Статьи

Как сделать сабвуфер: дельные советы

Напольная акустика и сабвуфер

Напольная акустика и сабвуфер

Сабвуфер, он же «басовый динамик», это отдельный акустический элемент, воспроизводящий звуковые частоты в диапазонах 20…120 Гц. Если говорить образно, то в рамках всей компоновочной акустической схемы сабвуфер занимает диапазон низких частот, в то время как вся акустическая система воспроизводит средние и высокие частоты.
Сабвуферы разделяются на активные и пассивные, у первых в корпусе смонтированы блок питания с усилителем, у вторых же усилитель подключается извне.

Изготавливаем сабвуфер

Данная инструкция написана специально для тех, кто мечтает, чтобы у него в автомобиле была установлена акустическая система 5 1 с сабвуфером, но по той или иной причине приобретение сабвуфера им не по силам. Сделать акустический сабвуфер самому совсем не сложно, а в силу того что человеческий слух не распознает направление низкочастотных волн установить сабвуфер в автомобиле можно в любом доступном месте.

Инструментарий

Для того что бы ваша мысль материализовалась в образ сабвуфера, помимо дикого желания и «упертости» нам понадобятся ещё пара мелочей:

  • Ножовка по дереву;
  • Стамеска;
  • Набор напильников (треугольные, круглые, плоские…какие там ещё есть…);
  • Наждачная бумага разного калибра (зернистости);
  • Шуруповерт, или набор отверток
  • Электродрель;
  • Лобзик, желательно с «неручным приводом»;
  • Набор канцелярских принадлежностей, где циркуль имеет «размах» не менее диаметра выбранного динамика (20…25 сантиметров);
  • Клей для дерева;
  • Строительный материал для корпуса (фанера, ДСП, МДФ толщиной 10…20 миллиметров);
  • Деревянные брусочки (под ребра жесткости) сечением 20х20…40х40 миллиметров;
  • Кучка саморезов (от 10 до 50 миллиметров);
  • Программа для расчета параметров сабвуфера (JBLSpeakerShop, WinISD 0.44 и др.).

Итак, начинаем созидание низкочастотной колонки с выбора динамика(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).

Выбор динамика

Так как вы уже не первый меломан на этой земле, надо полагать, что какие-то устоявшиеся каноны в мире музыки уже существуют, сказанное касается и применения динамиков:

  • Шести дюймовые применяются как дополнительный источник мид – баса;
  • Восьми дюймовые отвечают за фронтальные басы;
  • Качественная акустика на авто получается с десятью дюймовыми динамиками установленными в 15…20 литровом корпусе;
  • Оптимальным вариантом считается двенадцати дюймовый динамик в 25..35 литровом корпусе;
  • Ну а пятнадцати дюймовый размещённый в 60..90 литровом корпусе, как правило, находится в руках истинных «маньяков» и выставляется на обозрение достопочтенной публике в процессе соревнования по SPL.

Кстати сказать, как среди любителей, так и среди профессионалов до сих пор нет согласованности по поводу мощности динамика. Но на данный момент определенно можно утверждать, что динамик однозначно должен быть мощнее усилителя, так как ни одна система не в состоянии на протяжении длительного времени, на максимальной громкости воспроизводить звуковой сигнал без появления нелинейного искажения и значительного снижения качества звучания, здесь все должно быть сбалансированно.
Подбираем устраивавший нас динамик, конечно же, чем он будет мощнее, тем громче будет звук. Неважно, какими путями вы его достали, как он попал к вам, нам необходимо знать его технические характеристики, ведь от них зависит очень важный этап – проектировка корпуса.

Расчет параметров

В случае если у вас отсутствует сопроводительная документация с техническими данными динамика, и нет возможности узнать эти параметры у производителя, то нам придется вычислять их своими руками.
Нам придется узнать данные об:

  • Номинальной мощности динамика (обычно приводится в маркировке головки — 75ГДН-1 75 Вт) — Pnom;
  • Собственной частоты резонанса — Fs;
  • Собственной частоты резонанса в замкнутом пространстве – Fc;
  • Эквивалентному объему динамика – Vas;
  • Наибольшем смещении диффузора — Xmax
  • Эффективном диаметре диффузора – D;

Ну и о показаниях добротности резонансных частот:

  • Полная — Qts
  • Электрическая – Qes;
  • Механическая – Qms.

Для получения необходимых параметров нам понадобятся:

  • Цифровой мультметр (вольтметр);
  • Калькулятор;
  • Любой низкочастотный генератор, например ГЗ — 109 (вместо него можно использовать программу генератора низкой частоты на компьютере, благо их в сети великое множество);
  • 20-ти литровый, герметично закрытый ящик.

Итак, к звуковой карте, через линейный выход подключаем «усилок», а с его выходов, через резистор номиналом в 1 КОМ, подключается динамик (см. фото):

Схема подключения

Схема подключения

  • Для того что бы избежать влияния сторонних предметов на качество измерений подвешиваем динамик посреди комнаты на люстру. Далее запускаем «прогу» ГНЧ, выставляем частоту в 1000 Гц и устанавливаем на компьютере среднее положение регулятора громкости;
  • Для исключения искажения сигнала подключаем мультимер к выходу «усилка» и, регулируя на нем громкость, устанавливаем напряжение в 20 Вольт;

Внимание! Далее категорически нельзя трогать регулятор громкости ни на компьютере/генераторе, ни на усилителе!

  • Подключаем мультиметр к динамику;
  • Повышаем частоту генератора (начиная с частоты в 5…10 Гц), следим за данными вольтметра до тех пор, пока искомая частота динамика при максимальном напряжении (Umax) не дойдет до своего максимума, после чего начнет снижаться. Показания генератора, при котором Umax достигло своего максимума на вольтметре, записываем как данные Fs;
  • Плавно повышаем частоту относительно Fs до тех пор, пока показания не перестанут изменяться. Записываем значение Umin (дальнейшее повышение частоты, конечно же, вызовет повышение амплитуды, но нам эти данные уже не важны);

Полученные данные мы можем уже выразить в виде графика амплитудно-частотной характеристики динамика:

График АЧК

График АЧК

При просмотре графика вы можете наблюдать новые вводные Uср, F1 и F2, это частоты, с помощью которых мы определим добротность динамика по формулам Qes, Qts, Qms и Uср.
Раньше вычисления происходили вручную, сейчас же всё происходит предельно просто – скачиваем «прогу» TSCalc, вставляем известные значения и получаем результат:

  • Значение Rmax=Umax*1000;
  • Значение Re = значение сопротивления динамика постоянным током;
  • Подставив данные значения в программу получаем Rx;
  • Uср = Rx/1000
  • F1 ищем уменьшая частоту вниз относительно Fs до тех пор пока вольтметр не покажет значение Uср;
  • F2 ищем аналогично только частоту поднимаем уже вверх;
  • Подставляя полученные значения F1, F2 и Fs получаем искомые данные добротности резонансных частот.
  • Далее нам необходимо найти резонансную частоту динамика в замкнутом пространстве – Fc. Для этого закрепляем динамик магнитом наружу (не принципиально, просто так удобнее) в заранее приготовленном ящике, и ищем искомое аналогично значению Fs.
  • Подставляя значения уже известного нам объема ящика, а так же найденные данные Fc и Fs получаем значения эквивалентного объема – Vas;
  • Эффективный диаметр и максимальное смещение диффузора находим с помощью линейки.

Выбор ящика

Теперь, когда мы знаем все необходимые параметры, можно приступить к выбору типа корпуса сабвуфера.

Внимание! Как бы ни хотелось вас расстраивать, но только полученные параметры (а не ваши желания) являются основными факторами определяющие тип корпуса. Это не говорит о том, что вы не сможете собрать выбранный вами тип корпуса, но вот будет ли он выдавать нужный нам звук, это вопрос…

Free air (свободный излучатель)

Тип сабвуфера

Тип сабвуфера

Данный вид динамика подходит в том случае, когда Fs > 100 Гц. Как можно догадаться путевый сабвуфер из него не получится, так как у него практически полностью отсутствует поднизкочастотный диапазон.
Максимум куда его можно определить, это задняя акустическая полка автомобиля, ну а оптимальным вариантом будет поиск другого динамика.

Акустический сабвуфер самому

Акустический сабвуфер самому

Closed Box (закрытый ящик)

Выбираем этот тип, если значение Qts менее 0,8-1,0 (оптимально 0,7), а Fs/Qts равно 50. Его рассчитать совсем не сложно.

Vented Box (фазоинвертор)

Оптимален при Qts менее 0,6 (оптимальный показатель 0,39), а Fs/Qts равно 85. Более сложен в проектировании.

Band Pass (полосовой подход)

Обладает самой большой эффективностью, и в то же время является самым сложным в изготовлении. Оптимален при значении Fs/Qts равном 105.

PassiveRadiator (пассивный излучатель)

Акустическая система 5 1 с сабвуфером своими руками

Акустическая система 5 1 с сабвуфером своими руками

Тот же фазоинвертор, только на место трубы устанавливается мембранный излучатель. Расчет его параметров аналогичен фазоинвертору, но в изготовлении немного сложнее.
Хотя если взять старый динамик, демонтировать с его корпуса магнит, диффузор и корзину, к резиновой обойме приклеить пластинку из оргстекла (гетинакса и т. п.) а в центр её вкрутить груз (болт с гайкой) коим можно будет регулировать Fc, то у вас получится очень даже неплохой и не дорогой PassiveRadiator.
Любой из представленных вариантов может быть изготовлен как с одним, так и с двумя динамиками. Итак, параметры нам известны, с типом корпуса определились, пора начать расчет корпуса.

Расчет короба

В данном случае я решил воспользоваться программой JBLSpeakerShop.

Акустический сабвуфер самому

Акустический сабвуфер самому

Подробностей от меня не ждите, данная «прога» очень простая и понятная (кстати, в интернете видео инструкция всегда к вашим услугам).
Но порядок действий я вам всё-таки расскажу:

  • Скачиваем программу и запускаем её через файл «setup.exe» находящуюся в первом диске, после чего указываем путь ко второй части установочного файла;
  • Запускаем программу и заходим в меню «Loadspeaker» где вводим параметры головки;
Ввод параметров головки акустика на авто

Ввод параметров головки акустика на авто

  • Выбираем тип ящика и переходим по «Box — Parameters», где на выбранном варианте вводим частоту и объем желательного резонанса (при внесении данных параметров можно импровизировать и понаблюдать за результатом на графиках);
  • Далее, после того как параметры выбраны, при наличии в вашем сабвуфере фазоинвертора, активируем клавишу «Vent» и вводим параметры трубы;
  • В подменю «Dimensions» выбираем форму и размеры ящика;
Выбор формы короба

Выбор формы короба

  • В меню «Grafs» выбираем отображаемый график;
  • Распечатываем результат — «Ctrl + P».

Изготовление короба сабвуфера

Подготовка

Как известно — практика, это критерий истины, ну а так как расчет закончен, приступаем к самой интересной части нашей инструкции, где царит одно правило — семь раз отмерь, один отрежь.

Совет! При выборе материала корпуса необходимо учитывать, чем больше мощность динамика, тем толще должна быть его стенка, а крепления жестче.

Итак:

  • Берем приготовленный лист качественной (не высохшей и не старой) фанеры, которая на порядок крепче ДСП, и расчерчиваем на нем все стороны короба.
Напольная акустика и сабвуфер

Напольная акустика и сабвуфер

  • Экономить на этом этапе не стоит – потом не чем будет исправлять промахи.
Акустика на авто

Акустика на авто

  • В случае если у вас ножовка с «ручным приводом», то лучше выбирать с маленькими зубчиками и с направляющей. Во избежание расслоения и возникновения трещин следует пилить медленно, под углом, вышесказанное актуально и при работе электрическим лобзиком.
  • Напильником обрабатываем все торчащие осколки фанеры и сравниваем получившиеся при отпиливании горбы и впадины.
  • Вымеряем брусочки и отпиливаем их по размеру для чего из выпиленных частей «прикинем» корпус и сделаем замеры.

Одним из ответственных моментов считается изготовление отверстия под динамик.
Так как сверло диаметром в 150…300 миллиметров найти как-то проблематично будем думать головой:

  • Замеряем диффузор с резиновой обоймой и, беря чуть большее значение, циркулем отмеряем на фанере окружность. Далее отступаем от этой линии внутрь на величину радиуса выбранного сверла (прибавив ещё пару миллиметров) отмечаем круг меньшего диаметра.
Способ первый

Просверливаем сверлом на 10…15 миллиметров линию малого круга, вводим в получившееся отверстие пилку лобзика и выпиливаем отверстие, проводя пилкой по большому кругу.

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Совет! Фанеру перед началом сверления положите на какую-нибудь твердую поверхность – таким образом, на выходе сверло не «задерет» заднюю стенку.

Способ второй

Вторую окружность чертить не обязательно — просверливаем отверстие в любом месте внутри круга, просовываем пилку лобзика и плавно выводим ее на линию прочерченного круга.

Акустика в авто

Акустика в авто

Способ третий

По всему диаметру малого круга просверливаем вблизи друг друга отверстия, после чего пробиваем перемычки между ними и обрабатываем окружность напильником.

Сабвуфер своими руками

Сабвуфер своими руками

Прикиньте динамик по отверстию, и если вас всё устраивает, просверлите отверстия под монтажные гайки которые можно приобрести в любом отделе мебельной фурнитуры.

Вкручивающиеся металлические двухсторонние гайки

Вкручивающиеся металлические двухсторонние гайки

Совет! Разъемы, применяющиеся в концертной акустике очень практичные и надежные, пользоваться лучше всего ими.

Сборка короба

Итак, отверстия под динамик и фазоинвертор сделаны, бруски напилены, переходим к сборочным работам:

  • Берем сверло диаметром в два раза меньшим, чем диаметр самореза и просверливаем листы фанеры в тех местах, где они будут состыковываться с брусками и с другими стенками;
  • Перед состыковкой деталей густым слоем промазываем места соприкосновения стенок и брусков. Толстый слой клея в нашем случае выполняет одновременно две функции – увеличивает прочность конструкции и герметизирует стыки;

Совет! Заднюю стенку прикручивайте на последнем сборочном этапе.

  • Устанавливаем динамик, при этом место состыковки диффузора и фанеры промазываем автомобильным, водоотталкивающим герметиком (хорошая герметизация шва + в случае необходимости легко удаляется);
  • Из подручных материалов круглой формы (кроме металлических труб, кусков водопровода и канализации) изготавливаем фазоинвертор, введя в программу диаметр трубы и получив значение её длины. Закреплять намертво пока не стоит, нам ещё придется его настраивать.

Кстати, фазоинвертор может быть и квадратной формы, в этом случае в процессе его изготовления придется немного пофантазировать:

  • Настал черед подготовки внутренности короба сабвуфера, который нам необходимо демпфировать, то есть проложить звукопоглощающую изоляцию по внутреннему периметру ящика для того что бы придать басам мягкости, нейтрализовать давление на стенках и исключить появление паразитных звуковых волн.

В качестве демпфирующего материала может использоваться любой шумопоглощающий материал, например толстый слой ворсонита, войлок, вата, жесткий поролон и т. п.

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Акустическая система 5 1 с сабвуфером

Далее настраиваем фазоинвертор:

  • На время настройки устанавливаем на место заднюю крышку короба;
  • Подключаем агрегат через усилитель к низкочастотному генератору, а к контактам динамика вольтметр;
  • Меняя частоту генератора, по вышеописанной методике находим значение Fc;
  • Если искомое значение отличается от расчетного, то меняя параметры фазоинвертора и количество демпфирующего материала внутри короба сабвуфера, экспериментальным путем находим именно тот момент, когда резонансная частота будет нас полностью устраивать.
  • В случае, когда расчетная длина трубы фазоинвертора превышает длину самого сабвуфера, следует изменить ее диаметр;
  • Заканчиваем сборочные работы, закрепляя все оставшиеся детали «намертво».

На этом инструкция по изготовлению своими руками автомобильного сабвуфера подходит к концу. Вам остается лишь проверить свою работу в деле.
Включаем самый жесткий вариант музыкальной композиции на всю громкость и прослушиваем воспроизводимое на предмет появления посторонних шумов, шелеста, свиста:

  • Свист указывает на оставшееся внутри незакрытое пространство щель, отверстие которое следует замазать герметиком, шпаклевкой или клеем;
  • Шелест означает, что двигающийся демпфер динамика соприкасается с его диффузором.

Заканчиваем внешнюю обработку сабвуфера: скругляем острые углы, зашкуриваем, замазываем ямки и щели шпаклевкой или мастикой, после чего обклеиваем материалом и устанавливаем декоративные решетки на диффузор динамика и трубу фазоинвертора.
На этом все. Надеюсь, вас порадует не только цена вашего «детища», но и великолепное качество его звучания.
Ведь если вы все сделали как надо, то без вашей подсказки едва ли кто-нибудь догадается что мощный и чистый доносящийся бас из салона вашего автомобиля воспроизводится из самодельного сабвуфера. Чем, кстати, и не стыдно похвастаться)))

Григорий Романчук
Григорий с детства обожал машины, а в подростковом возрасте, когда самостоятельно подключил автомагнитолу в отцовской девятке, понял, что машины будут его работой, хобби, призванием.
Подробнее

Рейтинг
статьи
Добавить
в избранное
Версия
для печати


Вася
2015-09-07 17:50:07
Подробно написано, это хорошо, Жаль я раньше ее не прочитал:)) Главное рассчитать правильный диаметр фазоинвентора, по крайней мере мой косяк был именно в этом, и звук получился некачественный. Ну ничего, переделаю)) Статья зачетная!