Сабвуфер бандпасс – это устройство, которое все чаще применяется современными водителями в автомобилях. Бандпасс сабвуфер имеет ряд конкретных преимуществ по сравнению с другими моделями, что делает его незаменимым для многих владельцев машин. Многие компании, известные в мире автозвука, занимаются производством сабвуферов данной конструкции.
Сабвуфер является одним из самых нужных и важных элементов . Ведь это именно он ответственен за воспроизведение низких частот, которые не поддаются обычным колонкам, отчего он и получил такое название (низкие частоты).
Почему-то именно басы интересуют почти всех владельцев машин. По их мнению, чем громче они будут, тем лучше.
Примечание: если вам нравится музыка без низких частот, то можно обойтись и без использования саба.
Передача низких частот особенно важна при просмотре современных фильмов, где используются сцены со спецэффектами, при прослушивании электронной музыки. Также низкие частоты распространены в видеоиграх.Собственно, это и есть одно из самых главных преимуществ сабвуфера бандпасс: его можно использовать не только в акустической системе автомобиля, но и в доме.
Примечание: но для этого надо будет приобрести дополнительные кабели и переходники.
На сегодняшний день существует 2 вида сабвуферов:
Каждый из этих видов имеет свои отличительные особенности. используется встроенный усилитель мощности и активный кроссовер, который фильтрует все высокие частоты и согласовывает работу с остальными элементами акустической системы.
Очень часто имеет множество функций для регулировки. Кроме того, он оснащен огромным количеством возможностей для подключения (сквозное и т.п.).
Пассивный же сабвуфер наоборот, отличается отсутствием усилителя мощности и подключается двумя способами: параллельно или отдельно, к другому каналу. Из-за того, что он не имеет средств настройки и в силу своих конструктивных особенностей очень привередлив к размещению в помещении, требуется найти подходящее место, где есть «хороший бас».
В настоящее время для изготовления колонок используется несколько материалов, каждый из которых имеет свои определенные преимущества:
Можно выделить несколько типов корпусов сабвуферов, изготовление которых практикуют современные фирмы:
Примечание: проблемы могут появиться и из-за большой влажности при хранении.
Bandpass делится на 2 категории, которые различаются конструкцией и строением:
Для примера возьмем первый попавшийся сабвуфер BandPass - Mystery MBP-2500.
Примечание. Обычно для обозначения используются цифры вида «колонки.сабвуферы». Например, в многоканальной системе с пятью колонками и одним сабвуфером, обозначение будет выглядеть так – «5.1».
Расмотрим четыре вида конструкций сабвуферов:
Рассмотрим подробней каждый вид их достоинства и недостатки.
Кстати говоря тем кто хочет самостоятельно конструировать сабвуферы своими руками рекомендую книжку "Лучшие конструкции усилителей УНЧ и сабвуферов своими руками "
Бесконечный экран
(free-air), акустически разгруженное оформление, система одинарного действия.
Самой нетрудной в реализации являться конструкция бесконечного экрана. В такой конструкции волны фронтальной и тыловой части динамика непосредственно излучают в открытое пространство. В реальности для такого оформления используют большой щит (фанерный лист) с размерами щита превышающим максимальную длинну волны воспроизводимую НЧ или широкополосным динамиком. Динамик обычно распологают немного сместив от центра щита по диагонали. На практике используют укороченную конструкцию или ящик без задней стенки, конструкция ящика получается компактней.
Достоинства это очевидная простота конструкции и отсутствие повышения собственной резонансной частоты применяемого динамика, оформление не вносит искажений и они определяются только используемым динамиком, усилителем и источником.
Недостатки прежде всего большие размеры, щит и ящик имеют конечные размеры и когда длина волны на нижних частотах превышает размер от дифузора до края щита, то происходит сложение прямой (излучёной передней поверхностью дифузора) и обратной (излучёной тыльной поверхностью дифузора) волн (волны сложились в противофазе), что приводит к ослаблению или акустическому КЗ, а если волны придут в фазе то они сложатся в фазе и произойдет повышение отдочи.
Закрытый ящик
(ЗЯ), акустически нагруженное оформление, система одинарного действия.
Герметичный ящик определенного объема, на одной из стенке устанавливается динамик. Причем динамик может стоять как излучателем наружу так и во внутрь, обычно излучателем наружу (как на рисунке). Для уменьшения объема внутрь ящика помещают вату, синтепон, что гасит стоячие волны внутри ящика и уменьшает вибрацию стенок корпуса.
Достоинства
быстрый и четкий бас, простой в настройке, небольшой по объему корпус. В правельно расчитаном корпусе самое качественное воспроизведение низких частот.
Недостатки самый низкий КПД (эффективность), по сравнениюс ФИ и БП , и если вы захотите низко играющий сабвуфер (до 30 Гц) то повышенные требования к мощности, размерам и ходу диффузора динамика.
Ящик с фазоинвертором (ФИ),акустически нагруженное оформление, система двойного действия.
Фазоинвертор
это порт (труба, щель, отверстие, воздуховод) в корпусе акустической системы, обеспечивающая расширение НЧ-диапазона за счёт сложения излучения фазоинвертора и дифузора динамика на частоте настройки ФИ. Стоит отметить что Фазоинвертор
это не просто порт любого размера, а четко расчитанный воздуховод квалифицируемым специалистом. И при правильной настройке фазоинвертора получается – довольно неплохой и ровный бас, на самых низких частотах (20-45) Гц. Излучателями звука являются фазоинвертор и динамик. Обычно фазоинвертор и динамик распологают на передней панели, но бывают на боковой и на задней стенки ящика. Одной из разновидностей ФИ является пасивный излучатель, где вместо фазоинвертора устанавливают на передней панели такой-же динамик как и основной (можно сгоревший, можно без магнита и катушки) дополнительный, который является пасивным излучателем, на резонансной частоте пасивный излучатель начинает колебаться в фазе с основным, что приводит к увеличению излучающей поверхности в 2 раза, что повышает отдачу на низких частотах.
Достоинства
повышенный КПД, довольно неплохой и ровный бас, на самых низких частотах (20-45) Гц. Бас немного хуже чем у закрытого ящика.
Недостатки
сложнее в настройке чем ЗЯ,
для каждого динамика приходится настраивать длинну фазоинвертора. Повышенный КНИ чам в ЗЯ. Большая опасность повреждения динамика, амплитуда колебаний дифузора ниже резонансной частоты ограничена только жёсткостью подвеса.
Бандпасс или полосовой сабвуфер (БП),акустически нагруженное оформление, система как одинарного так и двойного действия.
Закрытый ящик-резонатор, четвёртого порядка, двухкамерный, внутренний объем разделен на две резонансных камеры. Динамик помещаться на перегородку между камерами, самое распространённое оформление БП, используется исключительно для сабвуферов. БП шестого и восьмого порядков, а также трёх камерные встречаются редко. БП оформление является фильтром, поэтому можно не ставить ФНЧ высоких порядков на усилитель и его настраивать.
Достоинства
самый высокий КПД у данного типа оформления выше, чем у ФИ
. Можно не ставить ФНЧ. Обычно хорошо расчитаный изготовленный и настроенный БП используют на соревнованиях по автозвуку SPL, получая давления 150-170dB.
Недостатки
так как БП не являются системами прямого излучения их расчёт, изготовление и настройка очень сложны. Самое низкое качество воспроизведения низких частот. Система резонансная узкий диапазон воспроизводимых частот, нет возможности перестройки в частотном диапазоне. Сложность при замене динамика. Очень трудоёмок в изготовлении.
Вот и дошли мои руки до сборки сабвуфера. Наконец то багажник перестанет пустовать =)
Итак, поехал на автобарахолку и купил достаточно неплохой динамик Hyundai H-csp122.
Для начала разберемся, какие виды ящиков можно сделать. Их всего четыре:
Правильно спроектировать БП 4 дело нелёгкое, но необходимое. Опять же обращаемся к проге winisd 0.44. Ах да забыл, прежде чем обращаться к проге, нужно знать некоторые необходимые характеристики динамика, такие как (в скобках указываю значения своего):
Fs - частота резонанса в открытом пространстве (22 Гц)
Qts - полная добротность динамика (0,314)
Vas - эквивалентный объем (112,5 л)
Z - сопротивление, оно указывается в маркировке динамика (4 Ом)
Ре - предельная шумовая мощность (300 Вт)
Qms - механическая добротность (4,273)
Qes - электрическая добротность (0,339)
dia - диаметр диффузора (24,5 см)
SPL – величина звукового давления (87,53 Дб)
Итак, заносим эти характеристики и делаем расчет коробки. Но с расчетом коробки мне помог знакомый. Он посчитал своим методом, и пока я ему доверяю в этом деле больше, чем себе. И вот, что получилось (материал – ДСП толщиной 16мм):
Итак, размеры есть. Пора приступать к раскройке ДСП и выпиливанию деталей. Но сперва нужно «выяснить» количество деталей и их размеры, учитывая при этом, что некоторые будут накладываться друг на друга (размеры в мм):
1. 2 детали 520х318 мм. Одну из этих деталей нужно будет разрезать на две размерами № 1 318х300 и № 2 318х220. Деталь № 1 для стенки закрытой (полностью герметичной) камеры динамика, деталь № 2 для камеры с фазоинвертором.
2. 3 детали 318х400 мм (в одной будет вырезан круг под динамик)
3. 2 детали 520х432 мм
В общем получается 1+2+2+3=8 деталей.
Изготовление ящика.
Какие инструменты нам понадобятся для изготовления ящика:
1. Линейка 100см с миллиметровыми делениями.
2. Уголок, чтобы в деталях углы были ровно по 90 градусов. Чем ровнее углы, тем меньше зазоров.
3. Карандаш.
4. Циркуль.
5. Пчёлка.
6. Электролобзик.
7. Набор напильников.
8. Наждачная бумага.
9. Дрель.
10. Шуруповёрт.
11. Саморезы.
12. Герметик.
13. Ватин.
14. Полый цилиндр для фазоинвертора (я взял пластиковую трубу Ø 10 мм)
15. Клема.
16. Клей момент.
17. Материал для обшивки сабвуфера.
Самое главное это правильно раскроить детали. Ошибиться можно на 1-2 мм, не больше. Грани должны быть параллельными. Я учусь на проектировщика, поэтому для меня это раз плюнуть.
При нанесении линий распилов нужно учесть, что полотно съедает 2 мм. Поэтому если на кройке есть соприкасающиеся детали, нужно чтобы между ними было минимум 2 мм.
Итак, за 3 часа я всё раскроил и распилил. Пчелка режет быстро, однако без направляющей рейки тяжело отпилить ровно. Но небольшие неровности – это не страшно, т. к. углы будут хорошо промазаны герметиком. Круг под динамик вырезал за 5 минут четко и ровно – электролобзик рулит.
На следующий день приступили к сборке самого ящика. Примерно за 3-4 часа скрутили ящик вот до такой кондиции + сверху стенка: (для того, чтобы стыки изнутри хорошо промазать герметиком)
Наступило время делать № 2 под фазоинвертор. Сам фазоинвертор уже был к тому времени готов Ø 10.5 х 32 см. Вырезали деталь № 2 и круг под фазоинвертор, вставили фазик и вкрутили деталь, так же предварительно промазав места стыков герметиком. Итак, в принципе работа была закончена. Осталось подождать, пока подсохнет герметик, и протестировать сделанный агрегат.
Тест закончился провалом. Фазоинвертор сильно фенит. Почему это может быть. Да потому что мы забыли сделать раструбы на фазоинверторе. В общем, с фазиком получилось много гемора, длина его слетела до 25 см. Но два дня неспешной работы дали свои результаты. Я сделал раструбы (p/s раструб сделать легко. Пластик нужно нагреть, но не сильно, только чтобы он приобрёл пластичность и одеть его на банку (если это Ø 7-12 см то на 2-х или 3-х литровую, при меньшем Ø нужны баночки поменьше). Вот что получилось.
Может показаться странным, но динамик в основном характеризуют три параметра, предложенный Тиллем и Смоллом :
Fs
- это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления.
Она так и измеряется - динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих
предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик -
массы подвижной системы и жесткости подвески.
Qts
- отношение передаточной функции динамика на частоте Fs к
передаточной функции на частотах, где амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) динамика горизонтальна,
т.е. на частотах выше Fs. Другими словами, Qts -характеризует эффективность динамика на резонансной
частоте.
Vas
- объем воздуха, который обладает гибкостью (величина обратная упругости)
такой же, как и подвижная система динамика.
При размещении динамика в закрытом ящике (ЗЯ) гибкость воздуха внутри ящика добавляется к гибкости подвижной системы динамика и его резонансная частота изменяется. Существует следующая закономерность, при помещении динамика в ящик объемом Vas его резонансная частота Fs и добротность Qts возрастают в 1,4 раза.Измерить эти параметры при первый взгляде на конструкцию довольно геморойно, но проделав это один раз - все сомнения пропадают - всё оказывается достаточно просто.
Для начала надо подготовиться:
ЗЯ я сразу отмёл - зачем мне колонка с низким КПД? Динамик и так не самый мощный - номинал 50Вт, максимальная 75Вт. К тому же внутри колонки нехилое давление создается, что требует особой герметичности. И параметр Fs/Qts не подходит для моего динамика. Правда, ЗЯ это и самый маленький ящик из всех - что может оказаться иногда важным.Расчет и проектирование ящика.
Расчеты показали у Бандпасса относительно неплохие размеры и неплохой спад на низах, однако всё равно спад сильно зависел от объема и пришлось идти на компромисс, немного уменьшив ящик до 65л. Расчеты я провел сразу в трех программах, дабы проверить верность того, что я соорудил. Результаты практически сошлись. Я использовал WinISD 0.44 , WinISD Pro Aplha и JBL SpeakerShop или BassBox (найдите 10 отличий называется). Понравилась мне больше всего первая прога, вторая была жутко глючной (на то она и Alpha), но в некоторых отношениях полезной, третья - просто подтвердила мои расчеты (у неё очень неудобный интерфейс - плохо менять параметры на лету, подбирая значения для размера камер и фазоинверторов, а после каждой загрузки нужно в метрическую систему переключаться). Итак чего получилось - смотрим графики (взять файлы проектов можно будет далее).
Сабвуфер-часть акустической системы, воспроизводящая самые низкие частоты в том числе инфразвук-от 10 до 250 Гц.
Низкие частоты в диапазоне от 0 до 200Гц не локализируются человеком в пространстве, тоесть слух человека с трудом сможет определить откуда идет звук.
Среди всех сабвуферов можно выделить два основных типа относительно усилителя: активные и пассивные.
Активный сабвуфер
имеет в своем составе встроенный усилитель мощности,который снимает всю нагрузку с основного усилителя) и имеет встроенный активный кроссовер, который отфильтровывает ненужные высокие частоты и упрощает согласование сабвуфера с сателлитами. Может усиливать полученный сигнал с линейного входа (с отфильтрованными высокими частотами). Обычно имеет возможности для подстройки в конкретных условиях применения (плавный или ступенчатая регулировка угла фазы, регулировка частоты среза АЧХ и крутизны среза а так же subsonic(фильтр инфранизких частот для разгрузки усилителя мощности и предотвращения излишних колебаний динамика от инфранизких частот и самое главное как по мне, корректоре линквица, позволяющего заметно уменьшить необходимый объем для НЧ динамика и воспроизводить частоты от 10 Гц динамиками от 8" и выше, что недопустимо при применении пассивного сабвуфера).
Пассивный сабвуфер
не имеет усилителя мощности, поэтому он подключается к основному усилителю мощности вместе с основными АС (паралельно) , или к специально отведенному отдельному каналу усилителя мощности. Основной недостаток подключения пассивного сабвуфера является создание дополнительной, значительной нагрузкой основного усилителя что неизбежно уменьшает максимальный уровень громкости аудиокомплекса в целом и вносит свои искажения. Для фильтрации ненужных высоких частот применяют пассивные кроссоверы, которые тоже не сулит ничего хорошего для аудиотракта.Частичным выходом из ситуации фильтрации частот служит оформление бадпасс. Из-за отсутствия средств индивидуальной настройки пассивный сабвуфер очень требователен к размещению в помещении и имеет большие габариты в отличие от активного.
По оформлению и коэффициенту полезного действия сабвуферы подразделяют на следующие категории:
Закрытый ящик (closed box)
. Вид акустического оформления НЧ динамика работающего на герметично закрытый объем ящика без дополнительных излучателей.
Фазоинвертор (vented box).
Вид акустического оформления вуфера с выводами от внутреннего объема АС в виде настроенных на определенную частоту труб, из которых выходит воздух от тыльной стороны динамика тем самым излучая звук от задней части диффузора и увеличивая КПД системы. Для наибольшего КПД но и искажений порт фазоинвертора размещают на фронтальной стороне АС. При размещении его на тыльной стороне получаем обратные качества и необходимое минимальное расстояние расположения от задней стенки комнаты. Крутизна среза низких частот выше, чем у оформления закрытый ящик, что позволяет добиться более низкой частоты воспроизведения.
Пассивный излучатель (passive radiator).
Особенность этого оформления является дополнительно установленный диффузор без звуковой катушки и магнитной системы. Звуковое давление от волны исходящей от мембраны пассивного излучателя суммируется с активным низкочастотного динамика. Проигрывает в качестве и КПД фазоинверсным системам.
Бандпасс (bandpass).
В ящик, разделенный внутри дополнительной перегородкой с динамиком на два разные по объёму камеры. КПД конструкции выше, чем у трех вышеуказанных.Название bandpass означает полосовой фильтр, коим служит корпус, который ограничивает АЧХ сабвуфера как снизу так и сверху и в некоторых случаях позволяет отказаться от использования кроссоверов. Существует три вида бандпасса: 4-й категории, 6-й тип-А, 6-й тип-Б.
ЧВ (четвертьволновый резонатор, quarter wave box).
Вид акустического оформления с перегородками внутри АС в виде тоннеля с определенней длиной и определенным сечением. QTWP не имеет такого параметра как объем, важны лишь длина и площадь поперечного сечения тоннеля. Четвертьволновый резонатор имеет двухкратное превосходство над фазоинверсным оформлением и втрое большее над закрытым ящиком.
Рупорный сабвуфер (Horn loaded).
Рупор очень сложен в настройке но облажает наибольшим КПД среди всех вышеприведенных оформлений. Редко применяется из за больших габаритов, сложности настройки и применяется в основном в професиональной концертной акустике.