Как сделать мощный сабвуфер своими руками

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Как сделать большой и мощный сабвуфер

Проект был создан для вечеринок в большом частном доме. Первоначально была идея купить заводской сабвуфер, но поиск саба с желаемыми параметрами по разумным ценам не увенчался успехом, поэтому пришло решение построить свой собственный пассивный супер-сабвуфер на 500 Ватт.

От сабвуфера требовалось:

• очень низкая частотная характеристика, ниже 20 Гц
• очень хорошая импульсная характеристика.

Проектирование корпуса сабвуфера

Поскольку хотелось получить импульсный отклик, проект был основан на закрытом корпусе. Это привело к тому, что размер корпуса вышел довольно большой — 1,1 х 0,62 х 0,41 м, что дало общий объем брутто 0,28 м3 (280 л), а полезный объем — 180 литров. Подключенный к сабвуферу усилитель HYPEX DS4 выдавал почти 500 Вт на 4 Ом нагрузке. Конечно там не чистые 500 Вт, а реально несколько меньше, хотя в пиках так и есть, тем более усилитель работает в классе D.

Корпус был рассчитан и спроектирован соответствующим образом. Дополнительно об этом читайте в другой статье

В конструкции использовался МДФ толщиной 38 мм с дополнительным усилением посередине.

Расчеты по моделированию выполнялись с использованием AJ Sealed Design 2.0.

Такой корпус обеспечивает лучший импульсный отклик и малые задержки. Единственным недостатком является более низкая полоса пропускания, ширина полосы пропускания 20 Гц уже при падении -1 дБ, а при -6 дБ достигается около 16 Гц, в закрытом коробе получаем 20 Гц при -7 дБ.

Размер сабвуфера на самом деле вышел больше, чем стиральная машина. Сборка также достаточно прочная, чтобы внутри ничего не двигалось; кроме того, он дополнительно усилен битумным слоем, что означает отсутствие резонансов от МДФ.

Выбор динамика для сабвуфера

В качестве громкоговорителя был выбран мощный Dayton RSS390HF.

Конечно, у каждого динамика свои параметры и возможности, как и у усилителя. Этот экземпляр не какой-то отличный динамик, но у него есть определенная функция, по коррекции. Вероятно, есть супер сабвуферы с цифровым кроссовером и добавлением того или иного измерения положения диафрагмы. Но это был бюджетный вариант, так что пришлось найти оптимальное соотношение между ценами отдельных элементов.

Сабвуфер — это мощность, а мощность, которую он выдает, — гигантская. К сожалению, в не очень больших помещениях на таких низких частотах возникает проблема стоячих волн и пневматической накачки воздуха. Поэтому чтоб АС полностью развила свои возможности, помещение, в котором она расположена, должно иметь значительные габариты.

Сам динамик имеет алюминиевую диафрагму, важным вопросом является получение синхронизации фаз между основным УМЗЧ, динамиком и коробом сабвуфера. Конечно, это требует некоторого опыта, к счастью, усилитель Hypex имеет довольно широкие возможности управления (включая плавную регулировку фазы, частоту среза и т. д.). Тем не менее нужно помнить, что мы никогда не получим идеальную фазу (она будет плавно изменяться в зависимости от частоты).

Музыкальный эффект от влияния помещения (более 25 м кв) достаточно велик, и тут хватает стоячих волн, поэтому для раскрытия потенциала было бы полезно иметь зал больше, чем 50 кв м, тогда саб начнет раскрывать свои возможности.

Конечно в реальности вряд ли сабвуфер будет раскачиваться на полную, но даже 1/10 мощности, полученной от такой системы, даст на порядок выше качество звука, чем если бы использовался саб на 50-100 Ватт. Эта НЧ АС позволяет раскрывать такие низкочастотные составляющие мелодии, о которых даже не приходилось догадываться слушая её на обычной акустической системе.

Расходы на проект

Окончательные расходы на этот самодельный сабвуфер были в районе 30000 рублей, причём большую часть потянула цена динамика. А вес тумбы составил около 120 кг. Файлы проекта прилагаются

Источник

Как сделать сабвуфер своими руками?

Самодельные колонки – путь к практически неограниченной мощности. Вы можете создать хоть ВЧ-колонки на несколько ватт, хоть сабвуфер на сотни ватт, практически приблизившись к оборудованию, что применяют на танцплощадках и в диско-клубах. Возможности ограничиваются лишь дороговизной самого большого динамика.

Особенности самодельных моделей

Если вы хотите, чтобы соседи вам позавидовали лишь потому, что у вас сверхмощная полу- или профессиональная акустика, то имеет смысл доукомплектовать свои основные стереоколонки мощным сабвуфером, превосходящим их в десятки раз. Особенность низких частот в том, что, в отличие от средних и высоких, они не подвергаются стереоозвучиванию. Значит, и изготавливать две широкополосные колонки, в которых низкочастотные динамики – отдельные, смысла нет.

Главное – подобрать динамики и мощные микросхемы усилителей, а также мощный импульсный блок питания на 100 и более ватт-часов потребляемого количества электричества.

Остальные расходники по сравнению с ними стоят копейки. Уделив особое внимание качеству, пользователь реально соберёт своими руками колонки, служащие десятки лет без особых проблем. В основном стареют лишь полупроводниковые радиоэлементы (диоды, транзисторы, микросхемы).

Практически неограниченная фантазия в дизайне позволит сделать любую колонку – кубовую, «параллелепипед», любой другой многогранник. Круглые колонки – цилиндрические, яйцевидные, также пользуются особой популярностью. Из конкретных деталей – например, «яйцо», может обладать четырьмя фазоинверторами, что также имеет значение в плане дизайнерских решений.

Инструменты и материалы

Из инструментов для работы потребуются следующие:

• дрель с набором свёрл;
• болгарка с отрезным по дереву диском;
• электролобзик с мелкозубчатой пилой;
• шуруповёрт с плоской и фигурной битами.

Электроинструмент позволяет справиться с работой в несколько раз быстрее, чем полностью ручной набор инструментов. Но слесарные инструменты также нужны: молоток, пассатижи, бокорезы, возможно, разводной ключ, резак, напильник (или зубило). Потребуется и паяльник с подставкой.

Материалы для изготовления колонок:

• доска ДСП, ДВП или фанерная;
• саморезы;
• болты и гайки с гравёрными шайбами;
• клей универсальный для склеивания дерева, резины и пластика (или мебельные уголки – они предпочтительнее при разборке колонки в случае выхода её из строя);
• клей-герметик;
• припой, канифоль и паяльный флюс.

Если вы собираете плату усилителя самостоятельно – вам потребуется также фольгированный стеклотекстолит.

Альтернативной является сборка на любой диэлектрической пластине (кроме резины), где дорожки плат паяются из проволоки, а не режутся/вытравливаются на токопроводящем слое (стекло) текстолита.

Радиоэлементы приобретаются согласно схеме усилителя. Кроме основной микросхемы, нужны навесные элементы – резисторы, конденсаторы, диоды, возможно, катушки и дроссели. Дополнительные сверхмощные транзисторы используются в качестве оконечных каскадов – когда мощности основной микросхемы уже не хватает, а мостовое включение оконечных каскадов могло бы помочь пользователю достичь практически неограниченной мощности.

Для намотки самодельных катушек колебательных контуров разделительного фильтра, если колонка – общая, а не для низких частот, потребуются эмальпровод, эпоксидный клей и кусок пластиковой трубы нужного диаметра.

Инструкция по изготовлению

Изготовление колонки – многоэтапный процесс, подразделяющийся на слесарные и электромонтажные работы. Колонка для дома (вернее, для ПК или домашнего кинотеатра) изготавливается по заранее выбранному чертежу. Выберите вариант сабвуфера – мини- или обычный, от этого зависит размер ящика, изготавливаемого в начале работ.

Сборка корпуса

Чтобы собрать корпус, выполните следующие действия.

1. Распилите по чертежу доску из ДСП, натурального дерева или МДФ, на составные элементы.
2. Подготовьте прямоугольное отверстие под лабиринт из кабель-канала.
3. Скрепите на уголках или склейте эпоксидным клеем верхнюю, нижнюю, заднюю и боковые грани. Получится не полностью собранный ящик, обладающий достаточной жёсткостью.

Ящик для колонки собран.

Чтобы собрать и установить порт, сделайте следующее:

1. выпилите из короба подходящие куски, вписывающиеся в размеры колонки;
2. присоедините колено короба в месте поворота кабель-канала;
3. проверьте, что порт (сборный кабельный короб) подогнан под внутренние размеры ящика;
4. приклейте его с помощью термоклея или герметика.

Когда клей засохнет, проверьте, что порт из короба не болтается. Недостаточное его закрепление может привести к тому, что он входит в резонанс на определённой частоте.

Отверстие для динамика

Динамику требуется большое, желательно идеально круглое отверстие под его внешний диаметр. Вырежьте такое, чтобы динамик свободно проходил в него. Большинство маломощных «басовиков» (до 30 Вт) вписываются в 8 дюймов по диаметру отверстия. Если сабвуфер собирается на основе обычной прямоугольной или кубической колонки, то замените переднюю стенку. Лишние отверстия от дополнительных динамиков не нужны.

Обработка внутренней части корпуса

После установки лабиринтного канала, позволяющего колонке выдавать максимум басов и при этом не «бубнить» на нижних частотах, внутреннюю часть колонки покрывают демпфирующим материалом. Он уменьшает вероятность появления резонанса со временем. В качестве демпфера применяют преимущественно толстое сукно, сложенный в несколько слоёв драп, шерстяную ткань или просто кусок старого протёртого ковра. Он поглощает избыток звуковых волн, не давая им переотражаться несколько раз, что в итоге привело бы к расшатыванию конструкции и появлению резонанса.

Важная часть внутренней сборки – компоновка, размещение функциональной электроники. Вначале подготавливают усилитель. Сделайте следующее.

1. Изготовьте печатную плату согласно её топологии (карты дорожек).
2. Разместите радиоэлементы согласно электромонтажной схеме (сборочному чертежу).
3. Пропаяйте все контакты ножек деталей с дорожками печатной платы.
4. Припаяйте провода на вход, выход и для электропитания собранного усилителя.
5. Присоедините радиатор усилителя к основной микросхеме и разместите его в надёжном месте колонки, например, используя винтовые стойки. Допустимо располагать его и на деревянных подкладках – он не будет нагреваться настолько, чтобы подпалить дерево.
6. Если мощность динамика достигает сотен ватт, соберите дополнительные усилительные каскады. Их количество ограничено лишь свободным местом внутри колонки.

Например, 8 каскадов по 100 Вт, усиливаемых 25-ваттный звук с выхода микросхемы, включённых по мостовой схеме, способны обеспечить 800 Вт.

Но для охлаждения всех радиаторов потребуется мощный компьютерный кулер, поток воздуха которого направляется на эти радиаторы. Каждому транзистору потребуется свой теплоотводящий радиатор. В старые времена использовались и радиолампы – сейчас они вытеснены транзисторами и микросхемами. К тому же уровень линейных искажений в радиоламповых усилительных каскадах зашкаливает.

Мощность на коллекторе, рассеиваемая транзистором (его фактическая полезная мощность) лишь в 1,5-2 раза больше тепловой, выделяемой полупроводниковыми переходами при нагреве в процессе интенсивной работы. Чтобы отвести лишний жар от силовых элементов, и нужен радиатор.

Питание

В мощной активной колонке, которой является сабвуфер, может потребоваться и внутренний блок питания. Он должен выдавать десятки ампер и быть достаточно мощным – без такой мощности разогнать акустическую систему не удастся. Чтобы оставить таким же благозвучие и эффективность «басов», нередко и усилитель, и блок питания размещают в отдельном, наглухо отгороженном от основной акустической ячейки отсеке. Для этого потребуется седьмая стенка ящика, служащая в качестве внутренней перегородки. Её выпиливают с учётом лабиринтного хода, проходящего через неё. Электроника размещена в задней части ящика. Если колонка не является активной, усилитель и блок питания выносятся в отдельный агрегат. К самой колонке подходит лишь силовой провод.

В качестве блока питания нередко берут зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Оно выдаёт не более 15 В, при этом ток может достигать десятков ампер. Выполнен он по современной схеме импульсного блока питания, в который входят:

1. сетевой выпрямитель – мощный диодный мост на 220 В;
2. преобразователь частоты от единиц до десятков килогерц – он позволяет в десятки раз уменьшить габариты трансформатора;
3. трансформатор – гальванически развязывает выходную часть от сетевого напряжения, защищая от удара током и высоковольтного пробоя;
4. высокочастотный выпрямительный мост на современных диодах с высоким КПД;
5. фильтр – задерживает броски тока;
6. импульсный стабилизатор – избавляет от скачков напряжения.

Всю эту схему, имея нужные детали, можно собрать в колонке и самому. Но чаще ставят готовый блок встроенный или выносной (в одном корпусе с усилителем). Разместив все нужные функциональные узлы внутри колонки, делаем следующее:

1. выводим линии питания и звука;
2. подключаем динамик к выходу усилителя;
3. устанавливаем на место переднюю часть (с динамиком) и закрепляем её.

До проведения работ по дизайну и эргономике колонки испытайте её:

1. подключите к входу усилителя любой источник звука (например, смартфон);
2. включите блок питания;
3. также подключите к выходу усилителя высокочастотные колонки («сателлиты»);
4. запустите какой-нибудь музыкальный трек на вашем гаджете.

Звук должен быть чистым, без хрипов. Низкочастотный динамик должен чётко воспроизводить низкие частоты.

Большинство сабвуферов ориентированы на низкие частоты от десятков до сотен герц, остальные воспроизводятся при помощи высокочастотных колонок. В этом можно убедиться, временно отключив эти «сателлиты» во время работы. Если испытание прошло успешно (не выявлено дребезжания, хрипа или других помех в звучании), проведите акустический расчёт помещения или авто.

1. Установите сабвуфер где-нибудь на полу комнаты. В авто это чаще всего багажник или пространство под задним сиденьем.
2. Пройдитесь по комнате (или вблизи авто, пересаживайтесь в машине на разные сидения), прислушиваясь к естественному звучанию басов. Если звук приобретает гудящие оттенки – переместите сабвуфер в другое место.
3. Попробуйте перенастроить эквалайзер (если вы музыкант, то сэмплер) усилителя или самого гаджета. Добейтесь оптимальных настроек, чтобы колонка не уходила в область слегка завышенных нижних частот (100-250 Гц).

Если от размытости басов полностью избавиться не удалось, причины следующие:

• неправильный расчёт ящика и канала;
• динамик не соответствует заявленным характеристикам;
• щели между стенками колонки недостаточно тщательно загерметизированы;
• слишком тонкая фанера, из которой вырезаны стенки.

Для высокомощных колонок нельзя использовать доску или плиту толщиной менее 15 мм – жёсткость стенок в этом случае для звуковых волн недостаточна.

Оформление

Внешнее оформление колонки можно сделать любым, даже самым необычным. Варианты отделки:

• обшивание колонки материей;
• обработка доски ДСП шпатлёвкой, покраска;
• установка тонкостенных пластиковых, металлических или композитных панелей;
• поклейка высококачественных пластиковых обоев или декоративной плёнки.

Передняя часть, где размещён динамик, закрывается мелкоячеистой решёткой. Последняя защитит рупорный диффузор от случайных тычковых движений. В некоторых колонках несколько фазоинверторов позволяют спрятать динамик внутри целиком.

Рекомендации

Следует помнить, что выходное напряжение при мощности усилителя в сотни ватт может достигать 40 вольт. Звук – быстропеременный ток с непостоянной частотой. Вы получите удар током и при более низких значениях высокочастотного напряжения. Не хватайтесь руками за оголённые (в местах соединений) провода колонки, работающей на полную мощность. Бывали случаи, когда людей било током и от 25 В с частотой, к примеру, 8 килогерц.

Колонка для концертных залов достигает по мощности одного киловатта и более. Приобрести такой динамик крайне затруднительно – он может стоить десятки, а то и сотни тысяч рублей.

Колонка, которую будет слышно за три километра, потребует и мощной линии питания. На элитных дискотеках Москвы и Санкт-Петербурга использовались сабвуферы с мощностью до 500 кВт. Для такого звука порой требовались отдельная подстанция и силовая линия, рассчитанные на сверхвысокую нагрузку. Усилители и колонки в готовом виде стоят не один миллион рублей. Один лишь динамик обойдётся в несколько сотен тысяч рублей. Не гонитесь за киловаттами. Качественный «автозвук» ограничен одной-двумя сотнями ватт. Главное – настроить эквалайзер и рассчитать акустику, и вам хватит 10-50 Вт на каждый стереоканал.

Создавая для себя мощный сабвуфер, убедитесь, что динамик не излучает инфразвуковые частоты (до 20 Гц). Не пытайтесь их получить! Обычный звук с частотой 20-20000 Гц заставляет ваше тело вибрировать и являет собой небольшую опасность. Но звуковые волны с частотой 6-8 Гц при аналогичной мощности и громкости колонки способны привести к разрыву внутренних органов, ибо те входят в резонанс. Волны же с частотой 16-18 Гц вызывают галлюцинации – именно этот эффект использовали в диско-клубах.

Молодёжь, пришедшая приятно провести время на дискотеку, где громкий звук содержал крайне низкие частоты и служил аудионаркотиком, впадала в состояние изменённого сознания даже без употребления спиртного и табака. Современные производители не допускают, чтобы динамики, транзисторы и микросхемы выдавали инфразвук. Дело в том, что его применение ограничено научными лабораторными испытаниями, а не предназначено для бытового использования. В обычных гражданских целях мощный инфразвук запрещён законодательством.

Используйте колонку вдали от мороза, повышенной влажности и кислотных паров. Это не даст ей выйти из строя преждевременно.

Сабвуфер не может использоваться в полевых, полностью мобильных условиях. Если вам хочется звука, как в автомобиле, с хорошо выраженными частотами 20-80 Гц на прогулке или в походе, используйте мощные наушники для геймеров, полностью закрывающие уши. Они работают с любыми частотами от 20 до 20000 Гц. Нужные настройки звука выставляются в программном медиаплеере на смартфоне, планшете или ультрабуке.

Компьютер не выдаст десятки ватт мощности – его предусилитель рассчитан лишь на 1-2 Вт. Не подключайте сабвуфер напрямую к выходу звуковой карты: сопротивление колонки в 8 и менее ом сожжёт оконечные каскады звукового тракта.

Мощный сабвуфер, изготовленный собственноручно, позволяет сэкономить на общей стоимости колонки в 10 и более раз. Обладая навыками в монтажных и слесарных работах, вы сбережёте 10 и более тысяч рублей из своего бюджета.

Как сделать сабвуфер своими руками, смотрите далее.

Источник