Как узнать объем сабвуфера
Как рассчитать короб для сабвуфера
Как рассчитать объём и размер короба для сабвуфера – задача, которую придётся решать любому, кто планирует изготовить низкочастотную звуковую систему своими руками.Основным параметром при вычислении объёма будущей низкочастотной колонки является диаметр громкоговорителя. Диффузор динамика создаёт определённое давление воздуха. Воздушные волны должны без помех распространяться во внутреннем объеме акустической системы.
Если короб будет слишком маленьким, то внутри колонки возникнет много отражённых волн в противофазе, которые буду гасить друг друга. Это негативно скажется на качестве звучания. Бас будет сухим и жёстким. Если объем короба получится слишком большим, в нём возникнет эффект реверберации и бас будет гулким, но «размазанным». Поэтому необходимо рассчитать объем сабвуфера по динамику.
Как посчитать объём короба для сабвуфера
Чтобы рассчитать литраж короба для сабвуфера нужно выбрать конструкцию низкочастотного устройства. Мощные низкочастотные системы делятся на три группы:
Закрытый ящик является самым простым в изготовлении. Он может иметь форму куба, прямоугольного параллелепипеда или трапеции со скошенной передней или задней стенкой. Закрытый короб, по своим габаритам, меньше других конструкций. Снижение объёма, при сохранении акустических характеристик достигается заполнением внутреннего пространства каким-либо демпфирующим материалом. Правильно рассчитать сабвуфер с закрытым ящиком достаточно просто. У него имеется только одна характеристика, это объём. Вырезать из соответствующего материала заготовки для конструкции «закрытый ящик» может даже неподготовленный любитель.
Несмотря на много достоинств закрытый короб имеет один существенный недостаток. Это самый низкий КПД из всех конструкций. Для того чтобы получить от закрытого ящика максимальное качество звука, динамик нужно максимально нагружать. Только в этом случае акустические характеристики изделия будут на высоком уровне. Посчитать короб для сабвуфера с закрытым ящиком можно исходя из диаметра громкоговорителя.
Чем больше диаметр динамика, тем больший получается разброс по объёму. Посчитать объем сабвуфера для мощных громкоговорителей сложнее, чем для компактных изделий. Это связано с индивидуальными характеристиками разных моделей.
Как рассчитать фи короб для сабвуфера
Фи или короб с фазоинвертором использует, для улучшения акустических характеристик, обратный ход диффузора динамика, точнее воздушную волну, которая при этом образуется. При расчёте сабвуфера в литрах делается поправка на толщину материала и учитывается только внутренний объём. Внутреннее пространство конструкции сообщается с окружающей атмосферой через специальный порт или тоннель, в котором находится определённый воздушный объём. Эта часть ящика называется фазоинвертор. Его размеры выбираются таким образом, чтобы энергия обратного хода диффузора передавалась в окружающее пространство в фазе с воздушной волной прямого хода диффузора. Этот эффект достигается в узком диапазоне частот и повышает КПД акустической системы. Фазоинвертор может иметь щелевую или туннельную конструкцию и настраиваться на определённую частоту. От этого зависит принцип его работы.
Правильно рассчитать объём короба для сабвуфера со щелевым фазоинвертором сложнее, чем для закрытого ящика. Сама конструкция фазоинвертора имеет больше деталей, размеры которых выбираются исходя из типа динамика. Высчитать короб под сабвуфер можно исходя из размеров громкоговорителя.
Здесь, как и у закрытого ящика имеется допустимый разброс по объёму. Это позволяет при изготовлении колонки своими руками экспериментировать, добиваясь максимально натурального звучания низких частот. Можно подобрать корпус для сабвуфера из подручных материалов. Главное это соблюдение размеров фазоинвертора.
Недостатком щелевого фазоинвертора является то, что он один раз настраивается при изготовлении и потом его параметры изменить уже невозможно. В этом отношении удобнее туннельный фазоинвертор. Он представляет собой ящик с отверстием в одной из стенок. К этому отверстию крепится пластиковый стакан или тубус, который состоит из двух частей. Они могут вдвигаться одна в другую, изменяя частоту настройки фазоинвертора. Правильно рассчитать объем короба для сабвуфера можно только с учётом резонансной частоты динамической головки и других параметров. Часто в паспорте на динамик указывается объем колонки, рекомендуемый производителем.
Как рассчитать и вычислить объем корпуса для сабвуфера
Бандпасс или полосовая система представляет собой акустический фильтр верхних и нижних частот. Конструкция бывает четвёртого и шестого порядков. Акустическая низкочастотная система состоит из двух секций, каждая из которой оборудована фазоинвертором. Секции разделены на два объёма перегородкой, на которой установлен громкоговоритель. Передняя и задняя плоскости диффузора работают в своём пространстве. Колонка с двумя объёмами и одним фазоинвертором является бандпасом четвёртого порядка, а система с двумя фазоинверторами, относится к шестому порядку. Рассчитать ящик для сабвуфера системы бандпасс будет сложнее всего.При расчёте литража сабвуфера учитывается не только размер динамика, но и частоты срезов акустических фильтров.
Как рассчитать короб для сабвуфера
Проще всего рассчитать размер сабвуфера, если он будет сделан в виде закрытого ящика. Там нет фазоинвертора или акустических фильтров и на основе диаметра громкоговорителя вычисляется рекомендуемый объём. Для того чтобы рассчитать литры для сабвуфера достаточно перемножить ширину, высоту и глубину ящика. Нужно иметь в виду, что динамики одинакового диаметра, но от разных производителей, будут звучать по-разному. Это затрудняет самостоятельный расчёт акустической низкочастотной системы. Как рассчитывается короб для сабвуфера.Следует знать, что учитывается только «чистый» внутренний объём.
Самостоятельный расчёт не учитывает тип динамика, его резонансную частоту и выходную мощность усилителя низкой частоты. Все эти факторы оказывают влияние на размеры короба для сабвуфера.Если в процессе работы возникают сложности, лучше воспользоваться несложными компьютерными программами для выполнения расчётов. Чаще всего используются следующие программы:
JBL Speaker shop включает в себя две утилиты. Enclosure Module позволяет сконструировать короб для звуковой системы, учитывая имеющийся динамик, или подобрать громкоговоритель под готовый корпус. В программе можно рассчитать закрытый ящик, фазоинверторную системы или рассчитать короб под два сабвуфера. Среди параметров, нужных для правильного расчёта НЧ колонки, программа учитывает компанию производитель, номер модели и резонансную частоту. Весь список параметров, используемых для точного расчёта будущей конструкции, включает в себя более десяти наименований. После того, как параметры введены, можно выбрать любой тип корпуса. Для конкретного динамика программа демонстрирует закрытый ящик, фазоинвертор или бандпасс с указанием достоинств и недостатков каждой системы. Для новичков в акустике имеется обучающий файл с наглядными примерами расчётов.Утилита Crossover Module позволяет рассчитать все параметры фильтра-кроссовера для любой акустической системы.
Как посчитать литраж корпуса для сабвуфера
Чтобы правильно узнать объём корпуса для сабвуфера нужно учитывать одну важную величину. Это передаточная функция салона автомобиля. Она определяется очень просто. Нужно самое длинное место в салоне умножит на два и на эту величину разделить скорость звука в воздухе.Если длина равна 2 м 45 см, то передаточная функция салона будет равна 343/4,9 =70. ПФС салона это частота в герцах. Это значение вводится как параметр при расчёте короба для сабвуфера с помощью компьютерных программ.
Чем больше параметров будет введено в программу конструкции акустической системы, тем с большей точностью и корректностью будет рассчитан её объём.
Объем для сабвуфера
Как узнать и посчитать объём сабвуфера в литрах. Наиболее трудоёмкими будут расчёты конструкций с фазоинвертором или бандпасс. Несмотря на высокие пользовательские параметры, конструкция бандпасс редко используется в автомобилях. Расчёт и изготовление акустической системы со щелевым фазоинвертором, требует больше деталей и столярных работ. Нужно точно рассчитать площадь порта фазоинвертора, а после изготовления и сборки конструкции нужно тщательно закруглить все внутренние углы, чтобы избежать воздушных вихревых волн. Проще рассчитать короб под сабвуфер на трубе.
Труба выполнена из пластика и состоит из двух сегментов, один из которых может перемещаться внутри другого. Такое устройство продаётся в специализированных магазинах. Передвижение составных частей трубы изменяет эффективную площадь фазоинвертора, что позволяет настраивать конструкцию на конкретную частоту.
Какой короб выбрать для сабвуфера определяется типом динамика и местом размещения басовой колонки. Если багажный отсек пустой и не используется для перевозки грузов, то низкочастотную акустическую систему лучше всего разместить там. Если часть багажника нужна для каких — либо целей, то лучше выбрать закрытый короб, так как он имеет минимальные размеры. Когда багажник использовать не удаётся, басовая колонка монтируется на полке за спинками задних кресел. В этом случае выбирается конструкция «Free Air».
Как рассчитать короб для сабвуфера
Расчет короба для сабвуфера
Итак, вы определились с сабвуфером, подобрали к нему усилитель, выбрали акустическое оформление и решили самостоятельно изготовить корпус. Перед тем как создать чертеж вам нужно рассчитать короб для сабвуфера, то есть получить исходные данные. Для закрытого ящика — это объем; для фазоинвертора — это объем корпуса, площадь сечения порта и его длина; для четвертьволнового резонатора — длина и площадь сечения тоннеля; для бандпассов — объем отсеков, площадь и длина портов, форма корпуса. Все эти параметры нужно рассчитать и для этого применяются специальные программы. Основой для всех калькуляций являются параметры Тиля — Смолла.
Смысл правильного расчета сабвуфера заключается в том, что бы спроектировать такое оформление, в котором динамик будет выдавать бас, подходящий для ваших вкусов и музыкальных предпочтений. Например, для закрытого ящика плавность АЧХ и характер звучания будет зависеть от объема корпуса, который вам нужно будет подобрать исходя из характеристик вашего сабвуферного динамика; для фазоинвертора частота настройки и горб АЧХ зависит от объема корпуса, объема порта, его длины формы и сечения и т.д.
Программы для расчета корпуса сабвуфера
Speaker Box Lite
Одна из самых современных и удобных программ для расчета сабвуферов. Speaker Box Lite поможет вам быстро и удобно рассчитать корпус для сабвуфера, а так же нарисовать его эскиз и сделать раскрой материала. Cтроит графики АЧХ, учитывает передаточную функцию салона, основывается на параметрах Тиля — Смолла, дополнительно отображает импеданс системы, фазовую характеристику, групповые задержки и т.п.
JBL speaker shop
Программа для расчета оформления динамиков и сабвуферов в частности. Программка старая и не работает с последними операционками, но до сих пор лучше ничего не придумано, по этому приходится применять небольшие ухищрения для работы. Программа строит графики АЧХ, учитывает передаточную функцию салона, учитывает параметры Тиля — Смолла — то есть все что нужно, чтобы правильно рассчитать короб для сабвуфера.
BassBox 6 Pro
Программа для расчета сабвуферов, работает на основах JBL speakershop, в 5й версии у них был даже одинаковый интерфейс — в 6й его изменили. Но программа работает хорошо и кому-то возможно будет удобнее работать с ней.
Bassport
Узконаправленная программа, предназначена для расчета портов фазоинвертора для определенного объема, полноценно корпус в ней не рассчитать. Все внимание направлено на проектирование портов, учитывает воздушные потоки, формы, расстояния до стенок и перегородок.
UniBox (Unified Box Model)
Очень простая программка, работает на Microsoft Windows Excel 2000. Может симулировать уровень звукового давления, кривую импеданса динамиков, АЧХ и т.п.
Какую программу выбрать
На сайте есть гайды по для самых распространенных программ, ознакомившись с ними вы сможете решить, какая будет для вас удобнее:
Объем корпуса и площадь порта для сабвуфера
Фундаментом для расчета является объем предполагаемого корпуса, а от него зависит площадь порта.
Любой корпус содержит в себе какой-то объем воздуха. Так вот на определение оптимального размера влияет большое количество факторов: это ход динамика, резонансная частота, мощность, передаточная функция салона, сама настройка корпуса и т.п. Тем не менее, проходя через воронку всех этих зависимостей, на выходе проявляются какие-то общие результаты и диапазоны, которые и применяются для первоначального определения объема. Диапазоны эти привязаны к площади диффузора динамика, как к одному из основных параметров. Даны они в кубофутах, это результаты множества опытов энтузиастов АЗ по всему миру, но нужно отметить что наибольший вклад внесли конечно американские коллеги. Такие диапазоны стали формироваться на американских форумах с начала 2000 годов, так же сюда замешаны общие рекомендации разных производителей и вот выведены примерные значения, которые все это время проверялись практикой и незначительно корректировались.
Если перевести в понятные нам литры, то получатся вот такие цифры.
Это лишь примерные рамки для отправной точки расчетов. Так как зависимостей очень много, и разные динамики в одном и том же объеме будут играть по разному. Так же один и тот же корпус в разных системах так же будет звучать по разному. Так вот для нахождения оптимального объема нужно учесть основные факторы, которые влияют на поведение сабвуфера.
Расчет корпуса закрытого ящика
Объем закрытого ящика влияет на итоговую резонансную частоту и добротность динамика. И от этого будет зависеть на сколько динамик будет низко играть и какой будет характер звучания.
Как ориентироваться в представленном диапазоне.
1) Смотрите на линию рассчитанной АЧХ в программе для расчета и подбирайте тот предполагаемый график звучания, который вам подходит.
2) Так же ориентируйтесь на такой объем, что бы итоговая добротность была близка к 0,7.
3) Учитывайте мощность. В случае если усилитель у вас чуть меньше РМС сабвуфера и соответственно связка будет настроена на номинал усилителя. Двигайтесь в большую сторону, если же усилитель настроен на номинал динамика или просто равен по заявленной мощности сабвуферу – берите среднее значение. Если же вы очень опытный любитель АЗ и учли подъемы импеданса понижения напряжения и тп. и настроили мощный усилитель выше заявленного номинала динамика, что бы выжать из сабвуфера максимум, тогда ужимайте объем.
Чем больше объём ящика, тем легче двигаться диффузору и тем эффективность больше что и нужно на сравнительно малой мощности. Меньший же объем имеет большую упругость и будет являться своего рода подушкой безопасности для динамика, что нужно на повышенных мощностях. Это относится не только к ЗЯ но и к ФИ так как большой объем при высокой мощности может приводить к не достаточному демпфированию динамика на частоте настройки или превышению хода на других частотах.
К примеру, возьмем 10 саб с RMS 300 Вт, а усилитель — 250 Вт. В таком случае ориентируйтесь на объем в районе 18-20 литров.
Но при этом не забывайте про добротность и примерную АЧХ. Вот среди этих параметров и нужно искать компромисс.
Расчет корпуса фазоинвертора
В случае с объемом действуйте так же как с ЗЯ. Только вместо добротности добавляется зависимость объема от настройки корпуса. Настройкой называют частоту, на которой сабвуфер будет наиболее эффективно работать, а соответственно и громче играть.
Настройка корпуса выбирается из музыкальных предпочтений. Если грубо то Low, srewed и всевозможные заниженные треки это 27-33 Гц; рэп, дабстеп и тп. 30-37 гц; джаз, рок инструментал, клубная музыка 40-45 Гц; а если всего понемногу – это 35-40 Гц.
Общее такое правило, чем ниже настройка, тем больше объем. Это связано с резонансной частой, а так же дает меньшее удлинение порта при понижении настройки.
Ориентируйтесь на максимум объема для настройки ниже 30 Гц и на минимум при настройке свыше 40 Гц.
Таким образом, при определении объема в представленных диапазонах ищите компромисс между мощностью настройкой и формой АЧХ.
Для фазоинвертора нужно еще определять площадь порта. Вообще основная задача, сделать порт таким, чтобы скорость в нем не превышала определенных значений, после которых, могут появляться шумы или чтобы он не запер ящик. Либо чтобы порт не был слишком большим, для правильной нагрузки сабвуфера.
Существует общая рекомендация 12 – 16 дюймов на кубофут. То опять же примерный диапазон. И площадь порта зависит, в том числе от мощности сабовой связки и чем итоговая мощность выше, тем больше нужен порт и наоборот. На слабых мощностях большой порт не нужен. Но это не все, тут еще нужно учитывать форму порта, внутреннюю его площадь, шероховатость и тп. Как видите, опять все уходит гораздо глубже и из теории можно не выбраться. К счастью существует безопасное значение это как раз верхнее значение рекомендаций 16 квадратных дюймов на 1 кубофут объема или 3,65 кв.см. на 1 литр объема для щели. Для круглого порта можно использовать 3,2 3,65 кв.см. на литр. Эти значения гарантированно дадут вам порт, который будет хорошо работать в абсолютном большинстве переменных, даже не смотря на некоторые допущения и опускание некоторых зависимостей.
В принципе с опытом приходит понимание, где можно уменьшить порт, возможно для экономии места или иногда нужно правильно нагрузить связку на малой мощности. Но и данные рекомендации на 1 литр не разочаруют и это отношение можно применять практически всегда.
Итоги
Видео
Представленные ниже видеоролики еще больше помогут вам в понимании принципов расчета сабвуферов. Но если вдруг, у вас нет времени или вы попросту не хотите разбираться, то можете заказать расчет у нас. Это услуга есть в нашей группе в ВК — вот ссылка на заявку.
Видео о выборе объема и порта:
Ролик о том, как преобразовать нужный объем в размеры будущего ящика:
Удачи в расчетах!
Читайте еще:
Жмите на кнопку, что бы поделиться материалом:
Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:
Как рассчитать короб для сабвуфера
При изготовлении самодельного корпусного сабвуфера для автомобиля всегда встает вопрос: как рассчитать корпус для сабвуфера?Для начала если неизвестен объем необходимо рассчитать объем короба для сабвуфера и затем, уже зная его сделать расчет короба для сабвуфера.
Для примера, как рассчитать короб для сабвуфера, если для 12 дюймового сабвуфера (305 мм), рекомендуемый объем 45 л. Измеренная допустимая высота для корпуса в автомобиле, 340 мм (h=340 мм), длина 680 мм (L=680 мм), рассчитаем ширину.
Допустимая высота (h) для места в автомобиле h=340 мм=34 см=0,34 м, а допустимая длина L=680 мм=68 см=0,68м.
1 литр = 1•10−3 м³ 1 л = 0.001 м³ тогда V= 45 л = 0,045 м³
Не забудьте, что есть внутренний и внешний объем, поэтому учитывать необходимо толщину материала, из которого делают сабвуферный короб.
Если короб делают из МДФ с толщиной в 2 мм (0,02м), тогда уменьшаем измеренные величины высоты и длины на толщину МДФ с обеих сторон и рассчитываем внутренний объем.
Если необходимо рассчитать объем короба для сабвуфера сложной формы, к примеру, корпус сабвуфера устанавливается в нишу крыла, и будет иметь сложную геометрическую форму, повторяя геометрию ниши, при этом задняя часть корпуса сабвуфера имеет разные формы.
В этом случае придётся рассчитывать корпус сабвуфера по частям, считая отдельно объемы «1» и «2» частей.
Как изготовить сабвуфер в машину своими руками
Построение полноценной системы автомобильного звука обычно начинается с фронтальных громкоговорителей. Именно они определяют качество и натуральность звучания, в том числе и на низких частотах. Об установке сабвуфера в машину задумываются, когда хочется чего-то большего: подчеркнуть глубину баса, усилить звуковое давление или даже получить новые физические ощущения. Причём необязательно покупать акустическую систему — её вполне реально сделать своими руками. Мы проведём вас подробно по этому процессу: от рассчёта короба до монтажа.
Динамики для сабвуфера
Сабвуфер — отдельная колонка, предназначенная для воспроизведения звуков самых низких частот. Главная составляющая любой акустической системы — динамик или головка громкоговорителя. Её задача — преобразовать электрический сигнал в колебания воздуха.
Сабвуфер — отдельная колонка, предназначенная для воспроизведения звуков самых низких частот
Для этого используют громкоговорители разных принципов действия. В сабвуферы устанавливают, как правило, электродинамические головки.
В сабвуферы устанавливают, как правило, электродинамические головки
Под действием электрического тока в звуковой катушке (6) она колеблется в поле постоянного магнита вместе с диафрагмой (диффузором) (3), закреплённой на гибком подвесе (2). Эти механические перемещения преобразуют электросигнал в звуковые волны.
Параметры динамиков
Работу динамиков описывает множество параметров, которые можно найти в техническом паспорте. Многие из них используются в расчёте акустических систем. Главные среди параметров электродинамических головок:
Динамик — колебательная система. Чем легче диафрагма (диффузор) и жёстче подвес, тем выше резонансная частота. Для воспроизведения низких звуковых частот используют мягкие подвесы и тяжёлые диффузоры. Резонансная частота больших сабвуферных динамиков примерно 20—50 Гц.
Добротность отражает способность подвеса динамика гасить резонансные колебания диффузора. Чем лучше у него это получается, тем ниже добротность.
Эквивалентный объём динамика равен объёму воздуха, жёсткость которого при воздействии на него диффузора такая же, как жёсткость подвеса. Как понятно, эта величина не эквивалентна размерам корпуса колонки, как порой ошибочно полагают. Параметр зависит от механических свойств подвеса и размеров диффузора. Измеряется в литрах.
Размер динамика для сабвуфера
Для создания высокого звукового давления, эффективного и корректного преобразования сигнала в колебания воздуха требуются диффузоры большой площади. По этой причине в сабвуферах используют головки диаметром 6—15 дюймов.
Чем больше диаметр головки, тем сильнее звуковое давление, которое потенциально может обеспечить сабвуфер. Но большим динамикам требуются и большие короба. По этой причине размеры выбирают, ориентируясь на объём салона автомобиля.
Таблица: диаметр динамиков
| Класс автомобиля | Модель автомобиля | Количество и диаметр (в дюймах) НЧ динамиков |
| Малый класс | Mercedes А, Citroen C2, Volkswagen Polo, Peugeot 206, Mitsubishi Colt | 1х8, 2х6 |
| Компактный класс | BMW-1, Audi A3, Citroen C4, Mitsubishi Lancer | 1х10, 2х8 |
| Средний класс | Audi A4, Ford Mondeo, Volkswagen Bora, Opel Vectra, Volvo S60, BMW-3 | 1х10, 1х12, 2х10 |
| Бизнес-класс | Mercedes Е, BMW-5, Audi A6, Toyota Camry | 1х12, 2Х10, 2х12 |
| Класс люкс | Mercedes S, Audi A8, Volkswagen Phaeton, BMW-7, Bentley | 1х12, 2х12 |
| Внедорожники | 1х12, 2х12, 1х15 |
Конкретный выбор за владельцем автомобиля. Когда требуется большая отдача от колонки, жертвуют местом. И наоборот, желая сэкономить пространство, останавливаются на динамиках меньшего диаметра.
Наиболее универсальный вариант — использование в сабвуфере головки 10–12 дюймов.
Наиболее универсальный вариант — использование в сабвуфере головки 10–12 дюймов
Виды сабвуферов
Все сабвуферы делятся на активные и пассивные. Для работы пассивного нужен внешний усилитель мощности низкой частоты, тогда как в активный усилитель уже встроен. Активный сабвуфер подключают к линейному выходу источника сигнала. Пассивный — к выходу для колонок.
Совмещение в одном устройстве излучателя звука и усилителя — удобное решение. Покупая активный сабвуфер, владелец автомобиля получает законченное устройство, которое можно подключить к выходу магнитолы.
К сожалению, покупные активные сабвуферы редко комплектуются высококачественными усилителями, что объясняется как ограничениями в габаритах, так и стремлением производителей изготовить массовый продукт.
Звучание любого динамика улучшается, если его установить в корпус. Он необходим для согласования звуковых волн, излучаемых передней и тыльной поверхностью диффузора.
Как активные, так и пассивные корпусные сабвуферы — самые распространённые.
Как активные, так и пассивные корпусные сабвуферы — самые распространённые
При изготовлении корпуса или по-другому короба используют различные акустические оформления, о которых чуть ниже.
Особняком среди корпусных колонок держатся плоские сабвуферы, предназначенные для установки под сидение автомобиля. Как правило, это активные малогабаритные устройства, чьи акустические параметры оставляют желать лучшего. Их устанавливают при дефиците свободного места в автомобиле.
Плоские сабвуферы устанавливают под сидение при дефиците свободного места в автомобиле
Сабвуфер без корпуса называют Free-Air или колонкой с открытым оформлением. Динамик такого устройства располагают на большом плоском экране, задача которого разграничить звуковые волны, излучаемые фронтальной и тыльной поверхностью диффузора.
Пример сабвуфера с открытым оформлением в автомобиле — динамик, установленный в заднюю полку. В то время как фронт его диффузора работает на салон, тыльная составляющая «остаётся» в багажнике. Для работы в этом режиме подходят динамики с добротностью 0,55—0,8.
Открытое оформление не получило массового распространения. Free-Air необходима жёсткая ровная площадка между хорошо изолированными друг от друга отсеками автомобиля. В современных транспортных средствах совокупность указанных условий практически не встречается. Приходится усиливать полку толстой плитой из МДФ или фанеры и принимать дополнительные меры для герметизации багажника.
Акустическое оформление корпуса сабвуфера
Наиболее популярные оформления корпуса — закрытый ящик и фазоинвертор. Иногда фанаты автозвука выбирают бандпасс, пассивный излучатель или акустическую нагрузку.
Закрытый ящик — это корпус колонки, объём которого соизмерим с эквивалентным объёмом динамика.
Закрытый ящик — это корпус колонки, объём которого соизмерим с эквивалентным объёмом динамика
Его достоинство — хорошее сопряжение с акустическими параметрами автомобильного салона. Недостаток — низкий КПД, что требует более высокой мощности усилителя.
Фазоинвертор конструктивно представляет собой отверстие в корпусе или встроенную внутрь него трубу (порт фазоинвертора), соединяющую внутренний объём с внешним пространством.
Фазоинвертор конструктивно представляет собой отверстие в корпусе или встроенную внутрь него трубу (порт фазоинвертора)
В отличие от закрытого ящика, фазоинвертор не гасит колебания тыльной стороны диффузора, а дополняет ими основное излучение, увеличивая результирующую громкость звука.
Пассивный излучатель — разновидность фазоинвертора. Роль фазового порта в этом случае исполняет либо специально созданная подвижная система, либо обычный динамик, не подключённый к усилителю.
Пассивный излучатель — разновидность фазоинвертора
Одна из причин нелинейных искажений звука — несимметричная нагрузка на диффузор динамика, установленный в корпус. Перемещаясь наружу, мембрана испытывает минимальное сопротивление, тогда как в противоположном направлении ей противодействует упругость воздуха внутри корпуса. В качестве акустической нагрузки, уравнивающей условия, используют плоские панели и рассеиватели.
В качестве акустической нагрузки, уравнивающей условия, используют плоские панели и рассеиватели
Акустическое оформление полосового типа или бандпасс представляет собой корпус, разделённый надвое перегородкой, в которой установлен динамик. Обе стороны диффузора в такой системе работают на ограниченное пространство.
У бандпасса четвёртого порядка звук выходит наружу через один порт. Конструкции шестого порядка оборудованы двумя портами, восьмого — тремя.
Акустическое оформление полосового типа или бандпасс представляет собой корпус, разделённый надвое перегородкой, в которой установлен динамик
Бандпасс обеспечивает значительный прирост звукового давления в сравнении с закрытым ящиком и фазоинвертором. Но при этом полосовые колонки очень чувствительны к параметрам корпуса и сложны в изготовлении.
Особенности размещения
В замкнутом пространстве автомобиля мозг человека не в состоянии определить направление на источник низкочастотного звука. Поэтому, в отличие от динамиков средней и высокой частоты, место размещения сабвуфера не влияет на естественность звука и может быть любым. Но внушительную колонку куда попало не пристроишь. Экономя ограниченное пространство, её, как правило, прячут в багажник.
Вариантов расположения сабвуфера в багажнике седана или хэтчбека не так уж и много:
Инсталляция сабвуфера за спинкой сидений диффузором в багажник — распространённое решение. Выбирая такой вариант для седана, необходимо обеспечить акустическую связь багажника с салоном.
Инсталляция сабвуфера за спинкой сидений диффузором в багажник — распространённое решение
Суммарная площадь отверстий между ними должна быть не меньше площади диффузора. Чтобы выполнить условие, возможно, понадобится «просветлить» полку: вырезать в ней дополнительное отверстие и замаскировать его сеткой или решёткой. То же самое относится и к варианту размещения сабвуфера в заднем крыле седана.
Суммарная площадь отверстий между багажником и салоном седана должна быть не меньше площади диффузора
В хэтчбеке и в универсале, где багажник не изолирован от салона, инсталляция диффузором назад работает лучше и даже может создать дополнительный прирост звукового давления. Сабвуфер в крыле обеспечивает более глубокий бас.
Низкочастотная колонка в подлокотнике откидного сидения седана более точно воспроизводит звук, поскольку динамик работает непосредственно в салон.
Низкочастотная колонка в подлокотнике откидного сидения седана более точно воспроизводит звук
Размер «окна» для динамика не должен быть меньше площади диффузора. Корпус сабвуфера устанавливают как можно плотнее к спинке сидения, «утечка» звука через щели влияет на качество его воспроизведения.
Размещение сабвуфера в задней полке диффузором вверх — наиболее выигрышное решение. Динамик, как и в случае с подлокотником, работает в салон. Кроме того, заднее стекло выступает в роли акустической нагрузки, обеспечивая дополнительное усиление низких частот.
Размещение сабвуфера в задней полке диффузором вверх — наиболее выигрышное решение
Динамик сабвуфера в полу багажника (в нише запаски) хэтчбека и универсала фактически установлен в большую плоскую поверхность, что положительно влияет на воспроизведение низких частот. При этом следует позаботиться о защите головки и придумать, куда пристроить запасное колесо.
Динамик сабвуфера в полу багажника хэтчбека и универсала фактически установлен в большую плоскую поверхность, что положительно влияет на воспроизведение низких частот
Как рассчитать короб
Акустические системы, в том числе и сабвуферы, рассчитывают с помощью компьютерных программ. Наиболее часто используют «WinISD» и «JBL Speakershop».
Исходные данные для расчётов — технические характеристики динамиков из встроенных в программы баз данных, или введённые вручную. Как минимум необходимо задать основные, о которых упоминалось выше.
Софт также позволяет вести расчёты в «противоположном направлении», подобрать динамик, который обеспечит наилучшую отдачу при заданных параметрах корпуса.
Наиболее простые акустические формы, такие как закрытый ящик и фазоинвертор, не требуют высокой точности. Их можно рассчитать вручную с помощью формул.
Расчёт закрытого ящика
Цель расчёта — основываясь на исходных данных (трёх основных параметрах динамика) подобрать внутренний объём колонки.
Если отношение паспортного значения резонансной частоты (Fs) к добротности (Qts) меньше 100, такой динамик лучше не устанавливать в закрытый ящик.
Запертый в корпусе закрытого ящика воздух, сжимаясь под действием диффузора, увеличивает жёсткость подвеса. В результате резонансная частота и добротность акустической системы возрастает.
Формулы, связывающие резонансную частоту (Fc), добротность (Qtc) и объём (Vb) колонки с аналогичными паспортными параметрами (Fs, Qts и Vas) динамика приведена на рисунке.
Формулы, связывающие резонансную частоту (Fc), добротность (Qtc) и объём (Vb) колонки с аналогичными паспортными параметрами (Fs, Qts и Vas) динамика
Как следует из формул, если объём корпуса равен эквивалентному, значения параметров возрастают в 1,4 раза, и вдвое, когда объём закрытого ящика втрое меньше Vas.
Подбирая с помощью формул допустимый объем корпуса, стремятся, чтобы резонансная частота колонки (Fc) не превышала 50 Гц, а добротность (Qtc) была близка к 0,7.
Расчёт фазоинвертора
Для этого акустического оформления выбирают динамики с добротностью 0,3—0,5 и отношением резонансной частоты к добротности не мене 50. Кроме объёма сабвуфера, вычисляют параметры (площадь сечения, диаметр и длину трубы) порта фазоинвертора.
Параметры короба подбирают по тем же формулам, что и в случае с закрытым ящиком, но при этом ориентируются на добротность колонки (Qtc) в пределах 0,6—0,65.
Параметры порта рассчитывают, опираясь на значение частоты настройки фазоинвертора (Fb) выбранной равной резонансной частоте динамика (Fs) или немного меньше. Формулы для расчёта площади сечения, диаметра и длины порта фазоинвертора показаны на рисунке.
Формулы для расчёта площади сечения, диаметра и длины порта фазоинвертора
В приведённых формулах:
Расчётная длина фазоинвертора может получиться больше рекомендованного максимального значения. Уменьшить практическую длину можно несколькими способами.
Размещение выхода круглого фазоинвертора заподлицо с плоскостью панели колонки даёт выигрыш в длине до 0,85 диаметра фазоинвертора. Фланцы на конце трубы ещё больше усиливают эффект.
Около 15% длины можно сэкономить, разместив фазоинвертор вплотную к одной из сторон колонки.
Использование порта в виде усечённого конуса круглого или прямоугольного сечения поможет уменьшить длину фазоинвертора до 35%. Конфигурация в виде песочных часов — до 40%.
Фотогалерея: способы уменьшения длины фазоинвертора
Как сделать сабвуфер для машины своими руками
Главные требования к корпусу любой акустической колонки — жёсткость и герметичность. Распространённый материал для корпуса сабвуфера — ДСП, МДФ или фанера толщиной 15—18 мм. В некоторых случаях для повышения прочности корпусов простой формы внутри их устанавливают распорки и рёбра жёсткости.
Герметизация корпуса — способ снижения паразитных вибраций и устранения посторонней акустической связи между внутренним и внешним пространством. Собирая корпус, стыки панелей промазывают эластичным клеем или обрабатывают герметиком. Динамик устанавливают на мягкую упругую прокладку, изолируя от крепежа шайбами из аналогичного материала.
Существенно повышает стойкость к вибрациям использование для сборки корпуса многослойных материалов, например, двух жёстких слоёв, разделённых вибропоглощающей прослойкой. Более простое, но значительно менее эффективное решение — обработка внутренних поверхностей мастиками или оклейка листовым материалом. Чтобы сравниться по способности гасить колебания с трёхслойной конструкцией, толщина демпфирующего слоя должна быть не меньше, чем толщина стенки колонки.
Наполнение пространства сабвуфера звукопоглощающим материалом плотностью 20—25 г/л эквивалентно увеличению его внутреннего объёма на 25—30%. Для этой цели используют синтепон, крупнопористый поролон и пр.
Наполнение пространства сабвуфера звукопоглощающим материалом эквивалентно увеличению его внутреннего объёма на 25—30%
В закрытом ящике звукопоглотителем заполняют около 60% объёма за динамиком. Для фазоинвертора достаточно оклеить слоем 20—30 мм заднюю (исключая место вблизи фазоинвертора) и боковые стенки. В бандпассах этот метод обычно не используют.
Изготовление сабвуфера в простом корпусе
Рассчитав внутренний объём корпуса сабвуфера, подбирают материал для изготовления, создают чертёж и определяют размеры деталей, учитывая толщину как основного материала, так и демпфирующего слоя. Разобраться помогут онлайн-калькуляторы, которые можно найти в интернете.
Видео: разработка чертежа корпуса сабвуфера
Инструменты и материалы
Минимальный набор инструментов для работы:
Кроме основного материала, потребуется:
Процесс изготовления
Видео: сабвуфер с двумя динамиками своими руками
Изготовление корпуса стелс
В отличие от закрытого ящика, занимающего в багажнике много полезного места, стелс (невидимый) сабвуфер устанавливают в нишу крыла или запасного колеса.
Объем корпуса стелс рассчитывают таким же образом, как и любого другого. Его отличие в нестандартной форме, позволяющей «спрятать» колонку в неиспользуемом пространстве.
Кроме перечисленного выше, для изготовления «невидимого» корпуса понадобится:
Процесс изготовления
Видео: изготовление корпуса стелс из стекловолокна
Подключение
Для подключения к усилителю пассивного сабвуфера в качестве акустических используют те же марки проводов, что и для питания усилителя.
Сабвуфер — очень энергоёмкий компонент системы, к тому же обладающий малым сопротивлением не более 4 Ом. Ток на выходе усилителя может достигать десятков и даже сотни ампер. В этом случае значительно возрастают потери в проводке, влияющие на громкость и качество звука. Чем больше сопротивление провода, тем большая часть мощности усилителя тратится на его разогрев и не доходит до динамика.
Схема подключения сабвуфера зависит от усилителя. К одноканальному низкочастотная колонка подключается так же, как и все остальные, к положительному и отрицательному выводам. К двухканальному — по мостовой схеме, используя положительные клеммы каждого канала.
Мостовая схема подключения сабвуфера к выходу двухканального усилителя
Все работы по подключению сабвуфера следует производить, предварительно отключив аккумулятор автомобиля.
Видео: подключение пассивного сабвуфера
Изготовление и подключение автомобильного сабвуфера своими руками дело непростое, но посильное любому, кто хочет превратить автомобиль в концертный зал на колёсах. Всё, что для этого нужно — желание, внимание и терпения.