это убрать, обычно это делается шлифмашинкой .
2) Дальше могу предложить вариант для ленивых : ( для него нужно только чтобы стенки были в принципе ровные ) использование ламинированного ДВП (оно дороже обычного ДВП всего в 2 раза, а одного листа (метр на 3 метра) хватает вполне на весь сабвуфер (цена вопроса около 10 у.е. за лист (ну, по крайней мере, это у нас, в Беларуси)), или же использовать обычный ДВП и потом на него наклеить пленку. По краям по мере необходимости можно наклеить так называемые уголки .
3) Для тех, кто решится на покраску сабвуфера, а после покрытие лаком – могу сказать, что с поверхностью придется очень усердно поработать, технологии полной я не знаю т.к. не занимался этим, а использовал вариант 2 . Если вы уже решились на этот подвиг, уж не поленитесь поискать в интернете сами. Благо материала про это достаточно .
4) Есть всякие разные материалы, на форуме видел, как человек в виде отделки использовал что-то наподобие гранитной пленки или даже не знаю, как это называется, вид она имеет гранита (но это не обычная пленка, что продается в рулонах), так что смотрите, ищите …

Чего еще нам не хватает? — правильно, усилителя
Укажу пару моментов, которые очень часто интересует
1) Мощность. Мощность усилителя стоит подбирать исходя из мощности динамика , ориентироваться стоит на указанную RMS мощность, и делать (заказывать, покупать) усилитель примерно такой мощности. Можно и меньшей мощности
2) Какого класса использовать усилители? тут однозначного ответа нет, можно отдать предпочтение в сторону класса Д, из соображений удобства в использовании
Вот тут можно вычитать про классы усилителей http://www.soundhousepro.com/articles.php?id=16
3) использование микросхем (TDA 7293(4) LM 3886 и т.д.) разумно использовать только с маломощными динамиками типа 35ГДН, на крайняк с 75ГДН (кстати, чтобы знали, что 75ГДН расшифровывается как головка динамическая низкочастотная 75-ватная, и аналогично с остальными динамиками . гдв — головка динамическая высокочастотная и прочее. ), для раскачки автомобильных сабвуферных динамиков их явно не хватит, на счет домашних сабвуферных динамиков надо смотреть индивидуально, но лучше использовать транзисторные усилители, одним из самых отработанных, является усилитель холтона, это промышленная конструкция, поэтому в настройке самая простая и может стерпеть многое.
Вот материал по нему
http://www.sibaudio.ru/?id=30&pid=32&cid=7 , http://audio.micronet.lv/diy/soldering/fjedor.html
4) также для сабвуфера нужны фильтры и прочая атрибутика
вот интересный материал: http://audio.micronet.lv/diy/soldering/control.html
вот тут есть еще, попроще http://www.bluesmobil.com/shikhman/arts/subfil.htm

И на последок я оставил такое понятие как сабвуфер в комнате .
Помните, в начале статьи я рассказывал про длину звуковых волн в области работы сабвуфера? — так вот дело в том, что на этих частотах длина волны может быть сравнима с размерами комнаты, и из-за этого происходит интерференция волн (наложение волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление – в других. Результат интерференции зависит от разности фаз накладывающихся волн
взято с википендии.) т.е. при переотражении от стен будут создаваться участки в комнате с ослабленным звуком и участки с усиленным, причем усиливается/ослабляется не весь спектр частот, а определенные участки частот диапазона работы сабвуфера, и та красивая АЧХ, которую мы рисовали в программе нещадно уродуется, причем подъем возле стен будет на тех частотах, длина которых в 2 раза больше самой длинной из сторон комнаты, тогда как в середине комнаты наоборот будет ослабление, в стандартной комнате 5х4метра это частота 50 Гц (это самый сильный мод, так же менее выраженные моды будут для частот, длина которых в два раза больше высоты и ширины комнаты), звук становится гулкий и теряет свою структуру, поэтому выбирать местоположение сабвуфера необходимо очень тщательно и именно для того места, где вы будете сидеть обычно при прослушивании музыки.
Также еще один момент, правда, он касается больше физиологии человеческого уха. Дело в том, что человек имеет разную чувствительность внутреннего уха (которым мы в общем «слышим» ) и поэтому если взять динамик, который имеет линейную ( в указанном диапазоне она должна иметь обсалютную линейность (т.е. на любой из частот громкость будет одинаковой но в жизни такого нет, к сожалению )( а не ту что указывают производители на колонках (они указывают ачх с возможным завалом по краям чах (добросовестные по уровню -3дб, не добросовестные могут указать и по уровню — 40 дБ (-3дб — это примерно в 2 раза тише, когда скажем -10 дБ это будет тихо относительно остального диапазона, а -40 так вообще слышно ничего не будет)))) АЧХ скажем от 20 Гц до 5000гц, За контрольные точки примем 40гц и 3000 Гц, и подадим синусиодный сигнал одинаковой амплитуды (напряжения), и что мы услышим? — когда мы будем подавать сигнал на частоте 3000гц (средние частоты) после подадим сигнал на частоте 40 Гц, то 40 Гц будут слышны заметно тише, для справки скажу, что субъективно 20 Гц мы не услышим вообще, если он будет тише 100 дБ (децибел) а это уж совсем не тихо, на средних частотах при таком уровне мы постараемся скорей всего выключить как можно быстрее. Также при увеличении громкости эта разница между чувствительностью на разных частотах немного выравнивается.
Много вопросов также звучит на счет того куда динамик дожен быть направленю. Тут может быть только 1 вариант — как нравится, т.е. несуществует оптимального решения для всех случаев жизни . динамик может бытьт напрвлен и в сторону комнаты , и в стотрону стены , и в пол и в потолок и т.п. . направляя динамик в в какую-то определенную сторону, мы можем использовать колмнату, как своеобразный эквалайзер и регулировать звучание. Из всего я подробней остановлюсь только на на варианте направления динамика в пол . возникают вопросы какую высоту ножек использовать ,и тут я опять бессилен — это все подбирается исключительно на слух, но обычно 5-10 см, но хочу заметить что очень сильные вибрации идут в пол и звенеть может всё, да и соседям тоже это думаю не в кайф, можно использовать между динамиком и полом какую либо другую рассеивающую поверхность , но она должна быть очень жесткой например 5 см пластина гранита или 6-7 см пластина из деревянного массива или склеенной фанеры . т.е. зазор между пластиной и полом не важен, можно 1-2 см, или сколько угодно, а регулируется только зазор между динамиким и этой пластиной.
При ориентировании на стену действуют теже правила, однако смысла не вижу в этом, понятное дело если ориентирование на стену не является элементом поиска правильного местоположения сабвуфера (когга расстояние до стен более 50см )
Также вопросы задаются на счет отнотильного положения динамика и фазоинфетора — к сожалению тут аналогично предыдущему — можно динамик направить например вниз, а фазик в сторону комнаты , не рекомендую направлять фазик в пол .т.к. измениться его настройка .

Статья еще не полностью готова, будет дополняться, и редактироваться, по своим замечаниям и предложениям обращайтесь на форум, ник Gorilin

Удачи в Ваших начинаниях !

(кликните по картинке для увеличения)
мой саб

Изготовление домашнего сабвуфера: Часть 3 “Подготовительный этап — выбор динамика для сабвуфера”

T еперь стоит позаботится о «сердце» сабвуфера — динамической головке. Сразу предупрежу — как он выглядит, размер магнита и прочие визуальные параметры нас вообще не интересуют (тем более его видно и не будет), только лишь размеры. А вот факторы, влияющие на звук, например параметры Тиля-Смолла (набор электроакустических параметров, который определяет поведение динамика в НЧ диапазоне) нам будут очень кстати.

Опять немного теории (если интересно).

Речь пойдёт о том, что важно знать об акустике на самом деле. А именно — о знаменитых параметрах Тиля — Смола.

K ому выпала честь носить имена параметров Тиля и Смолла? Вспомним и это. Первым в связке идёт Альберт Невил Тиль (в оригинале A. Neville Thiele, «А» почти никогда не расшифровывается). И по возрасту, и по библиографии. Тилю сейчас 84 года, а когда ему было 40, он опубликовал историческую работу, в которой впервые было предложено проводить расчёты характеристик громкоговорителей на основе единого набора параметров, причём удобным и воспроизводимым образом.

Там, в работе 1961 года, было, в частности, сказано: «Характеристики громкоговорителя в области низких частот могут быть адекватно описаны с помощью трёх параметров: резонансной частоты, объёма воздуха, эквивалентного акустической гибкости громкоговорителя, и отношения электрического сопротивления к сопротивлению движению на резонансной частоте. По этим же параметрам определяется и электроакустическая эффективность. Я обращаюсь к производителям громкоговорителей с просьбой публиковать эти параметры как часть основных сведений об их изделиях».

Просьба Невилла Тиля была услышана индустрией только через десятилетие, в это время Тиль уже работал вместе с Рихардом Смоллом, уроженцем Калифорнии. По-калифорнийски пишется Richard Small, но почему-то уважаемый доктор предпочитает немецкий вариант произношения собственного имени. Смоллу в этом году исполняется 70, между прочим — юбилей поважнее многих. В начале семидесятых Тиль и Смолл окончательно довели до ума предложенный ими подход к расчёту громкоговорителей.

Сейчас Невилл Тиль — почётный профессор одного из университетов у себя на родине, в Австралии, а последняя профессиональная позиция Д-ра Смолла, за которой нам удалось уследить — главный инженер департамента автомобильной аудиотехники Harman-Becker. Ну и, само собой, оба — в составе руководства международного общества инженеров-акустиков (Audio Engineering Society). В общем, оба живы здоровы.

КАРТА ПЕРВАЯ, ИЗМЕРЯЕМАЯ В ГЕРЦАХ

Итак: параметр Тиля — Смолла №1 — собственная резонансная частота динамика. Обозначается всегда Fs, независимо от языка публикации. Физический смысл предельно прост: раз динамик — колебательная система, значит, должна быть частота, на которой диффузор будет колебаться, будучи предоставлен сам себе. Как колокол после удара или струна после щипка. При этом имеется в виду, что динамик абсолютно «голый», не установлен ни в какой корпус, как бы висит в пространстве. Это важно, поскольку нас интересуют параметры собственно динамика, а не того, что его окружает.

Диапазон частот вокруг резонансной, две октавы вверх, две октавы вниз — это и есть область, где действуют параметры Тиля — Смолла. Для сабвуферных головок, ещё не установленных в корпус, Fs может составлять от 20 до 50 Гц, у мидбасовых динамиков от 50 (басовитые «шестёрки») до 100–120 («четвёрки»). У диффузорных среднечастотников — 100–200 Гц, у купольных — 400–800, у пищалок — 1000–2000 Гц (бывают исключения, очень редкие).

K ак определяют собственную резонансную частоту динамика? Нет, как чаще всего определяют — ясно, читают в сопроводительной документации или в отчёте о тесте. Ну а как её изначально узнали? С колоколом было бы проще: дал по нему чем-нибудь и измерил частоту производимого гудения. Динамик же в явной форме ни на какой частоте гудеть не будет. То есть он хочет, но ему не даёт присущее его конструкции затухание колебаний диффузора. В этом смысле динамик очень сходен с автомобильной подвеской, и этой аналогией я пользовался не раз и ещё буду. Что произойдёт, если качнуть на подвеске автомобиль с пустыми амортизаторами? Он хоть несколько раз, но качнётся на собственной резонансной частоте (где есть пружина, там будет и частота). Амортизаторы, сдохшие только отчасти, остановят колебания после одного-двух периодов, а исправные — после первого же качка. В динамике амортизатор главнее пружины, причём здесь их даже два.

Первый, более слабый, работает благодаря тому, что происходит потеря энергии в подвесе. Не случайно гофр делается из специальных сортов каучука, мячик из такого материала от пола почти не будет отскакивать, специальная пропитка с большим внутренним трением выбирается и для центрирующей шайбы. Это как бы механический тормоз колебаний диффузора. Второй, гораздо более мощный — электрический.

B от как он работает. Звуковая катушка динамика — его мотор. В ней течёт переменный ток от усилителя, и катушка, находящаяся в магнитном поле, начинает двигаться с частотой подведенного сигнала, двигая, понятно, и всю подвижную систему, затем она и здесь. Но ведь катушка, двигающаяся в магнитном поле — это генератор. Который будет вырабатывать тем больше электричества, чем сильнее движется катушка. И когда частота станет приближаться к резонансной, на которой диффузор «хочет» колебаться, амплитуда колебаний возрастёт, и напряжение, производимое звуковой катушкой, будет расти. Достигнув максимума точно на резонансной частоте. Какое это отношение имеет к торможению? Пока никакого. Но представьте себе, что выводы катушки замкнули между собой. Теперь уже по ней потечёт ток и возникнет сила, которая по школьному правилу Ленца будет препятствовать движению, его породившему. А ведь звуковая катушка в реальной жизни замкнута на выходное сопротивление усилителя, близкое к нулю. Получается как бы электрический тормоз, приспосабливающийся к обстановке: чем с большим размахом пытается ходить туда-сюда диффузор, тем больше этому препятствует встречный ток в звуковой катушке. У колокола тормозов нет, кроме затухания вибраций в его стенках, а в бронзе — какое затухание…

КАРТА ВТОРАЯ, НЕ ИЗМЕРЯЕМАЯ НИ В ЧЁМ

M ощность тормозов динамика численно выражается во втором параметре Тиля — Смолла. Это — полная добротность динамика, обозначается Qts. Выражается численно, но не буквально. В смысле, чем мощнее тормоза, тем меньше величина Qts. Отсюда и название «добротность» в русском (или quality factor в английском, из которого возникло обозначение этой величины), что это как бы оценка качества колебательной системы. Физически добротность — отношение упругих сил в системе к вязким, иначе — к силам трения. Упругие силы сохраняют энергию в системе, попеременно перегоняя энергию из потенциальной (сжатая или растянутая пружина или же подвес динамика) в кинетическую (энергия движущегося диффузора). Вязкие норовят энергию любого движения превратить в тепло и безвозвратно рассеять. Высокая добротность (а у того же колокола она будет измеряться десятками тысяч) означает, что упругих сил намного больше, чем сил трения (вязких, это одно и то же). Это же означает, что на каждое колебание в тепло будет переходить только малая часть энергии, запасённой в системе. Поэтому, кстати, добротность — единственная величина в тройке параметров Тиля — Смолла, не имеющая размерности, это отношение одних сил к другим. Как рассеивает энергию колокол? Через внутреннее трение в бронзе, главным образом, потихоньку. Как это делает динамик, у которого добротность намного меньше, а значит, темпы потери энергии гораздо выше? Двумя способами, по числу «тормозов». Часть рассеивается через внутренние потери в упругих элементах подвеса, и эту долю потерь можно оценить отдельной величиной добротности, она носит название механической, обозначается Qms. Вторая, большая часть рассеивается в виде тепла от тока, проходящего по звуковой катушке. Тока, ей же выработанного. Это — электрическая добротность Qes. Суммарное действие тормозов определялось бы очень легко, если бы в ходу были не величины добротности, а наоборот, величины потерь. Мы бы их просто сложили. А раз мы имеем дело с величинами, обратными потерям, то и складывать придётся обратные величины, поэтому и выходит, что 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes.

Типичные значения добротностей: механическая — от 5 до 10. Электрическая — от 0,2 до 1. Поскольку в дело идут обратные величины, то получается, что мы суммируем механический вклад в потери порядка 0,1–0,2 с электрическим, составляющим от 1 до 5. Ясно, что итог будет определяться в основном электрической добротностью, то есть главный тормоз динамика — электрический.

Так как же вырвать у динамика имена «трёх карт»? Ну хотя бы двух первых, до третьей ещё доберёмся. На помощь приходит всё та же звуковая катушка, пламенный мотор динамика. Ведь мы уже осознали: пламенный мотор подрабатывает и пламенным генератором. И в этом качестве как бы ябедничает об амплитуде колебаний диффузора. Чем большее напряжение появится на звуковой катушке как результат её колебаний вместе с диффузором, тем больше, значит, размах колебаний, тем ближе, значит, мы к резонансной частоте.

Как это напряжение измерить, притом что к звуковой катушке подведен сигнал от усилителя? То есть как разделить подведенное к мотору от выработанного генератором, это же на одних и тех же выводах? А не надо разделять, надо измерить получающуюся сумму.

Для этого поступают так. Динамик присоединяют к усилителю с возможно большим выходным сопротивлением, в реальной жизни это означает: последовательно с динамиком включают резистор с номиналом намного, в сто, как минимум, раз больше номинального сопротивления динамика. Скажем, 1000 Ом. Теперь при работе динамика звуковая катушка будет вырабатывать противо-ЭДС, вроде как для работы электрического тормоза, но торможения не произойдёт: выводы катушки замкнуты между собой через очень большое сопротивление, ток мизерный, тормоз — никудышный. Зато напряжение, по правилу Ленца противоположное по полярности подведенному («порождающему движение»), сложится с ним в противофазе, и если в этот момент измерить кажущееся сопротивление звуковой катушки, то покажется, что оно очень большое. На самом деле при этом противо-ЭДС не даёт току от усилителя беспрепятственно протекать по катушке, прибор это истолковывает как возросшее сопротивление, а как ещё?

Через измерение импеданса, того самого «кажущегося» (а на деле — комплексного, со всякими активными и реактивными составляющими, сейчас об этом не время) сопротивления и открываются две карты из трёх. Кривая импеданса любого диффузорного динамика, от Келлога и Райса до наших дней, выглядит, в принципе, одинаково, она даже фигурирует в логотипе какого-то электроакустического научного сообщества, сейчас забыл, какого. Горб на низких (для этого динамика) частотах обозначает частоту его основного резонанса. Где максимум — там и вожделенная Fs. Элементарнее не бывает. Выше резонанса наступает минимум полного сопротивления, его-то обычно и принимают за номинальное сопротивление динамика, хотя, как видите, оно остаётся таким только в небольшой полосе частот. Выше полное сопротивление начинает вновь расти, теперь уже из-за того, что звуковая катушка — не только мотор, но и индуктивность, сопротивление которой растёт с частотой. Но туда мы сейчас ходить не будем, там интересующие нас параметры не живут.

Куда сложнее с величиной добротности, но, тем не менее, исчерпывающая информация о «второй карте» тоже содержится в импедансной кривой. Исчерпывающая, потому что по одной кривой можно вычислить и электрическую Qes, и механическую добротность Qms, по отдельности. Как потом сделать из них полную Qts, реально необходимую при расчёте оформления, мы уже знаем, дело нехитрое, не бином Ньютона.

Как именно определяются искомые величины по импедансной кривой, мы обсудим в другой раз, когда разговор пойдёт о методах измерения параметров. Сейчас будем исходить из того, что кто-то (производитель акустики или соратники вашего покорного слуги) это за вас сделали. Но отмечу вот что. Существует два заблуждения, связанных с попытками экспресс-анализа параметров Тиля — Смолла по виду кривой импеданса. Первое — совсем лоховское, его мы сейчас развеем без следа. Это когда глядят на кривую импеданса с огромным горбом на резонансе и восклицают: «Ничего себе добротность!» Типа — высокая. А глядя на маленький пупырышек на кривой, заключают: раз пик импеданса так приглажен, значит, у динамика высокое демпфирование, то есть — низкая добротность.

Так вот: в самом простом варианте это ровно наоборот. Что означает высокий пик импеданса на частоте резонанса? Что звуковая катушка вырабатывает много противо-ЭДС, предназначенной для электрического торможения колебаний диффузора. Только при таком включении, через большое сопротивление, ток, необходимый для работы тормоза, не протекает. А когда такой динамик окажется включён не для измерений, а нормально, напрямую от усилителя, тормозящий ток пойдёт будь здоров, катушка станет могучим препятствием на пути неумеренных колебаний диффузора на его любимой частоте.

При прочих равных можно грубо оценить добротность по кривой, причём именно помня: высота импедансного пика характеризует потенциал электрического тормоза динамика, следовательно, чем он выше, тем НИЖЕ добротность. Будет ли такая оценка исчерпывающей? Не совсем, как было сказано, она останется грубой. Ведь в импедансной кривой, как уже говорилось, закопана информация и о Qes, и о Qms, выкопать которую можно (вручную или с помощью компьютерной программы), проанализировав не только высоту, но и «ширину плеч» резонансного горба. По этому поводу мы тут поставили несколько вычислительных экспериментов, кому интересно — посмотрите.

А как добротность сказывается на форме АЧХ динамика, нас ведь именно это интересует? Как сказывается — решающим образом сказывается. Чем ниже добротность, то есть чем мощнее внутренние тормоза динамика на резонансной частоте, тем ниже и более плавно спадая, пройдёт вблизи резонанса кривая, характеризующая создаваемое динамиком звуковое давление. Минимальная неравномерность в этой полосе частот будет при Qts, равной 0,707, что принято называть характеристикой Баттерворта. При высоких значениях добротности кривая звукового давления начнёт «горбиться» вблизи резонанса, понятно почему: тормоза слабые.

Бывает ли «хорошая» или «плохая» полная добротность? Сама по себе — нет, потому что, когда динамик окажется установлен в акустическое оформление, в качестве которого сейчас будем рассматривать только закрытый ящик, и частота его резонанса, и полная добротность станут другими. Почему? Потому что и то и то зависит от упругости подвеса динамика. Резонансная частота зависит только от массы подвижной системы и жёсткости подвеса. С ростом жёсткости Fs растёт, с ростом массы — падает. Когда динамик установлен в закрытый ящик, воздух в нём, обладающий упругостью, начинает работать дополнительной пружиной в подвесе, общая жёсткость повышается, Fs растёт. Растёт и полная добротность, поскольку она — отношение упругих сил к тормозящим. Возможности тормозов динамика от его установки в некий объём не изменятся (с чего бы?), а суммарная упругость — возрастёт, добротность — неизбежно возрастёт. И никогда не станет ниже, чем была у «голого» динамика. Никогда, это — нижний предел. Насколько всё это возрастёт? А это зависит от того, насколько жёсткий у динамика собственный подвес. Смотрите: одно и то же значение Fs можно получить при лёгком диффузоре на мягком подвесе или при тяжёлом — на жёстком, масса и жёсткость действуют в противоположных направлениях, а итог может оказаться численно равным. Теперь если мы поставим в какой-то объём (обладающий полагающимся этому объёму упругостью) динамик с жёстким подвесом, то он небольшого возрастания суммарной жёсткости и не заметит, величины Fs и Qts изменятся не сильно. Поставим туда же динамик с мягким подвесом, по сравнению с жёсткостью которого «воздушная пружина» будет уже существенной, и увидим, что суммарная жёсткость изменилась сильно, а значит, Fs и Qts, исходно такие же, как у первого динамика, изменятся существенно.

В тёмные «дотилевские» времена для расчёта новых значений частоты резонанса и добротности (они, чтобы не путать с параметрами «голого» динамика, обозначаются как Fc и Qtc) нужно было знать (или измерить) непосредственно упругость подвеса, в миллиметрах на ньютон приложенной силы, знать массу подвижной системы, а потом мудрить с программами расчёта. Тиль предложил концепцию «эквивалентного объёма», то есть такого объёма воздуха в закрытом ящике, упругость которого равна упругости подвеса динамика. Эта величина, обозначаемая Vas, и есть третья волшебная карта.

КАРТА ТРЕТЬЯ, ОБЪЁМНАЯ

K ак измеряют Vas — история отдельная, там есть забавные повороты. Для практики важно понять две вещи. Первая: предельно лоховское заблуждение (увы, тем не менее встречающееся), что приведенное в сопроводительных документах к динамику значение Vas — это объём, в который динамик надо ставить. А это всего лишь — характеристика динамика, зависящая только от двух величин: жёсткости подвеса и диаметра диффузора. Если поставить динамик в ящик с объёмом, равным Vas, резонансная частота и полная добротность возрастут в 1,4 раза (это квадратный корень из двух). Если в объём, равный половине Vas — в 1,7 раза (корень из трёх). Если сделать ящик объёмом в одну треть от Vas, всё остальное возрастёт вдвое (корень из четырёх, логика должна быть уже понятна и без формул).

В результате, действительно, чем меньше при прочих равных величина Vas у динамика, тем на более компактное оформление можно рассчитывать, сохраняя плановые показатели по Fc и Qtc. Компактность, однако, не даётся бесплатно. В акустике бесплатного вообще не бывает. Малое значение Vas при той же резонансной частоте динамика — результат сочетания жёсткого подвеса с тяжёлой подвижной системой. А от массы «подвижки» самым решительным образом зависит чувствительность. Поэтому все сабвуферные головки, отличающиеся возможностью работы в компактных закрытых корпусах, характеризуются и низкой чувствительностью по сравнению с коллегами с лёгкими диффузорами, но большими значениями Vas. Так что хороших и плохих значений Vas тоже не бывает, всему своя цена.

ВЕШАТЬ ИЛИ НЕ ВЕШАТЬ?

O бразное определение условий измерения Fs как резонансной частоты динамика, висящего в воздухе, породило заблуждение, что так и надо эту частоту измерять, и энтузиасты норовили действительно подвешивать динамики на проволоках и верёвках. Измерениям параметров акустики будет посвящён отдельный выпуск «ВВ», а то и не один, здесь же отмечу: в грамотных лабораториях динамики при измерениях зажимают в тиски, а не подвешивают к люстре.

Итоги вычислительного эксперимента, которые помогут желающим понять, как величины электрической и механической добротности выражаются в импедансных кривых. Мы взяли полный набор электромеханических параметров реально существующего динамика, а потом стали изменять некоторые из них. Сперва — механическую добротность, как будто заменяли материал гофра и центрирующей шайбы. Потом — электрическую, для этого уже понадобилось изменять характеристики привода и подвижной системы. Вот что получилось:

Реальная импедансная кривая низкочастотного динамика. По ней вычисляются два из трёх главных параметров

Кривые импеданса для разных значений полной добротности, при этом электрическая Qes одна и та же, равная 0,5, а механическая изменяется от 1 до 8. Полная добротность Qts изменяется вроде бы не сильно, а высота горба на графике импеданса — сильно, и очень, при этом чем меньше Qms, тем он становится острее

Зависимость звукового давления от частоты при тех же значениях Qts. При измерении звукового давления важна только полная добротность Qts, поэтому совершенно непохожим кривым импеданса соответствуют не такие уж разные кривые звукового давления от частоты

Те же значения Qts, но теперь всюду Qms = 4, а Qes меняется так, чтобы выйти на те же значения Qts. Значения Qts те же, а кривые совсем другие и различаются между собой намного меньше. Нижние, красные кривые получены для тех значений, которые нельзя было получить в первом опыте при фиксированной Qes = 0,5

Кривые звукового давления для разных Qts, полученных изменением Qes. Четыре верхние кривые по форме — точно такие же, как когда мы меняли Qms, их форма определяется значениями Qts, а они остались прежними. Нижние, красные кривые, полученные для Qts больше 0,5, разумеется, другие, и на них начинает расти горб, обусловленный повышенной добротностью.

А вот теперь обратите внимание: дело не только в том, что при высоких Qts на характеристике появляется горб, при этом снижается чувствительность динамика на частотах выше резонансной. Объяснение простое: при прочих равных Qes может возрастать только с ростом массы подвижной системы или с уменьшением мощности магнита. И то и другое ведёт к падению чувствительности на средних частотах. Так что горб на резонансной частоте — это, скорее, следствие провала на частотах выше резонансной. В акустике ничего бесплатного не бывает…

ВКЛАД МЛАДШЕГО ПАРТНЁРА

M ежду прочим: основоположник метода А.Н. Тиль намеревался учитывать в расчётах только электрическую добротность, полагая (справедливо для своего времени), что доля механических потерь пренебрежимо мала по сравнению с потерями, вызванными работой «электрического тормоза» динамика. Вклад младшего партнёра, не единственный, впрочем, заключался в учёте Qms, теперь это стало важным: в современных головках используются материалы с повышенными потерями, которых не было в начале 60-х, и нам попадались динамики, где величина Qms составляла всего лишь 2–3, при электрической под единицу. При таких делах не учитывать механические потери было бы ошибкой. И особенно важным это стало с внедрением феррожидкостного охлаждения в ВЧ-головках, там из-за демпфирующего действия жидкости доля Qms в полной добротности становится решающей, а пик импеданса на частоте резонанса становится почти не виден, как на первом графике нашего вычислительного эксперимента.

ТРИ КАРТЫ, ОТКРЫТЫЕ ТИЛЕМ И СМОЛЛОМ

1. Fs — частота основного резонанса динамика без всякого корпуса. Характеризует только сам динамик, а не готовую акустическую систему на его базе. При установке в любой объём может только возрастать.

2. Qts — полная добротность динамика, безразмерная величина, характеризующая относительные потери в динамике. Чем она ниже, тем больше подавлен резонанс излучения и тем выше пик сопротивления на импедансной кривой. При установке в закрытый ящик возрастает.

3. Vas — эквивалентный объём динамика. Равен объёму воздуха с такой же жёсткостью, что и у подвеса. Чем жёстче подвес, тем меньше Vas. При одной и той же жёсткости Vas растёт с ростом площади диффузора.

ДВЕ ПОЛОВИНКИ, СОСТАВЛЯЮЩИЕ КАРТУ №2

1. Qes — электрическая составляющая полной добротности, характеризует мощность электрического тормоза, препятствующего раскачке диффузора вблизи резонансной частоты. Обычно чем мощнее магнитная система, тем сильнее «тормоз» и тем меньше численно величина Qes.

2. Qms — механическая составляющая полной добротности, характеризует потери в упругих элементах подвеса. Потерь здесь намного меньше, чем в электрической составляющей, и численно Qms гораздо больше Qes.

Выбор

Итак, если Вы прочитали статью, то поняли, что искать головку нам нужно по трём основным параметрам:

· Полная добротность (QTS) — и чем она меньше — тем лучше. Я выбирал менее 0,5.

· Эквивалентный объём (Vas) — ну и при больших и при малых значениях есть своя выгода, так что никакой определённости на этом шаге.

· Резонансная частота (Fs) — для сабвуфера не должны выходить из диапазона 20–50 Гц.

Ходил на рынок 2 раза, один из них — безуспешный обзор имеющегося товара, очень пригляделся Mystery MO-12S, и очень хорошие отзывы покупателей в интернете, за исключением отзывов о ужасной центрирующей шайбе.

Далее от друзей узнал о «псевдоотечественной» головке под названием Ural AS-D12.3. Отзывы — в самом худшем случае положительные, цена — идеальная — 2500 рублей. Не долго думая отправился на радиорынок и купил сей товар.

Преимущества данного динамика:

· Диапазон воспроизводимых частот: 23–250 Гц

· Чувствительность: 92 Дб

· Магнитная система: 2 кольцевых магнита 140х20

· Звуковая катушка: количество катушек — 2, тип — TSV (понятия не имею что это значит), диаметр — 50 мм, кол-во слоёв — 4;

· Диффузор: материал диффузора — шубированная целлюлоза, подвес — вспененный полиуретан;

· Диаметр: 12 дюймов

· Корзина: литая рама

Параметры Тиля — Смолла:

Это параметры из документации, идущей в комплекте с «головкой». Одной из приятных особенностей является наличие двойной звуковой катушки (каждая по 4 Ом), что не является повышением качества звука или выдаваемой мощности, это всего лишь делает голову многофункциональной, например, если у Вас есть двухканальный усилитель, можно соединить контакты катушки последовательно (от + первой катушки к — второй, и от + второй к — первой), и произвести мостовое подключение к усилителю (с плюса правого канала на минус левого), тем самым создав нагрузку в 4 Ом (сумма катушек пополам). Можно подключить катушку к каждому каналу усилителя, но в этом случае необходима согласованность каналов (моно-сигнал на входе и 100%-ый баланс каналов), иначе беды не избежать. Собственно, что первый способ, что второй — смысл не меняется, общий импеданс равен 4 Ом.

Более интересным подключением является запараллеливание звуковых катушек (+ к + и — к –) которое позволяет увеличить принимаемую динамиком мощность, но было бы всё так просто! Многие домашние усилители не способны работать с такой низкой нагрузкой (близкой к короткому замыканию) и, в зависимости от типа усилителя, произойдёт ответное действие — или сработает механизм защиты, или выходные транзисторы (микросхемы) сгорят. Лично у меня усилитель подразумевает нормой работу в 2-ухомном режиме, но поканально! В мостовом режиме не пробовал и не собираюсь. Что же касается автомобильных усилителей (тем более моноблоков) — так это просто рай для сабвуферов. Попробую объяснить.

Если для домашнего усилителя является (безопасной) нормой работа в 4, 6, 8 и т.д. Ом, то автомобильные безупречно работают в 4, 2, 1 и даже 0,5 Омном режиме. Бытует мнение, что чем ниже импеданс АС (научное название сопротивления системы, измеряемое в Омах), тем хуже качество звука и наблюдается падение чувствительности… Либо у меня со слухом проблемы, либо это так незначительно, что я, пожалуй, буду этой гипотезой пренебрегать =). Поэтому, если есть возможность «играть» в минимальном импедансе — смело делайте это!

Так же приятной новостью оказалась чувствительность данного динамика, я ожидал за такую цену получить голову примерно с 86 Дб, а тут их целых 92(!). Разница в 6 Дб — это колоссальная разница, если не верите — можете узнать в специализированной литературе.

Сабвуфер – какой покупать и для чего?

Что только не пытаются нам сегодня продать под названием «сабвуфер»! Начиная от малюсеньких настольных кубиков размером со стакан и заканчивая встроенными в ноутбук 20-мм пищалками на широком подвесе. Конечно, никаких ноутбуков, планшетов и даже саундбаров с настоящим встроенным сабвуфером не существует. Зато есть целый подраздел домашних акустических систем, предназначенный для качественного воспроизведения нижней части частотного диапазона. Именно о таких аппаратах и о том, какие они бывают и как их правильно выбирать, и пойдет речь в данной статье.