Расчет корпуса сабвуфера зя. Закрытый ящик (ЗЯ). Выбор динамика для ЗЯ

// Что будет, если сделать слишком малый или очень большой короб для сабвуферного динамика?

Что будет, если сделать слишком малый или очень большой короб для сабвуферного динамика?

18 сентября на стриме Сергея Туманова прозвучал вопрос: «В чём разница 15 и 40 литрового ящика для динамика размером 10”?». Был дан ответ: 15 – слишком малый объем, а 40 — слишком большой. Давайте разберемся почему. Для лучшего понимания сразу оговоримся, что наши теоретические оформления и динамики к ним сделаны на совесть и герметичны, полярность подключения усилителя соблюдена.

Итак, мы имеем 2 ящика, пусть не 15 и 40 литров, а ящик с явно меньшим объёмом (рис. а,б,в) и явно большим объемом (рис. г,д,е), чем требуется данному динамику. Рассмотрим первый случай, когда объёма «мало». На рисунке А показан ящик в который смонтирован динамик, находящийся в равновесном положении и его импеданс минимален. Точками условно обозначен воздух внутри ящика. В данный момент на его катушку не подается
никакой сигнал.

Если подать на динамик с усилителя сигнал +/-, его подвижная часть под воздействием электрических сил пойдет вперед (рис б), но этим силам будет оказано сопротивление креплением подвижной части к корзине (шайба вместе с подвесом). В данной статье пренебрегаем силами шайбы, т.к речь идет о движении воздуха. Просто примем во внимание, что шайба, с некоторой силой, из любого положения пытается вернуть «подвижку» на место.

Огромный вклад в возвращение в равновесное положение внесет разрежённость, которую создал динамик, увеличивая объем камеры. Из школьного курса термодинамики (закон Бойля-Мариотта) мы знаем, что при изотермическом процессе, чем больше объём, тем меньше давление и наоборот. Так как количество воздуха в ящике маленькое и физически расширяться практически нечему, вакуум (слишком малое давление) будет тянуть подвижную систему обратно в равновесное положение.

Следствие – невозможно получить длинный ход данными электрическими силами. Требуется большая мощность. Похожая ситуация, когда на динамик подать -/+ сигнал и подвижная часть динамика совершает ход внутрь ящика (рис в), объем уменьшается, давление воздуха увеличивается и стремится вытолкнуть динамик в равновесное положение.

Выводы: с маленьким объемом закрытого ящика потенциал динамика не раскрывается как по громкости, так и по глубине воспроизведения.

Случай второй - когда объем сильно завышен (рис г,д,е). Главное отличие от первого случая такое, что изменение общего объёма при равновесном состоянии и объема, в одном из крайних положений, не так кардинально отличаются. А силы, действующие на возврат подвижной системы не такие большие.

И для того, чтоб вернуть динамик в равновесное положение малого давления и силы возврата шайбы, вместе с подвесом, становится недостаточно. Усилителю приходится подать сигнал обратный -/+, чтобы помочь вернуть динамик на место. Тут вступает в свои права понятие контроля усилителя, но об этом в следующий раз.

Итак, подаем сигнал +/- на динамик и подвижка уходит вперед (условно из ящика), (рис. д). Происходит всё то же - увеличение объёма и уменьшение давления, но в гораздо меньшей мере. И сопротивление к движению диффузора оказывается гораздо меньшее. Поэтому получаем вероятность вылета подвижной части из катушки, поломки динамика из-за превышения хода. Для борьбы с этим явлением используют усилители с более высоким демпинг-фактором.

Резюмируя выше сказанное: сверхмалый объём ЗЯ не раскроет потенциал динамика, а сверхбольшой может привести к выходу динамика из строя. Учитесь сабостроению в наших курсах! Если будет желание можно привести теоретические расчёты объемов и давлений для более наглядных результатов.

Антон Беломестных
https://vk.com/id177535382

Понравилось? Поделись с друзьями, нажав на социальную кнопку!

Оставьте ваш комментарий

Короб под сабвуфер

Как вы оформите сабвуфер, так он и зазвучит. Конечно, есть готовые варианты – корпусные низкочастотники, однако требовать от них реальной производительности и вибраций не стоит. Это «середина», рассчитанная на среднестатистического потребителя, далеко не аудиофильский и творческий формат.

Самыми популярными типами акустического оформления низкочастотников являются закрытые ящики и фазоинверторы. Написано о них много, подробно рассказывается о преимуществах и недостатках, есть отзывы, примеры и многое другое.

Короб под сабвуфер требует точнейшего расчета, есть даже специальная программа для расчета объема короба сабвуфера. Если вы сталкиваетесь с этим вопросом впервые, лучше обратиться к профессионалам. Иначе получится плачевный результат: деньги на ветер и отсутствие звука, к которому стремимся.

Какой объем короба нужен для закрытого ящика?

• Сабвуфер 8 дюймов – короб 8-12 литров в чистом виде
• Сабвуфер 10 дюймов – короб 13-23 литров
• Сабвуфер 12 дюймов – короб 24-37 литров
• Сабвуфер 15 дюймов – короб 38-57 литров

Точный объем не обозначить, так как каждый НЧ динамик имеет свои характеристики и требования к установке, здесь немаловажна и настройка. Если объема короба будет больше, чем нужно, то низкие частоты получатся расплывчатыми, не четкими. Если меньше – бас станет «быстрым» и резким, это слишком для человеческого слуха.

Какой объем короба нужен для фазоинвертора?

• Сабвуфер 8 дюймов – 20-33 литра в чистом виде
• Сабвуфер 10 дюймов – 34-46 литров
• Сабвуфер 12 дюймов – 47-78 литров
• Сабвуфер 15 дюймов – 79-120 литров

В отличие от закрытого ящика фазоинверторный корпус может работать даже при меньших значениях, хотя и здесь важно не переборщить. Со слишком увеличенным или уменьшенным объемом вы не получите звука, в самом негативном варианте результатом станет потеря мощности и выход НЧ динамика из строя.

Сабвуфер с перевернутыми динамиками

Обычно устанавливается на демо-кары для соревнований SPL, где особенно ценится максимальное звуковое давление. Плюс – экономия объема корпуса, возможность установки нескольких сабвуферов на один короб. Диффузор динамиков «прокачивает» объем в обе стороны. Так SPL-щики и добиваются того самого «ветра», когда в салоне вибрирует все вокруг, включая обивку, "long hair", людей. Такие короба делают настоящие профессионалы, опираясь на опыт и знания в теме автозвука.

Требования к материалам

В качестве материалов для короба сабвуфера используют многослойную фанеру, древесину или ДСП. Также потребуется шумоизоляция, герметик, саморезы, клей и инструменты. В технических документах к каждому НЧ динамику идет инструкция с указанием необходимых объемов корпуса для хорошего звучания. Чертежи разрабатываются в соответствии с рекомендуемыми производителями объемами короба.

Если вы желаете купить короб для сабвуфера, то проконсультироваться можно прямо в магазине, специалисты MVA знают об этом много, посоветуют нужный объем и тип для имеющегося низкочастотного динамика.

В автозвуке существует множество вариантов акустических оформлений коробов. Поэтому многие новички не знают, что выбрать лучше всего. Наиболее популярные виды коробов для сабвуфера – это закрытый ящик и фазоинвертор.

А также существуют такие оформления, как бандпасс, четвертьволновый резонатор, фриэир и другие, но при построении систем они применяются крайне редко по разным причинам. Решать, какой выбрать короб для сабвуфера должен сам владелец динамика исходя из требований к звучанию и опыта.

Закрытый ящик

Данный тип оформления самый простой. Закрытый ящик для сабвуфера несложно рассчитать и собрать. Его конструкция представляет собой короб из нескольких стенок, чаще всего из 6.

Преимущества ЗЯ:

1. Несложный расчет;
2. Несложная сборка;
3. Маленький литраж готового короба, а следовательно компактность;
4. Хорошие импульсивные характеристики;
5. Быстрый и четкий бас. Хорошо отыгрывает клубные треки.

Недостаток у закрытого ящика всего один, но он порой является решающим. У данного типа оформления очень низкий уровень КПД относительно других коробов. Закрытый ящик не подойдет для тех, кому хочется высокого звукового давления.

Однако он подойдет для любителей рока, клубной музыки, джаза и подобного. Если человеку хочется баса, но нужно место в багажнике, то закрытый ящик – это идеальный вариант. Закрытый ящик будет плохо играть если выбран неправильный объем. Какой объём короба нужен для данного типа оформления уже давно решили опытные люди в автозвуке путем вычислений и экспериментов. Выбор объема будет зависеть от размера сабвуферного динамика.

Чаще всего встречаются динамики таких размеров: 6, 8, 10, 12, 15, 18 дюймов. Но также можно найти динамики других размеров, как правило в инсталляциях они используются очень редко. Сабвуферы диаметром 6 дюймов выпускаются несколькими компаниями и в инсталляциях также встречаются редко. В основном люди выбирают динамики диаметром 8-18 дюймов. Некоторые люди указывают диаметр сабвуферного динамика в сантиметрах, что не совсем правильно. В профессиональном автозвуке принято выражать размеры в дюймах.

• для 8-дюймового сабвуфера (20 см) требуется 8-12 литров чистого объема,
• для 10-дюймового (25 см) 13-23 литров чистого объема,
• для 12-дюймового (30 см) 24-37 литров чистого объема,
• для 15-дюймового (38 см) 38-57- литров чистого объема
• а для 18-дюймового (46 см) потребуется 58-80 литров.

Литраж дан приблизительно, так как для каждого динамика нужно выбирать определенный объем, исходя из его характеристик. Настройка закрытого ящика будет зависеть от его объема. Чем больше объем короба, тем меньше будет частота настройки короба, бас получится более мягкий. Чем объем короба меньше, тем частота короба будет выше, бас получится более чёткий и быстрый. Не стоит слишком увеличивать или убавлять объем, так как это чревато последствиями. При расчёте короба придерживайтесь объёму который был указа выше Если будет перебор объема, то бас получится расплывчатым, нечетким. Если объема не будет хватать, то бас будет очень быстрым и «долбить» по ушам в худшем смысле этого слова.

От настройки короба зависит многое, но не менее важный момент - это « ».

Фазоинвертор

Данный тип оформления довольно сложнее рассчитать и построить. Его конструкция значительно отличается от закрытого ящика. Однако у него есть преимущества, а именно:

1. Высокий уровень КПД. Фазоинвертор будет воспроизводить низкие частоты намного громче, чем закрытый ящик;
2. Несложный расчет корпуса;
3. Перенастройка в случае необходимости. Это особенно важно для новичков;
4. Хорошее охлаждение динамика.

Также фазоинвертор имеет и недостатки, число которых больше, чем у ЗЯ. Итак, минусы:

• ФИ громче, чем ЗЯ, но бас здесь уже не такой четкий и быстрый;
• Размеры ФИ короба гораздо больше по сравнению с ЗЯ;
• Большой литраж. Из-за этого готовый короб будет занимать больше места в багажнике.

Исходя из преимуществ и недостатков можно понять, где используются ФИ короба. Чаще всего их используют в инсталляциях, где необходим громкий и выраженный бас. Фазоинвертор подойдет для слушателей любого репа, электронной и клубной музыки. А также он подойдет для тех, кому не нужно свободное место в багажнике, так как короб будет занимать почти все пространство.

ФИ короб поможет получить больше баса, чем в ЗЯ от динамика маленького диаметра. Однако для этого потребуется гораздо больше места.

Какой объем короба требуется для фазоинвертора?

• для сабвуфера диаметром 8 дюймов (20 см) понадобится 20-33 литров чистого объёма;
• для 10-дюймового динамика (25 см) – 34-46 литров,
• для 12-дюймового (30 см) – 47-78 литров,
• для 15-дюймового (38 см) – 79-120 литров
• и для 18-дюймового сабвуфера (46 см) нужно 120-170 литров.

Как и в случае с ЗЯ, здесь даны неточные цифры. Однако в ФИ корпусе можно «играть» с объемом и брать значение меньше рекомендуемых, выясняя при каком объеме сабвуфер играет лучше. Но не стоит слишком сильно увеличивать или ужимать объем, это может привести к потере мощности и выходу динамика из строя. Лучше всего опираться на рекомендации производителя сабвуфера.

От чего зависит настройка ФИ короба

Чем больше объем короба, тем меньше будет частота настройки, скорость баса уменьшается. Если же нужна частота повыше, то объем необходимо уменьшить. Если у вас номинальная мощность усилителя превышает номинал динамика, то объём рекомендуется делать поменьше. Это нужно для того, чтобы распределить нагрузку на динамик и исключить его превышение хода. Если же усилитель слабее динамика то объём короба рекомендуем сделать чуть больше. Это компенсирует громкость из-за недостачи мощности.

Площадь порта также должна зависеть от объема. Средние значения площади порта динамиков следующие:

для 8-дюймового сабвуфера потребуется 60-115 кв.см,

для 10-дюймового – 100-160 кв.см,

для 12-дюймового – 140-270 кв.см,

для 15-дюймового – 240-420 кв.см,

для 18-дюймового – 360-580 кв.см.
Длинна порта так же влияет на частоту настройки сабвуферного короба, чем длиннее будет порт тем ниже настройка короба, чем короче порт соответственно частота настройки выше. При расчете короба для сабвуфера прежде всего необходимо ознакомиться с характеристиками динамика и рекомендуемыми параметрами корпуса. В некоторых случаях производитель рекомендует совершенно иные параметры короба, чем те, которые даны в статье. Динамик может иметь нестандартные характеристики, из-за чего он будет требовать определенного короба. Такие сабвуфер чаще всего встречаются у компаний-производителей Kicker и DD. Однако у других производителей такие динамики также имеются, но в гораздо меньших количествах.

Объёмы даны примерные, от и до. Он в зависимости от динамика будут отличаться, но как правило они будут находиться в одной и той же вилке… К примеру для 12 дюймового сабвуфера это 47-78 литров а порт будет от 140 до 270 кв. см, а как более подробно рассчитать объём, всему этому мы будем учиться в последующих статьях. Надеемся что данная статья ответила вам на ваш вопрос, если у вас есть замечания или предложения вы можете оставить свой комментарий ниже.

Информация которую вы узнали отлично подойдет для тех .

Предлагаемый метод расчета фазоинвертора основан на простейших измерениях, проводимых с вполне определенным экземпляром громкоговорителя, устанавливаемым в акустический фазоинвертор и на номографическом определении размеров последнего.

В первую очередь, руководствуясь рис. 1 и таблицей, необходимо изготовить «стандартный объем» — герметичный фанерный ящик, все стыки которого во избежание утечек воздуха тщательно подогнаны, проклеены и промазаны пластилином.

Малогабаритные колонки для качественного воспроизведения звука

Расчет закрытого ящика (Версия 2)

Акустическое оформление в виде закрытого ящика можно рассматривать как предельный случай ящика-фазоинвертора с бесконечно малым отверстием. Эквивалентная акустическая схема низкочастотной головки в закрытом ящике может быть получена, если в схеме рис. 3 отбросить элементы, относящиеся к инвертору. Соответствующая частотная характеристика громкоговорителя совпадает с уравнением (17) при y3 = y4 = 0.

Среди множества типов частотных характеристик, которые могут быть получены для громкоговорителя в виде закрытого ящика. Наибольший интерес представляют гладкие частотные характеристики Баттерворта второго порядка. Эти характеристики образуются при условии выполнения соотношений между параметрами головки и ящика, выраженных уравнением (27) при f b /f s = 0. Особенностью громкоговорителей с частотными характеристиками Баттерворта второго порядка является то обстоятельство, что частота среза f 3 (29) совпадает с резонансной частотой головки в ящике f c .

Расчет фазоинвертора

В связи с частыми письмами о помощи расчета того или иного акустического оформления, пишу эту статью. Я не буду ни кому рассчитывать оформление, не всегда есть время. Я это сайт создал специально для тех, кому интересна акустика и которые хотят в ней разбираться. Я лучше выложу для ленивых готовые варианты и примеры расчетов, а дальше сами разбирайтесь, крутите мозгами. И так.

В области низких частот работа громкоговорителя не зависит от формы ящика или типа фазоинвертора, а определяется лишь двумя параметрами акустического оформления — объемом ящика-фазоинвертора V и частотой его настройки F b . К нахождению этих величин и сводится в основном расчет акустического оформления.

FAQ по динамикам и сабвуферам

В связи с множественными вопросами, как рассчитать корпуса длядинамиков я выкладываю несколько статей, связанных с расчетом акустического оформления для динамиков. Не забываем, что акустическое оформление важно для НЧ-головок. И так начинаем....

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим, ленивым;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта. HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: "нашел динамик, что с ним делать?", или "Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают...". Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик, с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

Звук в конце тоннеля

"Володя, будешь на складе - захвати порты для фазиков …"
(подслушано в одной из московских установочных студий)

Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ , вышли в свет две первые части трилогии о сабвуферах - о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать динамик для закрытого ящика.

Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не уступающий закрытому ящику.

Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box - в англоязычной - все это, по сути, звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста - замкнутый объем соединяется с окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно существование этой массы - того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера. Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или vent) .

Заряжаем....

Потом стал считать объем скрипичной коробки, и работа эта была долгая и увлекательная. …. Объем нельзя уменьшить - скрипка засипит, начнет глухо бубнить. Если увеличить - пронзительно завизжит, басы танут тусклыми и слабыми.…
(А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер Визит к Минотавру)

В статье выяснили, чем хороши различные типы акустического оформления и чем плохи. Казалось бы, теперь "цели ясны, за работу, товарищи.." Не тут-то было. Во-первых, акустическое оформление, в которое не установлен собственно динамик - всего лишь с той или иной степенью тщательности собранная коробка. А зачастую и собрать-то ее нельзя, пока не будет определено, какой динамик окажется в нее установлен. Во-вторых, и в этом главная потеха в проектировании и изготовлении автомобильных сабвуферов — характеристики сабвуфера немногого стоят вне контекста характеристик, хотя бы самых основных, автомобиля, где он будет работать. Есть еще и в-третьих. Мобильная акустическая система, одинаково приспособленная для любой музыки — редко достигаемый идеал. Грамотного установщика можно узнать обычно по тому, что, "снимая показания" с клиента, заказывающего аудиоустановку, он просит принести образцы того, что клиент будет слушать на заказанной им системе после ее завершения.

Как видно, факторов, влияющих на решение - очень много и свести все к простым и однозначным рецептам нет никакой возможности, что и превращает создание мобильных аудиоустановок в занятие сильно родственное искусству. Но некоторые общие ориентиры наметить все же можно.

• Предыдущая

Р асчет корпуса сабвуфера – ЗЯ (З акрытый Я щик). Рассчитать и сделать ЗЯ под конкретный сабвуферный динамик, не составляет большого труда, это очень простое, в расчете и изготовлении акустическое оформление. Задача заключается в том, чтобы определить необходимый объем закрытого ящика, в котором сабвуферный динамик, создаст относительно ровную АЧХ в салоне автомобиля.

Для расчета ЗЯ корпуса, понадобиться программа для расчета сабвуферных корпусов - JBL SpeakerShop или другая подобная. Находим даташит с техническими характеристиками сабвуферного динамика, нас интересуют параметры Тиля-Смолла, минимум, что нужно узнать о динамике: Fs (резонансная частота динамика), Vas (эквивалентный объем) и Qts (полная добротность). Если известнто больше параметров для динамика – хорошо, их можно все ввести, но для расчета корпуса ЗЯ и даже ФИ, вполне достаточно трех выше приведенных параметров.

Расчет сабвуферного корпуса - ЗЯ.

Кнопка Plot , показывает кривую АЧХ. Изменяя объем, необходимо получить как можно более плавную кривую, без провалов в рабочей зоне. Если что то не так, проверьте, подходит ли данный сабвуфер для ЗЯ .

После того как будет получена оптимальная кривая АЧХ, станет известно, какого объема необходимо делать корпус сабвуфера.

Считается это следующим способом:

Рассчитанный объем 1000 ÷ длину ÷ высоту = ширина. Более подробно, с примером, описано в конце статьи по расчету фазоинверторного короба .

Рекомендую делать корпус со скосом задней или передней стенки, это уменьшит воздействие отраженных волн от задней стенки. Что бы правильно рассчитать такой корпус нужно дно корпуса сделать длиннее на несколько см. а верх наоборот на несколько см. короче, от исходной, рассчитанной ширины, в конечном счете объем корпуса не изменится. Или применить в корпусе демпфирующий материал, но в этом случае, необходимо это учесть при расчете объема в программе.