Здравствуйте друзья!
На этой странице я вкратце расскажу Вам о том, как своими руками сделать активный сабвуфер для квартиры или загородного дома на базе динамика для автомобильного сабвуфера. Данная конструкция работает у меня в городской квартире уже несколько лет и поверьте, мне очень нравится, КАК ЭТО ЗВУЧИТ!
С детства у мня сложилось впечатление, что изготовить правильно звучащую колонку очень трудно, и что для этого надо быть большим ученым в области расчета акустических систем и звуковых волн - всЕ же самоделки будут работать кое-как, и добиться хоть сколь-нибудь качественного звука такими методами практически невозможно.
Однако, позже мне повезло познакомиться на работе с одним очень интересным мужичком, неким Голубятниковым Игорем Михайловичем, который до этого профессионально занимался установкой аудиосистем в автомобили по спецзаказам в специализированном авто-аудио центре.
Он сообщил мне, что в расчете и изготовлении акустических систем, а особенно в изготовлении сабвуфера, нет ничего особенно мудреного, и что это не так уж и трудно, а главное - можно получить вполне хороший результат. Вдохновленный его наставлениями, я поехал на Митинский радиорынок (в Москве) и приобрел там автомобильный сабвуферный динамик диаметром 12 дюймов FBX-12 от Power Acoustik. Увы, сфотографировать во время постройки сабвуфера сам динамик и детали корпуса я почему-то не догадался. Следующая фотография взята с какого-то другого сайта:
Этот динамик поставлялся в аккуратном деревянном ящике с металлическими набойками на углах,
который, после выдирания из него всяких перегородок, теперь идеально подходит для хранения баллончиков с краской:
На крышке этого ящика отпечатаны технические характеристики динамика:
Конструкция.
По совету Игоря Михайловича была выбрана схема с фазоинвертором. Расчет корпуса выполнен в программе "GBL SpeakerShop", данные на динамик прилагались на листочке-вкладыше в упаковке. Согласно расчету, необходимый объем корпуса сабвуфера составил 120 литров.
Корпус выполнен из ДСП (с двух сторон голого, серого) толщиной 16мм. Каждая стенка корпуса вокруг объема за динамиком выполнена из такого ДСП в три слоя. Слои между собой склеены клеем ПВА и дополнительно стянуты саморезами (чтобы не ждать, пока высохнет клей). Итого, толщина стенок получилась почти 5см. Корпус - полностью герметичен, проклеен, а щели "замазаны" клеем ПВА, разведенным с опилками, оставшимися от изготовления стенок корпуса.
Сам же динамик, кроме крепежных винтов, вклеен на силиконовом герметике.
Фазоинвертор выполнен в виде щели, одна стенка которой была на этапе изготовления подвижна - для регулировки длины канала фазоинвертора. После настройки, лишняя часть этой стенки была отрезана, а сама стенка вклеена в корпус. Далее шлифовка, окраска - и корпус готов:
Поскольку сабвуфер активный, необходимо было предусмотреть еще и место для усилителя. Поэтому корпус, на самом деле, не просто полый ящик, а состоит из двух отсеков - большого - за самим динамиком, и маленького - в задней части (толщиной сантиметров 10). Отсеки разделены между собой герметичной перегородкой, выполненной также из трех слоев ДСП. Провода от динамика в усилительный отсек проходят через герметичные уплотнения.
Электрическая часть.
Динамик содержит две независимые обмотки, каждая сопротивлением по 4 Ома. Поэтому была выбрана схема из двух усилителей, каждый из которых работает на свою обмотку динамика, независимо от другого. Эти усилители объединены только по входному сигналу (и напряжению питания, естественно).
Вот принципиальная схема усилителей (нажмите для увеличения):
В качестве, собственно, самих усилителей использована очень хорошая микросхема - TDA7294, представляющая из себя готовый мощный (до 100Вт) усилитель звуковой частоты с допустимым двуполярным напряжением питания до +/- 50В и выходным током (на нагрузку) до 10А. Выходной каскад этой микросхемы построен на полевых транзисторах, микросхема имеет низкий уровень шумов и малые искажения усиливаемого сигнала.
Входной сигнал подается на входы этих микросхем без каких-либо преобразований, ограничений и обрезаний по частоте. Связано это с тем, что в качестве источника сигнала для сабвуфера в моей домашней аудиосистеме используется DVD-проигрыватель, он же FM-тюнер, он же усилитель - DR-L50 фирмы Onkyo. Вот подробная статья об этом агрегате на сайте iXBT (кому интересно): http://www.ixbt.com/dvd/onkyo-dr-l50.shtml.
Этот аппарат имеет специальный сабвуферный выход, на который выводится специально подготовленный низкочастотный сигнал, и в котором можно регулировать громкость независимо от остальных каналов проигрывателя, и, тем самым, настраивать работу сабвуфера по отношению к средним и высоким частотам, воспроизводимым остальной частью аудиосистемы.
Питание усилителей осуществляется от единого двуполярного источника питания, выполненного по типовой схеме - тороидальный трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками по 25 Вольт каждая, мостовой выпрямитель (готовый выпрямительный модуль) и электролитические конденсаторы. Общая емкость этих конденсаторов выбрана с большим запасом (можно было и значительно меньше). Если отключить питание, сабвуфер продолжает работать на этих конденсаторах еще несколько десятков секунд (не на полной мощности, конечно).
Сами усилители смонтированы каждый на небольшой плате,
а вся схема - целиком - на задней стенке усилительного отсека корпуса сабвуфера (здесь только 1 слой ДСП):
Все силовые провода имеют сечение 2.5мм2 - для передачи на динамик максимальной мощности. Микросхемы усилителей через специальные окошки в задней стенке закреплены на радиаторах, выходящих на заднюю поверхность корпуса. Радиаторы - от силовых тиристоров на 320А (очень избыточны по размеру, зато хорошо смотрятся):
На фото чуть выше видно, что в схеме имеется еще одна плата (с двумя оранжевыми радиаторами), которая вроде бы не отображена на принципиальной схеме. Связано это с тем, что микросхемы усилителей TDA7294 имеют отдельные выводы (точнее вводы) силового питания (на выходные полевые транзисторы) и отдельные выводы (вводы) слаботочного питания на остальную часть схемы. Изначально планировалось на выводы силового питания подать полное напряжение питания непосредственно от источника, а на выводы слаботочного питания - стабилизированное питание +/-15В через ту самую плату с оранжевыми радиаторами (это двуполярный понижающий стабилизатор питания). Однако такая схема работать не стала, и более того, две усилительные микросхемы TDA7294 таким образом были полностью испорчены. Пришлось переделать платы усилителей заново - соединить и слаботочные и силовые выводы (вводы) каждой микросхемы-усилителя вместе (между собой). Т. о., необходимость в этом понижающем стабилизаторе (плате с оранжевыми радиаторами) отпала - он был оставлен с единственной целью - питать светодиод "Вкл." (на приведенной принципиальной схеме данный светодиод подключен непосредственно к полному напряжению питания через соответствующий резистор).
Кроме двух испорченных усилителей были и другие проблемы при сборке схемы. На фото ниже представлено неудачное расположение проводов подачи входного сигнала на усилители (обратите внимание на толстые белые провода, идущие от входного гнезда до самих усилителей - на самом деле это экранированный сигнальный провод в защитном белом кембрике). Сравните расположение этих проводов на фото выше данного текста и ниже его:
Эта, казалось бы, незначительная мелочь привела к тому, что даже с замкнутым накоротко входом (на гнезде подачи звукового сигнала) из динамика ясно слышался фон сетевой частоты 50Гц.
Провода схемы были переделаны так, чтобы создать максимальную симметрию (на фото более выше). После этого фон 50Гц из динамика полностью исчез.
Поскольку изготовленный сабвуфер получился достаточно громоздким, он был подвешен к потолку на анкерах - чтобы не занимать полезное место у поверхности пола:
Несколько слов о настройке.
По совету Игоря Михайловича, перед тем как динамик был вклеен в корпус, он был предварительно "размят". Для этого на динамик было подано сетевое напряжение через понижающий трансформатор вольт на 15 достаточной мощности, и в течении нескольких часов мембрана динамика колебалась с частотой сети 50Гц. При этом, динамик был убран в шкаф, в котором был дополнительно завален различными подушками и одеялами - чтобы его было слышно как можно слабее.
Сделано это было для того, чтобы система подвеса мембраны динамика "приработалась" ("размялась") (динамик-то новый) и в дальнейшем уже не сильно меняла свои жесткостные свойства при эксплуатации (самое сильное изменение свойств подвеса мембраны нового динамика происходит на начальном этапе эксплуатации этого динамика). Если этого не сделать, то поскольку настройка фазоинвертора была бы произведена для свойств нового динамика, то после его "приработки" ("разминания") уже в процессе эксплуатации, его свойства могли бы измениться, а настройка фазоинвертора - сбиться.
Затем Игорь Михайлович выдал мне специальный аудио диск, на котором было записано 60 треков - обычная синусоида, начиная от 20 и заканчивая 80 Гц (с шагом в 1 Гц). Прослушивая эти треки один за другим и в выборочном порядке на одной и той же громкости, можно настроить фазоинвертор таким образом, чтобы громкость звучания этих треков (т. е. громкость воспроизведения разных частот) (на слух) была бы приблизительно одинаковой (чтобы не было выраженных резонансов). Именно так и была произведена настройка фазоинвертора данного сабвуфера.
Надо сказать, что когда все было сделано, настроено и доклеено, результаты моей работы меня очень порадовали. Экспериментально выяснилось, что для создания достаточно "мощного" баса с помощью данного сабвуфера, необходима сравнительно небольшая электрическая мощность, а колебания мембраны динамика, при этом, едва заметны. Для создания похожего звука, скажем, с помощью колонок от музыкального центра, на них надо подавать значительно большую электрическую мощность, а мембраны их динамиков, при этом, колеблются очень существенно.
Если же громкость аудиосистемы с этим сабвуфером увеличить - все вокруг "приходит в движение", стекла в окнах начинают звенеть, пол - дрожать, предметы на поверхности стола - самопроизвольно перемещаться. Особенно мне нравится демонстрировать своим гостям начало мультфильма "Ледниковый период", а именно тот момент, когда в самом его начале эта чудо-белка забивает орех в лед, после чего и начинается весь остальной сюжет мультфильма. Если сделать погромче, звук в этом месте получается поистине "потрясающий" - в прямом смысле этого слова. Огорчает в такие моменты только одно - понимание того, что вокруг меня находятся соседи, и что их терпение когда-нибудь может закончиться...