После того, как мы выбрали компоновку АС, наступает время расчетов. Для начала нам потребуется динамик (широкополосный, если он единственный, или НЧ, если речь о многополосной системе).
В комментариях к прошлому посту меня спросили, какой выбрать динамик? Вот это прям вопрос еще на один пост, если потребуется, пока же я порекомендую так: если динамиков неприкаянных на руках нету, то я предложу два варианта:
очень дешевый: динамик Урал Молот М-165. Для своей цены очень неплохой динамик, но, повторюсь, для своей цены. Fs у тех экземпляров, что были у меня – 82Гц.
недорогой: Ноэма 100ГДШ65-8. Очень классный широкополосник, только купить сложнее, чем урал. Fs по данным производителя – 49Гц. Вариант просто шикарный на первые колонки, очень рекомендую.
От динамика нам потребуется размер диффузора и резонансная частота. С первым все просто: измеряем диаметр диффузора по серединам подвеса динамиков (резиновый или полиуретановый валик или гофра, идущий по краю конуса диффузора, которым диффузор крепится к корзине динамика)
Резонансную частоту Fs можно определить точно, грубо и ориентировочно :)
Для точного определения нужно спаять кабель из пары 3.5мм джеков, резистора 10 Ом и пары крокодилов. Подробно об этом рассказано здесь: https://mysku.club/blog/diy/80007.html
Грубо Fs можно определить с помощью любого приложения анализа спектра для мобильного телефона. К примеру Spectroid или Audizr. Делается это так:
В моем случае на добром десятке динамиков разница от измеренного составляла до 5Гц, что в нашем случае более, чем приемлемо, ЧВР прощает почти всё :).
Ну а ориентировочно измерить можно поискав в интернете (или паспорте динамиков) параметры тиля-смолла для вашей модели динамиков от производителя (или измерившего их самостоятельно). Способ, казалось бы, самый надежный – но нет, редко у какого производителя эти параметры от партии к партии не плавают, зачастую даже почти в разы, так что измерить конкретно ваши экземпляры куда надежнее…
Теперь у нас есть все для расчета нашей акустики. Первым делом определим площадь поперечного сечения нашего тоннеля:
площадь диффузора Sd=π * r2
площадь тоннеля S= 1,5..2*Sd
Следующий этап - расчёт длины тоннеля:
L=343/(Fs*4) (длина четверти периода волны на частоте резонанса динамика Fs)
Треть этой длины тоннеля будет слепой отросток до динамика, две трети – от динамика до порта.
Собственно, по теории это всё, дальше проще на конкретном примере. Есть у меня две пары динамиков от 280-го Hardity и есть желание сделать небольшую пару колонок в рабочий кабинет, играть для фона, так сказать.
Фазоинвертор исходного 280-го Hardity настроен на частоту 85Гц, резонансная частота самого динамика Fs=118Гц, что в итоге дает что-то около 62 Гц на -12Дб, что, в принципе, не так и плохо для таких малышей, но хочется влезть хотя бы в 50 :). Поэтому поехали:
Первым делом измеряем диффузор динамика по средней линии подвеса:
Получаем ровно 8см. Теперь можем посчитать площадь диффузора
Sd=pi*r^2=3.14*4*4=50 см2
Соответственно площадь тоннеля 1.5…2*Sd=75…100 см2. С учетом последующей оклейки тоннеля звукопоглощающим материалом возьмем ближе к верхней границе – 96 см2 (12см х 8см). Здесь рекомендуют пропорции длина/ширина поближе к 1/0,6, но, на самом деле, если вы не полезете совсем уж к щелям, на звучании это практически не отразится, разве что будет неудобно в узком тоннеле оклеивать стенки.
С сечением тоннеля определились, осталась только длина. Fs динамика 118Гц – на эту частоту и настроим порт (утверждают, что можно и в полтора раза ниже, но у меня есть возражения: во-первых механически динамик не рассчитан на работу так далеко вниз, и его можно просто порвать в прямом смысле этого слова, а во-вторых, чисто по опыту, так играет гораздо гармоничнее). ЧИСТО ТЕОРЕТИЧЕСКИ при снижении в ЧВР уровня отдачи динамика на 6Дб/октаву, у нашей колонки будет -6Дб на 59Гц и -12Дб аж на 29Гц (против 62Гц у оригинальной колонки). На практике, понятно, мы и близко не подойдем с таким динамиком к 29 Гц, его ход для этого надо увеличить раза в 3-4 :), но теоретический потенциал радует :). Рассчитаем длину тоннеля:
слепой конец тоннеля при этом будет 0,242м
часть тоннеля с портом, соответственно, 0,484м
Длина тоннеля маленькая на этой частоте, нет смысла углублять колонку, поэтому компоновку выберем «столбик»:
Сейчас, пожалуй, самый интересный и творческий кусочек работы: вооружаемся, кто умеет, любым знакомым CAD-ом, кто не умеет – линейкой, карандашом и бумагой, и начинаем все прорисовывать и промерять, пока не получится тот оптимальный вариант, который вам лично понравится :). При увеличении высоты тоннеля колонка углубляется и становится Уже, при увеличении ширины тоннеля – соответственно, становится более плоской и широкой. Высоту поменять в этой компоновке невозможно – она зависит от длины тоннеля. Длина тоннеля считается по средней линии и подбирается в данной конфигурации изменением вертикальных размеров (все остальные завязаны на сечение тоннеля). У меня в итоге получилось следующее:
Стенки колонки у меня будут из МДФ 18мм (набрал обрезков у производителей мебели. Это лайфхак :), у них обрезков МДФ и ламплиты целые гаражи завалены, не знают куда девать, так что не стесняйтесь обращаться, ибо цены в магазинах на любые плиты, от фанеры до МДФ, какие-то не очень гуманные), внутренние перемычки из фанеры 10 мм. К слову, ЧВР это резонансное акустическое оформление, внутри не создается давления, а также при оформлении лабиринта естественным образом образуется куча ребер жесткости, что, вкупе, сильно снижает требования к толщине используемых материалов. В моем случае вполне хватило бы 10 мм фанеры везде, просто у меня ее не хватает на все, а покупать целый лист ради пары кусочков не хочется, так что будет так :). И таки да, миллиметры не отлавливайте, +-5 мм длины порта если на что-то и повлияют, то вы это никогда не услышите, точность в 1см вполне достаточна, это не ФИ и, тем более, не бандпасс. С корпусом колонки на этом всё.
Следующий этап только для тех, у кого два и более динамиков на колонку – фильтры. Фильтры нужны для того, чтобы разделить сигнал, приходящий к колонке, на составляющие, и отправить к каждому динамику именно его диапазон частот (низкие – к низкочастотнику, высокие – к пищалке). Это, во-первых, сильно снизит искажения звука в области, где одно и то же играют два разных динамика (область перекрытия диапазонов), а во-вторых защитит пищалку от физического повреждения низкочастотным сигналом.
Теория и онлайн-калькулятор фильтров лучше почитать и посчитать по ссылке https://vpayaem.ru/information6_crossov.html либо расчёт произвести в программе JBL Speakershop, где для этого есть специальный модуль Speakershop Crossover. Там ничего сложного: вбиваешь сопротивления динамиков и частоту раздела фильтра – получаешь схему и номиналы элементов. Советую резать фильтром 2-го или 3-го порядков, потому как подавление -6Дб/октаву фильтра 1-го порядка слишком мало, чтобы эффективно отсечь СЧ и НЧ от высокочастотного динамика. Частоту разделения советую выбирать в диапазоне 4кГц-5кГц для двухполосного фильтра, и в 800Гц-900Гц и 8кГц-9кГц для трехполосного. Это для того, чтобы ни один из разделов не попал в область максимального восприятия человеческого уха, которая обычно лежит в пределах от 1кГц до 3кГц.
Для моего случая выбираю частоту раздела в 5 кГц и вбиваю в спикершоп, на выходе получаю схему и номиналы. Прошу обратить внимание, на фильтре 2-го порядка один динамик переворачивается (плюс динамика к минусу схемы), на 1 и 3 порядке все паяется плюс к плюсу.
Конденсаторы используем пленочные (К73-17) и их аналоги. Только если речь идет про по-настоящему хорошие динамики, можно озадачиться поиском полипропиленовых аудиоконденсаторов, причем в таком случае итоговая цена фильтра может приблизиться к стоимости динамика :). Если есть в наличии металлобумажные МГБ, МГБЧ и им подобные – тоже смело пускаем в ход. Покупать же их смысла нет, слишком неадекватные деньги сейчас за них просят.
Плавно подошли к тому, чего я всю жизнь больше всего боялся – катушки индуктивности. Прежде всего потому, что среднему человеку их абсолютно негде и нечем измерить. Но, как оказалось, бояться ничего не надо, идем на онлайн-калькулятор катушек индуктивности Coil32 - Расчет многослойной катушки индуктивности и смело мотаем катушки. Я проверял прибором, погрешность ни разу не вышла из 10%. Мотаем проводом 1мм на динамики до 75Вт, 1.5мм – на все, что больше (в разумных пределах :), мы про бытовую акустику, не про концертную). Конечный фильтр можно собрать как на плате, так и на куске фанерки – на скорость не влияет :).Собственно, на этой ноте и можно заканчивать часть про расчет нашей акустики :). Дальше – изготовление :).
