Самодельная домашняя акустика. Самодельная акустическая система

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

Устройство акустических систем

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

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

В связи со сказанным проведем делением акустических систем:

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

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

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

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

Проектирование акустики

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

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

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

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

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

Активный фильтр, питаемый электрическим током

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

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

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

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

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

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

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

Акустика компьютерных колонок

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

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

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

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

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

Улучшения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Напутствие начинающим конструкторам

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

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

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

Процесс создания акустической системы своими руками (далее АС) можно подразделить на несколько основных этапов:

Выбор состава динамиков, исходя из требований, предъявляемых к АС,
Расчёт акустического оформления,
Разработка конструкции и изготовление корпуса АС,
Расчёт и изготовление разделительного фильтра,
Отладка.

Приступая к конструированию АС, необходимо сформулировать требования, предъявляемые к ней:

Назначение и условия эксплуатации,
Необходимый уровень звукового давления,
Воспроизводимый диапазон частот,
Вариант исполнения (со встроенным усилителем или без усилителя),
Габариты и допустимый вес.

Также необходимо определиться с типом конструкции:

Тип акустического оформления,
Количество полос,
Конструктивные особенности и дизайн.

На основании этих сведений можно приступать к выбору динамиков и других компонентов системы, производить расчёт акустического оформления и фильтров.

Критерии выбора динамиков подробно рассматривались . Расчёту фильтров для АС на нашем сайте так же посвящена отдельная . В данной же статье мы рассмотрим вопросы расчета и изготовления акустического оформления для АС.

Итак, после выбора динамиков производят расчёт акустического оформления, а затем приступают к разработке конструкции корпуса.

Расчёт акустического оформления

Напомним, что излучение АС в области НЧ определяется совместной работой НЧ динамика и акустического оформления. Акустическое оформление бывает нескольких типов: открытого, закрытого и фазоинверсного. В статье упор сделан на фазоинверсные системы, поскольку при условии правильного расчёта, они имеют максимальную эффективность излучения НЧ, благодаря чему получили широкое распространение среди систем, предназначенных для профессионального озвучивания.

Расчёт акустического оформления фазоинверсного типа производится по методике, предложенной инженерами Тилем и Смоллом. Согласно этой методике, АС представляет собой фильтр верхних частот.

Задача расчета АО сводится к определению необходимого внутреннего объёма и частоты настройки фазоинвертора, оптимальные для данного НЧ динамика. Критерии расчёта могут быть различными и зависят, прежде всего, от назначения АС. Системы, предназначенные для озвучивания мероприятий, как правило, должны иметь максимальную эффективность излучения в области НЧ. При этом субъективное ощущение «низов» должно сохраняться по мере добавления мощности. Частоту настройки фазоинвертора для таких АС выбирают обычно порядка 40-50 Гц. К примеру, такие системы с успехом применяются для озвучивания танцполов, где в большей степени нужен удар, чем субниз.

Современные методы расчёта АС подразумевают проведение компьютерного моделирования в специальных программах. Такой подход позволяет оптимизировать АС не только по амплитудно-частотной характеристике звукового давления, но и по целому ряду других параметров. Одной из таких программ является BassBox 6 Pro. Данная программа позволяет произвести комплексный расчёт характеристик АС, представляющей собой НЧ динамик в акустическом оформлении. Методика расчета позволяет найти компромисс между различными требованиями, предъявляемыми к АС, используя метод последовательных приближений.

Рассмотрим основные приёмы работы в программе BassBox:

Вход в программу осуществляется двойным щелчком мыши по соответствующему ярлыку на рабочем столе.

В окне выбора варианта работы (рис.1) выбираем Open Design Window (Открыть проект).

На рис.2 показано главное окно программы.

Программа BassBox позволяет производить работу сразу с несколькими АС, производить их сравнение между собой по различным характеристикам. Данные на каждую АС сохраняются в отельной вкладке, которая называется Design . Проектирование Новой АС начинается с создания новой вкладки, нажав File -> New Design .

Нажатие кнопки Driver на вкладке Design приводит к открытию окна параметров динамика (рис.3). В нём содержатся все сведения, относящиеся к конкретной модели динамика.

Данные можно занести вручную, но лучше загрузить требуемую модель динамика из базы.

Программа BassBox 6 Pro содержит обширную базу динамиков известных мировых производителей. Существует возможность дополнить эту базу другими динамиками. Для этого вначале необходимо занести в базу название нового производителя. Для этого нужно открыть в меню Edit -> Database -> Edit Company Data (рис.4). В поле Name следует указать название фирмы и поставить галочку напротив пункта Manufacturer , по желанию заполнить и другие поля, содержащие сведения о производителе, и затем нажать Save .

Во вкладке Description указываются общие сведения о динамике.

Во вкладке Paramerters указываются тиль-смолл параметры динамика (рис.6). При этом не обязательно заполнять все поля параметров, а достаточно указать лишь некоторые из них. При этом остальные параметры можно рассчитать с помощью встроенного калькулятора (Calc и Calculate All ).

Все тиль-смолл параметры в динамике взаимосвязаны друг с другом. О наличии или отсутствии противоречий между значениями параметров свидетельствует цвет сигнального светодиода, находящегося слева от поля параметра. Красный цвет светодиода указывает на сильное взаимное несоответствие параметров, жёлтый – незначительное, зелёный – отсутствие несоответствия.

Также можно заполнить вкладку Dimension , которая содержит сведения о геометрических размерах динамика (рис.7). Эти сведения будут автоматически использованы программой, когда будет необходимо рассчитать свободный внутренний объём корпуса.

После заполнения указанных вкладок следует нажать Add this Driver to Database (Добавить этот динамик в базу данных).

Для извлечения нужного динамика из базы данных нужно нажать Load from Database (Загрузить из базы данных) в окне Driver Properties (рис.3). Откроется окно, показанное на рис.8. В выпадающих списках следует выбрать Company Name и Driver Found , после чего нажать Load .

После загрузки основных параметров НЧ динамика, требуется указать количество устанавливаемых динамиков, способ установки, а также схему взаимного подключения, если количество динамиков больше одного. Для этого предназначена вкладка Configuration (рис.9).

Для задания начальных параметров акустического оформления во вкладке проекта Design 1 следует нажать Box . В результате этого откроется окно Box Properties .

Вкладка Description предназначена для сохранения основных сведений об АС.

Параметры корпуса АС задаются во вкладках Box Design (см. рис.10) и Vents (см. рис.11). В первой указываются тип акустического оформления(Type = Vented Box - фазоинвертор), объём (Vb) или размеры корпуса (Dimensions) и частота настройки фазоинвертора fb.

Во вкладке Vents - указываются конструктивные параметры портов ФИ.

Задав требуемые параметры динамика и корпуса можно произвести пробное построение графических характеристик. Для этого следует нажать Plot на вкладке проекта Design . Откроется окно, показанное на рис.12. Дальше эти характеристики можно оптимизировать, изменяя параметры акустического оформления (размеры корпуса и фазоинвертора).

Вкратце рассмотрим наиболее важные характеристики и критерии их оценки:

NA - АЧХ уровня звукового давления на расстоянии 1м, при подведении мощности 1Вт.
Нужно стремиться к достижению наибольшей равномерности;
CA - АЧХ уровня звукового давления на расстоянии 1м, при подведении номинальной мощности.
Показывает величину звукового давления, который способна обеспечить АС.
AP – Акустическая мощность.
Нужно стремиться уменьшить глубину провала в области НЧ и не допускать провала более 3-4 дб;
CD – Амплитуда смещения диффузора (звуковой катушки).
Нужно стремится не допускать превышения максимальной амплитуды смещения звуковой катушки больше Xmax в границах диапазона частот, воспроизводимых акустической системой;
VV – Скорость потока воздуха в трубах фазоинвертора.
Нужно стремится к уменьшению скорости воздушного потока в трубе ФИ, не более 15м/с.

Изготовление АС

Рассмотрим некоторые особенности изготовления корпусов АС:

В большинстве случаев корпуса АС изготавливают из фанеры толщиной 15 и 18 мм.

Конструкция корпуса должна быть прочной и герметичной. Следует учитывать, что в процессе работы АС внутри корпуса создаётся повышенное давление. Данное обстоятельство приводит к тому, что в негерметичном корпусе возникают потери, которые проявляются в том, что из щелей начинает просачиваться воздух. Это может проявляться в появлении дополнительных призвуков при работе АС. Для того, чтобы этого избежать, все соединения должны быть тщательно проклеены столярным клеем. Панели скручиваются саморезами через каждые 7-10см. Головки саморезов заглубляются и, впоследствии, зашпаклёвываются.

Панели значительных размеров желательно оснастить рёбрами жёсткости, т.к. в недостаточно укреплённых панелях может возникнуть колебательный процесс, приводящий к потере чёткости воспроизведения низких частот. Нежелательно использовать в конструкции съёмную крышку, т.к. данное конструктивное решение, как правило, также приводит к снижению герметичности и жёсткости корпуса.

Все динамики с открытой тыльной стороной, входящие в состав АС, кроме НЧ динамиков, необходимо изолировать от внутреннего объёма корпуса для исключения влияния на них НЧ излучения. Если планируется оснастить АС встроенным усилителем, то под него желательно выделить в корпусе АС отдельную камеру. Особенно это касается усилителей с открытым печатным монтажом. При проектировании АС следует обеспечить возможность вентиляции компонентов системы, и принять меры для создания более благоприятных условий их работы. Напомним, что при продолжительной работе на высокой мощности нагрев магнитной цепи динамика может достигать 70 градусов.

Подводя итог всему вышесказанному, ещё раз напомним, что для изготовления высококачественной АС необходимы не только качественные динамики. Важно правильно спроектировать и изготовить корпус АС, сделать рациональный выбор драйверов (ВЧ-головок) и произвести расчёт разделительного фильтра. Следует помнить, что параметры корпуса АС фазоинверсного типа рассчитываются применительно к конкретной модели НЧ динамика. Можно самостоятельно произвести расчёт фазоинвертора на основании Тиль-смолл параметров динамика, используя специализированные программы и методики. На основании рассчитанных данных об объёме корпуса и параметрах фазоинвертора спроектировать корпус АС. Для производимых динамиков, инженерами фирмы АКТОН спроектированы АС, подходящие для большинства задач озвучивания. Корпуса этих АС оптимизированы по ряду параметров, таких как максимальная отдача на низких частотах, наилучшие условия тепловой конвекции динамиков внутри корпуса, формо-габаритные показатели, удобство транспортирования и др. Разработана документация, содержащая набор чертежей на изготовление корпусов АС. Все АС прошли испытания в условиях реальной работы. Согласно документации, корпуса АС изготавливаются из стандартной фанеры. Наружная поверхность корпуса может быть окрашена краской или обтянута карпетом. Техническая документация на корпуса акустических систем в формате PDF размещена на нашем сайте в свободном доступе и по ней вы можете изготовить акустическую систему своими руками.

Высококачественные звуковые колонки для домашней звукоусилительной аппаратуры воспроизводят НЧ-сигналы с частотой 30-50 Гц, что соответствует длине звуковой волны 7-10 м. Чтобы эффективно излучать такие колебания, нужны динамические головки с большим диаметром диффузора (существуют экземпляры d 400 мм). Однако на практике чаще всего применяются «динамики» размером от 200 до 300 мм. Их собственная резонансная частота составляет 15-30 Гц.

Когда на головку подают звуковой сигнал, ее подвижная система колеблется, излучая в обе стороны одинаковые по силе, но противоположные по фазе звуковые колебания, которые имеют ненаправленный характер. Корпус «динамика» не в состоянии изолировать одну от другой области сжатия и разрежения воздуха. В результате в точке слушания звуковое давление имеет низкий уровень. Это явление известно в технике как акустическое короткое замыкание. Устраняют его, помещая акустический излучатель в закрытый ящик (рис. 1). (Символы на рисунках обозначают: а - ширину, Ь - глубину, с - высоту ящика, х - толщину материала, (1 - толщину планки). Часто в нем делают одно или даже несколько отверстий, располагая их в определенных местах корпуса (рис. 2). Такие отверстия называются фазоинвер-торами, или басрефлекторами. Их разновидность - пассивный излучатель (рис. 3), представляющий собой неподключенную динамическую головку. Расположение отверстий на передней панели корпуса звуковой колонки выбирают таким образом, чтобы обратное излучение совпадало с фронтальным, повышая тем самым низкочастотное звуковое давление.

Важное значение для акустических колонок имеют их размеры, форма и материалы, из которых они сделаны, внутренняя «начинка» и оформление лицевой панели. Тем самым корпус влияет на технические параметры установленной в нем динамической головки и прежде всего на повышение ее собственной резонансной частоты. Немаловажную роль здесь играют диаметр диффузора и «литраж» корпуса. С увеличением его объема и уменьшением размеров подвижной системы резонансная частота изменяется незначительно. Если же головку с большим диффузором установить в сравнительно небольшой ящик, резонансная частота заметно изменится - низкие частоты «срезаются», и в результате эффективный частотный диапазон колонки сужается. Иными словами, неправильно подобранный по объему корпус может ухудшить качество воспроизведения даже очень хорошей динамической головки.

Для эффективной отдачи головки на низких частотах болгарские радиолюбители рекомендуют выбирать объемы колонки, исходя из приведенных в таблице данных.

При использовании фазоинвертора также необходимо выполнять определенные требования. Отверстие под него должно быть расположено на расстоянии не менее 60-80 мм от НЧ-головки и в 40-50 мм от задней стенки корпуса. На таком же расстоянии от отверстия укладывают и звукопоглощающий материал. Лучше, если фазоинвертор расположен под НЧ-головкой.

Рекомендуемые размеры для фазоинверторов зависят от «литража» колонки и диаметра диффузора головки. Так, с головкой d 125 мм, установленной в корпусе с внутренним объемом В дм3, труба фазоинвертора имеет d 50 (46) мм и Ь=60 мм. Для громкоговорителя объемом 16 дм3, диаметр диффузора которого равен 160 мм, нужна труба d 50 мм и длиной 100 мм. Соответственно для головки d 200 мм при объеме У=30 дм3 размеры трубы составят d 75 мм, Ь = 100 мм. У громкоговорителя d 300 мм, при N4 = 60 дм3 труба должна иметь d 75 мм и Ь = = 220 мм.

Форма корпуса, как внутренняя, так и наружная, также влияет на частотную характеристику громкоговорителя. Наиболее приемлема - сферическая, а самая неподходящая - куб, когда динамическая головка расположена в геометрическом центре одной из его сторон. В цилиндрическом корпусе наиболее благоприятное расположение головки - поперечное (рис. 4а), а не продольное (рис 46), хотя крепить ее в последнем случае намного про це.

Если корпус имеет наиболее распространенную форму параллелепипеда, низкочастотный «динамик» лучше всего установить несимметрично относительно сторон отражательной доски (рис. 1).

Разновидность колонки в форме параллелепипеда показана на рисунке 5.

Хорошие акустические данные у громкоговорителя с корпусом в виде треугольной призмы (рис. 6) или усеченной пирамиды (рис 7, 8).

Для объема 5-10 дм3 и мощности «динамика» 6-10 Вт достаточна толщина стенок ящика 8-10 мм, а для V =» 40-60 дм3 и мощности 40-100 Вт - остальные - из фанеры или ДСП. Однако при больших габаритах корпуса и значительной мощности динамической головки в нем все же могут возникать нежелательные вибрации. Чтобы их избежать, стенки колонки стягивают деревянными рейками сечением 40 X40 мм или металлическими прутками d 6- 10 мм (рис. 10).

Фазоинверторы изготавливают из пластмассовых или металлических (например, дюралюминиевых) труб с толщиной стенок не менее 2 мм.

Минералы также применяют в качестве материала для постройки колонок. На первом месте стоит мрамор. Благодаря слоистой структуре он хорошо гасит звук, и поэтому в нем не возникают резонансные колебания. Мрамор легко обрабатывается, но как недостаток следует отметить, что он тяжел и хрупок.

Стенки корпуса соединяют между собой одним из способов, показанных на рисунке 11. Легче изготовить ящик со съемными передней и задней панелями.

Сначала вырезают боковые стенки. Перед сборкой к ним необходимо приклеить и затем прибить мелкими гвоздями ограничительные монтажные рейки размером 15X15 или 20X20 мм и длиной, указанной на рисунке 12.

Стенки корпуса склеивают клеем «Универсал» или С-200 и через каждые 15-20 мм вбивают тонкие гвозди для большей надежности крепления. Ящик будет еще крепче, если по его углам вклеить дополнительные бруски (рис. 13). Свободные места заливают эпоксидкой. По собранной таким образом обтяжке определяют размеры лицевой и задней панелей. Их изготавливают из дерева хвойных пород. Исходя из имеющихся динамических головок, намечают расположение отверстий под них (рис. 14).

Колонки часто украшают декоративными рамками из деревянных реек сечением 15×15 мм. Радиоткань натягивают на отражательную доску и закрепляют кнопками или мебельными гвоздями.

Внутренний объем колонки заполняют каким-нибудь звукопоглощающим материалом, например стекловатой. Количество ее определяют путем измерения резонансной частоты. Наполнение корпуса считается нормальным, если она снизилась на 10-12%. Опытным путем установлено, что для этого потребуется 30-40 г стекловаты или 10-15 г полиэстероновой ваты (ямболена) на 1 дм3. Можно использовать и ветошь. Звукопоглощающий материал помещают в чехол из плотной ткани.

Если размеры корпуса правильно выбраны и он тщательно уплотнен, то при аккуратном нажатии на диффузор низкочастотной головки ее подвижная система плавно возвращается в первоначальное положение. Отсутствие такого явления свидетельствует о наличии акустических потерь, снижающих звуковое давление на низких частотах на 1-2 дБ.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Сделать колонки своими руками под силу тому, кто умеет обращаться с паяльником, а также разбирается в электрических схемах. Для работы потребуется небольшое количество деталей, которые можно позаимствовать, например, из автомобильных магнитол. Также вам пригодится материал для изготовления корпусов колонок. Обычно для этих целей используется древесина, но можно применить даже пластиковый корпус от пришедшей в негодность акустики. Перед тем как садиться за паяльник и вытравливание печатной платы, стоит выбрать конструкцию, микросхему, возможности акустической системы.

Что вам нужно от акустики?

Приятно, когда звук, воспроизводимый от персонального компьютера, звучит во всем слышимом диапазоне (начиная от 20 Герц и до 20 кГц). Для подчеркивания каких-то определенных частот вам нужно использовать специальные фильтры. Большая часть дешевых колонок, которые можно встретить в продаже, воспроизводят звуки в диапазоне от 50-100 Герц и до 15 кГц. От этого звучание кажется неполным, некрасивым. Поэтому акустические колонки, своими руками сделанные, должны иметь более высокие характеристики, чтобы удовлетворить ваши потребности.

Сразу определитесь, какие частоты вы планируете подчеркнуть, будет ли в вашем усилителе возможность ручной корректировки. Но если решите пойти по легкому пути, то достаточно окажется отфильтровать низкие и высокие, чтобы устройства, воспроизводящие этот спектр, работали параллельно с основными динамиками. Наверное, вы слышали такие слова, как «пищалки» (небольшие динамики, фильтрующие высокие частоты) и «сабвуфер» (большой деревянный ящик, в котором расположен динамик для воспроизведения низов). Вот их-то вам и придется сделать самостоятельно.

Что нужно для сабвуфера?

Без качественного ящика он работать не будет. Объемное звучание создается воздухом, который движется внутри короба. Причем воздух приводит в движение диффузор динамика. Значит, вам нужно смастерить закрытый короб с одним отверстием для выхода воздуха. Так как вы делаете колонки для компьютера своими руками, то нет нужды использовать огромные динамики, которые применяются для автозвука. Идеальный вариант - это автомобильная акустика, используемая в качестве стандартной, которая устанавливается во фронтальной части. Небольшого диаметра динамики, диффузоры прорезиненные, мягкие и эластичные. Это именно то, что требуется для сабвуфера.

Конечно, давление воздуха сильное он не создаст, но для небольшого помещения его будет достаточно, чтобы подчеркнуть низкие частоты. Также вам понадобится усилитель НЧ, на радиорынках таких очень много. Если есть возможность, можно снять со старого автомобильного магнитофона его. Мощность на выходе должна быть минимум 20 Ватт, а питание микросхемы желательно однополярное. Но самое главное - это фильтр низких частот (ФНЧ), потому как сделать колонку своими руками с сабвуфером без этого узла не получится. Не стоит загромождать конструкцию сложными ФНЧ на микросхемах и операционных усилителях. Достаточно пассивного фильтра, собранного из сопротивлений и конденсаторов. В зависимости от их параметров производится отсечка частот.

Как сделать короб для сабвуфера

Для изготовления короба нужно использовать прочную древесину. Идеально подойдет ДСП или ДВП, ее толщина должна быть не больше 5 мм, чтобы конструкция получилась как можно легче. Если есть старые советские телевизоры в деревянных коробках, то можно из них сделать неплохой ящик. Вырежьте при помощи лобзика все элементы конструкции. Акустические колонки, своими руками собранные, должны быть прочными, поэтому не жалейте клея и саморезов для проведения крепежа. Лицевая часть, на которой устанавливается динамик, крепится в последнюю очередь.

Для придания жесткости коробу используйте деревянные рейки треугольной формы. Старайтесь все мелкие щели и зазоры проклеивать. Ведь воздух в сабвуфере будет двигаться, а вам нужно, чтобы он не выходил из щелей, так как звучание портится из-за этого. В задней части короба нужно просверлить отверстие для провода, снаружи монтируется разъем для подключения к усилителю. Гораздо удобнее, если звуковые колонки, своими руками изготовленные, будут компактными и без внешних блоков.

Как сделать блок питания

Как упоминалось выше, не стоит брать для конструкции микросхемы с двухполярным питанием. Причина - сложность блока питания, непросто получить необходимый для работы ток. Поэтому лучше всего делать конструкции, которые можно подключить к однополярному с напряжением 12-24 В. А впоследствии ремонт колонок своими руками будет проводиться намного проще, если, конечно, случится какая-нибудь поломка. Мощность трансформатора должна быть немного больше, чем мощность потребителей - всех микросхем усилителей.

Оптимальный вариант - это изготовление одного блока питания для всех устройств. Для эффективного расположения всех узлов акустики стоит разместить и блок питания, и ФНЧ с усилителем для сабвуфера, и УНЧ для основных колонок и «пищалок» в одном корпусе. Это позволит эргономично использовать аппаратуру, а количество проводов становится минимальным. На задней стенке сабвуфера нужно установить разъемы для подключения основных колонок и «пищалок». Но учтите, что сабвуфер - это источник вибрации, поэтому пайку необходимо выполнять качественно, а крепление к корпусу производить при помощи резиновых шайб.

Колонки своими руками: усилитель и БП

Усилитель и блок питания можно врезать и в корпус сабвуфера, чтобы сэкономить место, а на внешней стороне установить разъемы для подключения «тюльпанов». Отверстие заливается герметиком, после чего устанавливается лицевая сторона. Она также монтируется сначала при помощи герметика, а затем притягивается саморезами. После высыхания короба его нужно обтянуть подходящим материалом.

В качестве блока питания можно использовать простую схему: трансформатор, выпрямительный мост и 2-3 электролитических конденсатора. Такие колонки для компьютера, своими руками собранные, будут прекрасно работать, звук окажется чистым и приятным. Если наблюдается небольшое гудение, то увеличьте емкость электролитов. При отсутствии элементов с большой емкостью можно включить параллельно несколько штук, тогда общая будет равна сумме всех конденсаторов.

Как сделать основные колонки своими руками

Для изготовления корпуса вам можно использовать как дерево, так и пластик. Предпочтение лучше отдать первому, так как при его применении в акустике улучшается качество звучания. Если лень заниматься выпиливанием древесины, то вы можете облагородить колонки от старой магнитолы либо использовать их без переделки. Усилитель и блок питания у вас будут собраны в коробе сабвуфера, поэтому остается только подключить динамики к нужным разъемам. Поэтому при наличии двух колонок от музыкального центра можно смело воспользоваться ими.

Если же решили сделать все в лучшем виде, то по аналогии с коробом сабвуфера изготавливаете и два корпуса для основных колонок. При желании их тоже можно оклеить привлекательным материалом. Оклейка тонким войлоком, например, улучшает качество звучания акустической системы. В этих колонках разумнее всего установить по два динамика - для средних и высоких частот. Это и сэкономит провода для подключения, и обеспечит более привлекательный внешний вид всей системы.

Изготовление печатной платы для усилителей и выпрямителя

Пожалуй, не менее трудоемкий процесс, который отнимет немало времени. Если схема, выбранная вами, достаточно простая, то нанести рисунок на фольгированный материал можно при помощи перманентного маркера. Предварительно только обработайте фольгу электролитом для автомобильных аккумуляторов либо соляной кислотой. Это позволит обезжирить поверхность и улучшит процесс травления. Если рисунок печатной платы сложный, то лучше воспользоваться лазерно-утюжной технологией и софтом для рисования дорожек. Вот как сделать колонку своими руками, а именно печатную плату для нее.

В программе намечаете расположение элементов, рисуете дорожки, после чего распечатываете получившееся изображение на лазерном принтере с максимальной насыщенностью черного цвета. Бумагу лучше использовать глянцевую. Затем укладываете рисунок лицевой стороной на поверхность фольги текстолита, крепите бумагу и заворачиваете в чистую ветошь. Нагретым утюгом теперь нужно водить по ветоши, чтобы рисунок отпечатался максимально точно. Эта процедура проводится в течение 10-15 минут. После ее завершения смачиваете бумагу в воде, все лишнее уйдет, а на фольге останется только тонер. При необходимости корректировки нужно дорисовать недостающие элементы перманентным маркером.

Травление платы

После завершения переноса рисунка вам потребуется раствор хлорного железа. Большинство радиолюбителей применяют его, так как процесс травления с его помощью занимает мало времени. Если использовать раствор медного купороса и соли, то травление может занять и сутки, и двое, в зависимости от концентрации веществ. Бывает и так, что раствор хлорного железа плохо разъедает медь, поэтому для увеличения скорости травления нужно нагревать его. Старайтесь только не пропустить тот момент, когда дорожки будут освобождены от лишнего металла, иначе пойдет разрушение той части фольги, которая находится под тонером.

В принципе, сделать музыкальные колонки своими руками можно и без травления печатных плат. Существует навесной монтаж, который сделать намного проще. Но ведь красивая плата с правильным монтажом смотрится намного приятнее, нежели собранные в кучу провода и выводы элементов. Да и возможность возникновения помех в случае с навесным монтажом значительно выше. После проведения травления платы ее необходимо тщательно вымыть и высушить. И только после снятия слоя тонера растворителем или спиртом можно приступить к установке элементов.

Монтаж элементов на печатную плату

Теперь вам остается только наметить расположение всех элементов на поверхности платы. Сначала сделайте отметки в тех местах, в которых требуется сделать отверстия сверлом с диаметром 1-1,2 мм. Занятие не из легких, так как при сильном нажиме можно попросту сломать сверло. Для улучшения печатного монтажа необходимо залудить (покрыть слоем олова) все дорожки платы. Для этого нужно обработать раствором канифоли их все, после чего прогретым паяльником с оловом пройтись по каждой, чтобы припой надежно сцепился с медной поверхностью. Чрезмерный нагрев не нужен, так как есть риск того, что фольга начнет отслаиваться от текстолита.

Перед установкой элементов необходимо их выводы также подвергать лужению. Только в таком случае компьютерные колонки, своими руками изготовленные, будут иметь максимально возможную надежность. При наличии вибрации пайка может очень быстро разрушиться, пропадет контакт, и усилитель перестанет работать либо будет работать, но с хрипом, неустойчиво.

Заключение

Как можно понять из всего сказанного, сделать качественную акустику вы можете из любого материала, который имеется под рукой. Обращайте только внимание на его состояние, не стоит использовать прогнившую древесину для сабвуфера или колонок. Элементная база усилителей НЧ очень маленькая - достаточно одной микросхемы, которая обеспечивает выходную мощность 10-20 Ватт в два канала. Простые музыкальные колонки, своими руками сконструированные, прослужат вам долгие годы, а качество звучания позволит наслаждаться как музыкой, так и фильмами со спецэффектами.

Приветствую читателей «Датагора»! Хочу рассказать вам о создании акустической системы с применением технологии 3D-печати. С помощью 3D-принтера мне удалось построить необычную акустическую систему в форме шара, а также решить ряд дополнительных задач, возникающих при изготовлении акустики.
Хочу заметить, что я вовсе не пропагандирую применение пластмассы в качестве основного материала для построения АС.

Ещё со студенческих времён была у меня мечта - сделать колонки в форме шаров. Но доступные в те времена для меня методы создания корпуса нестандартной формы никак не вдохновляли меня. И вот, спустя много лет, я обзавелся 3D-принтером.

Теперь привожу мой перевод статьи Троэлса (Troels Gravesen) про «худшую в мире купольную пищалку Philips AD 0160». Думаю, советские, да и многие современные пищалки ему не попадались.
Скорее всего, мало у кого найдется именно эта пищалка (tweeter, не путать с Twitter-ом), но исследования Троэлса пригодятся самодельщикам для оценки качества и правильного использования пищалок.

С уважением, Сергей

Я вам покажу на реальном примере, что можно сделать со старыми колонками, а именно с их динамиками, чтобы получить улучшенное звучание.