Как Правильно Сделать Сабвуфер

[KAMIKAZE]

Многие из нас хотят в домашних условия построить сабвуфер, но не знают с чего лучше начать и что выбрать, поэтому я решил написать небольшое руководство.

Перед выбором динамика, нужно понять какой тип сабвуфера мы хотим сделать и для чего он нам нужен.

Цель: Максимально идеальное качество передачи баса; размер ящика не имеет значения; прекрасные переходные характеристики.
Тип оформления: закрытый ящик(ЗЯ).

Цель: Высокий уровень SPL, размер не имеет значения.
Тип оформления: фазоинвертор(ФИ) или бандпасс(БП) 6-го порядка используя 12" или 15" динамики.

Цель: дополнительный сабвуфер для небольшой системы, низкая стоимость, хорошие переходные характеристики, небольшой ящик.
Тип оформления: бандпасс(БП) 4-го порядка используя 8" динамик.

Цель: ???(спорный вопрос я считаю..)
Тип оформления: либиринт. https://forum.vegalab.ru/showthread....-по-лабиринтам

Проще всего рассчитать и сделать ЗЯ, все гениальное просто, я чаще всего ищу динамики, которые подойдут для этого типа оформления.


Итак, первое что мы покупаем - динамик, который будет использоваться для нашего будущего сабвуфера, давайте определим какой он должен быть, но перед этим я бы рекомендовал "покрутить" заявленные параметры в симуляторе, для этого я использую программу BassBox Pro(как ней пользоваться? - есть много статей в интернете, легко найдете в гугле.)

Если Вы захотели сделать ЗЯ, то и искать нужно динамик, который хорошо подойдет в это оформление. Опять же таки, если Вы купили динамик и он по расчетам подходил в ЗЯ, а после измерения параметров ТС, он оказался хорош для ФИ, то это лишь значит, что производитель делает не очень качественные динамики.



Нужно понять в какое оформление лучше всего пойдет наш будущий динамик, исходя из его параметров, которые заявил производитель и надеемся, что он не врет или погрешность параметров небольшая.
Например производители Peerless, Scan-Speak делают очень хорошие динамики и параметры у них практически всегда совпадают с заявленными, но измерять все равно нужно, хотя бы для того что бы проверить.

При выборе оформления лучше всего отталкиваться от параметра(EBP)Efficiency Bandwidth Product. Считается он так: EBP=Fs/Qes, или EBP=Fs/Qts программа BassBox при вводе параметров динамика автоматически отображает EBP

.

Используется для выбора наиболее подходящего оформления для динамика.
На картинке выше - динамик подходит для оформления ФИ.

EBP,
50 или меньше = ЗЯ, БП4.
50-90 = универсальный, подходит как для ЗЯ так и для ФИ.
90 и выше = лучше использовать в ФИ,БП-6.

Поэтому, когда Вы ввели данные динамика в программу BassBox - смотрите на EBP и выбирайте для него подходящее оформление.

ИСКЛЮЧЕНИЕ: даже если динамик не подходит для ЗЯ, его можно все равно там использовать, применив корректор Линквица или иной другой "способ", для поднятия АЧХ на низких частотах, это так же требуется некоторым динамикам с низкой добротностью. Но при этом обращайте внимание на ГВЗ, смещение диффузора при подводимой мощности, потому что потребуется хороший их запас.



Выбор динамика

Самым важным параметром является резонансная частота(Fs), и она не должна превышать 40гц, чем она меньше, тем лучше. Но скажу так: для себя я не купил бы динамик с резонансной частотой выше 25гц.
В случае рупорного сабвуфера Fs не столь критична, так как там динамик скорее используется как поршень, а частоту создает само оформление сабвуфера в виде рупора.
Остальные параметры несут весьма спорный характер, поэтому я не буду вдаваться в критерии их выбора, но скажу лишь, что от них очень сильно зависит тип акустического оформления.


Дабы уяснить самому, что по чем, рекомендую почитать данные статьи, очень познавательно, да и будет меньше вопросов потом в будущем:
"Начала"
http://www.avtozvuk.com/az/2001/02/p88-93.htm
http://www.avtozvuk.com/az/2001/04/p70-75.htm
"Вспомнить всё"
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0105/htm/106-109.htm
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0205/htm/084-087.htm
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0305/htm/020-027.htm
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0405/htm/054-057.htm
http://www.avtozvuk.com/az/Az_0505/htm/056-059.htm
"Звук в конце тоннеля"
http://www.avtozvuk.com/az/1998/01/p56-59.htm
Про бандпасы (правда в контексте авто, но всё равно полезно)
http://www.avtozvuk.com/az/1999/04/p58-61.htm
И "статья итальянца"
http://www.avtozvuk.com/az/2001/10/p56-59.htm

http://www.avtozvuk.com/az/2007/10/056.html
http://www.avtozvuk.com/az/2007/11/068.html
http://www.avtozvuk.com/az/2007/12/034.html
http://www.avtozvuk.com/az/2008/01/050.html
http://www.avtozvuk.com/az/2008/02/046.html
http://www.avtozvuk.com/az/2008/03/110.html
http://www.avtozvuk.com/az/2008/04/040.html
http://www.avtozvuk.com/az/2008/06/086.html

http://www.avtozvuk.com/az/2006/04/038-043.htm
http://www.avtozvuk.com/az/2006/03/030-036.html
http://car-silence.com.ua/parametry-...s-qts-vas.html

Размер имеет значение!
Чем ниже звуковая частота, тем больше воздуха должна "двигать" мембрана. Считайте, что для каждой октавы вниз в звуковом спектре, ваш динамик должен двигаться в 4 раза больше, для того что бы обеспечить одинаковое звуковое давление! Исходя из этого можно сказать, что ваш динамик будет самым большим в вашей звуковой системе, я бы взял динамик диаметром 12", не меньше.
Стоит так же обратить внимание на линейный "ход" - xmax, обычно у сабвуферных динамиков он более 8-10мм в одну строну. Моделируя в программах типа BassBox можно понять, что чем больше ход, тем больше запаса по мощности и давлению у саба.

Материал мембраны
Как показывает практика, материал для сабвуферных динамиков работающих в полосе от 20 до 40-60гц, совершенно не имеет значения. Например, не будет никаких "призвуков" если это алюминий, бумага или полипропилен. Сабовый динамик имеет порядка 5-10% THD и ухо это не слышит, а вот на СЧ или ВЧ это уже перебор.
Для справки: человеческое ухо значительно менее чувствительно к звукам низкой частоты, но, кроме того, неравномерно оценивает громкость на различных частотах (поэтому смотря, как кто то пишет(на форуме или где-то еще), что у него дома в его комнате с различными аксиальными модами сабвуфер играет "в полку" т.е. *одинаково на любой частоте по звуковому давлению и он это определил на слух, без каких либо измерений, у меня лишь возникает улыбка). Кто хочет заблуждаться, будет заблуждаться.


Прочие конструктивные особенности динамика и материалы
Основное почитайте здесь Громкоговоритель


Качество материалов и сборки определяет стоимость динамика. Многие покупают динамики предназначенные для авто, их стоимость может быть выше, чем у тех, что предназначены для дома, потому что в них заложена более важная цель - противостоять влаге, пыли, повышенной или пониженной температуре и т.д. Однако это абсолютно не мешает им быть использованными для сабвуфера в домашней системе, хотя я бы на стал так делать..
Использование динамиков предназначенных для эстрады так же возможно(но очень трудно найти динамик с низкой Fs), но следует учесть, что объем ящика будет приблизительно от 100-150л(это обусловлено параметрами Тиля—Смолла (далее ТС) для эстрадников(их делают с приоритетом на высокую чувствительность - SPL, так же обычно с высоким Le, что плохо сказывает на "скорости" будущего сабвуфера), а как я говорил, исходя из параметров, выбирается объем ящика для сабвуфера), так кому нужен еще один шкаф дома?

Выбрали динамик, купили, что дальше?

А дальше нужно измерить параметры ТС.

Производитель конечно указывает параметры ТС, но чаще всего у дешевых динамиков(дешевле ~100$) они значительно отличаются от заявленных, которые мы "крутили" в симуляторе. Причиной тому может быть например такая партия с завода, брак или просто производитель врёт). Поэтому если вы не имеете возможности измерить параметры, то и сделать ничего путного у вас скорее всего не получится. В Акустике без измерений вообще нельзя ничего сделать и рассчитать.

Для измерений параметров Тиля—Смолла я использую TSBOX.


Итак, измерили параметры динамика, теперь можно приступать к расчетам, опять же в программе BassBox Pro или аналогичной.



После сборки сабвуфера к нему потребуется усилитель(желательно с хорошим демпинг фактором) с фильтром, но это уже в тему об усилителях и фильтрах или гугл. Хочу лишь сказать, что что такой усилитель должен иметь стандартные наборы регулировок: фильтр НЧ, фаза, subsonic filter.


Есть так же разница между расчетом "для машины" и "для дома".
Хочу показать ее на примере программы BassBox, здесь есть две опции:



Соответственно Automotive используется для расчета в автомобилях. Как известно в салоне авто происходит так называемый "подъем баса" и программы пытаются показать нам, каким он будет(усреднено).
Например если взять сабвуфер который рассчитан для дома и установить его в авто, то мы должны получить следующую АЧХ в салоне авто.



На графике видно нереальный подъем, поэтому можно\нужно уменьшить объем ящика, для получение адекватного баса, а лучше всего изменить тип оформления на ЗЯ, хоть и динамик подходит для ФИ...



На графике видно что баса за счет подъема салона хватает с головой, но это усредненные расчеты для точных вам необходимо замерить уровни подъема АЧХ в вашей машине и внести эти данные в программу, тогда можно будет более точно сказать о подъеме баса.
Но для примера скажу, что когда я рассчитывал себе сабвуфер в машину на динамике JBL W15GTi то хотел сделать максимально компактный ящик, у меня получилось 54 литра(подъем в салоне не измерялся, я использовал опцию программы Bassbox - "Enable 12dB/octave Rise") для 15" динамика весом в 15кг) довольно таки неплохо. В итоге на слух, я получил оочень много баса, настолько много что когда сидишь в другой машине которая находится перед моей, то кажется что сабвуфер установлен в ней) На ютубе есть несколько видео по моему сабу, можете найти посмотреть если интересно.

Что будИт если не рассчитывать ничего, купить какой то динамик и по паспортным данным "рассчитать" или просто слепить ящичек и всунуть туда какой нить динамик - ящик с динамиком. А вот почему....

Допустим купили динамик и на сайте взяли его параметры(не измеряли) и внесли в программу:



Ну и рассчитали ящик и получили ~42гц по -3дб, неплохо(хотя нужно ниже еще...)





А потом взяли да и измерили динамик и оказалось что параметры у него такие:

Ну и естественно он ведь стоит в ящике рассчитанном под другие параметры, поэтому мы получаем такое, 70гц по -3 дб это воообще не сабовый бас.

Выводы делайте сами, не лепите ящик с динамиком - измеряйте!


Вопрос-Ответ

Тема будет обновляться, по мере возникновения вопросов и\или комментариев

[Папа Карло]

Ага, поэтому ленточный твитер с чуйкой 95дБ - это чудо, невозможное без читерства с волноводом, а для прошных мидбасов и басов чуйка в 97-98Дб/Вт - обычное дело.
Тут правильно

А это уже другое соотношение имеющее отношение объема провода к объему магнитного зазора. Есть ленточные твитеры с чуйкой за 100 дб. Только там ленточка имеет Т-образную форму и магнитный зазор можно сделать сильно уже с соответствующим ростом В в нем.
У ленточника по типу Фунтика чуйка пропорциональна индукции и обратно пропорциональна толщине фольги. Но тоньше 5-7 микрон фольгу брать нельзя - растянется, порвется или прогорит... А у ленточников с Т-образной лентой с чуйкой проблем нет, но есть проблемы с АЧХ.
То есть выигрываем в одном - проигрываем в другом. И вся задача разработчика найти секретную комбинацию в пропорциях)))

[Gudronov]

Причем, растёт она почти как 1,5 степень от Ssd, и у больших легких динамиков сравнима с механической массой подвижки.

Ты гляди, народ, неровен час, опять примется таблички в экселе крутить, выясняя тенденции и выводя формулы.

[Dinosaurus]

взаимодействии усилителя и головки динамика

Усилитель греет звуковую катушку, а катушка греет воздух
Не забудьте про воздух в ящике - он тоже имеет массу, упругость и прочее...
Почитайте Виноградову и Алдошину. Динамик - электромеханический преобразователь (излучатель) с никаким КПД, который взаимодействует с акустическим оформлением (воздушными массами). Это к Дрейдену

[mAxSpace]

1. Re динамика всегда есть. Это всегда резистор последовательно у цепью, при любых условиях.
2. энергия, которую генерируетт катушка динамика при возврате (с учетом все инертности массы) на самом деле очень мала по сранению с теми мощностями которыми оперирует УМ. Может не стоит делать из мухи слона ? Усилитель на самом деле не особо напрягается противодействию этих сил, если вообще это мощно назвать "напряжением"
Я вот читаю и вижу что многие думают что динамик в усилок генерирует обратно мощности сопоставимые с поданной на него. На самом деле там может быть на порядок, а то и два меньше. Другими словами усилку фиолетово на то что там противодествует динамик - аки слону дробина.

[Папа Карло]

Ну это если только в вакууме, причем без сферы и коня. Потому что в действительной реальности в Mms присутствует доля присоединенного воздуха. Причем, растёт она почти как 1,5 степень от Ssd, и у больших легких динамиков сравнима с механической массой подвижки.

Так то оно так, но для того чтобы присоединенная масса воздуха чем то нам помогла для приближения соотношения к заветной единице, нужно иметь вес подвижки близкий к той самой присоединенной массе. Обычным диффузорным динамикам до этого как ползком до Антарктиды. А перспектива перейдет к диностатам и плазме. И если на первых что то на подобие сабвуфера делали, то на вторых пока получается только у матушки природы и эти звуки не изобилуют музыкальностью)

[SilentS]

1. Re динамика всегда есть. Это всегда резистор последовательно у цепью, при любых условиях.
2. энергия, которую генерируетт катушка динамика при возврате (с учетом все инертности массы) на самом деле очень мала по сранению с теми мощностями которыми оперирует УМ. Может не стоит делать из мухи слона ? Усилитель на самом деле не особо напрягается противодействию этих сил, если вообще это мощно назвать "напряжением"
Я вот читаю и вижу что многие думают что динамик в усилок генерирует обратно мощности сопоставимые с поданной на него. На самом деле там может быть на порядок, а то и два меньше. Другими словами усилку фиолетово на то что там противодествует динамик - аки слону дробина.

У вас тоже не совсем правильное понимание.
1. Низкий КПД ГГ не означает, что усилитель не чувствует движение диффузора. На самом деле КПД преобразования электрической энергии в механическую достаточно высок, а вот КПД передачи в акустическую - низок. Какой критерий преобразования? Да очень простой - величина импеданса в максимуме часто превышает в 10 раз Re. А рост импеданса возникает только благодаря движению катушки в поле зазора.
2. Усилителю есть дело, на какой импеданс работать, на сдвинутый по фазе работать значительно тяжелее. Можно сравнить выделение тепла в усилителе класса AB на максимальной мощности.
Вариант 1: полностью активная нагрузка, сопротивление 4Ом, амплитуда 10В => на нагрузке выделится 12.5Вт, на усилителе - порядка 7Вт.
Вариант 2: полностью реактивная нагрузка (те же 4Ом), амплитуда та же => на нагрузке выделится 0Вт, на усилителе выделится 20+Вт (сколько точно - не помню, как-то считал, но уже забыл. Но в порядке цифр уверен).
Очевидно, что второй вариант значительно "тяжелее".
Другое дело, что в реальном динамике одновременно с вращением фазы импеданса растет и его величина, что упрощает работу усилителю. Но на реальном музыкальном сигнале усилителю всё равно становится сложнее на индуктивной нагрузке.
И возникают все эти проблемы, в конечном счете, из-за механического движения катушки в магнитной щели.

[serglukas]

Правильнее рассматривать конструктив динамика в плане эффективности использования Mms. Т.е. рассматривать отношение полной массы подвижки к массе провода катушки. В идеале это отношение должно равняться единице - провод и есть вся подвижка и диффузор, и подвес вместе взятые. Таким свойством обладает ленточный твитер)

Ошибочное суждение. Это отношение должно равняться двум для максимума КПД.

---------- Сообщение добавлено 18:22 ---------- Предыдущее сообщение было 18:16 ----------

Вариант 1: полностью активная нагрузка, сопротивление 4Ом, амплитуда 10В => на нагрузке выделится 12.5Вт, на усилителе - порядка 7Вт.
Вариант 2: полностью реактивная нагрузка (те же 4Ом), амплитуда та же => на нагрузке выделится 0Вт, на усилителе выделится 20+Вт (сколько точно - не помню, как-то считал, но уже забыл. Но в порядке цифр уверен).

Вариант 2: Re последоваетельно с реактивной частью(какой бы она не была). Ток усилителя всегда ниже во втором варианте.

[Merstan]

Усилитель на самом деле не особо напрягается противодействию этих сил

"Сварочники" в домашнем аудио не то чтобы дороги — запредельно дороги, посмотри цены на всякие Грифоны и Дагустины. Пару десятков килобаксов всего лишь. А под некоторые фабричные колонки люди годами подбирают усилитель: чтобы и недорогой, и чтобы пел.

Но, выражаясь местным диалектом, если измерения в порядке, то и звук в порядке — что неправда.

Могу по-другому возразить. Если оно так всё неважно, и ток с напряжением (выходное сопротивление) уложат любой динамик с фильтром в канву исходного сигнала, то зачем тогда все эти рукава? А они как раз-то и работают.

И почему ты забываешь о фильтрах? (я понимаю, речь о них не шла) Нужно обязательно иметь в виду и их реактивность, и взаимодействие реактивности всех динамиков с реактивностью фильтров. А уж потом подбирать усилитель.

Кстати, нужно сообществу несамодельщиков задать вопрос, а в чем разница между проф. сварочниками и хоум сварочниками. Пробовал ли кто-либо объегорить систему))


Кто свободно владеет симуляторами, можно посмотреть на реактивность динамика с фильтром в зависимости от приложенного сигнала?
Еще сюда можно добавить неодинаковость сжатия и разряжения воздуха в оформлении.

[SilentS]

Вариант 2: Re последоваетельно с реактивной частью(какой бы она не была). Ток усилителя всегда ниже во втором варианте.

Дело в том, что тепловыделение на усилителе зависит не только от тока, но и от его фазы относительно напряжения. При сдвиге на 90 градусов тепловыделение в разы выше.
А еще момент в том, при воспроизведении суммы двух частот тепловую наргузку на усилитель нельзя рассматривать как сумму нагрузок при независимом воспроизведениии этих частот.

[mAxSpace]

У вас тоже не совсем правильное понимание.
1. Низкий КПД ГГ не означает, что усилитель не чувствует движение диффузора. На самом деле КПД преобразования электрической энергии в механическую достаточно высок, а вот КПД передачи в акустическую - низок. Какой критерий преобразования? Да очень простой - величина импеданса в максимуме часто превышает в 10 раз Re. А рост импеданса возникает только благодаря движению катушки в поле зазора.
2. Усилителю есть дело, на какой импеданс работать, на сдвинутый по фазе работать значительно тяжелее. Можно сравнить выделение тепла в усилителе класса AB на максимальной мощности.

В этом смысле у меня понимание совершенно аналогичное. Но я говорил про другое - порядки величин и то что всегда последовательно стоит Re не дает снизится импедансу заметно ниже самого Re.
То что имеланс может подниматься выше в разы это понятно, но это не является сложностью для усилителя.
И последнее (чтоб вы поняли что я понимаю достаточно это все) остается реактивность, она сильно нагружает УМ, но она есть всегда и везде, я не замечал чтоб фаза импеданса у динамика с легкой и тяжелой подвижкой сильно отличалась от импеданса "тяжёлого" динамика.

2. Усилителю есть дело, на какой импеданс работать, на сдвинутый по фазе работать значительно тяжелее. Можно сравнить выделение тепла в усилителе класса AB на максимальной мощности.

Повторюсь, это я прекрасно знаю и даже разрабатываю АС с учётом этого корректируя импеданс в том числе и по фазе тока от напряжения.

И возникают все эти проблемы, в конечном счете, из-за механического движения катушки в магнитной щели.

Повторю - я не замечал чтоб легкий динамик или тяженлый имели принципиально разные графики импеданса.

[Gudronov]

Ошибочное суждение. Это отношение должно равняться двум для максимума КПД

Я на работе в ответ на "будет" и "должно" всегда требую гарантийных обязательств. И что ты думаешь? Народ стал бояться даже "кажется" произносить.

[mAxSpace]

И почему ты забываешь о фильтрах? (я понимаю, речь о них не шла) Нужно обязательно иметь в виду и их реактивность, и взаимодействие реактивности всех динамиков с реактивностью фильтров. А уж потом подбирать усилитель.

Я по них никогда не забываю, выше я уже писал о этом. Я даже в фильтры ставлю режекторы чтоб усилителю было легче, хотя без них АС могла бы сама по себе работать хорошо от "сварочного" усилка. Для чего я ставлю ? - Для того чтоб АС была минимально требовательна к усилителю.

[serglukas]

Дело в том, что тепловыделение на усилителе зависит не только от тока, но и от его фазы относительно напряжения. При сдвиге на 90 градусов тепловыделение в разы выше.
А еще момент в том, при воспроизведении суммы двух частот тепловую наргузку на усилитель нельзя рассматривать как сумму нагрузок при независимом воспроизведениии этих частот.

Тепловыделение от сэров Джоуля и Ленца. ток в квадрате умножить на сопротивление.

И перстаньте заниматься казуистикой про суммы и разности. Математика она сильнее слов.

---------- Сообщение добавлено 19:17 ---------- Предыдущее сообщение было 19:16 ----------

Я на работе в ответ на "будет" и "должно" всегда требую гарантийных обязательств. И что ты думаешь? Народ стал бояться даже "кажется" произносить.

Тогда RTFM!
ПС Когда заходит речь про эффективность, ничего другого лучше придумать, чем КПД, нельзя. Там выше по сообщеням есть формула этого КПД. Сам поиграешься с массами или помогать нужно?

[Папа Карло]

Ошибочное суждение. Это отношение должно равняться двум для максимума КПД

Прежде чем кому то говорить об ошибочности утверждений нужно позаботиться о доказательности своих.

[mAxSpace]

При сдвиге на 90 градусов тепловыделение в разы выше.

Если имеет место сдвиг 90 градусов это полный зашквар, критической точкой я считаю 22градуса, во всяком случае экспериментально на своих тестах начиная с этого значения заметил "неприятности", конечно это не резкая граница и всегда стоит стремиться к нулю, но всегда есть органичение.
45 я считаю это очень плохо. До 22 - хорошо.
Прям сейчас заканчиваю работы по проектированию и перехожу к сборке макета, импеданс системы с низким разделом и некоторой накачкой от фильтров быдет выглядеть так. (на НЧ от 30гц отставание не более 20градусов)

[Gudronov]

Тогда RTFM!
ПС Когда заходит речь про эффективность, ничего другого лучше придумать, чем КПД нельзя. Там выше по сообщеням есть формула этого КПД. Сам поиграешься с массами или помогать нужно?

С какой стати мне заниматься опровержением чьих-то бредов?

[serglukas]

Прежде чем кому то говорить об ошибочности утверждений нужно позаботиться о доказательности своих.

Еще один. RTFM!

---------- Сообщение добавлено 19:24 ---------- Предыдущее сообщение было 19:23 ----------

С какой стати мне заниматься опровержением чьих-то бредов?

Живи в неведении. Каждый человек хозяин своей судьбы.

[Gudronov]

Похоже, Pover вовремя упомянул об усмирении. Буйных подвижек подвижников...

Прям сейчас заканчиваю работы по проектированию и перехожу к сборке макета, импеданс системы с низким разделом и приличной накачкой от фильтров быдет выглядеть так.

Oooo !..
И какая емкость в режекторе?

Мое тоже не краше:

[Ka4aN]

Блажен скачущий на пике у Даннинга-Крюгера

[serglukas]

Похоже, Pover вовремя упомянул об усмирении. Буйных подвижек подвижников...

Блажен скачущий на пике у Даннинга-Крюгера

С какой стати мне заниматься опровержением чьих-то бредов?

Циничной буйностью обладают некоторые из динозавров Веги, кторые либо забыли, либо никогда не знали. Удивление вызывает самозабвенная уверенность в своем невежестве. Непоколебимая. Вплоть до угроз изгнания.




ПС Надеюсь никто не забыл в математику, как ищется экстемум функции?