Серия «Хорошая бюджетная акустика своими руками.»

96

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Изготовление

предыдущие посты серии:

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Введение

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Выбор компоновки

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Расчет АС

По-сути здесь комментировать особо нечего, вариантов изготовления могут быть тысячи, с использованием самого разнообразного инструмента и технологий, начиная от ножовки, дрели, стамески и напильника и заканчивая координатно-раскроечными станками и 3D принтерами )))). Кстати, у кого набор инструмента ближе к первому описанному мной варианту – порекомендую таки заказать распил на стороне, благо фирм, предлагающих такие услуги расплодилось как грибов :). А я же просто покажу фотографии своего процесса с небольшими комментариями.

Начал я, чтобы потом не отвлекаться с платы фильтров. Тех, кто планирует пользовать широкополосный динамик это не касается :). Подобрал рассыпуху, намотал катушки, вытравил платы:

Дальше пайка всего этого хозяйства. Кто не хочет заморачиваться с платами – все ровно так же можно собрать на кусочке фанеры/двп с соединением элементов проводками. В общем, кто во что горазд :). В итоге у меня получилось вот что:

Ну а дальше начинаем начинать, если воспользоваться терминологией Доктора Дью. Напиливаю МДФ и фанеру, получилась такая вот стопочка:

Дальше вооружаемся кто чем, и выпиливаем посадки для динамиков и клеммных колодок, и порт ЧВР (те же, кто заказывал раскрой на стороне – не забудьте это вкинуть в чертежи, эта операция – половина всего геммороя в изготовлении :) ):

Размечаем на одной из боковых стенок наши внутренние перегородки, сверлим отверстия под шурупы и потом через эти отверстия сверлим остальные стенки, используя первую в качестве шаблона:

Ну а теперь вооружаемся клеем (многие пользуют ПВА, но мне больше зашел полиуретановый, он при высыхании вспенивается и хорошо герметизирует все полости) И начинаем не спеша все склеивать и пришурупливать:

Сначала перегородки:

Затем перегородки и крышки к боковой стенке:

Дальше накрываем второй стенкой:

Дальше вклеиваем угловые «скруглители»

Самое время оклеить тоннель войлоком. Из-за нехватки войлока на всё я оклею только открытый конец тоннеля, слепой не буду.

К фильтрам лазить не планирую, поэтому похороню их в слепом отростке, чтобы не городить снимающуюся крышку.

Теперь можно приклеивать заднюю крышку и лицевую панель:

После склейки шлифовка, скругление углов и в итоге корпусы выглядят примерно так:

В принципе все готово, припаяем клеммную колодку и динамики, и оно уже может отлично играть в гараже:

Клеммная колодка

Клеммная колодка

Впаиваем динамики

Впаиваем динамики

Если же ставить колонки домой – то впереди еще шпаклевка/покраска/оклеивание шпоном и обливание лаком – одним словом, кто во что горазд  :).

Колоночки играют прикольно, баса ощутимо больше, чем в донорах, но до хайфая им как до луны, учитывая используемые динамики. Мурлыкать на минимальной громкости в рабочем кабинете – хватит.

Если же использовать хорошие динамики, вроде той же Ноэма, не говоря уж про Визатоны – результат порадует очень сильно :)

Вот вроде бы и все, постарался ничего не забыть. Если что-то еще – отвечу в комментариях :).

Показать полностью 18
51

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Расчет АС

Предыдущие посты серии

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Введение

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Выбор компоновки

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:

  1. 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.

  2. 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:

  1. площадь диффузора Sd=π * r2

  2. 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:

L=343/(4*118)=0.726м

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 :).

Показать полностью 6 1
210

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Выбор компоновки

UPD:

Продолжение

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Расчет АС

Предыдущий пост серии: Хорошая бюджетная акустика своими руками. Введение

Итак, что же представляет собой классический четвертьволновой резонатор (ЧВР)? Это, по сути, труба с площадью поперечного сечения 1.5-2 площади диффузора динамика, и длиной в четверть длины волны настройки (отсюда и название). В классическом варианте динамик вставлен в один торец трубы, а второй свободен. Объем полностью открыт, поэтому динамик ничто не подпирает, и это оформление работает в резонансном режиме. Далее инженер с фамилией Рогожин предложил для самокомпенсации первой (самой выраженной в этом типе корпуса) гармоники динамик сместить на треть длины трубы. Дальше труба сворачивается в корпусе и такое исполнение получило название «Лабиринт Рогожина», ибо внутреннее строение колонки такого типа неиллюзорно напоминает лабиринт.

В процессе экспериментов я нашел для себя несколько оптимальных компоновок на разные случаи. Всех их объединяет мое желание добиться максимального приближения к классическим пропорциям акустических систем, и расположение порта резонатора рядом с НЧ динамиком. Некоторые схемы получились особенно удачными, я их приведу здесь для того, чтобы желающим не пришлось топтаться по своим граблям, а была возможность выбрать из опробованных проверенных вариантов :). Итак поехали:

Первая и вторая компоновки – для широкополосных динамиков. Для поглощения средне- и высокочастотного излучения от обратной стороны диффузора динамика изнутри оклеиваются войлоком или стеганным ватином толщиной около 6мм.

Эта компоновка позволяет сделать колонку невысокой за счет бОльшей глубины(три высоты тоннеля). Изменение частоты настройки порта очень легко подстраивается изменением высоты колонки.

Следующая компоновка – высокая, но неглубокая(две высоты тоннеля):

Здесь уже при изменении частоты будет смещаться вверх/вниз как порт ЧВР, так и место установки динамика, возможно, при расчете, придется играть с шириной тоннеля лабиринта.

Но не широкополосниками едиными… Если хочется двухполосных систем – их есть у меня:

Эта компоновка отлично масштабируется по частоте увеличением/уменьшением высоты, имеет малую высоту но большую глубину (3 высоты тоннеля).

Следующая компоновка:

Компромисс между высотой и глубиной. Масштабируется непросто, возможно придется поиграться и шириной/глубиной канала.

Следующее оформление – чистый столбик:

Масштабируется не просто, а очень просто, ибо есть возможность легко менять длину и верхней трети тоннеля и нижних двух третей.

Следующие схемы компоновки являются решениями для трехполосных систем и являются, по сути, вариациями предыдущих. В них предусмотрен отдельный отсек для СЧ динамика, чтобы его не колбасило низкочастотником.

Средней высоты:

Наверное самая оптимальная компоновка с точки зрения габаритов но сложная в подборе длины тоннелей, возможно придется играть шириной/глубиной тоннеля.

Следующая компоновка – столбик:

Легко масштабируется, гармонично выглядит.

Для двух- и, тем более, трехполосных решений оклейка звукопоглощающим материалом уже не обязательна, но желательна.

На этом закончим вторую часть. Третья будет – расчет АС, до встречи :)

Показать полностью 8
75

Хорошая бюджетная акустика своими руками. Введение

UPD:

Продолжение: Хорошая бюджетная акустика своими руками. Выбор компоновки

Добрый день моим подписчикам и просто заинтересовавшимся. Я, вроде бы, не собирался продолжать цикл о акустических системах, но тема меня очень увлекла и за прошедшие три года я слишком много времени уделил звукотехнике, чтобы весь этот обобщенный опыт просто со временем забылся :). Поэтому я хочу попытаться простыми словами описать, как можно сделать максимально вкусную конфетку из того, что есть под руками. За эти годы я рассчитал и сделал много АС в самом разном оформлении (кроме рупора и пассивного излучателя) и считаю, что могу обобщить свой опыт. Наверняка не все читающие прям со всем согласятся - ну что ж, у каждого свой путь :).

Мои эксперименты (одни из многих)

Мои эксперименты (одни из многих)

Как я уже упоминал в прошлых постах, акустическое оформление громкоговорителя – 95% про низкие частоты. Из излучаемого динамиком спектра именно НЧ диапазон сложнее всего не потерять. Это обусловлено рядом причин, тут и акустическое короткое замыкание на диффузоре, и спад 12Дб/октаву АЧХ динамика на частотах ниже резонансной частоты динамика(Fs). Все акустические оформления призваны в той или иной мере с этими причинами бороться или их компенсировать.

Первое и самое простое акустическое оформление (АО) – это открытый ящик или экран. Он увеличивает расстояние от передней до задней поверхности диффузора и понижает частоту, ниже которой происходит акустическое короткое замыкание (АКЗ). Это частично повышает отдачу по НЧ но никак не компенсирует спад 12Дб/октаву ниже Fs.

Второе АО – закрытый ящик(ЗЯ). Его очень любят ценители неискаженного звука за отсутствие лишних призвуков. Динамик врезается в герметичный ящик и этим полностью гасится излучение от задней стенки диффузора, убирая проблему с АКЗ. Правда воздух внутри ящика начинает выступать в роли пружины, подпирая диффузор динамика, и резонансная частота заметно поднимается, а с ней и начало спада -12Дб/октаву. Хорошее решение для динамиков c низким Fs и высокой чувствительностью.

Эти первые два АО никак не используют излучение задней стороны диффузора, что светлым головам минувших дней показалось неправильным, и ими были разработаны следующие варианты:

Третье АО – фазоинвертор (ФИ). В ЗЯ врезается труба, резонанс которой вкупе с объемом ящика настраивается на частоту, на которой излучение передней стенки диафрагмы уже падает в 2 раза, и на этой частоте к излучению собственно динамика добавляется еще и излучение задней стенки через порт фазоинвертора. Это позволяет сильно (примерно в 1.5 раза) добавить отдачи на НЧ в районе настройки ФИ, расплачиваясь за это призвуками в порту ФИ и очень быстрым (24 дб/октаву) падением уровня АЧХ ниже частоты настройки порта фазоинвертора.

Следующим я должен упомянуть бандпасс  - очень специфическое и трудное для настройки без измерительного микрофона решение, которое, однако, является просто бешеным генератором баса. Проблема его в том, что кроме басов оно абсолютно ничего генерировать не в состоянии, полоса пропускания у него от силы полторы октавы, и потому удел этого решения – сабвуферы, чаще всего автомобильные.

И вот так исподволь мы подошли к моему любимчику – четвертьволновому резонатору (ЧВР) в его варианте «Лабиринт Рогожина» (на заглавной фотографии - пара, прописавшаяся в моей гостиной). В этом варианте динамик, по-сути, вставлен в трубу, длина которой равна четверти длины звуковой волны на частоте резонанса динамика (можно и ниже, но, во-первых, это может механически порвать динамик, а во-вторых, кто бы что ни писал, но звучит лучше всего, когда настроено на Fs). В таком исполнении отдача на НЧ почти в полтора раза выше, чем у ФИ, и спад АЧХ всего 6Дб/октаву (это в 2 раза меньше, чем у ЗЯ (12Дб) и в 8 раз меньше, чем у ФИ (24Дб)) что дает классный глубокий бас без бубнежа, шелеста и гула, присущих ФИ и бандпассу. Но расплачиваемся мы за это габаритами акустической системы. БОльшие габариты, при прочих равных, имеют только экраны и рупоры. И, собственно, именно поэтому я, хоть в свое время и начал с ЧВР(первый мой пост), долго к ним не возвращался… Но когда вернулся с учетом ошибок – ребята, я пропал :). Ибо я смог найти такие варианты компоновки, когда в результате колонки смотрятся очень органично и стрОйно, а звучат при этом просто волшебно. Так же к плюсам ЧВР для людей, не имеющих опыта в проектировании АС, можно отнести очень простой расчет, не требующий никакого специфического программного обеспечения и радиоизмерений. Поэтому дальше речь пойдет именно про ЧВР.

На этом введение буду заканчивать, впереди будет несколько постов начиная от выбора компоновки, расчета и заканчивая изготовлением стереопары, которая не уступит по качеству звучания ширпотребу на полках магазинов в ценнике 2х от наших затрат :), и при этом будет сделана своими руками, что, несомненно, радует душу не меньше, чем, собственно, музыка :).

Показать полностью 2
Отличная работа, все прочитано!