Самодельный сабвуфер. Бандпасс (БП) Бандпасс 4 порядка для 15

Время от времени в наше поле зрения попадают сабвуферы полосно-пропускающего типа. Иначе - бандпассы…

Чаще всего, надо заметить, в форме готовых изделий. Намного реже - как элемент системы, построенной по индивидуальному проекту. Основы (совсем основы) теории и практики такого типа оформления были у нас опубликованы давно, лет, не соврать, 15 тому. Есть мнение (у автора), что надо бы кое-что в этом вопросе уточнить, а то, глядишь, и напомнить, не забыв и про «вновь открывшиеся обстоятельства…»

1. Сравнительно узкий частотный диапазон.

2. Повышенная сложность изготовления и настройки.

Плюсов нам видится больше.

1. Наличие внутреннего фильтра НЧ.

2. Способность к воспроизведению низкого баса.

3. Акустическое усиление.

4. Защищённость динамика от внешних воздействий.

Первый минус и первый плюс - две стороны одной медали, которые подтверждают известную мудрость о том, что каждая вещь хороша на своём месте. То есть на роль широкополосного басового излучателя (в трёхполосной акустике, скажем) бандпасс малопригоден, тогда как в позиции субвуфера будет очень к месту. Второй недостаток явился фактором, в значительной мере ограничившим распространение полосно-пропускающих оформлений. Притом проблема даже не в изготовлении, в конце концов, отличие ПП от ФИ заключается лишь в присутствии дополнительной внутренней стенки. Сложность в том, что в процессе тонкой настройки одну из стенок, вероятно, придётся перемещать, меняя «передний» объём. В единичном производстве это, действительно, неудобно, но при подготовке серии (хоть бы и небольшой) - в чём проблема?

Теперь о плюсах. Как можно представить, наличие естественного фильтра НЧ обусловило определённую популярность бандпассов в прошлом, когда пассивные фильтры считались естественным способом разделения частотных полос. Пассивный фильтр НЧ, настроенный на типичную для сабвуферов частоту, предусматривает использование крупных и недешёвых катушек. По мере перехода к специализированным басовым усилителям и активным фильтрам этот фактор стал несущественным. Однако если учесть, что в нашей отрасли большинство действительно музыкальных усилителей оснащаются фильтрами второго порядка, присутствие дополнительного (акустического) фильтра НЧ будет очень кстати.

Способность к воспроизведению низкого баса - вещь хорошая, но не для нас. Скажем, сабвуфер для домашнего театра в ЗЯ сможет отыграть бас от 50 Гц, в оформлении с ФИ - от 32, а в ПП оформлении - от 25, а если пожертвовать равномерностью АЧХ, можно снизить частотную границу и до 20 Гц. Однако в нашей отрасли проблем с низким басом как будто и нет, сабвуфер в ЗЯ играет (в теории) от 0 Гц. У нас есть другие проблемы - с равномерностью среднего баса, поскольку переход от свободного поля к компрессионному режиму приходится на 55 - 70 Гц (частота -3 дБ подъёма). Все сабвуферы с ФИ дают подъём, начиная с этой частоты и вниз, ЗЯ, настроенный точно на переходную частоту, даст прямолинейную характеристику, но, естественно, без какого-то подъёма. При всех иных настройках ЗЯ даст либо подъём в области среднего баса 70 - 50 Гц, либо, того хуже, спад на тех же частотах.

Так вот, бандпасс четвёртого порядка (далее речь только о нём, будем избегать лишних сложностей) может дать подъём именно там, где надо, вблизи верхней границы его рабочей полосы, и в условиях салона сохранить привлекательную форму частотной характеристики. Думается, одного этого уже достаточно, чтобы присмотреться к нему повнимательнее. Ну и последний из перечисленных выше плюсов тоже кое-чего стоит.

Итак, начинаем присматриваться. Берём некий безымянный динамик, нас его характеристики до поры не интересуют. Строим пока что характеристики в свободном поле, так нагляднее. Посмотрим, как меняется частотная характеристика в зависимости от величины «заднего» (то есть закрытого) объёма.

Рис. 1. Изменение характеристик в зависимости от величины закрытого объёма

Рис. 2. Изменение характеристик в зависимости от величины переднего объёма

Рис. 3. Изменение характеристик в зависимости от массы воздуха внутри порта

Рис. 4. Изменение характеристик в зависимости от ширины полосы

Как видим, даже при изменении объёма более чем втрое (на 10 дБ) ширина полосы меняется незначительно. Однако по мере уменьшения объёма подъём на характеристике смещается на нижнюю границу полосы пропускания. А нам этого не надо. Поэтому ориентир будет простым, первый объём должен соответствовать ЗЯ с добротностью Баттерворта или немного ниже, скажем, от 0,62 до 0,72 (зелёная кривая на графике). Чтобы избежать объёмистых ящиков, мы должны сразу ориентироваться на головки с добротностью хотя бы на 25% ниже этого показателя, то есть не выше 0,47 - 0,5.

Теперь обратите внимание: все кривые проходят через некоторую точку. Это - частота резонанса порта и переднего объёма, мы её будем называть центральной частотой. В данном случае это 38 Гц, такой выбор типичен для домашнего сабвуфера, в нашей сфере центральную частоту надо выбирать существенно выше.

От величины второго (переднего) объёма больше всего зависит верхняя частотная граница.

Уменьшая этот объём, мы продлеваем частотный диапазон вверх, одновременно получая подъём на характеристике. Форма высокочастотной части характеристики обусловлена резонансом фазоинвертора с совместной упругостью, обусловленной жёсткостью подвеса, упругостью воздуха заднего и упругостью воздуха переднего объёма. Подъём на 3 дБ (оранжевая кривая) получается, когда частота верхнего резонанса на октаву выше центральной частоты. Масса воздуха внутри порта влияет на нижнюю частотную границу и одновременно на форму характеристики.

Характеристика в этой области обусловлена резонансом объединённой массы воздуха внутри порта и диффузора с совместной упругостью подвеса и заднего объёма. По счастью, нам большая масса не нужна, достаточно отодвинуть нижний резонанс на 1/3 октавы от центральной частоты (коричневая кривая). Для понимания характера бандбасса полезно будет посмотреть, как будет меняться форма характеристики, если мы будем сохранять настройку порта, но одновременно менять и массу воздуха внутри него, и объём передней камеры.

Графики показаны в идеализированной форме, которая получается без учёта утечек (а равно и нежёсткости) корпуса. Если это учитывать, центральная часть графиков никогда не достигнет уровня 0 дБ. Однако в имеющейся на сегодня теории потери не учитываются.

Теперь переходим к практике. Выберём две головки из теста №2 за этот год. Их параметры отвечают критерию Qts <0,5. Как показало моделирование, чтобы избежать провала характеристики на суббасовых частотах, надо, чтобы частота резонанса головки в ЗЯ (заднем объёме) была не выше 50 Гц. Потому добавляем ещё один критерий: Fs <35 Гц. Вот что мы выбрали:

Головка №1. Fs = 31,6 Гц; Vas = 29,3 л; Qts = 0,480.

Головка №2. Fs = 33,4 Гц; Vas = 22,0 л; Qts = 0,454.

Для расчёта ПП оформления четвёртого порядка можно воспользоваться многими из готовых программ: не все они дают ожидаемые результаты, но старенькая JBL Speakershop (она же Bass Box) в данном случае даёт довольно корректные. Если, как уже было сказано, сбросить со счетов возможные утечки корпуса. Но для осмысленных расчётов желательно иметь некоторые отправные точки. К примеру, для первой головки предварительно подсчитать объём ЗЯ, в котором достигается баттервортовская (или немного ниже) добротность. Для Баттерворта получаем 24,7 л. Если после установки в такой ящик головки мы измерим характеристику импеданса, то она будет выглядеть примерно как на рис. 5:

Рис. 5. Характеристика импеданса головки №1 в ЗЯ

Теперь надо определить передний объём. Хорошей отправной точкой будет 1/3 от заднего, в данном случае это 8,2 л. В результате моделирования уточнённая величина переднего объёма 8,06 л, что почти то же самое. В ходе расчёта получаем характеристику в свободном поле такую, как показана на рис. 6. На графике отмечено примерное положение частоты резонанса порта.

Рис. 6. Характеристика ПП сабвуфера в свободном поле

Впрочем, нас гораздо больше интересуют характеристики сабвуфера в условиях автомобильного салона. Если на предыдущий график наложить стандартную передаточную функцию «АвтоЗвука» (она во всей полноте была опубликована в №8/2000), то получим картину, запечатлённую на рис. 7.

Рис. 7. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №1, граничная частота 100 Гц

Как видим, максимальный разброс амплитуды во всём рабочем диапазоне от инфразвука до 95 Гц менее 2 дБ. Похожую характеристику можно получить с помощью ЗЯ, но на стороне бандпасса ещё и постоянное акустическое усиление 3 дБ плюс поверху эффективная крутизна спада 18 дБ/окт.

Для полноты картины можно посмотреть на рис. 8 характеристику импеданса. Частота настройки порта 64,3 Гц, нижний резонанс настроен на октаву ниже, верхний - примерно на 2/3 октавы выше.

Рис. 8. Характеристика импеданса ПП сабвуфера. Головка №1, граничная частота 100 Гц

Что произойдёт, если мы при изготовлении ошибёмся с объёмом переднего ящика? Скажем, на 10% (рис. 9)?

Рис. 9. Расстройка объёма переднего ящика на ±10%

Особенно страшного - ничего. На 5% меняется верхняя частотная граница, однако форма частотной характеристики радикально не меняется. А вот сильно ошибаться в реализации массы воздуха внутри порта не рекомендуется, последствия - на рис. 10.

Рис. 10. Расстройка массы порта на ±10%

Отклонение массы воздуха внутри порта на 10% в каждую сторону (то есть изменение на 5% частоты настройки) приводит к отклонению частотной характеристики на 1 дБ в ту или другую сторону.

С головкой №2 достигается хотя и не совсем идентичный, но сходный набор характеристик. Первый объём в данном случае мы настраиваем на добротность 0,66, для этого понадобится ящик (часть ящика) объёмом 21 л. Частота резонанса в таком ЗЯ была бы равна 48,8 Гц. Передний объём в результате моделирования выбрали равным 7,3 л. Расчётная частотная характеристика показана на рис. 11.

Рис. 11. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №2, граничная частота 100 Гц

Неравномерность во всём диапазоне не более 2 дБ, верхняя граничная частота около 95 Гц. Крутизна спада - те же 18 дБ/окт. Если теперь обратиться к характеристике импеданса (рис. 12а), то нетрудно будет увидеть, что характерные частоты здесь почти такие же, как в случае с головкой №1.

Рис. 12. Характеристики импеданса ПП сабвуфера. Головка №2: a) граничная частота 100 Гц; б) граничная частота 80 Гц

Если нам понадобится работать в более узкой полосе, то настройки изменятся предсказуемым образом (рис. 12б). Чтобы получить верхнюю частотную границу 80 Гц вместо 100 Гц, нам надо будет понизить примерно на 10% центральную частоту и частоту верхнего резонанса. При этом частотная характеристика приобретает вид как на рис. 13.

Рис. 13. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №2, граничная частота 80 Гц

Неравномерность повысилась до 3 дБ, хотя в отличие от ФИ, которые имеют обыкновение делать акцент на нижнем басе, у ПП оформления спад начинается около 30 Гц, где, по сути, информативный бас кончается. Правда, для того, чтобы сузить полосу поверху, величину переднего объёма пришлось повысить почти до 10 л. Как ни парадоксально, но полосно-пропускающее оформление в наших условиях лучше работает в более широкой полосе.

Осталось добавить совсем немного. Что бандпасс при всей его кажущейся «технократичности» излучает, как закрытый ящик, а потому переходные характеристики у него интереснее, чем у ФИ. По этой же причине басы у него (правильно настроенного) получаются более собранными, что для SQ-инсталляций немаловажно. Наконец, по полному объёму бандпасс проигрывает фазику не так уж и много, можно сказать, что величина проигрыша равна величине переднего объёма. Такова плата за равномерное акустическое усиление, иными словами - за повышенный КПД.

Из истории бандпасса

Чтобы не создавалось впечатления, что бандпассы придумали «вот только что», две иллюстрации с датами. Первая - патент США, выданный на имя мужчины с дворянской французской фамилией д’Альтон. Он придумал бандпасс как узкополосный излучатель, рассчитывая из множества таких, настроенных на разные частоты, собирать на манер церковного органа широкополосные акустические системы большой эффективности.

Идея диковатая и, как показала история, малополезная, но и устройство, и, насколько можно судить по сиротливому графику, характеристики дворянин понимал, в принципе, верно.

Двадцать лет спустя, когда динамик (то есть электродинамический громкоговоритель прямого излучения) окончательно вытеснил иные средства звукоизлучения, появился другой патент. В нём уже открытым текстом говорится, что это - способ расширения полосы частот вниз с помощью отдельного, относительно узкополосного акустического агрегата. То есть ровно то, что мы сегодня называем словом «сабвуфер».

Более того, в разъяснениях Генри Ланга уже фигурируют кривые звукового давления, очень похожие на те, что рассмотрены в сегодняшней публикации. «Процесс пошёл» именно с этого момента.

Многие автомобилисты интересуются процессом выбора качественной акустической системы, при этом параллельно уточняют, как возможно сделать бандпасс своими руками. Чаще всего акустическую систему подключают по нескольким схемам, а именно, при помощи закрытого короба, фазоинвертора, бандпассов различных порядков.

При этом возможно уточнить, что вполне реально изготовить качественную акустику собственноручно по чертежам специалистов, в том числе, их можно изготовить не только 2 порядка, но и максимального 12 порядка.

Стоит отметить, что правильный расчет порядков собственноручно изготовленного бандпасса, а также, оснащение его сабвуфером позволяет существенно снизить шумность автотранспортного средства, а параллельно наслаждаться качественным и кристально чистым звуком.

Что такое порядки бандпасса?

Стоит уточнить, что бандпасс представляет собой громкоговоритель низкочастотного типа, который способен качественно воспроизвести даже максимально низкие басы. Как правило, такие гаджеты делятся на 2 порядок или же 12 порядок, они же способны воспроизводить такие басы, которые не попадают в частоты работающих в тандеме с ними акустических систем широкополосного характера.

При этом порядки бандпасса представляет собой сигнал, неискаженный никакими фильтрами, при этом чертежи и расчеты профессионалов позволяют изготовить короб данной конструкции собственноручно.

Кстати, наличие в бандпассе акустической системы различного порядка качественного сабвуфера позволяет воспроизводить басы, которые не поддаются колонкам классическим.

В том случае, если порядки позволяют воспроизводить мелодии на низких частотах, то владелец автотранспортного средства может обойтись без установки сабов.

Низкие частоты, которые корректирует сабвуфер, идеально подходят для:

• просмотра кинофильмов и видео со спецэффектами;
• прослушивания музыки в электронном стиле;
• при видео играх;
• использования не только в автотранспортном средстве, но и дома.

Для того, чтобы использовать его за пределами авто, следует приобрести несколько переходников и кабели разной длинны. При этом можно проконсультироваться с сотрудниками проверенной компании Прайд, а также, выбрать именно ее продукцию для качественного звука.

Характеристика бандпасс 4 порядка

Стоит сразу же уточнить, что бандпасс 4 порядка (Qts≈0,4) является самым эффективным среди подобных бандпассов. В том случае, если устройство заключает в себе 4 порядок, то оно способно применять сабвуфер, который имеет расширенную пропускную полосу. Однако даже в этом случае, согласно многочисленным чертежам можно понять, что отдача будет слегка ограниченной, поскольку сама полоса будет узкой и характеризоваться повышенным КПД, а вот колокол будет обладать низкими тонами.

При этом бандпасс 4 порядка – это необычная штука, поскольку произвести точный расчет практически нереально без соответствующих профессиональных навыков. Кстати, изготовление собственноручно акустической системы, порядки которой ограничены четверкой, будет трудоемким и капризным.

Качественный короб позволяет спрятать в нем динамик, как можно глубже, поэтому нереально этот объект повредить и полностью отсутствует необходимость в установке фильтров.

Преимущества и недостатки бандпасса 6 порядка

Фирменный бандпасс 6 порядка, заключенный в качественный и надежный короб, обладает рядом основных преимуществ:

• отменное воспроизведение максимально низких частот;
• снижение нагрузок механического типа;
• происходит демпфирование диффузорных колебаний;
• повышенная отдача в верхних басах и снижение искажений;
• способность качественного охлаждения магнитной системы;
• легкий монтаж;
• простейшая конструкция бандпасса акустической системы;
• способность надежной защиты диффузора бандпасса 6 порядка от любых внешних повреждений.

При этом у бандпасса 6 порядка тоже существует несколько недостатков:

• увеличенные размеры;
• сложность проектирования, поскольку при неправильной установке моментально возникает некачественный и слегка неприятный звук;
• сложность и трудоемкость при изготовлении, которое не по силам новичкам;
• наличие фильтрующих свойств позволяет замаскировать все искажения, в случае, если прибор ограничивает сигнал;
• нельзя вовремя заметить перегрузку усилителя и понять, что бандпасс шестого порядка полностью вышел из строя;
• необходимость замены одного из звеньев средних басов;
• все технические характеристики будут зависеть от характера настроек.

Как сделать бандпассы собственными руками

Вполне реально не тратить финансовые средства на то, чтобы приобрести качественный, надежный и фирменный сабвуфер бандпасс. При этом на просторах интернета реально отыскать качественные чертежи бандпассов, которые ни в чем не будут уступать самым дорогим гаджетам, которые выпускаются компанией Прайд.

При собственноручном изготовлении бандпасса стоит обратить внимание на качественные чертежи, которые уже были опробованы на практике настоящими профессионалами.

Стоит отметить, что вся конструкция бандпасса, изготовленного своими руками, зависит от того, какой именно был выбран громкоговоритель. Дело в том, что корпус надежен, однако, он довольно чувствителен, поскольку узость частотной полосы напрямую зависит от такого показателя, как Qts.

Чем ниже будет данный показатель, тем шире будет частотная полоса, однако, иные характеристики будут невероятно нестабильными. Именно, поэтому все расчеты должны производиться как можно тщательнее и в идеале при помощи профессионалов.

При этом коэффициент деформирования громкоговорителя не сможет оказать какое-либо влияние на полную конструкцию бандпасса.

Сабвуфер бандпасс

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.

Что такое сабвуфер

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.

Где применяются низкие частоты

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.

Виды сабвуферов

На сегодняшний день существует 2 вида сабвуферов:

• Активный
• Пассивный

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».

Материалы используемые при производстве

В настоящее время для изготовления колонок используется несколько материалов, каждый из которых имеет свои определенные преимущества:

• Многослойная фанера. Она обладает невысокой стоимостью, но при этом легко поддается обработке;

• Древесностружечная плита состоит из натуральных материалов, за счет чего значительно повышаются ее свойства;
• Древесноволокнистая плита имеет довольно плотную структуру, поэтому обладает высокой устойчивостью к влаге.

Типы корпусов сабвуфера

Можно выделить несколько типов корпусов сабвуферов, изготовление которых практикуют современные фирмы:

• Герметичный корпус. На сегодняшний день это самый распространённый и одновременно самый простой тип корпуса. Представляет он собой полностью изолированный, закрытый ящик, создающий внутри себя пространство для управления мембраной динамика, что позволяет ему работать на таких мощностях;
• Фазоинверсный корпус. Применяется в основном в домашних системах и, в частности, в автомобильных аудиосистемах.
  При меньшей мощности бас становится громче, чем в герметичном пространстве. Следует отметить, что есть у этого типа корпуса свои недостатки. При попытке воспроизведения частот, которые ниже «заводских», появляются искажения.

Примечание: проблемы могут появиться и из-за большой влажности при хранении.

• Изобарическая конструкция. С коммерческой точки зрения один из самых выгодных типов сабвуфера. В герметичной коробке стоят два полностью идентичных динамика, которые должны работать в унисон друг с другом, что создает определенный эффект. К недостаткам можно отнести то, что на самом деле работает один динамик, а не 2.
• Bandpass. Такой тип конструкции сабвуфера сочетает в себе как герметичный, так и фазоинверсный корпус, которые расположены в двух различных камерах. Данный вид показывает отличные характеристики по подаче низких частот наряду с ограничением резонанса. Безусловно, это один из лучших видов конструкции сабвуфера, про который мы разъясним подробнее. Категории бандпасс

Bandpass делится на 2 категории, которые различаются конструкцией и строением:

• Bandpass 4. Этот вид конструкции стандартный и был описан выше;
• Bandpass 6. Данный тип сочетает в себе сразу 2 фазоинвертора. Звук благодаря такому строению получается очень качественным с глубоким и насыщенным басом.

Обзор модели Mystery MBP-2500

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».

Проблемы с сабвуферами

Большинство проблем решаются обычной настройкой частоты и фазы. Если такие манипуляции не предусмотрены изначально или вы используете , придется проводить попытки размещения его в комнате с целью обнаружения той самой «точки» правильного нахождения.
Если вам нужен качественный звук вашей акустики, то, безусловно, BandPass подойдет лучше всего. Это один из самых эффективных сабвуферов с различными вариациями исполнения и с сочетаниями разных типов конструкций.
Кроме того, установить такое устройство можно без проблем своими руками. Сделать это можно даже в домашних условиях. Однако в процессе работы необходимо просматривать фото на эту тему.
Подробная инструкция, записанная на видео, также может понадобиться. Цена прибора зависит в основном от того, какая фирма его изготовила. Однако смотреть нужно не только на стоимость, но и на технические данные.

Сразу хочется сказать, что это не первый сабвуфер на данном динамике. До БП (Бандпасс, Bandpass) 4-го порядка, были закрытый ящик и ФИ (фазоинвертор). Забегая вперед скажу, что БП 4-го порядка на данном динамике, при немного больших габаритах, звучит значительно лучше, чем оформленный в ЗЯ (закрытый ящик) или ФИ, несмотря на «не подходящие» для этого параметры динамика. Кстати о параметрах, мной они были измерены и для конкретного динамика получились такие значения:

Qts = 0.84
Vas = 34 l
Fs = 34 Hz
Re = 3.6 Ohm
Le = 1,32 H
Xmax = 7.5 mm
Z = 4 Ohm
Qms = 8.27
Qes = 0.93
SPL = 87 db
Pe = 150 W
BL = 7.6
Dia = 0.17 m
Sd = 242 m^2

Как видно из параметров динамик совсем не годится не только для БП, но и даже для не годится ФИ. На самом деле все не так печально. Подставив параметры в программу для расчета корпуса сабвуфера (я использовал WinISD), мной были подобрана оптимальная конфигурация акустического оформления для данного динамика. При расчете я старался получить максимально плоскую АЧХ, при минимальных габаритах корпуса, а так же приемлемый частотный диапазон. Все это в итоге мне удалось. Расчетная АЧХ получившего оформления:

Частотный диапазон по уровню -3дБ …….. 30 — 90 Гц.
Что более чем достаточно для хорошей музыки, учитывая что нижняя нота на басу имеет частоту — 31,5 Гц.
После получения желаемых расчетных значений я приступил к проектированию корпуса и получил такой чертеж:

Габариты корпуса — 407 х 460 х 407 мм
Объем фронтальной камеры — 22,7 литра (~20 литров за вычетом динамика и трубы ФИ)
Объем тыловой камеры — 30,6 литра (~ 26 литров за вычетом динамика)
Частота настройки порта ФИ — 53 Гц

После всех расчетов и проектировки корпуса я приступил к постройке самого ящика.
Первым делом мной были выпилены заготовки для всех панелей корпуса.
В качестве материала корпуса я использовал ДСП 21 мм от бывшей в употреблении мебели.
Сборка начинается с приклейки будущей передней и задней стенок, а затем боковой стенки, на которой расположится терминал с входными клеммами.

На боковые и центральную стенку у меня не нашлось цельных кусков ДСП, поэтому пришлось склеивать панель из двух кусков. Половинки герметично склеены и стыки обильно промазан герметиком.
Стыки между панелями я обильно промазал акриловым герметиком.

Уголки я выпилил из бруса 30х30, распилив его в длину под углом 45 градусов.
Следующим шагом я разметил и выпилил посадочное отверстие под динамик, порт фазоинвентатора и входной терминал.
Диаметр отверстия под динамик — 233 мм.

Точность получившегося отверстия проверяю небольшим отрезком трубы аналогичной той, что будет в будущем трубой фазоинвентатора. Наружный диаметр трубы — 88 мм, внутренний — 74 мм. Длинна трубы — 165 мм.

После выпиливания отверстия под динамик, панель вклеивается в корпус. Устанавливаются уголки, стыки промазываются герметиком.

На все внутренние плоские поверхности приклеивается звукопоглощающий материал — ватин.

Когда все поверхности оклеены ватином устанавливается и надежно закрепляется с помощью саморезов динамик.

После установки динамика протягиваются провода от самого динамика к будущему месту расположения входного терминала. Провод — жилы ПВС 1мм2.
Следующим шагом я вклеил трубу фазоинвентатора. Стык трубы и корпуса обильно промазал акриловым герметиком. Трубу снаружи так же оклеил ватином.
Убедившись что динамик надежно закреплен я приступил к приклеиванию второй боковой стенки.

Каждую из камер ящика я наполовину заполнил синтепоном.
Ящик готов к тому, чтобы накрыть его крышкой.
На крышку с внутренней стороны я так же наклеил ватин.
По периметр ящика, а так же на торец центральной панели (на которой закреплен динамик), я обильно нанес клей, чтобы после прижатия крышки не образовалось щелей между ней и другими панелями. Дополнительно к клею, крышку я закрепил на длинные саморезы.

Далее уже следуют отделочные операции — шлифовании, шпатлевка и окраска.
Все стороны ящика первично были отшлифованы с помощью эксцентриковой шлифмашины абразивным кругом с зернистостью 40, затем с зернистостью 120.
После этого все стороны были зашпатлеваны. Снова шлифовались, снова шватлевались и так далее. Шлифование производилось абразивными кругами с зернистостью 120, 180, 220 и 400. С каждым новым слоем шпатлевки размер зерна абразива уменьшался. И так до получения идеально гладких сторон ящика.

После того как шлифовка была закончена, я приступил к покраске ящика.
Ящик красил с помощью валиков. Валики диаметром 20 мм и шириной 100 мм. Краска для декоративных покрытий, красная, производитель MAV.
Было нанесено 5 слоев краски на каждую из стен корпуса. Перед последним слоем, предыдущие слои краски я отшлифовал кругом с зернистостью 400.

И в итоге вышел вот такой вот сабвуфер:

Что получилось в итоге? В итоге получился красивый и хороший сабвуфер, которым я очень доволен. Саб очень приятно звучит, мягко, без гудения и в тоже время довольно напористо и мощно. Приятно так же то, что программа WinISD не обманула с расчетами — на слух АХЧ сабвуфера получилась именно такой, какой ее я видел в программе. Рекомендую данную программу для пользования всем.

Введение
Сабвуфер — это низкочастотный громкоговоритель, воспроизводящий самые низкие басы, не входящие в диапазон частот работающих совместно с ним широкополосных акустических систем.
Поводом для написания статьи послужило достаточно малое кол-во подробных статей в интернете по готовым конструкциям. Вот и решил я внести свой посильный вклад. Большинство статей почему-то касалось автомобильных сабов - просто удивительно, как много у нас людей готовых отдать пол багажника для того чтобы ехать с грохотом и ритмично прыгать:). К тому же, шум на скорости всё равно не даст наслаждения от звука. Моё мнение - в машину надо купить просто хорошую акустику, этого как правило хватает. А вот дома можно и музыку послушать в спокойной обстакановке и фильм посмотреть с объемным звуком. Статья задумывалась как краткий конспект теории с отражением её на практике, поэтому теорию я попытался законспектировать из других статей - не придумывать же её самому.
Что меня подвигло на ваяние такого сооружения? К этому привела целая череда событий. Грядет поколение DVD, все вокруг озаботились покупкой проигрывателей и дисков (благо они стали стоить 4-6$). Уже трудно было оставаться в стороне, да и моя давняя мечта перевести с видеокамеры семейный архив на цифру не давала покоя. Я засел за интернет, штудируя статьи по DVD, начиная от аппаратуры, до создания собственный дисков, благо оцифровывать и обрабатывать видео я уже умел. Было решено подождать до лета, когда писалки DVD немного подешевеют и прикупить всю эту новомодную технику. Для начала было решено собирать всё самому, дабы обойтись наименьшими затратами. Первое что я купил, был DVD проигрыватель, который покупался из расчета тестирования моей DVD фильмотеки на бытовом проигрывателе. Причём, до лета я не дотерпел:) Выбирал я его из расчета цены и возможностей, а также из того, что ресивера у меня нет и возможно не будет в ближайшее время, поэтому в нем должен был быть декодер и выход на 6 каналов сразу. В итоге был куплен BBK-919PS (тогда был ещё с Panasonic приводом).
Пара колонок S-30 у меня стояли подключенные к компьютеру через самодельный компьютерный усилок, вот их я и задействовал на фронты. На тылы ничего не было, и я купил за символическую плату 15АС-315 (небольшие пластмассовые колонки, но звучат они очень ничаво в среднем и высоком диаппазоне) и усилок Вега-120. Центральный канал я решил подключить к телевизору, благо его можно отдельно регулировать с пульта, да и звук там достаточный для воспроизведения голоса. А если у вас телевизор 29" - вообще можно обойтись без центральной колонки, ибо там, так правило, звук очень достойный. Далее, ясное дело, я стал тестировать все каналы в фильмах, поскольку усилок у меня был только стерео. И тут выяснилось, что в других каналах куча звука, которого нет во фронтальных колонках:), а в сабе есть звуки, которых нет вообще ни в одном из каналов. Почитав в интернете про рекомендации лучших саба-каводов, а также рекомендации знакомых, имеющих в пользовании дом. кинотеатры, я ясное дело загорелся.
И тут друг меня надоумил собрать это дело самому, подсунул пару статей по 75ГДН и порекомендовал заехать на рынок, посмотреть динамик. После долгих мучений и размышлений на рынке был куплен 75ГДН-1-4 за 23$ , как дешевый и наиболее описанный в интернете, хотя я и смотрел разные, в том числе и JBL от 80$ до 250$ :). Надо сказать, первое, что я сделал еще до покупки - проштудировал цены. Самой доступной ценой для покупки оказалась Sven-Audio, но всё равно дороговато а качество звука сомнительное. Так вот, самый простой саб получался 180$, а нормальный саб обойдется примерно 300-350$. Все расходы на производство саба были запротоколированы, так что стоимость конструкции у меня подсчитана:) , но обо всем по порядку...
Теория и замеры параметров динамика
Для расчета колонки необходимо знать, хотя бы основные параметры динамиков. Эти параметры валом лежат в интернете, но беда в том, что все как один, дают неправдоподобные параметры для 75ГДН-1-4 (для других не знаю). На одном из сайтов я нашел отсканированный паспорт на этот динамик, вот этим параметрам я верю больше. На это наверное есть причины, одна из них - что такие головки выпускались целой кучей заводов и достаточно длительное время и Советской промышленностью, так что со временем возможно параметры изменялись. Но дело в том, что изменились они как выяснилось в 2 раза! А с параметрами из справочников, при расчете в программе, объем ящика получался 5 литров, это меня и насторожило. Кстати, практически во всех статьях, мной прочитанных были рекомендации измерять СВОИ параметры динамика. Решение снимать параметры своего динамика было принято после недельной возни с программами расчета саба (несмотря на жуткую лень делать это), в которых выяснилось, что эти параметры сильно влияют на размеры ящика и на АЧХ соответственно. Для того, чтобы понять, какие параметры нужны и с чем их едят, а также каким макаром их заполучить не имея под рукой толковых измерительных приборов и пойдет речь в этой главе.
Писать буду кратко, кто хочет - может почитать более детально в прилагаемой литературе, из которой был собран материал.
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:
- скачать прогу генератора сигналов для звуковой карты скачать Marchand Function Generator
- можете еще слить скачать Oscilloscope 2.51 - осциллограф к звуковой плате. Подключив выход на вход - можно посмотреть чего генератор вытворяет
- найти резистор на 1 кОм
- взять стерео, как минимум, усилитель мощности, ибо надо усилить сначала сам сигнал, а потом измеряемый сигнал
- взять вольтметр цифровой желательно, шоб не пересчитывать и не перещёлкивать диапазоны. Я взял цифровой и стрелочный, и сравнил результаты для проверки.
Далее нужно собрать следующую схему:

• Берем ручку и бумагу
• Запускаем программу генератора, громкость на компе ставим на середину (иначе синусоида обрезанная какая-то получается), остальное усилком выправиться.
• Подключаем вольтметр к точкам А и С (т.е к выходу усилка) , и устанавливаем напряжение равным 10-20 В на частоте 500-1000 Гц, регулируя громкость на усилителе.
• Подключаем вольтметр к точкам В и С (т.е к динамику).
• Ставим на ~5Гц генератор и УБИРАЕМ ДИНАМИК подальше от всех предметов и стенок (можно подвесить, если получиться). Практика показала, что в дали от предметов и на полу лежащий динамик дает таки различные показания, но незначительные, однако на чистоту эксперимента повлияет.
• Меняя частоту генератора смотрим показания вольтметра - нас интересуют максимальное и минимальное напряжение. Примерно возле резонансной частоты напряжение резко возрастает, а после резко падает. При максимальном напряжении смотрим частоту - это и есть Fs.

Где, Fs - резонансная частота, а Us соответствующее ей напряжение. Um - минимальное напряжение, U12 рассчитывается в Excel-е, после занесения данных в ячейки. Опять крутим опять частоту и ищем когда показания вольтметра совпадут со значением U12, запоминаем частоту. Таких значений должно быть два, как видно из графика. Это будут F1 и F2. Вносим их в Excel. Всё - смотрим значение Qts. Я сделал две методики расчета, для проверки правильности того, что я насчитал:) в итоге показания сошлись, а небольшая разница объясняется погрешностью вычислений. Vas можно не считать, а взять из справочных данных, он похож на правду, да и этот параметр не сильно влияет на расчет ящика. К тому же, для его расчета вам придется соорудить фанерный ящик, достаточно жесткий и герметичный, а затем повторить измерения. Я ставил себе цель, создать что-то типа конспекта тех материалов, которые я прочитал, дабы отбросить ненужное, а для глубинного изучения вопроса - в конце материала привожу все линки. Итак мы сняли параметры динамика. Для 75ГДН-1-4 вот что получилось:

Тут видно в сравнении БП и ФИ. При равных объемах ящика ФИ значительно уступает Бандпассу. А при больших наоборот. Так что если хотите поиметь новый шкаф дома - то стоит присмотреться к ФИ. Про горб в середине см. ниже. И почти тоже самое в JBL SS:

Тут немного меньше объем у ФИ, но все равно он в 2 раза больше приведенного БП. Для БП тоже объем критичен, можно сделать большим, уменьшив тем самым провал в середине и улучшив спад на низах.
Расчет сводится в подборе литража камер и частот на которые они настроены, ну и проверке АЧХ. Я думаю остальные три графика вас не будут волновать:).
Провал в середине не убирался ну никак - такой вот динамик:). На увеличение объема я идти не хотел, мне надо было вписаться в комнату, ящик кстати немаленький всё равно. Но я думаю, таким провалом можно пренебречь - ведь провал в 3Дб очень небольшой (просто график растянут по высоте), а если учесть неравномерность АЧХ самого динамика в 10Дб, то про это просто можно забыть. К тому же, это все равно идеализированная АЧХ, в жизни всё куда сложнее и запутанней:) Провал можно сделать меньше, если сузить частоту, но мне хотелось дотянуть АЧХ до 200Гц, что не совсем удалось, но в 150Гц уж точно попал:). Тут же замечу - середина всё равно слышна в сабе через толстую дырку, так что активный фильтр не помешает, что я потом и исполнил в усилке.
Расчет фазоинверторов сводится к заданию внутреннего диаметра трубы в метрах и проверке значения "Vent mach" на зеленый цвет, когда становиться красным - плохо - слишком большой поток воздуха, т.е это уже не сабвуфер, а музыкальный инструмент типа "труба". Тут же надо смотреть на длину фазоинвертора, чтобы она вообще вместилась в ящик, а желательно ваще до середины. Я долго не мог списаться в размер, ибо увеличивая диаметр, для нормального потока воздуха, длинна фаза сразу становилась немерянной. Длинна зависит от диаметра и частоты, на которую настроен фаз - поэтому играться можно еще и частотой. При этои будет меняться АЧХ, учтите это.
Сначала, был изготовлен саб с одинаковыми трубами, благо в верхнем, как раз программа показывает меньшее сопротивление воздуха, но после сборки усилка на 100Вт и прослушке выяснилось - после ~50Вт начинался эффект выхлопа воздуха (хлопки) как раз в верхнем отделении (самое маленькое однако). Пришлось всё разбирать и выпиливать большую дырку под тооолстую трубу 105мм внутри, чем я впритык почти вписался в высоту камеры - осталось 2см. Если учесть, что туда надо впереть еще звукопоглотитель - это очень малый запас. Трубы я пользовал канализационные пластмассовые. Тут замечу, что 70мм трубы есть, но их не так валом как 50мм и 105мм. С увеличением верхнего фаза, сразу стал лучше работать нижний. 50мм очень не рекомендую ставить - для такой дуры это очень мало. Итог такой - для саба размеры элементов самое важное.

Ну что, объемы определены, настало время рассчитать коробку и конструкцию. Поскольку я занимаюсь по долгу своей работы 3D моделированием, я так и сделал - взял программу SolidWorks и создал там 3D модель. Если вы заметили - в дизайне сайта тоже задействована 3D графика:) Программа сама рассчитала мне объем. Точно сделать это самому сложно, поскольку все соединительные бруски в конструкции съедают приличный объем, а конструкцию приходилось выдумывать и менять на ходу. Еще одной проблемой был материал и его толщина, а программа сразу позволяла увидеть размеры каждого элемента, учитывая, как раз, толщину листа и стыковку друг с другом, т.е. я автоматически получал размеры каждого элемента.
Отдельно о материале. Ну про МДФ я даже задумываться не стал, хотя конечно лучший вариант. Задача стояла найти ДСП 20-22мми, но она оказалась практически невыполнимой. Самый распространенный ДСП 16мм или 18мм ламинированный польский. 16мм мало, а ламинированный с двух сторон, наверное, плохо для звука, к тому же получается дорого. Потом я понял, как правильно сделал, не купив ламинированный ДСП. Да и 18мм обычный найти не удавалось около 1,5 недель. Те что были в магазинах - невозможно допереть домой, ибо лист сильно большой. Я уже обзвонил все конторы и прошелся по всем рынкам. Нервы начинали сдавать - я уже почти пожалел, что связался с сабом, ибо всё, кроме материала ящика, было уже куплено. Начал обдумывать как бы склеить 16мм ДСП и 4мм фанеру, но клеить упорно не хотелось - для этого надо специальный клей и нехилый пресс. И тут позвонил друг, попросил помочь привезти ему домой цемент. Так вот, пока мы бегали искали цемент и его хозяев по всей промзоне, мы случайно наткнулись на контору по продаже и распилке того самого пресловутого ламинированного польского ДСП. В качестве прокладок в стеллажах, у них лежали 22мм листы ДСП. Но хозяина не было и пришлось ждать... Поискав опять хозяев цемента и не найдя их:) Мы опять вернулись к ДСП. Хозяин 22мм не отдал, мотивируя тем, что трудно вытаскивать, да и типа они уже прогнулись (короче вытаскивать было лень) и предложил мне 28мм. Это круто подумал я, и отказался, глядя на эти толстенные листы. И тут он предложил мне 18мм, простое шлифованное ДСП - оказывается оно используется как транспортные листы для ламинированного (сверху и с низу). Так вот, всё добро, вместе с распилкой на импортном станке, мне обошлось в 5$ (распил 0,3$/м). Так сам в жизни не выпилишь - ровненько, точно по размерам. Делайте выводы...
Да, о чём это я? Ах да - о ящике. Смотрим что получилось:

Как вы догадались это 3D модель. Длинна фазоинверторов видна на скриншотах программы выше и составляет 19см верхнего и 25см нижнего, внутренние диаметры соответственно 105мм и 70 мм. В задней стенке дырка под панельку разъемов. В качестве ножек были изготовлены на заводе шипы из стали и закалены. Размер я выбирал на свой вкус. В найденных статьях народ делал шипы раза в 2 больше, а я не хотел сильно высоко ставить саб, чтобы шипы не были видны, ведь конструкция и так не низкая. Шипов надо 4, на 3 подставках я опробовал - жутко неустойчивая конструкция. Это в колонках можно обойтись тремя, поскольку они не глубокие и центр тяжести у них спереди. По высоте шипы ровнял шайбой, она понадобилась только одна, затем проверял на заведомо ровной поверхности (задней стенке).

Далее рассмотрим этапы сборки конструкции...
Сборка ящика
Вырез дырок в ДСП я опущу, будем считать, что они вырезаны. Я всё вырезал электролобзиком. Без него труба было б мне наверное. Брус им тоже классно обрезать, одно плохо - жужжит он неимоверно.
Этап 1
Этап 2 Этап 3

Приклеиваем фазоинверторы к передней стенке. Я вклеивал их жидким металлом - такая твердая многокомпонентная фигня, по запаху как эпоксидка. Она разминается руками, получается как пластилин - мягкая и жутко липнущая. Твердеет почти моментально как только остывает, а если не остывает все равно твердеет минут через 5-10, поэтому с рук я неё снимал потом пемзой вместе с кожей:) Я делал по всему радиусу утолщение у основания, для надежного крепления - торчат они всё же далеко. К тому же, идеально точно вырезать такое отверстие электролобзиком у меня лично не вышло, и эти неравномерности как раз чудно заделались жидким металлом. Фазоинверторы я обмотал оконным бумажным скотчем в слоев 5-7, очень плотно все приглаживая. Затем оклеил их линолеумом с утеплителем. Толщина фазов получилась мм эдак 7.

На фотографиях еще первый вариант, с малым верхним фазоинвертором и синтепоном еще не оклеен. В дальнейшем я оклеил линолеумом и бруски тоже. Это была, так сказать, первая пробная сборка, дабы послушать - зазвучит или нет. Зазвучал. Но у меня пока был только усилитель на 25Вт, на нём было пока нормально.... Тут я всё это дело бросил и стал собирать усилок на 100Вт, надо же было проверить конструкцию на максимум возможного. И не зря я опасался более мощного усилителя - тут то и выяснилось, что на максимуме верхний фаз хлюпает, а вот корпус был герметичен с первого раза - недаром я добротно промазал все швы и углы герметиком. Пришлось разбирать всю конструкцию, выпиливать бОльшую дырку и ставить более толстую трубу. Тут я уже и всё "утеплил" синтепоном окончательно. Внутри стало как в сугробе мягко, бело и тепло. Ну что сказать, зазвучал он достаточно неплохо - ровный мягкий бас. На максимальной громкости усилка начинает динамик уже переклинивать, но надо учесть что его номинал 50Вт. Для квартиры выше крыши хватает, тем более, что его не должно быть слышно в музыке, просто когда его подрубаешь - как объема музыке добавляется и такого солидного низкого звучания. Короче - добрая работа...
Всю конструкцию я планирую оклеить пленкой под дерево. Но для начала надо зашпаклевать и ошкурить края - как точно мне не отрезали на станке, как я не старался аккуратно все собрать - всё равно суммарная погрешность в 0,5-1мм таки присутствует. Вот почему всё равно плох ламинированный ДСП, ведь у него надо сразу на торец клеить ленту - короче, будет криво.