Щитовая (плоский экран) акустическая система своими руками

Плоский экран (щит). Акустическое оформление

Плоский экран или щит является наиболее простым видом акустического оформления головки громкоговорителя (динамика). Чаще всего это деревянная панель квадратной или прямоугольной формы довольно больших размеров. Например, для воспроизведения без ослабления звука частотой 50 Гц (λ=680 см), необходимо, чтобы сторона экрана была не менее 0,5λ, т.е. примерно 340 см. Однако, хорошие результаты можно получить с панелью меньшего размера, сторона которой приблизительно равна четверти длины волны низшей воспроизводимой частоты, если поднять частотную характеристику по низким частотам. Вместе с тем эта частота не может быть ниже основной резонансной частоты головки, так как при этом резко уменьшается излучение звука головкой в экране (18 дБ/окт.).

Симметричность экрана относительно оси диффузора нежелательна, так как при этом в частотной характеристике громкоговорителя появится глубокий провал в результате акустического короткого замыкания на одной из частот. Значительного улучшения АЧХ можно добиться применением несимметричного экрана или асимметричным расположением динамика в экране правильно формы.

На рисунке выше, показаны размеры стандартного плоского экрана для измерения параметров головок громкоговорителей и два способа их установки в щите. Такое оформление мало распространено в виду громоздкости и эстетичности.

Установка экрана в углу комнаты позволяет уменьшить его размеры без ухудшения воспроизведения низких частот, так как образующие угол стены, служат продолжением экрана, увеличивая его эффективные размеры. Щит подвешивают у потолка, придав ему форму треугольника или трапеции. Между верхней кромкой щита и потолком необходимо оставить широкую щель, а пространство позади щита заполнить звукопоглощающим материалом.

АЧХ динамика при расположении его в прямоугольном щите. 1 – по центру, 2 – при смещении вдоль длинной стороны

Экран рекомендуется выполнять из толстой доски, ДСП, фанеры и т.д. толщиной 10-20 мм. Предпочтительно соотношение сторон прямоугольной формы от 2:1 до 3:1. Абсолютные размеры желательно выбирать такими, при которых на нижней границе диапазона частот (резонансная частота динамика) эквивалентный диаметр экрана (диаметр круга, площадь которого равна площади экрана) D определяется по формуле:

При таких размерах экрана частотная характеристика получится более равномерной. Если экран сделать меньше, то следует ожидать, что будет спад на нижней частоте диапазона, расчитывается по формуле:

N=20lg(D/D1), где

Пример . Резонансная частота динамика 85 Гц, добротность 2. Определим спад на резонансной частоте, если D1=0,5 м. Определяем эквивалентный диаметр экрана: D = 0,5 · (343 : 85) · 2

1 м. При D1=0,5 м на нижней граничной частоте N = 20lg (1 : 0,5) = 6 дБ.

Динамик рекомендуется распологать в центре прямоугольного щита. Смещение от центра уменьшает развиваемое звуковое давление и ухудшает частотную характеристику. Для квадратного щита смещение места установки головки улучшает частотную характеристику, хотя и снижает звуковое давление.

Настоятельно рекомендуют устанавливать динамик заподлицо панелью экрана. В случае установки динамика с внутренней стороны панели, перед ним образуется цилиндрической углубление (род короткой трубы), и столб воздуха, находящийся в нем, может резонировать на ряде частот, тем самым ухудшая частотную характеристику и качество звучания. При закрывании передней стороны экрана грилем, нужно обращать внимание на то, чтобы ткань была хорошо натянута. Сзади, со стороны магнита, на динамик рекомендуется надевать «юбочку», например из бязи.

Встречаются акустические системы, в которых головка громкоговорителя вставляется в отверстие стены комнаты, т.е. стена является экраном. Такое конструктивное решение выгодно, но надо учитывать достаточную громкость в соседней комнате. Использование стены в качестве экрана дает заметное улучшение частотной характеристики и качества звучания (особенно на низких частотах). Дополнительный мешочек сзади динамика следует делать большим (например в виде полусферы с диаметром, равным диаметру динамика) и заполнять его ватой от нежелательных резонансов.

Щит может быть небольших размеров (размеры сторон 40-50 см), если динамик будет воспроизводить частоты выше 150-200 Гц, как например в случае с системой 2.1, где в роли озвучивания НЧ звуков выступает сабвуфер.

Рассмотрим еще один расчет по размерам плоского экрана (щита). Нужен такой экран, который позволил бы на нижней граничной частоте воспроизводимого диапазона получить такой же уровень звукового давления, как и на верхней границе поршневого диапазона fгр.в. зоны его действия, т.е. выровнять звуковое давление на НЧ и СЧ частотах. Значение fгр.в. может быть найдено из формулы: fгр. = 1,4 • с / (∏ • d).

Типичная АЧХ в области низких частот при Q>1,93

Выбор нижней граничной частоты зависит от добротности применяемой головки. Форма АЧХ при Q 2 φ 2 • (Q)), где

Обычно экраны выполняют меньших размеров, чем рекомендовано по вышеприведенным формулам. Тогда на нижней граничной частоте следует ожидать спада АЧХ:

Nдб=10lg • (S’/S), где

Пример расчета:

Пусть требуется рассчитать размеры экрана для головки 0,5ГД-37 со следующими параметрами: f=315 Гц; d=0,08 м, если допустимый спад АЧХ на fгр.н. равен 6 дБ.

  1. Из формулы находим fгр.в. = (1,4 343) / (3,14 0,08)=1920 Гц.
  2. По рисунку «зависимость fгр.н. от Q», определяем fгр.н.=315 Гц.
  3. φ(Q)≈Q=2,3.
  4. Площадь экрана по формуле: S = 0,15 343 2 / 315 2 2,3 2 = 0,034 м 2 .
  5. При допустимом спаде АЧХ на нижней граничной частоте, равном 6 дБ, из формулы Nдб = 10lg (S’ / S), находим S’ = 0,017 м 2 .
  6. Выбираем размеры экрана равными 0,17 х 0,1 м 2 .

Еще одна статья по данному акустическому оформлению.

i-from › Блог › Крутая домашняя акустика своими руками

В интернет-сообществе люди знают меня как audiomaniac, но этот ник взялся не просто так. Все потому что раньше я увлекался музыкой и звукотехникой. Причем я не фанат автозвука, а предпочитаю слушать музыку в более подходящей обстановке — дома, где можно в полной мере воссоздать эффект присутствия, вслушиваться в детали и не отвлекаться на вождение.

Речь пойдет о сборке более или менее качественной двухполосной домашней акустики, способной передать самые мельчайшие нюансы аудиозаписей, и открыть для Вас мир качественного звука, не без (качественного усилителя разумеется).

Это не первая акустика которую мне довелось спроектировать и собрать, до этого был опыт как очень основательного апгрейда советской классики, так и сборки акустики с нуля. Супругу не устраивал форм-фактор моей советской классики, большие широкие гробы которые не вписывались в интерьер и занимали слишком много места

Но звучали они превосходно, на настройку кроссовера я потратил около года доводя звук до идеала.

Колонки получились довольно тяжелой нагрузкой для усилителей, но мой усилитель собранный по мотивам форума Vegalab без проблем с ними справлялся:

Однажды один знакомый американец сказал мне что самое крутое акустическое оформление которое он когда либо слышал это трансмиссионная линия (TL). Он же лабиринт или четвертьволновой резонатор или органная труба, не путать с резонатором Гельмгольца и с фазоинвертором. У нас в России большой опыт собрал по лабиринтам Рогожин Александр. С тех самых пор общения с американцем я и загорелся собрать что-то в данном оформлении.

Идейным вдохновением для меня стала акустика фирмы PMC Twenty 24 Можно погуглить обзоры на данную акустику, посмотреть замеры и сравнить их с замерами моей акустики ниже.

В качестве динамиков были выбраны привычные мне норвежские Seas CA18RLY и 27TDC. Их не сложно свести, они не имеют серьезных изъянов, в общем хорошие динамики за свои деньги.

После прогрева и обмера динамиков получил следующие параметры Тиля-Смолла:
Fs 49hz
Mms 10.7g
Rms 1.75 kg sec
Cms 0.0009 m N
BL 6.0
Vas 17 L
Qt 0.38
Qes 0.48
Qms 1,91

У пары динамиков параметры почти не отличаются, я привел параметры одного из них. Параметры указывают на повышенную жесткость подвеса, относительно паспорта. Я не знаю как их так надо размять чтоб подойти к паспортным параметрам, в реальной жизни они у меня скорее задубеют чем разомнутся. Поэтому взял за опору в расчетах эти параметры.

После сборки и тестов корпус получился в итоге такой:

Внутри корпус выглядит так:

Этот корпус даёт плавный спад АЧХ, -5дб на 30 гц. Можно уменьшить высоту корпуса на 5-10 см, тогда спад АЧХ будет быстрее, но зато общая чувствительность до 100 гц будет выше — кому что ближе. Соотношение длин 1 к 2 соблюдается, поэтому если делать выхлоп в пол то динамик придется опускать ниже, мне же наоборот хотелось поднять его как можно выше, а порт вывести вперед и красиво оформить струевыпрямителем в стиле одной известной фирмы. Должен отметить, что когда давал синус 35 гц приличной мощностью, динамик едва колебался, а из порта в прямом смысле дуло в руку, а когда отходишь подальше слышно мощный бас Поток воздуха в этой колонне очень даже приличный. Маленький с виду динамик возбуждает большой резонанс в двухметровой колонне.

В качестве материала для корпусов была куплена 18мм березовая фанера. МДФ не нашёл.

Поскольку корпуса будут оклеиваться шпоном, то нет возможности сделать какую либо стенку съемной, охота получить цельную монолитную конструкцию, поэтому съёмным будет дно, которое будет по совместительству выполнять роль подставки с винтовыми ножками. Лазить туда придется только за фильтром, в процессе его точной настройки.

Для того чтобы отверстия под динамики выглядели красиво их нужно фрезеровать после наклейки шпона, а шпон на лицевую панель лучше клеить в последнюю очередь, чтобы был нахлест на боковые листы шпона. Короче дырки под динамики пришлось резать в последнюю очередь.

Отец у меня увлекается столярным делом, поэтому корпуса мы забацали вдвоем с ним:

Изготовление акустических систем своими руками

Прежде подробного рассмотрения проблемы обрисуем круг задач, зная конечную цель, будет проще избрать нужное направление. Изготовление акустических систем своими руками нечастый случай. Практикуется профи, начинающими музыкантами, когда магазинные варианты не устраивают. Появляется задача встраивания в мебель или качественного прослушивания уже имеющейся медиа. Это типичные примеры, которые решаются набором общепринятых способов. Рассмотрением мы и займемся. Не рекомендуем листать по диагонали устройство акустической системы, вникайте!

Устройство акустических систем

Нет шансов сделать акустическую систему самостоятельно без понимания теории. Любителям музыки следует знать, что биологический вид Homo Sapiens слышит внутренним ухом звуковые колебания частот 16-20000 Гц. Когда дело касается классических шедевров, то разброс высок. Нижний край – 40 Гц, верхний – 20 000 Гц (20 кГц). Физический смысл этого факта заключается в том, что не все динамики способны воспроизвести сразу полный спектр. Относительно медленные частоты лучше удаются массивным сабвуферам, а пищание на нижней границе воспроизводят менее габаритные громкоговорители. Понятно, что для большинства людей это ничего не значит. И даже если часть сигнала пропадет, не будет воспроизведена, никто этого и не заметит.

Устройство акустической системы

Полагаем, что те, кто поставил целью самостоятельное изготовление акустической системы, должны критично оценивать звук. Полезно будет знать, что годная колонка имеет два и более динамиков, чтобы иметь возможность отразить звучание обширной полосы из слышимого спектра. А вот сабвуфер даже в сложных системах один. Это связано с тем, что низкие частоты заставляют вибрировать окружение, проникая даже сквозь стены. Становится непонятным, откуда именно несутся басы. Следовательно, и колонка НЧ одна – сабвуфер. А вот что касается прочего, то человек уверенно скажет, с какого направления пришел тот или иной спецэффект (луч ультразвука блокируется ладонью).

В связи со сказанным проведем делением акустических систем:

  1. Звук в формате Моно непопулярен, поэтому избегаем касаться исторических экскурсов.
  2. Звучание Стерео обеспечивается двумя каналами. Оба содержат низкие и высокие частоты. Лучше подойдут равноценные колонки, снабженные парой динамиков (басы и писк).
  3. Звук Вокруг отличается наличием большего числа каналов, создающих эффект объемного звучания. Избегаем увлекаться тонкостями, традиционно 5 колонок плюс сабвуфер доносят гамму меломанам. Конструкция многообразна. Поныне ведутся исследования, ставящими целью улучшить качество передачи акустики. Расстановка традиционная такова: по четырем углам комнаты (грубо говоря) по колонке, сабвуфер стоит на полу слева или в центре, под телевизором помещается фронтальная колонка. Последняя в любом случае снабжается двумя динамиками и более.

Важно создать правильный корпус для каждой колонки. Низкие частоты потребуют наличия деревянного резонатора, для верхней границы диапазона – не важно. В первом случае бока ящика служат дополнительными излучателями. Найдете видео, демонстрирующее габаритные размеры, соответствующие длинам волн низких частот по науке, практически остается копировать готовые конструкции, дельной литературы тематика лишена.

Круг задач очерчен, читатели понимают – самодельная акустическая система строится следующими элементами:

  • набор динамиков частот сообразно числу каналов;
  • фанера, шпон, доски корпуса;
  • декоративные элементы, краска, лак, морилка.

Проектирование акустики

Изначально выбираем количество колонок, тип, местоположение. Очевидно, изготавливать в большем числе, нежели имеет каналов домашний кинотеатр, неразумный тактический ход. Кассетному магнитофону хватит двух колонок. К домашнему кинотеатру выйдет уже не менее шести корпусов (динамиков будет больше). Согласно потребностям аксессуары встраиваются в мебель, качество воспроизведения низких частот хромает. Теперь вопрос выбора динамиков: в издании авторства Найденко, Карпова приведена номенклатура:

Трехполосная акустическая система

  1. Низкие частоты – головка CA21RE (H397) посадкой на 8 дюймов.
  2. Средний диапазон – головка MP14RCY/P (H522) на 5 дюймов.
  3. Верхние частоты – головка 27TDC (H1149) на 27 мм.

Приводили базовые принципы конструирования акустических систем, предлагали электрическую схему фильтра, рассекающего поток на две части (выше дан перечень трех поддиапазонов), приводили название покупных динамиков, решающих задачу создания двух колонок стерео. Избегаем повторяться, читатели могут взять труд полистать раздел, найти конкретные названия.

Следующим вопросом будет фильтр. Полагаем, фирма National Semiconductor не обидится, если отскриним чертеж усилителя перевода Ридико. Рисунок показывает активный фильтр с питанием +15, -15 вольт, 5 однотипных микросхем (операционных усилителей), граничная частота поддиапазонов вычисляется формулой, приведенной на изображении (дублируем текстом):

П – число Пи, известное школьникам (3,14); R, C – номиналы резистора, емкости. На рисунке R = 24 кОм, С – замалчивается.

Активный фильтр, питаемый электрическим током

Учитывая возможности выбранных динамиков, читатель сможет подобрать параметр. Берутся характеристики полосы воспроизведения колонки, находится стык перекрытия между ними, туда выносится граничная частота. Благодаря формуле, вычисляем величину емкости. Номинал сопротивления избегайте трогать, причина: может (спорный факт) задавать рабочую точку усилителя, коэффициент передачи. На частотной характеристике, приведенной в переводе, которую опускаем, граница составляет 1 кГц. Давайте посчитаем емкость указанного случая:

С = 1 / 2П Rf = 1 / 2 х 3,14 х 24000 х 1000 = 6,6 пФ.

Не ахти какая большая емкость, выбирается из условия максимально допустимого напряжения. В схеме с источниками +15 и -15 В вряд ли стоит номинал, превышающий суммарный уровень (30 вольт), возьмите пробивное напряжение (справочник поможет) не менее 50 вольт. Не пытайтесь поставить электролитические конденсаторы постоянного тока, схема обретает шансы взлететь на воздух. Отсутствует смысл разыскивать исходную схему чипа LM833 по причине Сизифова труда. Некоторые читатели найдут замену микросхеме, отличающуюся… надеемся на понимание.

Читайте также:  Простой тайник своими руками

Насчет сравнительно небольшой емкости конденсаторов (рознично и суммарной) описание фильтра говорит: благодаря низкому импедансу головок без активных компонентов номиналы пришлось бы увеличить. Закономерно вызывая появление искажений, обусловленных наличием электролитических конденсаторов, катушек с ферромагнитным сердечником. Не стесняйтесь двигать границу деления диапазонов, общая пропускная способность остается прежней.

Пассивные фильтры акустической системы

Пассивные фильтры соберет своими руками каждый обученный пайке, курс школьной физики. В крайнем случае заручитесь помощью Гоноровского, лучше некуда расписаны тонкости прохождения сигналов через радиоэлектронные линии, обладающие нелинейными свойствами. Приведенный материал заинтересовал авторов фильтрами низкой и высокой частоты. Желающие поделить сигнал на три части должны зачитываться трудами, раскрывающими базис полосовых фильтров. Максимально допустимое (или пробивное) напряжение выйдет мизерным, номинал станет значительным. Под стать упомянутым электролитическим конденсаторам емкости номиналом десятки микрофарад (три порядка выше используемых активным фильтром).

Новичков тревожит вопрос получения напряжения +15, -15 В питания акустических систем. Намотайте трансформатор (пример приводился, программа ПК Trans50Hz), снабдите двухполупериодным выпрямителем (диодный мост), профильтруйте, наслаждайтесь. Наконец, активный или пассивный фильтр прикупите. Называется указанная вещица кроссовером, внимательно подбирайте динамики, диапазоны точнее соотносите с параметрами фильтра.

Для пассивных кроссоверов акустических систем найдете в интернете множество калькуляторов (http://ccs.exl.info/calc_cr.html). Исходными цифрами программа расчета принимает входные сопротивления динамиков, частоту деления. Введите данные, программа-робот быстро снабдит величинами емкостей и индуктивностей. На приведенной страничке задавайте тип фильтра (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли). На наш взгляд задачка для профи. Приведенный выше активный каскад образован фильтрами Баттерворта 2-го порядка (скорость снижения АЧХ 12 дБ на октаву). Касается частотной (АЧХ) характеристики системы, понятно только профессионалам. Если сомневаетесь, выбирайте золотую серединку. В прямом смысле ставьте галку на третьем кружке (Бессель).

Акустика компьютерных колонок

Довелось посмотреть на Ютуб видео: юноша объявил, что сделает акустическую систему своими руками. Отрок талантлив: раскурочил колонки персонального компьютера — ну, совсем никакие — извлек на свет Божий усилитель с регулятором, поместил в спичечный коробок (корпус акустической системы). Компьютерные динамики известны плохим воспроизведением низких частот. Сами устройства маленькие, легкие, во-вторых, буржуи материалами экономят. Откуда в акустической системе взяться басам. Юноша взял… читайте дальше!

Наидорожайший компонент музыкального центра. Акустика класса hi-end стоимостью обходит дешевую квартиру. Ремонт, сборка колонок неплохой бизнес.

Усилитель низкой частоты акустической системы соберет продвинутый радиолюбитель, никаких кулибиных не нужно. Из спичечного коробка торчит ручка регулятора громкости, вход с одной стороны, выход — с другой. Динамики старой акустической системы малы. Юноша раздобыл старенький громкоговоритель не сказочных размеров, но солидный. С колонки советских времен акустической системы.

Чтобы звук не тревожил воздух пищанием, умный отрок сколотил дюймовые доски ящиком. Динамик старенькой акустической системы поместил в размеров почтовой коробки, сместил, как это делается производителями современных сабвуферах домашних кинотеатров. Изнутри колонку звукоизолятором отделывать поленился. Желающий может использовать для акустической системы ватин, другой схожий материал. Маленькие динамики помещены вовнутрь продолговатых коробок, только-только вмещающих торцом громкоговоритель. Гордый отрок подключил один канал акустической системы на два маленьких динамика, второй — на один большой. Работает.

Юноша сказочный молодец, не пьет в подворотне, уподобляясь сверстникам, не портит в свободное время будущих невест, занят делом. Как говорил один знакомый: «Молодому поколению прощается недостаток знания и опыта, не избыток наглости, упроченного равнодушием».

Улучшения

Решили усовершенствовать методику, откровенно надеемся, дополнение поможет сделать акустическую систему самостоятельно несколько качественнее. Проблема? Понятие выдумано радиотехниками, создателями акустических систем – частота. Вибрация Вселенной имеет частоту. Говорят, даже ауре человека присуще. Каждая добротная колонка недаром вмещает несколько динамиков. Большие предназначены для низких частот, басов; прочие – для средних и высоких. Не только размер, а и устройство у них разное. Мы уже обсуждали этот вопрос и интересующихся отсылаем к написанным обзорам, где приводится классификация акустических систем, раскрываются принципы действия наиболее популярных.

Компьютерщикам известен системный зуммер, работающий по прерыванию BIOS, который способен вроде бы выдавать один звук, но талантливые программисты выписывали на нем вычурные мелодии, даже с попыткой цифрового синтеза и воспроизведения голоса. Однако при желании бас такая пищалка выдать не может.

К чему этот разговор… Большой динамик следовало бы не просто приспособить на один из каналов, а присудить специализацию басов. Как известно, большинство современных композиций (Звук Вокруг не берем) рассчитаны на два канала (стереовоспроизведение). Получается, что два одинаковых динамика (маленьких) играют одни и те же ноты, смысл в этом маленький. В то же время с этого же канала бас теряется, а высокие частоты гибнут на большом динамике. Как быть? Предлагаем внедрить в схему пассивные полосовые фильтры, которые помогут разбить поток на две части. Схему берем иностранного издания по той простой причине, что она первой попалась на глаза. Вот ссылка на исходный сайт chegdomyn.narod.ru. Радиолюбитель переснял из книги, приносим извинения автору, что не указываем первоисточник. Это происходит по той простой причине, что он нам не известен.

Итак, картинка. Бросаются сразу в глаза слова Woofer и Tweeter. Как не сложно догадаться, это, соответственно, сабвуфер для низких частот, и динамик для высоких. Охватывается диапазон музыкальных произведений 50-20000 Гц, причем на сабвуфер приходится полоса нижних частот. Радиолюбители могут сами по известным формулам просчитать полосы пропускания, для сравнения ля первой октавы, как известно, составляет 440 Гц. Считаем, что для нашего случая такое деление подойдет. Вот только хотелось бы найти два больших динамика, по одному на каждый канал. Смотрим схему…

Не совсем музыкальная схема. В положении, занимаемом системой, идет фильтрация голоса. Диапазон 300-3000 Гц. Переключатель подписан Narrow, переводится, как полоса. Чтобы получить Wide (широкое) воспроизведение, опускаем клеммы. Поклонники музыки могут выкинуть полосовой фильтр Narrow, любителям бороздить скайп рекомендуем избегать поспешного решения. Схеме напрочь исключит петлевой эффект микрофона, известный повсеместно: пронзительное гудение вследствие переусиления (положительной обратной связи). Ценный эффект, даже военный знает сложности использования громкой связи. Владелец ноутбука осведомлен…

Для устранения эффекта обратной связи изучите вопрос, найдите, на какой частоте резонирует система, отрежьте лишнее фильтром. Очень удобно. Касательно популярной музыки микрофон отключаем, уносим подальше от динамиков (случай караоке), начинаем петь. Фильтры верхних и нижних частот оставим неизменными, изделия просчитаны неизвестными западными друзьями. Испытывающим затруднения, читая иностранные чертежи, поясняем, схема изображает (полосовой фильтр Narrow отброшен):

  1. Емкость 4 мкФ.
  2. Неиндуктивные сопротивления R1, R2 номиналом 2,4 Ом, 20 Ом.
  3. Индуктивность (катушка) 0,27 мГн.
  4. Сопротивление R3 8 Ом.
  5. Конденсатор С4 17 мкФ.

Динамики должны соответствовать. Советы указанного сайта. Сабвуфером пойдет МСМ 1853, пищалкой (слово не списали) послужит РЕ 270-175. Полосы пропускания посчитаете самостоятельно. Большая буква Ω означает кОмы – ничего страшного нет, поменяйте номинал. Напоминаем, емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются, как последовательно включенные резисторы. На случай, если сложно достать подходящие номиналы. Вряд ли получится изготовить динамики своими руками, набрать небольшие номиналы сопротивлений реально. Не используйте катушки, вырезаем пластины нихрома, подобных сплавов. После изготовления резистор лакируется, большого тока не планируется, защищать элемент не следует.

Индуктивности проще намотать самостоятельно. Логично использовать онлайн-калькулятор, задав емкость, получим параметры: количество витков, диаметр, материал сердечника, толщину жилы. Приведем пример, избегая быть голословными. Посещаем Яндекс, набираем нечто вроде «онлайн калькулятор индуктивности». Получаем ряд ответов выдачи. Выбираем понравившийся сайт, начинаем думать, как намотать индуктивность акустической системы номиналом 0,27 мГн. Нам понравился сайт coil32.narod.ru, начнем работу.

Исходные сведения: индуктивность 0,27 мГн, диаметр каркаса 15 мм, проволока ПЭЛ 0,2, длиною намотки 40 миллиметров.

Сразу возникает вопрос, видя калькулятор, где взять номинальный диаметр изолированной проволоки… Потрудились, нашли на сайте servomotors.ru таблицу, взятую из справочника, которую приводим в обзоре, считайте на здоровье. Диаметр меди составляет 0,2 мм, изолированной жилы – 0,225 мм. Скармливаем смело величины калькулятору, вычисляя нужные величины.

Получилась двухслойная катушка, числом витков 226. Длина провода составила 10,88 метра сопротивлением порядка 6-ти Ом. Главные параметры найдены, начинаем мотать. Самодельная акустическая система выполняется в ручной работы корпусе, примостить фильтр место найдется. К одному выходу подключаем пищалку, к другому – сабвуфер. Пару слов касательно усиления. Может статься, каскад усилителя не потянет четыре динамика. Каждая схема охарактеризована некой нагрузочной способностью, выше нельзя подпрыгнуть. Устройство акустической системы рассчитано, учитывая фиксированный запас, чтобы согласовать нагрузку, часто применяется эмиттерный повторитель. Каскад, заставляющий схему работать, полная отдача на любой динамик.

Напутствие начинающим конструкторам

Считаем, помогли читателям понять, как правильно конструировать акустическую систему. Пассивные элементы (конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности) сможет достать, изготовить каждый. Осталось собрать корпус акустической системы своими руками. А за этим, верим, дело не станет. Важно понять, музыка сформирована гаммой частот, обрезаемых неправильным изготовлением устройства. Собравшись сделать акустическую систему, подумайте над этим, поищите компоненты. Важно передать великолепие мелодии, будет твердая уверенность: труд не пропал даром. Акустическая система прослужит долго, радость подарит.

Верим, изготовление акустических систем своими руками читателям будет в удовольствие. Грядущее время уникально. Поверьте, в начале XX века нельзя было черпать информацию тоннами ежедневно. Обучение выливалось тяжким кропотливым трудом. Приходилось обшаривать пыльные полки библиотек. Возрадуйтесь интернету. Страдивари пропитывал древесину скрипок уникальным составом. Скрипачи современности продолжают выбирать итальянские экземпляры. Вдумайтесь, прошло 30 лет, воз остался позади.

Нынешнему поколению известны марки клеев, наименования материалов. Необходимое продается магазинами. СССР лишил изобилия людей, снабдив относительной стабильностью. Сегодня преимущество описывается возможностью изобретения уникальных способов заработка. Профессионал-самоучка везде срубит капусты.

Hi-End акустика своими руками, или как сделать хорошие колонки

Посвящается тем, у кого есть свободное время

Открываем популярный журнал про хороший звук и с удовольствием смотрим на изящные образы (если не сказать образА) акустических систем, а посмотреть есть на что. Мощные башни ощетинились во все стороны динамиками, блестят своими лакированными боками, давят паркет острыми шипами и вообще вызывают чувство глубокого уважения. Похоже, у них есть только один недостаток – это, конечно, цена. Возникает вполне логичный вопрос, а что если сделать копию какого-либо монстра самому? Купить динамик несложно, собрать корпус, пускай и не такой красивый – тоже, катушки и конденсаторы можно отечественные, аккуратно спаять 3 детали – и вовсе задача для ученика 10-го класса школы.

С учетом количества готовых модулей, которые предлагает Ebay, сделать хороший усилитель не намного сложнее. Чего там только нет: коммутация, защита АС, платы класса A-AB-D, регуляторы громкости на любой вкус, красивые корпуса, сделанные специально для аудио, ручки, ножки и трансформаторы – знай только соединяй. В следующей статье мы обязательно расскажем, как собрать свой усилитель, который не уступит большинству «брендовых» образцов стоимостью до 60-70 тысяч рублей.

Возможно, далее в тексте вы встретите незнакомые слова. К счастью, нам пришел на помощь неизвестный аудиофил и оставил ссылку на свой личный архив информации по акустике и усилителям, там есть реально ВСЕ и даже и больше, настоятельно рекомендуем к ознакомлению.

Из чего делать? Фанера, МДФ, ДСП, пластик, массив.

Мир видел много странных акустических конструкций, например, из бетона или шлакоблока. Все же самыми «востребованными» остаются вышеперечисленные пиломатериалы на основе древесины. Попробуем понять, какой из них «правильнее». Базовое правило – вне зависимости от выбранного материала не экономьте на его качестве, то есть цене.

Первым идет король современной Hi-Fi и Hi-End индустрии – МДФ, из него сделано подавляющее большинство колонок, как дорогих, так и дешевых. Причина проста – невысокая стоимость, удобство обработки и отделки, в том числе варианты с готовым шпоном, отсутствие ярких резонансов. При грамотном проектировании получение оптимального результата гарантировано. Рекомендуем к применению, больше сказать нечего.

Пластик – понятие очень растяжимое, его «авторитет» значительно подточен дешевыми китайскими подделками, хотя преимуществ у него не меньше, чем у любого другого материала. Проблему недоступной для любителя возможности отливать свои заготовки из желаемого материала – проходим мимо.

Хорошим материалом для изготовления корпуса акустической системы может служить ДСП . Пожалуй, главный его недостаток – множество проблем с отделкой, не важно, что вы решите: красить, шпонировать или обтягивать. У ДСП есть огромный плюс: если нужно сделать быстро и очень дешево, то можно использовать заводскую ламинированную плиту (ЛДСП). Добиться в таком случае высокой эстетики вряд ли получится, но цена и скорость оставят далеко позади всех остальных претендентов. Если сравнивать резонансные свойства материалов в разрезе пригодности для колонок – ДСП занимает первое место, хотя разница по сравнению с МДФ невелика.

Капризная, но неизменно желанная «матерыми аудиофилами» госпожа фанера . Фанера бывает нескольких видов – березовая, хвойная, ольховая, ламинированная. Почему капризная? Любую фанеру «ведет», то есть при высыхании лист изменяет свою геометрию, при пилении часто появляются сколы. Также это не самый простой для отделки материал, если вы хотите получить «глухой» матовый цвет без проступающих граней, текстуры, ребер. Причина для того, чтобы терпеть эти мучения, довольно спорная: по мнению «бывалых» только фанера дает то самое живое дыхание, которое «убивают» ДСП и МДФ. Наиболее мне непонятно желание сделать себе корпус из «живой» фанеры и «убить» ее слоями шпаклевки, грунта, краски, лака в попытке скрыть «страшные» стыки с прожилками (слоями фанеры), которые днем и ночью смотрят с немым укором на своего владельца. Куда предпочтительнее варианты специальной пропитки, хотя бы тем же «датским маслом», не так уж страшны эти темные «полосочки» на ребрах корпуса…

Что за нищебродство этот ДСП-МДФ? Может сразу из цельного дуба, да потолще!? Не спешите вставлять динамик в первое увиденное дупло. Вопреки ожиданиям массив древесины ценных пород не обогащает звук пропорционально вложенным деньгам, более того, даже требует дополнительного демпфирования по сравнению с более дешевыми материалами. Хотя его несомненные плюсы – это удобство отделки: если акустика собрана аккуратно, довести ее до симпатичного эко-вида не составит большого труда. Вместо увеличения толщины рекомендуется добавить (приклеить) с обратной стороны еще один лист менее резонансного материала, например, того же МДФ, сделать «сэндвич». Наиболее удачный вариант применения массива – это акустика типа «щит», где требуется красивая и тяжелая передняя панель.

Читайте также:  Самодельные настенные часы для дома (мастер-класс, 11 фото)

Экзотика. Часто выбор обусловлен тем, что есть под руками. Подобно тому, как птица может виртуозно вплести в гнездо всякий мусор, так и меломан тащит все, что плохо лежит. Можно найти на просторах сети идеи, воплощенные из сантехнических труб, искусственного камня, папье-маше, футляров и корпусов от музыкальных инструментов, примитивных строительных материалов, товаров IKEA, и.т.д., и.т.п.

Куда вставлять динамик?

Основную задачу акустического оформления можно сформулировать простым языком приблизительно так: максимально отделить колебания, излучаемые передней стороной диффузора динамика, от тех же противофазных колебаний, излучаемых задней стороной диффузора. Идеальным акустическим оформлением с точки зрения учебника считается бесконечный экран, такой невероятно огромный щит, в который установлен динамик. Понятное дело, слова «невероятно огромный» не подходят ни к нашему жилищу, ни к заработной плате, так что инженеры стали искать способ «свернуть» этот экран с минимально негативными последствиями для звука. Так получилось все многообразие вариантов, некоторые снискали себе наиболее обширную славу в интернете, их мы и рассмотрим в данной статье.

Просто динамик или корпус без корпуса

Тяжело себе представить, что есть такой вид «акустики», но, листая ленту фотографий в pinterest по теме аудио, все чаще натыкаюсь на грозди 12-ти дюймовых динамиков, которые собраны вместе без всякого оформления и явно представляют собой законченный агрегат. Наверное, замысел автора пронизан следующей логикой: любой корпус портит звук, лучше акустическое короткое замыкание, чем деревянные оковы, но чтобы был хоть какой-то «низ», надо взять динамики с максимальной площадью диффузора, на которые только хватит денег. Если это ваш путь – без комментариев.

Щит и «широкополосник»

Говорят, те, кто попробовал лампу, широкополосный динамик и открытое оформление, никогда уже не возвращаются к традиционному, транзисторно-резиновому образу жизни. Описывать свойства щита занятие не благодарное, вся необходимая информация есть в архиве, а для самых ленивых – и на youtube, где подробно объясняют, что это за зверь и с чем его едят, например: .

Наибольший плюс такой конструкции – простота изготовления. Нужен лист любимого материала и лобзик. Самый главный критерий, который будет влиять на итоговое качество звука – стоимость установленной динамической головки. Неутихающую народную славу снискал себе динамик 4а32, даже такие гранды, как fostex, sonido, supravox, sica или сам visaton B200, остались далеко позади. Поговорка «размер имеет значение» – вот лучшая математическая формула для щита (чем больше – тем лучше). Далее идут вариации щита, например щит, со свернутыми боковыми стенками, щит, у которого низкочастотный модуль сделан в виде ящика с фазоинвертором, и.т.п. Фирменная особенность звука – «воздушное» звучание с минимумом резонансов, при этом сравнительно высокое звуковое давление.

ПАС – панель акустического сопротивления

Что если попытаться скрестить щит и закрытый ящик? Получится ящик с задней стенкой, в которой сделано множество отверстий. Количество отверстий, их суммарная площадь в сочетании с объемом ящика будет определять степень демпфирования (сопротивления), уровень низких частот (чем меньше «дырок» – тем больше баса, но и больше «бубнежа»). Количество подбирается экспериментально, по вкусу.

Линейный массив излучателей, групповой излучатель (ГИ)

На самом деле, такой подвид акустики касается больше динамиков, нежели конструкции самого корпуса. Думаю, вы уже видели колонки, каждая из которых состоит из большого количества одинаковых маленьких-маленьких динамиков, ну или не очень маленьких, кому как позволяет бюджет и жилое пространство.

По электрической схеме, головки включены последовательно, то есть «плюс» предыдущего подсоединен к «минусу» последующего, возможно комбинирование последовательно-параллельного соединения. Количество динамиков, собственно, тоже ограничивается только деньгами, здравый смысл, как правило, к этому моменту уже бесследно пропадает. Не подумайте обо мне ничего плохого, я пробовал такое извращение, мне даже понравилось, если есть возможность, настоятельно рекомендую собрать себе подобную конструкцию хотя бы ради интереса. Опять же, бюджет сего безобразия не очень велик, как правило, применяются отечественные динамики в хорошем состоянии, 5гдш, 8гдш, 4гд-8е, и.т.п.

Акустическое оформление – тот же щит или закрытый ящик, желательно хитрой формы, например треугольной. Одна из проблем, с которой предстоит столкнуться – высокое суммарное сопротивление, не всякий усилитель раскроет потенциал «массива». Серийные образцы, выпускаемые фабрично, имеют более сложные решения, динамики часто собираются в хитрые модули, добавляются фильтры.

Фазоинвертор, bass reflex port, резонатор Гельмгольца, он же ящик с «трубой»

Вот он – самый популярный вариант акустического оформления. Массовым становится самое выгодное по соотношению ценаполучаемый результат, наш случай не исключение для данного правила. Для тех, кто не скачал архив неизвестного аудиофила, объясняем на пальцах. В трубе фазоинвертора есть некоторый объем воздуха, который зависит от его длины, он же «связан» с воздухом, который содержится внутри колонки. При удачной настройке длины трубы (не будем сходу погружаться в теорию) удается добиться более уверенного воспроизведения низких частот, чем просто в закрытом ящике. Если еще проще – с фазоинвертором получается глубокий бас. Для более углубленного понимания вот ролик с уже полюбившегося нам канала:

Хоть данный вид акустики и популярен, он далеко не так прост в изготовлении, одно тянет за другое. Динамики, которые подходят для такого оформления, называются «компрессионными», чаще всего имеют резиновый подвес и полосу частот, которая требует установки высокочастотного звена, твиттера или пищалки, то есть добавляется электрический фильтр. Выбор оптимального объема корпуса, его геометрии, точная настройка длины трубы имеют большое значение и не всегда соответствуют расчетным величинам. Ситуацию облегчает наличие в сети массы проектов, где авторы уже прошли тернистый путь и предлагают поэтапные инструкции с подробным описанием что, как, из чего надо делать. Впрочем, всегда находятся энтузиасты, которых не устраивает «готовое» и хватает упорства пройти своей дорогой. Недостатки фазоинвертора – «бубнеж» и «задавленная середина». Первое решается тщательным подбором формы, диаметра, материала и длины трубы; второе – добавлением отдельного среднечастотного звена. Верный путь к трехполосной акустике.

Обратный рупор TQWP и другие лабиринты судьбы

Чего только не придумали люди, чтобы усложнить путь колебаниям, идущим от обратной стороны динамика… Пожалуй, более всех отличилась фирма B&W со своими Nautilus, хоть памятник ставь этой морской раковине-мутанту. Но это гранды, а все, что можем мы, обычные аудиофилы, так это вспомнить свои ночные кошмары и поставить внутри прямоугольного ящика дощечки с гвоздями так, чтобы этому поганому звуку мало не показалось. Если серьезно – есть такие динамики, к которым оформление типа «фазоинвертор» не подходит, а щит не дает желаемого количества баса, от вида же сабвуфера что-то сжимается в животе. Тогда на помощь приходит обратный рупор или более сложный вариант – лабиринт. Для тех, кому интересно, как это работает, желаем приятного просмотра.

Кто-то может возразить: обратный рупор – это не совсем лабиринт, отчасти мы можем согласиться, но что более достоверно – он ближе к лабиринтам, чем классический рупор

напоминающий о старом граммофоне. Как можно догадаться из названия, обратный рупор или лабиринт – далеко не самый простой вид акустического оформления, он требует хорошего понимания теории, точного расчета или хотя бы соблюдения заводских рекомендаций. Например, крупные фирмы-производители широкополосных динамиков, как правило, приводят в документации к своим динамикам пару вариантов чертежей корпуса.

Онкен, закрытый ящик (ЗЯ), рупор, пассивный излучатель и другие

Наше повествование идет по следам народной популярности, а это довольно узкий список. Закрытый ящик почти всегда бубнит, под онкен тяжело подобрать динамик, рупор велик по размерам, сложен в изготовлении и расчете, пассивный излучатель неплохо работает, но в конструкциях любителей почему-то не прижился. Наверное, можно найти еще несколько редких видов или подвидов оформления, которые здесь не упомянули, что поделать, всего не охватишь.

Демпфирование, «набивка», «заглушка»

Корпуса готовы, что с ними делать дальше? Правильно, демпфировать. Можно разделить демпфирование на два вида: вибропоглощение и звукопоглощение. Для вибропоглощения хорошо подходят автомобильные материалы, мастики и специальные листы с клейким слоем, предпочтительней последнее. Со звукопоглощением наблюдается разброд и шатание, кому-то нравится войлок, кому-то шерсть, ватин, синтепон, прочее. Ответ достаточно прост – для разного эффекта, в зависимости от типа корпуса и частоты, которую хочется подавить, будет зависеть выбор материала. Заполнение звукопоглощающим материалом корпуса увеличивает его виртуальный объем, однако определить универсальную норму, на мой взгляд, невозможно.

Настройка кроссовера (разделительного фильтра)

Вы решили делать многополосную акустику. Нужен ли измерительный микрофон? Если это разовый проект, то нет, не нужен, достаточно иметь тестовую подборку треков и некоторый опыт для понимания, какое звучание можно назвать более правильным. Просто придется дольше перебирать детали пассивного фильтра, слушать и сравнивать, но в итоге результат будет именно такой, который нужен вашим ушам, помещению. Чуть легче дело обстоит с активными кроссоверами. Раньше их приходилось делать самостоятельно, травить и разводить платы, паять, очень муторный процесс, особенно если схема имеет приличную крутизну среза и регулировки, для трехполосной акустики – просто дикая штука. Благо сегодня достаточно просто зайти на ebay и выбрать вариант себе по карману, хочешь на операционниках, хочешь на DSP. Регулировать частоту, а иногда и крутизну среза (в особо редких случаях фазу), можно плавно хоть каждый день.

Иногда мне кажется, что ситуация в мире аудио напоминает легенду о Вавилонской башне. Когда-то, в далекие времена, когда нога Van Den Hul’a еще не ступала на землю, люди строили вместе один комплект домашнего стерео. Большие-большие колонки, не менее большой усилитель, а к ним тянулись толстые-толстые кабели. Увидел это некто свыше и ужаснулся – ну и дичь, хоть бы книжки почитали какие… Суровая кара постигла незадачливых аудиофилов, с тех пор они спорят до хрипоты, но так и не могут договориться, как надо делать колонки-усилители, вот каждый и делает свои, как может.

Двухполосные акустические системы в открытом оформлении

Содержание / Contents

↑ Предисловие

В начале своей эволюции акустические системы (АС) были только открытого типа. Затем, постепенно, но практически полностью произошел переход на закрытое оформление. Закрытыми АС будем считать фазоинверторы, бандпасы и другие варианты, т. е. оформления при которых лицевая сторона диффузора динамика прямо излучает в помещение, а тыльная в закрытый объём ящика или в помещение, но через резонаторы или другие конструкции, затрудняющие движение воздуха.

Закрытые оформления позволили резко уменьшить объем АС, кардинально расширить частотный диапазон вниз. Промышленность практически полностью перешла на выпуск динамиков именно для закрытых оформлений. Выросли целые поколения, которые ничего кроме ЗЯ и не слышали. Однако немало людей думает, что «вместе с водой выплеснули ребенка» т. к. считает, что звучание средних, главных для восприятия частот, ухудшилось.

Поэтому среди радиолюбителей и некоторых производителей акустики снова появился интерес к открытым акустическим оформлениям (далее для простоты будем называть их ОЯ). Проблема еще и в том, что специальных динамиков для ОЯ сегодня практически не выпускают т. к. они пользуются малым спросом, мелкие фирмы могут их производить для любителей, но из-за малого тиража они будут дорогими.

Хочу предложить вашему вниманию мой вольный перевод статьи Martin J. King «Designing a Passive Two Way Open Baffle Speaker System». Думаю, поднимаемые проблемы и их решения будут интересны.

↑ Перевод авторской статьи

Поиск в Интернете покажет, что существует целый ряд коммерчески доступных АС в оформлении Open Baffle (далее для простоты – ОЯ), часто подключение динамиков в таких АС называют дипольным.

В наиболее совершенных и сложных конструкциях используют активные фильтры и эквалайзеры. Часто используют двух и более канальные усилители, работающие отдельно на свои динамические головки. Все это очень сложные инженерные проекты, которые позволяют при относительно небольших размерах лицевой панели получить удовлетворительный бас. Ключевым моментом в этих конструкциях является использование активных фильтров, нескольких усилителей и эквалайзеров для получения баса. Но есть и конструкции с пассивными фильтрами.

Самым известным примером такой АС ОЯ являются Jamo R909. Уверяют, что басы у них достигают 25…30 Гц.
Чтение описания Jamo R909 заставило задуматься, как использовать данную концепцию на доступных компонентах. В качестве первого шага я собрал свою конструкцию, используя некоторые из концепций, извлеченных из описания Jamo и руководства пользователя. Получилась очень скромная по цене пассивная дипольная АС. Данная конструкция и обсуждается ниже. Следующим логическим шагом может быть разработка большой трехполосной АС ОЯ с пассивными фильтрами.

↑ Самоделки в Сети

Поиск в Интернете самодельных конструкций ОЯ дает широкое разнообразие размеров, форм, количества и типов динамиков, используются пассивные или активные фильтры.

Одни используют метод проб и ошибок на практике, другие занимаются компьютерным моделированием с предсказанием АЧХ по звуковому давлению. Оба метода работают, и могут создавать готовые проекты АС. Для экспериментирующих самодельщиков очень привлекательно то, что макеты АС ОЯ можно легко, дешево и просто делать макеты из фанерок или картонок, прослушивать и делать акустические измерения, вносить изменения в конструкцию, отрезая куски или наращивая их кусками фанеры или картона.

АС ОЯ прощает большие ошибки в оформлении, но слабым местом является бас. Исправить недостаток баса можно с помощью дополнительного сабвуфера. При этом результаты воспроизведения басов будут достаточно предсказуемыми, особенно если измерить параметры T-S конкретной головки и воспользоваться компьютерными программами для изготовления корпуса сабвуфера.
АС ОЯ имеют свойство плавного спада низких частот, частота начала спада обычно определяется размерами лицевой панели и достаточно предсказуема.

Компромиссом между полностью экспериментальным методом и компьютерным моделированием являются такие программы, как EDGE. Программа EDGE помогает определить влияние размеров лицевой панели на формирование частотной характеристики на низких частотах. Но это только одна часть головоломки. Обычно другими частями головоломки пренебрегают, и акцентирует внимание исключительно на расчетах. На мой взгляд, иногда слишком много внимания уделяют кривым, которые выдают программы и забывают о факторах, которые программа не учитывает.

Мне очень нравятся широкополосные динамики и отсутствие фильтров в диапазоне средних частот, поэтому я собираюсь отдать им возможно более широкую полосу частот, добавив самые края диапазона пищалке и басовому звену. К сожалению, динамиков способных воспроизвести полный диапазон частот, да еще в открытом оформлении не существует (или они недоступны).
В то же время один хороший динамик может с высоким качеством полностью воспроизвести весь диапазон СЧ.

Читайте также:  Большие мыльные пузыри в домашних условиях

В данном проекте самые низкие частоты обеспечит низкочастотный динамик, частота раздела будет 100…200 Гц для широкополосной головки.

↑ Выбор динамиков

При проектировании многополосных АС ОЯ, с пассивными фильтрами, особое внимание должно уделяться максимально гладкой АЧХ по звуковому давлению. Выбор басового динамика зависит от размеров и формы лицевой панели, уровень звукового давления должен быть согласован с отдачей на средних частотах. Главным звеном является широкополосная головка, воспроизводящая самый важный диапазон — средних частот, остальные звенья подстраивают под неё.

Чтобы приступить к проектированию, надо сначала определить желаемый конечный результат. Для АС ОЯ спад баса будет с крутизной 18 дБ/октава. Он складывается из 12 дБ/октава для динамика и 6 дБ/октава для открытого оформления.

На рис. 1 показана АЧХ головки с отдачей 90 дБ/Вт/м, нижняя воспроизводимая частота которой 45 Гц по уровню -3 дБ. Широкополосная головка (ШП) в ОЯ должна обеспечить те же 90 дБ/Вт/м вдоль своей оси. ШП будет расположена примерно на уровне ушей сидящего слушателя. Задача состоит в том, чтобы разработать корпус, обеспечивающий ровный переход АЧХ от НЧ к ШП головке.
Отдача ШП должна лежать в диапазоне 88…92 дБ, многие головки с размерами 3″, 4″ и 5“ являются превосходными кандидатами для данной конструкции. В табл. 1 представлены некоторые подходящие головки фирмы Fostex.

Рассмотрев динамики, перечисленные в табл. 1, и учитывая, что будет отдельное басовое звено, чтобы исключить необходимость воспроизведения ШП головками самых низких частот, делаем вывод, что параметры T-S (Thiele/Small) ШП головок нас мало интересуют. Существуют три динамика из табл. 1, которые имеют отдачу 90 дБ/Вт/м. Поскольку стоимость также играла роль, для данного проекта я выбрал FE103E.

После выбора ШП и определения звукового давления, могут быть рассмотрены требования к басовому звену. Если бы басовый динамик был установлен в бесконечный щит, эффективности 90 дБ/Вт/м было бы достаточно. Но поскольку размер лицевой панели конечен и невелик, поддержка басовых частот приводит к требованию, чтобы отдача сабвуфера была выше 90 дБ/Вт/м. Для АС ОЯ с пассивными фильтрами это требование может быть удовлетворено применением нескольких НЧ динамиков или одного профессионального большого диаметра. Я выбрал второй вариант, большой диаметр обеспечит требуемую эффективность, снижение стоимости, и в конце концов, я полагаю, упрощение конструкции.

Для этого исследования я сосредоточился на трех динамиках Eminence, нередко использующихся в самодельных АС ОЯ. Все они имеют значительно большую чувствительность, чем 90 дБ/Вт/м. Их Thiele/Small параметры от производителя приведены в таблице 2.

Основное различие между ними в используемом магните. Его размеры прямо влияют на полную добротность Qts и цену головки. Минимальный магнит, цена и максимальная полная добротность у Eminence Alpha 15А.

Работа всех трех динамиков Eminence НЧ была смоделирована в сочетании с Fostex FE103E и пассивным разделительным фильтром. После многократного моделирования каждой конструкции, лучшей оказалась связка Fostex FE103E и Eminence Alpha 15А. При исследовании пришло понимание того, почему это получилось так. На рис. 2 показан окончательный макет лицевой панели для пары Fostex FE103E и Eminence Alpha 15А. Получилась панель размерами 20“ ширины и 38“ высоты. Центр НЧ находится в 10“ от пола. Правую и левую АС лучше сделать зеркальными.

На рис. 3 показано вычисленная АЧХ системы на расстоянии 1 м по оси. Красная кривая — результат расчетов, черная — целевая функция. Для расчетов взяты идеальные фильтры 2-го порядка, результат с реальными фильтрами будет показан позже. Другой интересной особенностью рис. 3 является отдача 92 дБ/Вт/м динамика Fostex FE103E.
Результаты моделирования показывают, что совпадение с требуемым результатом весьма хорошее.

↑ Как получить бас

Графики, приведенные на рис. 6 имеют ряд интересных особенностей. Начнем с красной пунктирной линии, это АЧХ в бесконечном экране, как на рис. 5 с ФНЧ второго порядка на 200 Гц. Пунктирная синяя линия с учетом размеров реальной лицевой панели и расположения динамика на ней, аналогично программе EDGE. Сочетание этих двух кривых с учетом фазы, которое не показано, изображено сплошной красной линией.
Окончательный вывод: АЧХ низкочастотного звена с хорошей точностью соответствует заданным требованиям.
На рис. 6, обратите внимание на пересечение двух штриховых линий на 165 Гц. Ниже 165 Гц, именно ограниченная ширина лицевой панели препятствует «горбу» и позволяет достичь требуемой АЧХ. Это влияние позволяет увеличить эффективную частоту раздела примерно до 400 Гц. Основываясь на результате, показанном сплошной красной линией, ФВЧ частота для ШП может быть установлена (подобрана) выше, чем частота 200 Гц, используемая для ФНЧ.

Мы рассмотрели проект, оптимизированный для низкочастотного динамика Eminence Alpha 15А. Но в табл. 2 есть еще два подобных динамика с меньшим значением Qts.

На рис. 7 показаны АЧХ всех трех динамиков в одном акустическом оформлении и с одинаковыми фильтрами. Видно, что с уменьшением Qts ухудшается АЧХ и уменьшается отдача на низких частотах. Восстановить отдачу на низких частотах можно увеличив ширину лицевой панели (синяя пунктирная линия сдвинется влево). Затем, чтобы разгладить горб в области 100…200 Гц, нужно изменить (уменьшить) частоту ФНЧ. Получается, что более дорогие динамики, такие как Eminence Beta 15A и Eminence Gamma 15A с более низкими Qts (спроектированные для закрытых ящиков) для нашего проекта подходят плохо, требуют очень широкую лицевую панель, другую, более низкую частоту фильтра и, вероятно, будут работать хуже Eminence Alpha 15А.

Я часто слышал упреки в отношении относительно высоких значений Qts НЧ-динамиков в оформлении ОЯ — на басу переходные характеристики якобы будут «звонить“ и гудеть на одной басовой ноте.

На рис. 8 показаны импульсные характеристики всех трех Eminence в ОЯ. Видно, что в форме трех импульсов большой разницы нет. Единственная заметная разница в увеличении времени переходной характеристики с увеличением Qts, но так как диапазон частот Альфа 15А простирается ниже, он и должен иметь чуть более длительную переходную характеристику. Нет никаких доказательств чрезмерного звона басов от любого из этих трех динамиков.
Подчеркиваю еще раз, для ОЯ лучшее воспроизведение низких частот достигается при более высокой Qts Альфа15A.

↑ Работа во всём диапазоне частот

Рис. 11 добавляет влияние конечных размеров и формы лицевой панели. При суммировании АЧХ рис. 10 (красный пунктир), графика отклика лицевой панели (синий пунктир), получим результат (сплошная красная линия).

Еще раз обратите внимание на рис. 11 — горб от влияния лицевой панели (синий пунктир) используется для расширения полного спектра головки по частоте вниз. В результате горб снижает эффективную частоту фильтра около 400 Гц. Установив фактическую частоту разделения выше горба от лицевой панели, можно подогнать суммарную АЧХ ближе к требуемой.

↑ Схема пассивного фильтра

↑ Выводы

Самой большой проблемой для АС ОЯ, с пассивными фильтрами является достижение адекватного баса при разумных размерах лицевой панели. Для решения этой проблемы надо учесть, что динамические головки, корпус и фильтры представляют собой единую систему, которая должна быть оптимизирована для достижения поставленной цели. Я считаю, что низкая частота раздела поможет оптимизировать систему и избежать потенциальных проблем в области средних частот, очень важных для слухового восприятия. Поскольку оптимизация — комплексная проблема, зависящая от ряда факторов, при простой замене низкочастотных динамиков АС ОЯ нельзя делать окончательные выводы о пригодности того или иного динамика для АС.

Излучатель звука, корпус, и фильтр должны быть так подобраны, чтобы их комбинация обеспечила максимально гладкую АЧХ. Я считаю, что основной причиной слабого баса в открытых акустических системах с пассивными фильтрами является низкая полная добротность динамика Qts и/или неудачный подбор комплекта динамиков. Низкочастотный динамик должен иметь значительно более высокую отдачу, чем общая отдача всей АС, значительно выше, чем у среднечастотной головки, чтобы компенсировать спад низких частот.

Низкая добротность Qts усугубляет эту проблему. При низкой Qts требуется значительное увеличение ширины лицевой панели и/или изменение настройки фильтров. Динамик с высокой добротностью Qts будет иметь плоскую АЧХ на низких частот и будет совместим с лицевой панелью разумной ширины. Моя рекомендация заключается в использовании низкочастотных динамиков, отдача которых, по крайней мере, на 6…10 дБ выше, чем у остальных динамиков акустической системы и должна иметь Qts приблизительно 1,0…1,2.

Анализ открытой акустической системы Lowther подтверждает выводы сделанные выше. Lowther звучат отлично, но они огромны. Лицевая панель с крыльями имеет ширину 40“, высоту 60». Такая конструкция потребует двух НЧ-динамиков Eminence Alpha 15А и активного фильтра. Большие размеры ящика АС, несколько НЧ-динамиков и усилителей позволят достигнуть чувствительности примерно 98 дБ/Вт/м в системе Lowther PM2A. Под впечатлением от их звучания, я решил построить такую же АС в огромном корпусе с несколькими НЧ-динамиками, активным фильтром и несколькими усилителями. В процессе постройки я приобрел определенный опыт и пришел к выводу, что такое построение системы с позиции «грубой силы», не лучшее решение.

↑ Оригинал статьи

Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.


Спасибо за внимание!
Игорь Котов, учредитель журнала «Датагор»

↑ Мой комментарий к статье

Конечно, мнение автора статьи не является непреложной истиной и не претендует на окончательное и полное решение проблемы, однако, она представляет интерес для любителей, интересующихся акустикой. Я не гарантирую полную точность перевода, но надеюсь, что основные положения изложил правильно.

Вызывает скептицизм отсутствие измерений с помощью микрофона и именно в домашних условиях. Интересно было бы узнать впечатления независимых слушателей-экспертов не «обработанных» автором конструкции. Но это только мои мечтания.

Щитовая (плоский экран) акустическая система своими руками

Открытым акустическим оформлением головки называется такое ее оформление, при котором задняя сторона звукоизлучающей поверхности диффузора головки не изолирована акустически от передней. В качестве открытого оформления применяется либо плоский экран (щит), либо ящик, обычно имеющий форму параллелепипеда, с перфорированной задней стенкой.

Открытое акустическое оформление наиболее распространено как в нашей стране, так и за рубежом. Оно попользуется в телевизорах, переносных радиоприемниках всех классов, кассетных магнитофонах, абонентских громкоговорителях, а также в большей части катушечных магнитофонов, стационарных радиоприемников и электрофонов. Можно сказать, что за исключением высококачественной звуковоспроизводящей радиоаппаратуры с выносными АС, вся остальная бытовая звуковоспроизводящая аппаратура имеет открытое акустическое оформление.

Достоинство открытых АС — простота и, кроме того, в них не имеет места повышение резонансной частоты по сравнению с резонансной частотой применяемой головки, а принципиально возможно и понижение этой частоты, что выгодно отличает открытую АС, например, от закрытой. Недостаток открытой системы — сравнительно большие размеры этого оформления, когда требуется воспроизведение низших частот звукового диапазона.

Наиболее простой вид открытого оформления — плоский экран. Даже при сравнительно небольших его размерах воспроизведение низких частот значительно улучшается. Вместе с тем в области средних и особенно высоких частот экран уже не оказывает существенного влияния. Конструктивно экран рекомендуется выполнять в виде толстой доски или фанеры толщиной 10-20 мм, в которой вырезано отверстие, по периметру диффузородержателя головки, куда вставляется головка. Экран выполняется квадратной или прямоугольной формы. Соотношения сторон прямоугольного экрана могут колебаться в довольно широких пределах. Предпочтительное отношение сторон прямоугольного экрана в пределах от 2:1 до 3:1.

Размещать головку рекомендуется в центре прямоугольного экрана. Смещение от центра уменьшает звуковое давление АС и ухудшает ее частотную характеристику. Для квадратных экранов некоторое смещение места установки головки улучшает частотную характеристику, поскольку при симметричном креплении головки на частотной характеристике появляется глубокий провал в области средних частот. На рис.27 показана форма частотной характеристики при смещении головки от центра.

На рис.28 приведена конструкция стандартного акустического экрана, предусмотренная ГОСТ 16122—78 «Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний и измерений». С помощью этой конструкции измеряют параметры головок.

Практически конструкции плоского экрана могут выполняться, например, в виде щита, помещаемого в углу комнаты (рис. 29).

Установка щита с головкой в углу комнаты позволяет уменьшить его размеры. Щит в виде треугольника или трапеции подвешивают, например, в углу у потолка. Между верхней кромкой Щита и потолком необходимо оставить широкую щель, а пространство позади щита рекомендуется заполнить звукопоглощающим материалом. Головку необходимо защитить от возможных повреждений и пыли.

Встречаются описания АС, в которых головка вставляется в отверстие, в стене комнаты, т. с. стена является экраном.
Принципиально такое конструктивное решение выгодно, но при этом не надо забывать, что звучание АС будет иметь место не только в той комнате, в которой АС предназначена работать, но и в той, куда выходит задняя поверхность головки, что, конечно, не всегда желательно. Если же такое решение возможно, то оно дает заметное улучшение частотной характеристики и качества звучания, особенно на низких частотах.

Определим, каким должен быть размер экрана? Желателен такой экран, который позволил бы на нижней граничной частоте воспроизводимого диапазона получить такой же уровень звукового давления, как и на верхней границе поршневого диапазона f(гр.в) зоны его действия, т. е. выровнять звуковое давление на нижних и средних частотах. Значение f(гр.в) может быть найдено из (27). Выбор нижней граничной частоты зависит от добротности применяемой головки. Ранее отмечалось, что форма частотной характеристики головки при Q =1,93 на частотной характеристике появляются провал на частоте w(2) и пик на частоте w(1). Добротность головки при помещении ее в плоский щит практически не меняется. Неравномерность частотной характеристики при Q =1,93 за нижнюю граничную частоту обычно выбирают частоту пика w(1) частотной характеристики головки (рис. 23, кривая 2) и неравномерность частотной характеристики в этом случае определяется провалом на частоте w(2). Однако при этом несколько сужается расчетный диапазон воспроизводимых частот по сравнению с его значением при Q Helpmaster

Ссылка на основную публикацию