Усилительное устройство своими руками способно обеспечить качественную передачу нижних частот. Также появляется прекрасная возможность сделать устройство универсальным, приспособив его не только для автомобиля. Любой автовладелец знает о приличной стоимости хорошей аудиосистемы. Цена для качественной акустической системы может быть просто космической. Некоторые ценители музыки берутся за создание усилителя для сабвуфера самостоятельно, чтобы сэкономить денег. Почему бы не поступить таким же образом? Но как сделать усилитель для сабвуфера, чему следует уделить больше внимания? Ответы на эти вопросы требуют понимания множества нюансов. Прежде чем заниматься самим монтажом, следует хорошенько подготовиться. Обо всем этом по порядку пойдет речь в этой статье.

Что потребуется?

Для хорошего звука необходим сам сабвуфер и усилитель. Чтобы заняться изготовлением последнего, придется немного подготовиться и обзавестись следующими компонентами:

• Импульсный блок усилителя.
• Устройство обработки, которое будет заниматься импульсом.
• Преобразователь переменного напряжения от 12 до 40 Вольт.
• Устройство выпрямителя и устройство коммутации.

Для создания собственного автомобильного усилителя потребуется соорудить данные блоки собственными руками или приобрести готовые. Второй вариант стоит рассматривать тем людям, которые хотят сэкономить время.

С чем предстоит работать?

• Сам блок усилителя низких частот базируется на плате TDA 7294. Этот вариант является наиболее оптимальным для усилителей к магнитоле на 12 В. Цена на такой компонент выйдет совсем смешной, что является неотъемлемым плюсом. Стоит уделить внимание техническим параметрам схемы, которые позволяют выдавать на выходе около 100 Ватт чистой мощности.

Важно! Нужно учитывать, что вся работа производится с одноканальной схемой.

• Выходные транзисторы очень требовательны к охлаждению, поэтому стоит загнуть все элементы к самой плате, чтобы достичь расположения контактов кверху.
• На контактную поверхность потребуется нанести термопасту и установить пленку-диэлектрик, и только потом заниматься монтажом радиаторов. Такой подход поможет значительно уменьшить размеры прибора и сэкономить очень много места в корпусе устройства.
• Сам усилитель потребует напряжения от 12 до 40 Вольт. С такой задачей прекрасно справится схема TL-494. Но никто не запрещается вам отыскать более удобные аналоги на просторах интернета.

Важно! Монтировать сабвуфер нужно, учитывая поступающий импульс, поэтому появляется необходимость выделить только диапазон низких частот. Сама схема представляет из себя моноблок, поэтом входной импульс должен обрабатываться сумматором каналов. Такие меры помогут превратить двухканальный импульс в одноканальный.

Схема

Сама схема требует наличия следующих отдельных компонентов:

1. Коммутатор, который умеет оповещать пользователя о готовности усилительного элемента к эксплуатации.
2. Выпрямитель, который нужен для того, чтобы стабилизировать импульсы, передающиеся в базовый блок системы управления.

Корпус

Как сделать усилитель для сабвуфера в домашних условиях на 12 вольт? Потребуется сделать или приобрести корпус:

• Можно пойти на хитрость и монтировать усилок в корпус от проигрывателя DVD. Такой прибор будет иметь малые габариты, интересный дизайн, а разъемы только помогут во всей этой процедура.
• Также оптимальным вариантом является использование корпуса из алюминия. Сам корпус в этом случае будет выполнять роль радиатора, что поможет с легкостью избавляться от лишнего тепла.
• Если вас интересуют корпусы из дерева, следует подумать о качественной системе охлаждения.

Изготавливаем прибор

Если подготовка всех необходимых элементов прошла успешно, то можно браться за монтаж. Гаджет на 12 Вольт собирается очень легко. Достаточно просто соединить все имеющиеся компоненты и установить их в корпус. Трансформатор позволяет провести установку небольшого кулера, поскольку будет иметься достаточное напряжение для его питания. Такая система охлаждения прекрасно справится с защитой от температурных воздействий, что поможет увеличить срок службы новоиспеченного девайса.

Важно! При изготовлении усилка избегайте соприкосновений проводов, дабы обезопасить себя от образования короткого замыкания. Устанавливайте детали так, чтобы между ними было пространство для циркуляции воздуха.

Также схему придется качественно зафиксировать, иначе — есть риск услышать дребезжание вместо красивой музыки.

Видеоматериал

Теперь вы точно знаете, как сделать усилитель для сабвуфера своими руками. Следуйте советам и рекомендациям, с которыми сегодня познакомились, не забывайте о технике безопасности. Приятно осознавать, что качество будет зависеть только от вас, и никакая “халтура” от производителя не сможет испортить прослушивание любимой музыки в своем автомобиле.

Каждый автовладелец знает, что хорошие аудиосистемы стоят довольно дорого. Цена только на один из основных элементов, позволяющих выдавать качественное звучание, — усилитель — может составлять более ста долларов. Поэтому многие ценители качественного звука задумываются о том, как сделать своими руками музыкальный усилитель для сабвуфера. Об этом мы расскажем ниже.

[ Скрыть ]

Инструменты и материалы

Если вы решили оборудовать свой автомобиль качественной магнитолой на 12 вольт, для обеспечения хорошего звучания потребуется сабвуфер и усилитель.

Выходные транзисторы должны быть обеспечены охлаждением, чтобы сделать это, элементы можно загнуть к плате, при этом их контакты должны быть расположены вверх. После этого на контактные поверхности необходимо нанести термопасту и положить диэлектрическую пленку, а уже потом поверх монтируются радиаторы. Благодаря этому вы сможете немного уменьшить габариты последних и в целом сэкономить место в корпусе.

Поскольку установка сабвуфера подразумевает использование усилителя для авто, из поступающего импульса нужно будет выделить именно низкий диапазон частот. Сама по себе используемая схема является одноканальной, так что на входе в устройство обработки импульса необходимо поставить сумматор каналов. Это позволит преобразовать двухканальный импульс в одноканальный.

Что касается устройства выпрямления и коммутации, то этот девайс состоит из нескольких компонентов:

1. Устройство коммутации, необходимое для оповещения водителя о готовности или неготовности усилка к работе. Оповещение осуществляется благодаря двум диодам — красному и зеленому.
2. Устройство выпрямителя. Этот девайс необходим для стабилизации импульсов, которые передаются на основной блок управления.

Перед тем, как сделать усилитель для сабвуфера на 12 вольт, необходимо подготовить один из основных компонентов устройства — корпус. Разумеется, этот элемент нужен, иначе куда производить установку схемы? Как вариант, корпус можно соорудить своими руками из фанеры или приобрести готовый, все зависит только от ваших возможностей и предпочтений. Например, подключение усилителя может осуществляться в корпус от DVD-проигрывателя. Такой девайс имеет небольшие размеры, обычно стильный дизайн, а его разъемы при необходимости можно переделать для подключения к автосабвуферам.

Более оптимальным вариантом будет использование алюминиевого и, что самое главное — целого корпуса, который также может выполнять функцию радиатора. Как известно, во время работы схемы нагреваются, в результате чего при использовании деревянного корпуса при изготовлении придется продумывать систему охлаждения. Причем эта система должна быть наиболее качественной. Более того, в некоторых случаях необходимо даже делать активное охлаждение. Поэтому использование алюминиевого корпуса является наиболее оптимальным вариантом (автор видео — AKA KASYAN).

Инструкция по изготовлению

Усилитель для можно собирать после подготовки всех основных элементов. Девайс на 12 вольт можно без проблем собрать путем соединения всех компонентов и размещения их в корпусе. Благодаря напряжению устройства преобразования (трансформатора), на корпусе прибора можно поставить небольшой по размерам вентилятор. Благодаря ему в системе будет обеспечена циркуляция воздушного потока, что позволит охлаждать схемы и защитить их от перегрева, соответственно — преждевременного выхода из строя.

При подключении блоком необходимо использовать провода в кембриках. Если провода будут соприкасаться друг с другом, это может привести не только к образованию короткого замыкания, но и к перегоранию составляющих элементов в принципе. Блоки должны быть установлены в корпусе таким образом, чтобы между этими компонентами мог беспрепятственно циркулировать воздушный поток. Схему необходимо максимально прочно зафиксировать, в противном случае сделанный усилитель на 12 вольт будет дребезжать во время езды и при работе саба.

Заключение

Во время работ будьте осторожны — при допущении ошибок блоки могут выходить из строя. Беритесь за эту затею только в том случае, если имеете базовые навыки в области электроники. Если вы никогда ранее не занимались выполнением подобных задач, то лучше доверьте это дело специалистам.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

Видео «Изготовление усилителя в домашних условиях»

Процесс изготовления усилка в домашних условиях представлен на видео ниже (автор ролика — Иван Апонасенко).

В этой статье речь пойдет об изготовлении усилителя для сабвуфера своими руками из имеющихся материалов. При внимательном рассмотрении можно заметить, что подобное изделие легко изготовить за несколько минут. Однако на результат влияет то, какое качество звука необходимо для человека. Даже несмотря на то, что мы живем в современном мире, существует много почитателей звука ламповых изделий. Качество подобной техники очень высокое, но с каждым годом запасные части найти все тяжелее. Если усилитель будет собран на базе современных элементов, то никаких проблем возникнуть не должно.

Основные преимущества усилителей

Наиболее значимым преимуществом микросхем является их компактность. Из-за того, что радиолампа обладает большими габаритами, все изделие имеет огромный размер. Микросхема имеет довольно малые габариты . Дополнительно ей необходим радиатор, потому что при работе наблюдается выделение немалого количества тепловой энергии. Однако наиболее важным является то, что современные устройства на микросхемах питаются от источника постоянного тока с напряжением в 12 вольт.

Усилитель для колонок, изготовленный своими руками при помощи ламп, имеет множество недостатков. Ламповая техника требует питание напряжением 150 вольт. Таким образом, при отказе от устаревших ламп пропадает необходимость в огромных трансформаторах.

Инструменты и материалы для сборки усилителя

Чтобы оборудовать машину хорошей автомагнитолой напряжением в 12 вольт для обеспечения качественного звука, необходим усилитель и сабвуфер.

Для сборки автомобильного самодельного усилителя необходимо подготовить такие устройства:

Для того чтобы изготовить усилитель для сабвуфера, такие блоки можно собрать самому или купить в магазине. Последний вариант больше подходит для тех , кто не хочет тратить время на сборку своими руками. Далее необходимо рассмотреть эти блоки подробнее.

Блок усилителя импульсов представляет собой специальную плату. Подобный вариант является оптимальным для усилителя к магнитоле напряжением в 12 вольт. Стоимость этого изделия не очень высокая. Стоит заметить, что технические решения данной схемы позволяют ей отлично справляться со своими обязанностями. На выходе устройство способно выдавать около 100 ватт максимальной мощности. Подобная схема считается одноканальной, но эта проблема решается сравнительно просто.

Мощные транзисторы необходимо обеспечить хорошим охлаждением. Для того чтобы это осуществить, лучше элементы загнуть прямо к плате, при этом их выводы обязаны быть вверху. Далее на поверхность контактов нужно нанести слой термопасты и проложить специальную пленку, не пропускающую электрический ток. Поверх всего этого необходимо смонтировать радиаторы. Именно благодаря этому можно снизить размеры радиаторов и сэкономить немного места на плате.

Блок обработки импульсов

Так как наличие сабвуфера подразумевает применение автомобильного усилителя, то из приходящего импульса необходимо будет отделить лишь низкий диапазон частоты. Рассматриваемая схема одноканальная , поэтому на входе в блок обработки импульса нужно установить сумматор каналов, что позволит преобразовывать двухканальный импульс в одноканальный.

Модуль преобразования напряжения

Автомобильный усилитель для сабвуфера предполагает применение модуля преобразования напряжения. Для подобной цели лучше применять схему TL-494. В магазинах можно приобрести и иные варианты, но такой самым лучшим образом подходит для людей, у которых нет специальных знаний для сборки усилителей. Дополнительным преимуществом является то, что такая схема идеально сочетается с усилителем и сабвуфером напряжением 12 вольт по всем техническим характеристикам. Она позволяет обеспечивать самый большой уровень мощности.

Блок коммутации и выпрямителя состоит из таких элементов:

1. Блок коммутации нужен для оповещения человека о состоянии усилителя. Процесс оповещения производится при помощи красного и зеленого светодиодов.
2. Блок выпрямителя нужен, чтобы стабилизировать импульсы, которые поступают на основной управляющий модуль.

Как сделать качественный корпус своими руками

Прежде чем собрать простой усилитель для сабвуфера, нужно сделать основной элемент этого изделия, которым является корпус. Такой элемент необходим для размещения всех деталей схемы изделия. Хороший корпус можно сделать из фанеры или купить в магазине. Выбор зависит от предпочтений и финансовых возможностей человека. К примеру, подключение прибора можно осуществить в корпусе проигрывателя машины. Подобный прибор имеет подходящие габариты, стильный дизайн, а его соединения можно переделать под автомобильный сабвуфер.

Наиболее подходящим вариантом будет применение цельного корпуса из алюминия, который будет выполнять функции охлаждения. При работе схемы все элементы нагреваются, поэтому в случае применения корпуса из дерева необходимо сделать охлаждающую систему. Подобная система обязана быть самой качественной. Иногда нужно применять активное охлаждение, поэтому применение корпуса из алюминия считается самым простым вариантом.

Как сделать самодельный усилитель для сабвуфера

Самодельный усилитель для сабвуфера нужно начинать изготавливать после предварительной подготовки основных деталей. Изделие напряжением 12 вольт можно выполнить соединением всех вышеперечисленных узлов и расположить их в специальном корпусе. Из-за напряжения блока преобразования на корпусе изделия можно установить простой маленький вентилятор. Он будет обеспечивать хорошую циркуляцию воздуха в системе, что поможет охлаждать узлы схемы и защитит их от перегревания и дальнейших поломок.

Когда подключаются блоки, нужно применять провода, защищенные кембриками. При соприкосновении проводов появляется риск образования короткого замыкания или перегорания узлов схемы. Все детали необходимо разместить в корпусе так, чтобы между ними мог хорошо циркулировать воздух. Узлы схемы нужно очень качественно закрепить, иначе изготовленный усилитель будет вибрировать при езде и работе сабвуфера.

При выполнении всех работ необходимо быть предельно осторожным. При возникновении ошибок детали быстро сломаются. Стоит браться за сборку усилителя только в случае наличия необходимых навыков в сфере электроники. При отсутствии опыта работы с электрическими схемами стоит доверить сборку изделия специалисту.

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудо-частотной характиристики, многие испытывают затруднения в построении готовой конструкции.

В данной статье представлено описание несложной схемы для усиления звуковой частоты с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый subwoofer . Несмотря на то, что сама разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, но ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса.

Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации (mute) при включении звуковоспроизводящей аппаратуры.

Технические данные

Выходная мощность 25 W.
Сопротивление громкоговорителя 4 Ом.
Полоса воспроизводимых частот 5-300 Гц.
Электропитание 12-16 V
Максимальный потребляемый ток 3 A.

Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет 20Дб, т. е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50-250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, порядка 0.5-5в, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Из опытов было установлено, что для качественного формирования АЧХ вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках, для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц, дана контрольная точка «А». Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и на готовой конструкции несколько отличаются. Это обусловлено тем, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 Герц до 50 Герц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсатора (ов) от 22 нанофарад до 47 нанофарад. Можно также увеличить в 2 раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоомный. В противном случае будет дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности.

Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4, поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация (mute)усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень +8В. - +12В. снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона выключать и сам сабвуфер автоматически. Если надобности в этом нет, то детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 следует из схемы исключить. R8,R9,C9,C10 - противовозбудные цепочки. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах, относительно «общего» провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию, как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля.

Вариантов подключения mute великое множество. Выбирается любая точка, где при включении магнитолы появляется +12 Вольт. Это может быть и гнездо для активной антенны и лампочка подсвета шкалы или контакты выключателя питания.... Только желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1 - 10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит, в случае случайного замыкания на корпус, избежать порчи аппаратуры.

Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.

1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:

• Параметры Тиля-Смолла для громкоговорителя,
• Программа для расчета акустических оформлений

1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя

Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.

Для этого нам понадобится:

• Компьютер или ноутбук с ХОРОШЕЙ (то есть с линейной АЧХ) звуковой картой,
• Программный генератор звукового сигнала, использующий выход наушников звуковой карты (мне лично нравится программа ,
• Вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ,
• Ящик с фазоинвертором,
• Резистор 150-220 Ом,
• Разъемы, провода и т д……..

1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.

Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).

Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.

Открываем программу , нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.

Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.

При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.

1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:

• Резонансная частота (Fs),
• Полная электромеханическая добротность (Qts),
• Эквивалентный объем (Vas).

Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.

1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.

Собираем вот такую схему.

Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.

Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).

1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя.
Находим UF1,F2 по следующей формуле.

Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).

Проверять правильность расчетов можно этой формулой.

Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.

Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.

И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.

1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.

Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.

Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.

Закрепляем динамик к ящику и подключаем к схеме описанной выше (Рис.9). Опять открываем программу NCH Tone Generator, ставим начальную частоту на 10Гц и кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц. При этом смотрим на значение вольтметра, которое опять же начнет возрастать до частоты FL ,потом уменьшаться, достигнув минимальной точки на частоте настройки фазоинвертора (Fb), снова возрастать и достичь максимальной точки на частоте FH, потом уменьшатся и снова медленно возрастать. График зависимости напряжения от частоты сигнала имеет вид двугорбого верблюда.

И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).

Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.

В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:

• Fs=30.75 Гц
• Qts=0.365
• Vas=112.9≈113 л

1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.

Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.

• Vented box-ящик с фазоинвертором,
• Band-pass 4-го, 6-го и 8-го порядка,
• Passive radiator-ящик с пассивным излучателем,
• Closed box-закрытый ящик.

Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts<50, то такой громкоговоритель можно использовать исключительно в закрытом оформлении, если Fs/Qts>100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50

Сначала скачиваем и устанавливаем программу . Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.

Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters--minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.

При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.

В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).

Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.

Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.

Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.

Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.

1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера

Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.

Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.

Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.

2. Электрическая часть активного сабвуфера

Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.

Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.

• Блок сумматоров (Summators),
• Блок фильтров (Subwoofer driver),
• Блок усилителя мощности (Power amplifier),
• Блок питания (Power supply) и блок охлаждения (Heatsink fun).

Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.
Обсудим эти блоки по отдельности.

2.1.Блок сумматоров (Summators)

2.1.1.Схема

Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.

Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.

2.1.2.Компоненты

В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.

2.1.3.Печатная плата

Печатная плата изготовлена по . После пайки деталей печатную плату следует покрыть , чтобы избегать от окисления меди.

2.1.4.Фото готового блока сумматоров

Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.

2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)

2.2.1.Схема

Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.

Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:

• Регулятор громкости (volume regulator),
• Фильтр инфра низких частот (subsonic filter),
• Усилитель баса определенной частоты (bass booster),
• Фильтр нижних частот (crossover).

Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1 ).

Ряд2 - частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,
Ряд3 - частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,
Ряд4 - частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,
Ряд5 - частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.

Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.

После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).

2.2.2.Компоненты

В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.

2.2.3.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

2.2.4.Фото готового блока фильтров

Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.

2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).

2.3.1.Схема

В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.

2.3.2.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.

2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)

2.4.1.Схема

2.4.2.Компоненты

В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.

Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.

2.4.3.Печатная плата

Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.

3.Заключительный этап сборки сабвуфера

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
U1-U5	Операционный усилитель	TL074	5			В блокнот
C1-C4, C15, C16, C25-C27, C29, C39-C42		10 мкФ	14			В блокнот
C5-C10, C23, C24, C28, C30, C35-C38	Конденсатор	33 пФ	14			В блокнот
C11-C14, C19-C22, C31-C34	Конденсатор	0.1 мкФ	12			В блокнот
C17, C18	Электролитический конденсатор	470 мкФ	2			В блокнот
R1, R2	Резистор	390 Ом	2			В блокнот
R3, R12	Резистор	15 кОм	2			В блокнот
R4, R16-R18	Резистор	20 кОм	4			В блокнот
R5, R13-R15	Резистор	13 кОм	4			В блокнот
R6, R10, R23, R24, R31, R33, R40, R41, R46, R47	Резистор	68 кОм	10			В блокнот
R7, R11, R21, R22, R32, R34, R37, R38, R45, R48	Резистор	22 кОм	10			В блокнот
R8, R9, R25, R26, R29, R30, R39, R42, R49, R50	Резистор	10 кОм	10			В блокнот
R19, R20, R27, R28, R35, R36, R43, R44	Резистор	22 Ом	8			В блокнот
L1-L4	Катушка индуктивности	20x3мм	4	20 витков, провод 0.7мм, оправа 3мм		В блокнот
L5-L13	Катушка индуктивности	100 мГн	10			В блокнот
	Блок фильтров
U1	Операционный усилитель	TL072	1			В блокнот
U2, U4	Операционный усилитель	TL074	2			В блокнот
U3	Операционный усилитель	NE5532	1			В блокнот
C1-C5, C7-C10, C15-C17, C20, C23	Конденсатор	0.1 мкФ	14			В блокнот
C6	Конденсатор	15 нФ	1			В блокнот
C11-C14	Конденсатор	0.33 мкФ	4			В блокнот
C21, C22	Конденсатор	82 нФ	2			В блокнот
VR1-VR3, VR5	Переменный резистор	50 кОм	4			В блокнот
VR4	Переменный резистор	20 кОм	1			В блокнот
R1, R3, R4, R6	Резистор	6.8 кОм	4			В блокнот
R2, R10, R11, R13, R14	Резистор	4.7 кОм	5			В блокнот
R5, R8	Резистор	10 кОм	2			В блокнот
R7, R9	Резистор	18 кОм	2			В блокнот
R12, R15-R17, R20, R22, R26, R27	Резистор	2 кОм	8			В блокнот
R18, R25	Резистор	3.6 кОм	2			В блокнот
R19, R21	Резистор	1.5 кОм	2			В блокнот
R23, R24, R30, R31, R33	Резистор	20 кОм	5			В блокнот
R28	Резистор	13 кОм	1			В блокнот
R29	Резистор	36 кОм	1			В блокнот
R32	Резистор	75 кОм	1			В блокнот
R34, R35	Резистор	15 кОм	2			В блокнот
L1-L8	Катушка индуктивности	100 мГн	1			В блокнот
	Блок усилителя мощности
T1-T4	Биполярный транзистор	2N5551	4			В блокнот
T5, T9, T11, T12	Биполярный транзистор	MJE340	4			В блокнот
T7, T8, T10	Биполярный транзистор	MJE350	3			В блокнот
T13, T15, T17	MOSFET-транзистор	IRFP240	3			В блокнот
T14, T16, T18	MOSFET-транзистор	IRFP9240	3			В блокнот
D1, D2, D5, D7	Выпрямительный диод	1N4148	4			В блокнот
D3, D4, D6	Стабилитрон	1N4742	3			В блокнот
D8, D9	Выпрямительный диод	1N4007	2