Изготовление акустических оформлений
Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике
Содержание |
Предназначение
Акустическое оформление по сути является корпусом для динамика . Корпус является и акустическим и механическим и эстэтическим оформлением динамика . Практически все динамики требуют оформления . В автомобиле таковым являются стойки ветрового стекла , торпедо , двери , задняя полка и изготовленные отдельно подсидельные ящики и корпус сабвуфера . Для установки динамика стойки , двери и торпедо специально подготавливаются . Подсидельные ящики и корпус сабвуфера изготавливаются самостоятельно . Приобретенные в магазине готовые сабвуферы часто требуют переделки ввиду некачественного изготовления . Здесь рассматривается изготовление корпуса сабвуфера .
Расположение
Расположение акустического оформления , то есть динамика в корпусе , определяется конструктивной особенностью автомобиля, типом звуковой системы ( количество полос ) , расположением направления диффузоров динамиков для комфортного , качественного звучания, создания звуковой сцены и желания владельца сделать свой автомобиль и его музыкальную систему оригинальной по дизайну.
Высокочастотные динамики распологают в стойках лобового стекла , уголках зеркал передней двери и на торпедо для игры на отрожение от лобового стекла .Направляют их обучно на уши слушателя , но в реалии приходиться даже менять место установки , чтобы добиться хорошего результата .
Среднечастотные динамики теоретически распологаются как можно ближе к высокочастотным .Но практике же это опять ограничено конструктивными особенностями салона . Обычно сч распологают также в стойках , торпедо и передних дверях ( при системе " чтоб оно играло везде и ваще!" устанавливают и в заднюю дверь .) . Так называемые мидбасы , сч-нч динамики большого размера ( 6" - 8 ") помимо дверей ставят , вернее кладут в подсидельные ящики .
Низкочастотные динамики устанавливаются в заднюю полку (фри-эйр) в заднюю полку с прикрепленным снизу закрытым ящиком, в спинку заднего сидения , в готовом корпусе в нижнюю часть торпедо и в каком то либо оформлении в багажном отделении автомобиля .
Выбор оформления низкочастотного динамика
Здесь мы рассмотрим три основных типа ящиков, используемых в сабвуферах (как в том и в других АС). Но для начала немного о назначении и функции какого бы то не было ящика. Акустическая головка излучает звук не только "вперед" но и назад, при этом фронтальные и тыловые звуковые волны противоположны по фазе. В связи с этим, существует термин "акустическое замыкание" при котором волны с обеих сторон диффузора складываются и (если они противоположны по фазе) гасят друг друга. В этом случае в идеале вы вообще ничего не услышите, на практике же звук будет, но очень далеким от оригинала. Ящик аккустичнои системы, позволяет это замыкание ликвидировать и придать звуку необходимые характеристики по мощности и частоте.
Существует три типа акустического оформления: А именно - это Закрытый ящик, Фазоинвертор и Бандпасс ... Остановимся на них немного подробнее.
Закрытый корпус (ЗЯ) - closed box
Это наиболее простой в изготовлении тип акустического оформления АС. Колебания в таком ящике находятся в закрытом объеме и в конечном итоге гасятся. Но поскольку звуковая волна это энергия, то затухая она превращаются в тепло. И хотя количество этого тепла небольшое, оно все же оказывает влияние на характеристики акустической системы. (теплея воздух расширяется и повышает жесткость системы).Для нч под вопросом. Для предотвращения этого эффекта ЗЯ заполняют изнутри звукопоглощающим материалом, который, поглощая звук поглощает и тепло. Повышение температуры воздуха становится намного меньше и динамику "кажется" что за ним существенно больший объем чем на самом деле. На практике таким способом удается добиться увеличения "акустического" объема ящика по сравнению с геометрическим на 15-20%.
При всей простоте этой конструкции она имеет много преимуществ. Во-первых, простота расчета характеристик. Здесь есть всего один параметр- объем. Во-вторых, во всем диапазоне частот колебания диффузора сдерживаются упругой реакцией воздушного объема. Это существенно снижает вероятность перегрузки динамика и его механических повреждений. Не знаю, насколько утешительно это звучит, но у заядлых любителей баса динамики в закрытых ящиках, бывает, горят, но практически никогда не "випльовуваются". В-третьих, при грамотном выборе параметров головки и объема для нее закрытый ящик не имеет себе равных в области импульсных характеристик, в значительной степени определяющее субъективное восприятие басовых нот.
Естественный вопрос теперь - так в чем же подвох? Если все так хорошо, зачем нужны все остальные типы акустического оформления? Подвох один единственный - к.п.д. . У закрытого ящика он наименьший по сравнению с любым другим типом акустического оформления. При этом чем меньше нам удасться сделать объем ящика, при сохранении того же рабочего частотного диапазона, тем меньше будет его эффективность. Нет больше ненасытного животного в смысле подводимои мощности, чем закрытый ящик малого объема, потому-что динамики в них, как и было сказано, хоть и не "випльовуються", но горят нередко.
Фазоинвертор (ФИ) - vented box
Следующий по распространенности тип акустического оформления. ФИ более гуманный относительно излучения тыловой стороны диффузора. В фазоинвертора часть энергии, которая в закрытом ящике "ставится к стенке" используется в мирных целях. Для этого внутренний объем ящика сообщается с окружающим пространством тоннелем, который содержит в себе некоторую массу воздуха. Величина этой массы выбирается таким образом, чтобы, в сочетании с упругостью воздуха внутри ящика создать вторую колебательную систему, которая получает энергию от тыльной стороны диффузора и излучающую ее куда нужно и в фазе с излучением диффузора. Такой эффект достигается в не очень широком диапазоне частот, от одной до двух октав, но в его пределах к.п.д. существенно возрастает.
Помимо более высокого к.п.д. фазоинвертор обладает еще одним важнейшим достоинством - вблизи частоты настройки значительно уменьшается амплитуда колебаний диффузора. Это может на первый взгляд показаться парадоксом - как наличие здоровенной прорехи в корпусе громкоговорителя может сдержать движение диффузора, но тем не менее это - факт жизни. В своем рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука излучается тоннелем.
Выше частоты настройки тоннель становится все менее и менее "прозрачным" для звуковых колебаний, за счет инерции вложенной внутри него воздушной массы, и громкоговоритель работает как закрытый. Ниже частоты настройки происходит обратное: инерция тоннеля постепенно сходит на нет и на самых низких частотах динамик работает практически без нагрузки, то есть вроде его вынули из корпуса. Амплитуда колебаний быстро возрастает, а вместе с ней и риск "выплевывания" диффузора или повреждения звуковой катушки от удара о магнитную систему. В общем, если не предохраняться, поход за новым динамиком становится реальной перспективой.
Средствами предохранения от таких неприятностей, помимо осмотрительности в выборе уровня громкости, служит использование фильтров инфранизких частот. Отрезая часть спектра, где все равно никакого полезного сигнала не содержится (ниже 25 - 30 Гц), такие фильтры не дают диффузору идти в разнос с риском для собственной жизни и Вашего кошелька. Фазоинвертор существенно более капризен к выбору параметров и настройке, поскольку выбора, под конкретный динамик, подлежат уже три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля. Тоннель очень часто делают так, чтобы у уже готового сабвуфера можно было регулировать длину тоннеля, меняя частоту настройки.
Полосовой громкоговоритель - bandpass
Третий тип сабвуфера, довольно часто используемый в автоустановках (хотя и реже, чем два предыдущих) - полосные громкоговорители. Если закрытый ящик и фазоинвертор - акустические фильтры верхних частот, то полосовой, как и следует из названия - объединяет в себе фильтры верхних и нижних частот. Простейший полосовой громкоговоритель - одинарный 4-го порядка (single vented). Он состоит из закрытого объема, т.н. задней камеры и второго, дополнительным тоннелем, как у обычного фазоинвертора (передняя камера). Динамик установлен в перегородке между камерами так, что обе стороны диффузора работают на полностью или частично замкнутые объема - отсюда и термин "симметричное нагрузки".
Из традиционных конструкций полосовой громкоговоритель, в любом варианте - чемпион по эффективности. При этом эффективность напрямую связана с шириной полосы пропускания. Частотная характеристика полосового громкоговорителя имеет вид колокола. Путем выбора соответствующих объемов и частоты настройки передней камеры, можно построить сабвуфер с широкой полосой пропускания, но ограниченной отдачей, т.е. звук будет низким и широким, а можно - с узкой полосой и очень высоким к.п.д. в этой полосе. Колокол при этом вытянется вверх.
Бандпасс - капризная штука в расчете и самая трудоемкая в изготовлении. Поскольку динамик закопан внутри корпуса, приходится идти на ухищрения по сборке ящика так, чтобы наличие съемной панели не нарушало жесткости и герметичности конструкции. Импульсные характеристики тоже не из лучших, особенно при широкой полосе.
Чем же это компенсируется? Прежде всего, как говорилось - высочайшим к.п.д. Во-вторых - тем, что весь звук излучается через тоннель, а динамик полностью закрыт. При компоновке такого сабвуфера открываются немалые возможности для установки его в автомобиль. Достаточно найти небольшое местечко на стыке багажника и салона, где может разместиться жерло тоннеля - и путь мощнейшим басам открыт.
Выбор динамика.
Прежде чем делать ящик для саба нужно выбрать головку, под которую, собственно, и будут рассчитаны его физические параметры. Для выбора динамика необходимо знать как можно больше его электромеханических параметров.
Абсолютный минимум данных это:
- Резонансная частота динамика Fs - Полная добротность Qts - Эквивалентный обьем Vas
Если вы не знаете хотя бы одного из этих параметров а самому их измерить у вас нет возможности-браться за этот динамик не стоит. Ничего путного вы сделать, скорее всего, не сможете.
Резонансная частота (Fs)
Резонансная частота - это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления. Она так и измеряется - динамик подвешивают в воздухе на наибольшем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик - массы подвижной системы и жесткости подвески.
Существует мнение, что чем ниже резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно только отчасти, для некоторых конструкций лишняя низкая частота резонанса - помеха. Для ориентира: низкая - это 20 - 25 Гц. Ниже 20 Гц - редкость. Выше 40 Гц - считается высокой, для сабвуфера.
Полная добротность (Qts)
Добротность в данном случае-не качество изделия, а соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса. Подвижная система динамика во многом сродни и подвеска автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а амортизатор - источник вязкого сопротивления, оно ничего не накапливает, а поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит при колебаниях диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности означает, что преобладают упругие силы. Это - как автомобиль без амортизаторов. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системы. Применительно к громкоговорителя это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больше, чем выше полная добротность системы.
Самая высокая добротность, измеряемая тысячами - у звука, что в итоге ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще, что этого от него никто и не требует.
Популярный метод диагностики подвески машины покачиванием - не что иное как измерение добротности подвески "кустарным" способом. Если теперь привести подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине амортизатор, накопленная при сжатии пружины энергия уже не вся вернется обратно, а частично будет утеряна амортизатором. Это - снижение добротности системы. Теперь опять вернемся к динамику. Ничего, что мы сюда ходим? Это, говорит что, с пружиной у динамика все, вроде бы, ясно. Это - подвеска диффузора. А амортизатор? Амортизаторов - целых два, работающих параллельно. Полная добротность динамика складывается из двух: механической и электрической.
Механическая добротность определяется главным образом выбором материала подвеса, причем в основном - шайбы центрируещей, а не внешнего гофра, как иногда думают. Больших потерь здесь обычно не бывает и вклад механической добротности в полной мере не превышает 10 - 15%. Основной вклад принадлежит электрической добротности.
Самый жесткий амортизатор, работающий в колебательной системы динамика - это ансамбль из звуковой катушки и магнита. Будучи по своей природе электромотором, он как и полагается мотору, может работать как генератор и именно этим и занят вблизи частоты резонанса, когда скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки - максимальны.
Двигаясь в магнитном поле, катушка вырабатывает ток, а нагрузкой для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя, то есть практически - ноль. Получается такое же электрический тормоз, которым поставляются все электрички. Там тоже при торможении тяговые двигатели заставляют работать в режиме генераторов, а нагрузка их - батареи тормозных сопротивлений на крыше. Величина вырабатываемого тока будет, естественно, тем больше, чем сильнее магнитное поле, в котором движется звуковая катушка. Получается, что чем больше магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность. Но, конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина проведения обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на основании размера магнита было бы делать преждевременно. А предварительный - почему нет? - Базовые понятия - рядом считается полная добротность динамика меньше 0,3 - 0,35; высокой - больше 0,5 - 0,6.
Эквивалентный объем (Vas)
Большинство современных головок громкоговорителей основано на принципе "акустического подвеса". Концепция акустического подвеса заключается в установке динамика в такой объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса динамика. При этом получается, что в параллель к уже имеющейся в подвеске пружине поставили еще одну. Эквивалентным объем будет при этом такой, при котором новая пружина появившуюся равна по упругости той что была. Величина эквивалентного объема определяется жесткостью подвеса и диаметром динамика. Чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие которой начнет беспокоить динамик.
То же происходит с изменением диаметра диффузора. Большой диффузор при том же смещении будет сильнее сжимать воздух внутри ящика, тем самым испытывая большую соответствующую силу упругости воздушного объема. Именно это обстоятельство зачастую определяет выбор размера динамика, исходя из имеющегося объема для размещения его акустического оформления. Большие диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и больших объемов. В эквивалентного объема интересные родственные связи с резонансной частотой, без осознания которых легко промахнуться. Резонансная частота определяется жесткостью подвеса и массой подвижной системы, а эквивалентный объем - диаметром диффузора и той же твердостью.
В результате возможна такая ситуация: предположим, есть два динамика одинакового размера и с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из них это значение частоты получилось вследствие тяжелого диффузора и жесткой подвески, а у другого - наоборот, легкого диффузора на мягком подвесе. Эквивалентный объем у такой парочки при всей внешней схожести может различаться очень существенно, и при установке в тот же ящик результаты будут драматически различны.
Инструмент и расходный материал
Инструмент
Если же вы решились на самостоятельное изготовление корпуса , осмотрев себя на предмет места откуда руки растут , то вам понадобиться инструмент : электролобзик, рулетка, шуруповёрт, линейка, маркер или карандаш.
Клей
Саморезы и болты
Материал корпуса
Демагогия о мраморных , бетонных или свинцовых корпусах здесь разводиться не будет , хотя это идеальный вариант для колонки , корпуса АС или же отдельно сабвуфера . Выбор обуславливается
Материал отделки
Аксессуары
Клеммы . Колодки . Зажимы .Грили .
