Как сделать активный сабвуфер своими руками: пошаговая инструкция

alexxlabСвоими руками
Как собрать активный сабвуфер в домашних условиях. Какие компоненты нужны для самодельного активного сабвуфера. Как правильно рассчитать и изготовить корпус сабвуфера. Какую схему усилителя выбрать для активного сабвуфера.

Содержание

Что такое активный сабвуфер и зачем он нужен

Активный сабвуфер — это акустическая система для воспроизведения низких частот, которая содержит в себе динамик, усилитель и кроссовер в одном корпусе. В отличие от пассивного сабвуфера, активный не требует подключения к внешнему усилителю.

Основные преимущества активного сабвуфера:

  • Компактность — все компоненты находятся в одном корпусе
  • Простота подключения — не нужен отдельный усилитель
  • Оптимальное согласование динамика и усилителя
  • Возможность точной настройки частоты среза и уровня баса

Активный сабвуфер позволяет существенно улучшить качество звучания любой акустической системы, добавив глубокий и мощный бас. При этом его можно легко интегрировать в уже существующую аудиосистему.


Необходимые компоненты для сборки активного сабвуфера

Для изготовления активного сабвуфера своими руками понадобятся следующие компоненты:

  1. Динамическая головка (вуфер) для воспроизведения низких частот
  2. Усилитель мощности
  3. Кроссовер (фильтр низких частот)
  4. Корпус сабвуфера
  5. Блок питания
  6. Соединительные провода и разъемы

Рассмотрим подробнее, как выбрать основные компоненты для самодельного активного сабвуфера.

Выбор динамической головки (вуфера)

При выборе динамика для сабвуфера следует обратить внимание на следующие параметры:

  • Диаметр диффузора — от 8 до 15 дюймов
  • Мощность — желательно не менее 100 Вт
  • Диапазон воспроизводимых частот — нижняя граница 20-30 Гц
  • Чувствительность — от 88 дБ
  • Сопротивление — обычно 4 или 8 Ом

Для домашнего сабвуфера оптимально подойдет 10 или 12-дюймовый динамик мощностью 150-250 Вт.

Выбор усилителя мощности

Усилитель для активного сабвуфера должен обладать следующими характеристиками:

  • Мощность — на 20-30% больше мощности динамика
  • Диапазон частот — от 20 Гц
  • Низкий уровень искажений
  • Наличие фильтра низких частот (кроссовера)
  • Возможность регулировки уровня и частоты среза

Можно использовать готовый усилитель для сабвуфера или собрать его самостоятельно по схеме на микросхеме TDA7294 или LM3886.


Расчет и изготовление корпуса сабвуфера

Корпус сабвуфера играет важную роль в формировании качественного звучания. Его объем и конструкция рассчитываются исходя из параметров выбранного динамика.

Основные типы акустического оформления сабвуфера:

  • Закрытый ящик
  • Фазоинвертор
  • Пассивный излучатель

Для расчета параметров корпуса можно воспользоваться специальными программами, например WinISD. В них нужно ввести Тиля-Смолла параметры динамика.

При изготовлении корпуса важно обеспечить его жесткость и герметичность. Оптимальный материал — МДФ толщиной 18-25 мм. Все стыки необходимо тщательно проклеить и уплотнить.

Схема усилителя для активного сабвуфера

Одна из оптимальных схем усилителя для активного сабвуфера — на микросхеме TDA7294. Ее основные преимущества:

  • Мощность до 100 Вт на нагрузке 8 Ом
  • Широкий диапазон питающих напряжений
  • Низкий уровень искажений
  • Встроенная защита от перегрузки и КЗ
  • Простота схемы

Схема усилителя на TDA7294 включает в себя следующие основные элементы:

  1. Микросхема TDA7294
  2. Конденсаторы фильтрации питания
  3. Входные разделительные конденсаторы
  4. Цепь обратной связи
  5. Фильтр Баттерворта 2-го порядка на входе

Для питания усилителя потребуется двухполярный источник ±35В. Частоту среза фильтра НЧ можно регулировать в диапазоне 50-150 Гц.


Настройка и проверка работы активного сабвуфера

После сборки всех компонентов необходимо настроить активный сабвуфер и проверить его работу:

  1. Установить оптимальную частоту среза кроссовера (обычно 80-100 Гц)
  2. Отрегулировать уровень громкости сабвуфера
  3. Настроить фазу сабвуфера относительно основных колонок
  4. Проверить отсутствие посторонних шумов и искажений
  5. Прогреть динамик на небольшой громкости в течение нескольких часов

Правильно настроенный активный сабвуфер должен органично дополнять звучание основной акустики, добавляя глубокий бас без гула и перегрузок.

Преимущества самодельного активного сабвуфера

Изготовление активного сабвуфера своими руками имеет ряд преимуществ по сравнению с покупкой готового устройства:

  • Существенная экономия средств
  • Возможность подобрать оптимальные компоненты
  • Настройка под конкретное помещение
  • Уникальный дизайн корпуса
  • Получение опыта и знаний по акустике

При грамотном подходе самодельный активный сабвуфер может превзойти по качеству звучания многие готовые модели в своей ценовой категории.


Часто задаваемые вопросы по сборке активного сабвуфера

Вот ответы на некоторые популярные вопросы по изготовлению активного сабвуфера своими руками:

Какой динамик лучше использовать для сабвуфера?

Для домашнего активного сабвуфера оптимально подойдет 10-12 дюймовый динамик мощностью 150-250 Вт от проверенных производителей, например Peerless, Dayton Audio, Seas.

Какой тип акустического оформления выбрать?

Для большинства случаев оптимальным вариантом будет закрытый ящик или фазоинвертор. Закрытый ящик проще в расчетах и изготовлении, фазоинвертор позволяет получить более глубокий бас.

Можно ли использовать автомобильный усилитель?

Теоретически можно, но автомобильные усилители рассчитаны на напряжение 12В и имеют менее качественное звучание по сравнению со специализированными усилителями для домашних сабвуферов.

Как определить оптимальный объем корпуса?

Оптимальный объем зависит от параметров конкретного динамика. Его можно рассчитать в специальных программах типа WinISD на основе параметров Тиля-Смолла динамика. Обычно это 20-50 литров для 10-12 дюймового динамика.


Какую частоту среза выставить на кроссовере?

Рекомендуемая частота среза для большинства домашних сабвуферов — 80-100 Гц. Точное значение подбирается экспериментально для конкретной акустической системы и помещения.


Как из пассивного сабвуфера сделать активный: инструкция

  • 1 Понятие сабвуфер

  • 2 Разница

    • 2.1 Пассивный

    • 2.2 Активный

  • 3 Переделка

    • 3.1 Расчет показателей

      • 3.1.1 Измерение

      • 3.1.2 Второе значение

      • 3.1.3 Эквивалентный объем

    • 3.2 Переделка корпуса

  • 4 Электрическая схема активного сабвуфера

Как из пассивного сабвуфера сделать активный

Как из пассивного сабвуфера сделать активный, часто спрашивают новички, заинтересованные в усовершенствовании автомобильной акустики. Если знать разницу между этими видами динамика, то процесс переделки не составит никакого труда.
Сложность процесса того, как сделать из пассивного сабвуфера активный, заключается в том, что надо суметь определить разницу в звучании и произвести правильные расчеты.

Понятие сабвуфер

Как переделать пассивный сабвуфер в активный

Новичку полезно будет знать, для чего вообще предназначен этот динамик. Нельзя ли просто использовать пару многоголосых динамиков и спокойно наслаждаться полноценным звучанием? Оказывается, нет.

Примечание. Как известно, сабвуфер предназначен для воспроизведения низких частот, которые имеют низкую локализацию. Если бы не было одного динамика, заключенного в отдельный корпус, то было бы сложно определить, из какой точки идет звук. Он будет казаться не реальным, слишком объемным и обволакивающим.

Кроме того, если раньше, когда не был придуман сабвуфер(см.Как сделать сабвуфер: дельные советы), колонки для воспроизведения различных частот, в том числе и низких, должны были быть громадными и дорогими, то с появлением отдельного саба все значительно упростилось, как в плане объема, так и себестоимости.

Схема динамика

Разница

Сабвуфер активный и пассивный

Итак, сабвуферы предназначены для воспроизведения низких частот. Это понятно. Но зачем существуют пассивный и активный их виды? В чем отличия? Попробуем разобраться.

Пассивный

Этот саб по своей конструкции представляет собой низкочастотник, заключенный в отдельный корпус. Чтобы добиться требуемого звучания от него, придется его подключать к двум отдельным элементам: внешнему усилителю и кроссоверу(см.Расчет кроссовера для акустики своими силами).
Последний не что иное, как разделительный фильтр, распределяющий частоты и направляющий их на динамики.

Активный

Пассивный сабвуфер и активный сабвуфер

Этот вид сабвуфера уже имеет в своей конструкции встроенный усилитель. Также встроен внутрь его и кроссовер. Это избавляет пользователя от сложного процесса подключения и настройка динамика тоже осуществляется довольно просто.

Примечание. Отметим, что из-за наличия собственного усилителя, активный саб надо отдельно подключать к питанию.

Можно сказать, что активный сабвуфер, это тот же пассивный, но переделанный. Сегодня такой динамик пользуется большей популярностью, нежели пассивный.
С другой стороны, активные сабвуферы стоят дороже и далеко не каждый пользователь может позволить себе такое удовольствие.

Переделка

Как сделать пассивный сабвуфер активным

Некоторые пользователи, чтобы не переплачивать за активный сабвуфер, решаются сделать его сами из пассивного. Идея интересная и полностью оправдавшая себя на практике.

Примечание. Переделка пассивного сабвуфера в активный подразумевает подключение к усилителю мощности и кроссоверу, которые надо встроить в динамик. Только вот настройка эта требует специфических знаний.

Расчет показателей

Переделка по схеме

Если бы мы делали активный сабвуфер полностью с нуля, то в первую очередь, нужно было бы скачать из интернета или найти другим способом программу для расчета акустических оформлений.

Примечание. К примеру, это может быть Джи Би Эл Спикер, включающая в себя еще две независимые графические схемы, нужные для определения необходимого объема и размера копуса, а также позволяющие своими силами выбрать два направления для корпуса.

К тому же, надо было бы найти известные значения Тиля-Смолла. Они нужны, кстати, и в нашем случае.

Известные параметры Тиля-Смолла

Дело в том, что излучатели, установленные в динамике, могут не соответствовать вышеприведенным параметрам. И тогда придется все измерять заново.

Измерение

Начали:

  • Сначала измеряется резонансная частота Fs. Этот параметр указывает частоту без любого дополнительного оформления.
    Вычисляется Fs так: излучатель подвешивается в воздухе на большом расстоянии от посторонних предметов, чтобы на это значение не влияли внешние характеристики;
  • Лучше измерять резонансную частоту в свободном гараже или другом помещении. Динамик подвешиваем на потолок;
  • Открываем программу Тон Генератор на компьютере;
  • Начальная частота ставится на 10Гц, а затем плавно шагом в 1Гц увеличивается частота. Одновременно надо смотреть на показания вольтметра. Благодаря приведенному ниже графику, можно определить требуемое значение;

График резонансной частоты

  • Приблизительной частотой динамика Fs при шаге 1Гц станет максимальное значение вольтметра;
  • Чтобы вычислить точное значение, потребуется поменять частоту уже не на 1Гц, а на пять сотых его части.

Примечание. Некоторые считают, что сильно низкая резонансная частота идеальная для сабвуфера. Это так, но частично, ведь для некоторых оформлений такой низкий резонанс может привести к помехам.

Второе значение
  • Затем измеряется полная электромеханическая добротность Qts. Интересно, что добротность имеет два показателя: механический и электрический.
    Первый определяется выбором материала подвеса. Измеряется добротность часто кустарным методом: покачиванием. Низкое значение добротности сабвуфера – 0,3/0,35, а высокое – 0,5/0,6.
  • Электромеханическую добротность находят по формуле, где значениями будут выступать две составляющие, одна из которых ниже резонансной частоты, а другая выше.

АЧХ сабвуфера

Эквивалентный объем

Наконец, третье значение, которое нам нужно будет вычислить, это эквивалентный объем Vac:

  • Для определения такого объема понадобится ящик-фазоинвертор с отверстием. В пассивном сабвуфере от производителя уже согласован объем такого ящика в сравнении с диаметром динамика. Поэтому ничего лишнего делать не нужно;
  • Опять же, по программе Тон Генератор определяем значение, как и в случае с резонансной частотой. Только вычисления проводятся по следующей формуле:

Формула определения Vac

Переделка корпуса

Для того чтобы получить высококачественное звучание, одних вычислений мало. Надо тщательно подготовить корпус сабвуфера, переделав его под активный вариант.
Что мы добились вычислениями? Определили внутренний объем ящика, длину и диаметр фазоинвертора.

Примечание. Считается, что переделать пассивный сабвуфер в активный намного сложно, чем все сделать заново своими руками. Таким образом, делается самодельный ящик с нужными отверстиями.

Одно знать нужно обязательно: активный сабвуфер (его корпус) должен состоять из 2-х отсеков. Излучатель или громкоговоритель находится в одном из отсеков, а усилитель, кроссовер и блок питания в другом.

Примечание. Изнутри к стенкам отсека, где будут находиться усилитель, блок питания и разделительный фильтр, рекомендуется приклеить фольгу. Она устраняет отрицательное воздействие внешних полей и минимизирует уровень шума.

Активный сабвуфер изнутри с 2-я отсеками

Электрическая схема активного сабвуфера

Что касается электрической составляющей активного сабвуфера, то она прорабатывается по следующей схеме.

Электрическая схема активного сабвуфера

Состоит активный сабвуфер из 4-х блоков:

  • Summators – то есть блок сумматоров;
  • Subwoofer driver или блок кроссовера;
  • Power amplifier или блок усилителя;
  • Power supply или блок питания (взаимодействующий с блоком охлаждения).

Принцип действия основан на следующих этапах:

  • Сначала звук идет в первый отсек — блок сумматоров. Здесь происходит суммирование обоих каналов: правый/левый;
  • Далее звук передается в кроссовер, где формируется сигнал;

Схема фильтра сабвуфера

  • После этого только, как сформировался сигнал, он поступает в усилитель, а уже затем в излучатель.

Итак, мы выяснили, что переделка может быть осуществлена своими руками. В данном случае будет крайне полезно посмотреть видео обзор по теме или соответствующие фото – материалы.
Действовать надо строго по инструкции. Таким образом, если все удастся осуществить, мы неплохо сэкономим, ведь цена на активный сабвуфер довольно высока.

  • Автор: Григорий Романчук