Как рассчитать фазоинвертор в корпус

Расчёт и настройка фазоинвертора акустической системы

Фазоинвертор (с точки зрения акустики) – это порт (труба, щель и т. д.) в корпусе акустической системы, обеспечивающий расширение воспроизводимого НЧ – диапазона за счёт резонанса этого порта на частоте более низкой, чем резонансная частота динамика.
Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон закрытого ящика, но и повысить коэффициент полезного действия. Тоннель фазоинвертора может выполняться различной формы и размещаться – на любой поверхности колонки.
При разработке акустической системы крайне важно правильно выполнить расчёт фазоинверторного короба, так как от этого зависит не только диапазон воспроизводимых частот, но и качество всего звука в целом.

Давайте индифферентно отнесёмся к многообразию теоретических аспектов, описывающих физику процессов в данном типе акустики, а сразу ответим на вопрос: «А почему, собственно?». Такой вопрос может возникнуть у энтузиаста, который рассчитал размеры фазоинвертора по известной формуле из умной книжки и убедился в её несостоятельности в процессе неудачного практического опыта!

Напрягаться сильно не придётся, потому как синьор Жан-Пьеро Матараццо (авторитетный специалист в области профессиональной акустики) уже помог нам разобраться в этом актуальном вопросе.
Вот что уважаемый итальянский специалист-акустик написал в статье «Теория и практика фазоинвертора»:

Конструкции фазоинверторов с тоннелем в виде трубы

Рис.1 Конструкции фазоинверторов с тоннелем в виде трубы

Одним из наиболее часто встречающихся пожеланий в электронной почте автора является – привести «магическую формулу», по которой читатель ACS мог бы сам рассчитать фазоинвертор. Это, в принципе, нетрудно. Фазоинвертор представляет собой один из случаев реализации устройства под названием «резонатор Гельмгольца» (Рис.1 а). Частоту настройки резонатора Гельмгольца (или фазоинвертора, что одно и то же) можно рассчитать по формуле:

где: Fb – частота настройки (Гц), с – скорость звука (344 м/с), S – площадь сечения тоннеля (кв. м), L – длина тоннеля (м), V – объем ящика (куб. м), π = 3,14.

Эта формула действительно магическая, в том смысле, что настройка фазоинвертора не зависит от параметров динамика, который будет в него установлен. Объём ящика и размеры тоннеля частоту настройки определяют раз и навсегда. Всё, казалось бы, дело сделано.
Приступаем.
Пусть у нас есть ящик объёмом 50 л. Мы хотим превратить его в корпус фазоинвертора с настройкой на 50 Гц. Диаметр тоннеля решили сделать 8 см. По только что приведённой формуле частота настройки 50 Гц получится, если длина тоннеля будет равна 12,05 см. Аккуратно изготавливаем все детали, собираем их в конструкцию, как на Рис.1 б), и для проверки измеряем реально получившуюся резонансную частоту фазоинвертора.
И видим, к своему удивлению, что она равна не 50 Гц, как полагалось бы по формуле, а 41 Гц. В чем дело и где мы ошиблись? Да нигде. Наш свежепостроенный фазоинвертор оказался бы настроен на частоту, близкую к полученной по формуле Гельмгольца, если бы он был сделан, как показано на Рис.1 в). Этот случай ближе всего к идеальной модели, которую описывает формула: здесь оба конца тоннеля «висят в воздухе», относительно далеко от каких-либо преград. В нашей конструкции один из концов тоннеля приближается к стенке ящика. Для воздуха, колеблющегося в тоннеле, это небезразлично, из-за влияния «фланца» на конце тоннеля происходит как бы его виртуальное удлинение. Фазоинвертор окажется настроенным так, как если бы длина тоннеля была равна 18 см, а не 12, как на самом деле.

Казалось бы, если тоннель полностью разместить снаружи ящика, Рис1.а) – справа, у нас получается резонатор Гельмгольца в чистом виде. Однако на практике и тут существует эмпирическая зависимость «виртуального удлинения» тоннеля в зависимости от его размеров.
Для круглого тоннеля, один срез которого расположен достаточно далеко от стенок ящика (или других препятствий), а другой находится в плоскости стенки, это удлинение приблизительно равно 0,85D.

Теперь, если подставить в формулу Гельмгольца все константы, ввести поправку на «виртуальное удлинение», а все размеры выразить в привычных единицах, окончательная формула для длины тоннеля диаметром D, обеспечивающего настройку ящика объёмом V на частоту Fb, будет выглядеть так:

Здесь частота Fb – в герцах, объем V – в литрах, а длина L и диаметр D тоннеля – в миллиметрах, как нам привычнее.

Геометрические размеры тоннеля имеют свои ограничения. Великий исследователь акустических систем Р. Смолл показал, что минимальное сечение тоннеля зависит от диаметра динамика, наибольшего хода его диффузора и частоты настройки фазоинвертора. Смолл предложил совершенно эмпирическую, но безотказно работающую формулу для вычисления минимального размера тоннеля:

Формулу свою Смолл вывел в привычных для него единицах, так что диаметр динамика Ds, максимальный ход диффузора Xmax и минимальный диаметр тоннеля Dmin выражаются в дюймах. Частота настройки фазоинвертора – как обычно, в герцах.

Очень часто оказывается, что, если правильно выбрать диаметр тоннеля, он выходит невероятно длинным. А если уменьшить диаметр, появляется шанс, что уже на средней мощности тоннель «засвистит». Помимо собственно струйных шумов, тоннели небольшого диаметра обладают ещё и склонностью к так называемым «органным резонансам», частота которых намного выше частоты настройки фазоинвертора и которые возбуждаются в тоннеле турбулентностями при больших скоростях потока.
Когда расчётная длина тоннеля получается такой, что он почти помещается в корпусе и требуется лишь незначительно сократить его длину при той же настройке и площади сечения, я рекомендую вместо круглого использовать щелевой тоннель аналогичной площади, причём размещать его не посреди передней стенки корпуса, как на Рис.2 а), а вплотную в одной из боковых стенок, как на Рис.2 б).

Конструкции фазоинверторов с щелевыми тоннелями

Рис.2 Конструкции фазоинверторов с щелевыми тоннелями

Тогда на конце тоннеля, находящемся внутри ящика, будет сказываться эффект «виртуального удлинения» из-за находящейся рядом с ним стенки. Опыты показывают, что при неизменной площади сечения и частоте настройки тоннель, показанный на Рис.2 б), получается примерно на 15% короче, чем при конструкции, как на Рис.2 а).
Щелевой фазоинвертор, в принципе, менее склонен к органным резонансам, чем круглый, но, чтобы обезопасить себя ещё больше, я рекомендую устанавливать внутри тоннеля звукопоглощающие элементы, в виде узких полосок фетра, наклеенных на внутреннюю поверхность тоннеля в районе трети его длины.

Дальнейшего снижения длины тоннеля можно добиться использованием фазоинверторов конической, экспоненциальной форм, а также формы в виде песочных часов. Поскольку подобные технологии конструктивно сложны и не нашли широкого распространения в радиолюбительской практике, то и рассматривать их в рамках данной статьи мы не станем. А лучше сдобрим пройденный материал парой онлайн считалок, позволяющих рассчитать трубчатые и щелевые фазоинверторы без излишнего напряга, калькулятора и деревянных счёт.

Но сначала зададимся резонным вопросом: а на какую резонансную частоту следует настраивать фазоинвертор?
Ответ очень прост – на оптимальную частоту. Если частота резонанса фазоинвертора будет выше оптимальной, т. е. она будет находиться близко к резонансной частоте динамика в закрытом ящике, то мы получим на АЧХ выпячивающий горб, вследствие чего звучание будет бочкообразным.
Если частоту выбрать чересчур низкой, то подъём НЧ уровня не будет чувствоваться, т. к. на этой частое отдача динамика окажется слишком слабой и усиливать окажется нечего.
Таким образом – частоту резонанса фазоинвертора следует выбрать немногим ниже частоты резонанса динамика в закрытом ящике, т. е. в той области, где у динамика происходит некоторый спад звукового давления. Этот спад компенсируется подъёмом фазоинвертора, что, в конечном итоге, приведёт к расширению нижней границы воспроизводимых частот.

В большинстве практических конструкций – частота резонанса фазоинвертора составляет 0,61. 0,65 от частоты резонанса динамика в закрытом ящике.

А как легко и просто можно узнать частоту резонанса громкоговорителя в закрытом ящике – мы с вами подробно обсудили на этой странице . Итак калькулятор:

Онлайн расчёт диаметра и площади сечения фазоинвертора

Диаметр тоннеля – это величина, имеющая практический смысл только для фазоинверторов круглого сечения Площадь сечения – характеризует как трубчатые, так и щелевые фазоинверторы.

Рассчитаем длину тоннеля фазоинвертора по объёму ящика, резонансной частоте фазоинвертора и диаметру/ площади сечения тоннеля:

Расчёт длины тоннеля фазоинвертора

Посчитанная длина тоннеля верна как для цилиндрических фазоинверторов, так и для щелевых фазоинверторов, находящихся на значительном расстоянии от стенки. Если щелевой фазоинвертор расположен вплотную к одной из стенок, как на Рис.2 б), то его длину следует укоротить на 15%.

Простая методика настройки фазоинвертора

«Колонкостроительством» я начал заниматься ещё в начале 80-х. Вначале это был просто «динамик в ящике», но затем, конечно, я принялся изучать влияния параметров ящика (и фазоинвертора) на звучание динамика.

Попав на этот автомобильный сайт, я увидел много «сабвуферостроителей», и был сильно поражён, что для подавляющего большинства это просто «динамик в ящике», и чем больше размер динамика и ящика, тем лучше. Да, в некоторой степени, для закрытого ящика это верно. Но никак не для фазоинвертора…

Фазоинвертор требует тщательной настройки. А что мы видим на практике? В качестве фазоинвертора люди монтируют канализационные трубы непонятной длины, делают «щелевые фазоинверторы» по образу: «по этим отличным размерам Петя делал», ставят при этом совсем другой динамик. Тот, кто не может сделать по нормальному – изготавливает закрытый ящик (и правильно делает!).

Конечно же, есть такие отличные программы для моделирования акустики, к примеру, JBL SpeakerShop. Но они потребуют от вас введения множества исходных параметров. И даже зная эти параметры, расхождение в реальности получится, просто большое (динамик окажется совсем другой, короб немного различается по размерам, наполнителя не знаем, сколько нужно, фазоинверторная труба немного другая и т.п.)

Есть простой метод для настройки фазоинвертора, при которой не потребуется знать правильные исходные данные для ваших динамиков, ящиков, а также не требуются сложные измерительные приборы или математические расчёты, а также не потребуются очень сложные измерительные приборы или же расчёты математические. Скажу проще, всё уже было давно продумано и проверено на практике!

Методика настройка фазоинвертора, даёт погрешность 5%. И существует более 30-ти лет. Я ей пользовался еще, будучи школьником.

Для начала, нужно разобраться, чем ящик с фазоинвертором отличается от закрытого ящика?

Каждый динамик, как механическая система, обладает собственной резонансной частотой. Выше этой частоты динамик звучит «довольно гладко», а вот ниже – уровень, создаваемого им звукового давления, падает. Причём падает со скоростью 12 дБ на октаву (т.е. в 4 раза на двукратное снижение частоты). За «нижнюю границу воспроизводимых частот» принято считать частоту, на которой уровень падает на 6 дБ (т.е. в 2 раза).

Установив динамик в ящик, его резонансная частота немного повысится, из-за того, что к упругости подвеса самого диффузора добавится упругость сжимаемого в ящике воздуха. Подъём резонансной частоты неминуемо «потянет за собой» вверх и нижнюю границу воспроизводимых частот. Чем меньше объём воздуха в ящике, тем выше его упругость, и, следовательно, выше резонансная частота. Отсюда и возникает желание «сделать ящик побо-о-о-ольше».

Сделать ящик «побольше» в некоторой степени можно не увеличивая его физические размеры. Для этого ящик заполняют демпфирующим материалом, например, ватой. Не будем вдаваться в физику этого процесса, но по мере увеличения количества такого наполнителя, резонансная частота динамика в ящике понижается (увеличивается «эквивалентный объём» ящика). Если же наполнителя будет слишком много, то резонансная частота начинает повышаться снова.

Опустим влияние размеров ящика на другие параметры, такие как добротность. Оставим это опытным «колонкостроителям». В большинстве практических случаев, из-за ограниченного пространства, объём ящика получается довольно близкий к оптимальному (мы же не строим колонки размером со шкаф). И смысл статьи, не загружать вас сложными формулами и расчётами.

Отвлеклись. Ну, с закрытым ящиком теперь всё ясно, а что же даёт нам фазоинвертор? Фазоинвертор – это «труба» (не обязательно круглая, может быть и прямоугольного сечения и узкая щель) причём определённой длины, которая совместно с объёмом воздуха в ящике обладает собственным резонансом. На этом «втором резонансе» поднимается звуковая отдача колонки. Необходимо выбрать частоту резонанса немного ниже частоты резонанса динамика в ящике, т.е. в той области, где у динамика начинается спад звукового давления. Таким образом, там, где у динамика начинается спад, возникает подъём, который в какой-то степени этот спад компенсирует, расширяя нижнюю граничную частоту воспроизводимых частот.

Кстати, ниже частоты резонанса фазоинвертора спад звукового давления будет круче, чем у закрытого ящика и составит 24 дБ на октаву.

Следовательно, фазоинвертор позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот в сторону нижних частот. Так как же выбрать частоту резонанса фазоинвертора?

Если частота резонанса фазоинвертора будет выше оптимальной, т.е. она будет находиться близко к резонансной частоте динамика в ящике, то мы получим «перекомпенсацию» в виде выпячивающегося горба на частотной характеристике. Звучание станет бочкообразным. Если частоту выбрать чересчур низкую, то подъём уровня не будет чувствоваться, т.к. на низких частотах отдача динамика падает слишком сильно (недокомпенсировали).

Это очень тонкий момент – или фазоинвертор даст эффект, или не даст ничего, или, наоборот, испортит звучание! Частоту фазоинвертора необходимо выбирать очень точно! Но где взять эту точность в гаражно-домашней ситуации?

На самом деле, коэффициент соразмерности между частотой резонанса динамика в ящике и частотой резонанса фазоинвертора, в подавляющем большинстве реальных конструкций составляет 0,61 – 0,65, и если принять его равным 0,63, то погрешность составит не больше 5%.

Кому интересно почитать теорию рекомендую:
1. Виноградова Э.Л. «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками», Москва, изд. Энергия, 1978
2. «Ещё о расчёте и изготовлении громкоговорителя», ж. Радио, 1984, №10
3. «Настройка фазоинверторов», ж. Радио, 1986, №8

Теперь перенесём теорию на практику – так нам ближе.

Как же измерить резонансную частоту динамика в ящике? Как известно, на резонансной частоте, «модуль полного электрического сопротивления» (Impedance) звуковой катушки возрастает. Проще говоря – сопротивление возрастает. Если для постоянного тока оно составляет, к примеру, 4 Ома, то на резонансной частоте оно вырастет до 20 — 60 Ом. Как это измерить?

Для этого, последовательно с динамиком нужно включить резистор номиналом на порядок выше собственного сопротивления динамика. Нам подойдёт резистор номиналом 100 – 1000 Ом. Кстати, измеряя напряжение на этом резисторе, мы можем оценивать «модуль полного электрического сопротивления» звуковой катушки динамика. На частотах, где сопротивление динамика будет высокое – напряжение на резисторе будет наименьшим, и наоборот. Так, а чем измерить?

Абсолютные значения нам не важны, нам нужно лишь найти максимум сопротивления (минимум напряжения на резисторе), частоты сравнительно низкие, поэтому можно воспользоваться обычным тестером (мультиметром) в режиме измерения переменного напряжения. А где взять источник звуковых частот?

Конечно, в качестве источника лучше использовать генератор звуковых частот… Но оставим это профессионалам. Проще всего создать компакт-диск с записанными треками звуковых частот, созданный в какой-либо компьютерной программе, например, CoolEdit или Adobe Audition. Даже я, имея измерительные приборы дома, создал CD на 99 треков, по несколько секунд каждый, с рядом частот от 21 до 119 Гц, с шагом 1 Гц. Очень удобно! Переключаешь треки – меняешь частоту. Частота равна номеру трека + 20. Довольно просто!

Процесс измерения резонансной частоты динамика в ящике выглядит следующим образом: «затыкаете» отверстие фазоинвертора (куском фанеры и пластилином) включаете CD на воспроизведение, устанавливаете приемлемую громкость, и, не изменяя её, «прыгаете» по трекам и находите трек, на котором напряжение на резисторе будет минимально. Всё – теперь частота вам известна.

Кстати, параллельно, измеряя резонансную частоту динамика в ящике, вы можете подобрать оптимальное количество наполнителя для вашего ящика! Постепенно добавляя количество наполнителя, смотрите изменение резонансной частоты. Находите то оптимальное количество, при котором резонансная частота будет минимальная.

Зная значение «резонансной частоты динамика в ящике с заполнителем» легко найти оптимальную резонансную частоту фазоинвертора. Просто-напросто умножьте её на 0,63. К примеру, получили резонансную частоту динамика в ящике 62 Гц – следовательно, оптимальная частота резонанса фазоинвертора будет примерно 39 Гц.

Теперь «открываем» отверстие фазоинвертора, и, изменяя длину трубы (тоннеля) или её сечение, настраиваем фазоинвертор на требуемую частоту. Как это сделать?

Да с помощью того же резистора, тестера и CD! Только нужно не забывать, что на частоте резонанса фазоинвертора, наоборот, «модуль полного электрического сопротивления» катушки динамика падает до минимума. Поэтому, искать вам нужно не минимум напряжения на резисторе, а, наоборот максимум – первый максимум, который находится ниже частоты резонанса динамика в ящике.

Конечно, частота настройки фазоинвертора будет отличаться от требуемой. И поверьте – очень сильно… Обычно, в сторону низких частот (недокомпенсация). Для повышения частоты настройки фазоинвертора нужно укорачивать тоннель, либо увеличивать площадь его поперечного сечения (диаметр). Делать это нужно понемногу, по полсантиметра…

Примерно так будет выглядеть в области нижних частот модуль полного электрического сопротивления динамика в ящике с оптимально настроенным фазоинвертором:

Вот, и вся методика. Очень просто, и в то же время, даёт довольно правильный результат.

Расчет корпуса под автодинамики

Акустическая система: 3-полосная коаксиальная
Диаметр: 150 х 230 мм
Диапазон частот: 50 — 21000 Гц
Мощность номинальная: 100 Вт
Мощность максимальная: 300 Вт
Чувствительность, дБ: 92 дБ
Диапазон Гц50 — 21000 Гц
Полипропиленовый НЧ диффузор. Резиновый подвес НЧ

Как рассчитать корпус под эти колонки, хочу их использовать не в машине, а в домашних условиях. Какой короб выбрать, толщина, материал, фазоинвертор и прочее. Кто в курсе прошу откликнуться, очень умных с советом погуглить прошу пройти мимо.

Без названия.jpg (133.16 KiB) Скачиваний: 1319

Сам по профессии столяр, так что могу смастерить из дерева или фанеры почти любой корпус, только какие размеры использовать и толщину, для меня загадка. Уверен что здесь есть гуру, для кого это как семечки, прошу откликнутся.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вт апр 10, 2018 20:51:08

Что бы правильно все сделать, нужно для начала измерить параметры конкретного динамика. На основе полученных данных рассчитывается ящик, или фазоинвертор. Потом идет компромисс между рассчитанным коробом и приемлемыми размерами с учетом ухудшения характеристик. Книг написано на эту тему множество, что говорит о не однозначности результата.
Ну и то, что пишут китайцы может оказаться совсем далеко от истины. В частности смущает нижняя граница в 50 герц. Завал громкости на этой частоте будет приличный. Опять же резонансная частота (см. выше про измерение параметров). От нее будет зависеть размер корпуса и фазоинвертора.
Так что внятного ответа (типа х*х*х, труба 50 мм длиной 120) получить не удастся.
Подробно расписывал, потому что у самого похожие динамики. После измерения реальные характеристики оказались вообще ни в п.. ни в красную армию. Так как тоже столярничаю, сколотил ящик 180* 250*300, что бы на полку влез. Фанера 12мм. Максимально герметизировал. К компу подключил через усилитель. На большее они не годны. Да и вообще автомобильная акустика рассчитана на работу в открытом ящике, то есть без задней стенки. Ну и качество как то не подразумевается.
В журналах «радио» пытались сделать на таких. Попадалось описание с чертежами. Поройтесь.

gsmart
Сообщений: 14295
Зарегистрирован: Сб фев 11, 2017 15:59:13
Откуда: 57 RUS

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вт апр 10, 2018 22:31:07

maratmd писал(а): Как рассчитать корпус под эти колонки, хочу их использовать не в машине, а в домашних условиях.

Автомабильные динамики в квартире будут звучать очень погано, т.к. изначально расчитываются для работы в обьёме, равному обьёму среднестатической легковушки. Обьем любой жилой комнаты будет в разы больше.

minakan
Сообщений: 2204
Зарегистрирован: Вт июл 27, 2010 11:31:59
Откуда: Кххх

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вт апр 10, 2018 23:34:58

Калькулятор TQWP (четверть волнового рупора) можно скачать тут:
http://www.mh-audio.nl/sql7/ViewDownloadFiles.asp
Вводятся параметры динамика, калькулятор выдает размеры ящика.
http://www.mh-audio.nl/sql7/ViewDownloadFiles.asp
Был и на русском, тот чертежи выдавал.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 05:20:25

minakan , вот о том и речь была.
Первый параметр — резонансная частота. Какая?
Потом добротность. С откуда ТС её будет брать?

maratmd
Сообщений: 2
Зарегистрирован: Вт апр 10, 2018 10:47:40
Откуда: Казань

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 05:45:11

Короче идея у меня оказалась не охти, если и делать ящик под эти динамики, не поймешь как правильно сделать (про все эти параметры я не шарю), да еще и в квартире оказывается пагано будут звучать. Тогда лучше продать наверное.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 08:19:38

Можно использовать по прямому назначению — в машину. Или на крайняк, как я — бухтелку для компа.

minakan
Сообщений: 2204
Зарегистрирован: Вт июл 27, 2010 11:31:59
Откуда: Кххх

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 15:52:50

Зашугали человека, для TQWP добротность не важна, по крайней мере распространенный калькулятор ее не требует. Резонансную частоту можно померить с помощью «резонометра» (мультивибратор на двух транзисторах П213). Пусть начинающие дерзают, а для опытных есть тема для холиворов.
Зы в файле есть макросы, их надо разрешить к исполнению.
Резонометр
Вложения imageproxy.php.gif резонометр (11.9 KiB) Скачиваний: 7928 TQWP-rus1-3.zip (514.23 KiB) Скачиваний: 846

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 18:28:46

Ну так как не понять, что в столярке есть пара частотомеров.

minakan
Сообщений: 2204
Зарегистрирован: Вт июл 27, 2010 11:31:59
Откуда: Кххх

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 20:23:15

Ну хоть мультиметр то нужен, в не самом дорогих m890 или dt832 частотомер есть. Если нет даже мультиметра, то я сдаюсь.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 11, 2018 21:05:28

В молодости мы узнавали резонанс и настраивали фазоинвертор по синтезатору или бас гитаре. Шаг конечно не 1 герц, но вполне удовлетворительно. Но не суть. Динамики в принципе не совсем для дома, так что выкаблучиваться вряд ли стОит.

As
Сообщений: 42087
Зарегистрирован: Пт янв 23, 2009 19:20:05

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вт июн 26, 2018 12:26:57

Оформление «Трансмиссионная линия» не только мало критично к добротности динамика, но и позволяет расширить воспроизводимый диапазон ниже резонансной частоты. Да, размеры АС будут чуть больше, чем у ФИ — но зато запросто реализуется диапазон воспроизведения «от 50 герц», да и звучание, после некоторой настройки, неплохое получается. Единственное замечание — про заявленную мощность. Как всегда, она завышена раз в пять, 20 ватт для такой АС — в самый раз, при ста она просто саморазрушится.

Aimpus
Сообщений: 58
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2018 08:46:43

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вс дек 23, 2018 10:09:36

Зря вы так. Автодины могут звучать в квартире не хуже чем в авто, проверено на личном опыте. Если вам все еще интересна эта тема, могу подробно описать как сделано это у меня. в расчетах короба ничего сложного, как вам показалось, абсолютно нет

Добавлено after 2 minutes 44 seconds:

Если пытаться засунуть автодин в корпус с фазоинвертором, то точно не стоит. Но есть замечательный корпус типа «труба Войта», он же «TQWP», в котором автодины играют не хуже чем акустика за 18К

SashaN123
Сообщений: 812
Зарегистрирован: Сб июл 02, 2016 20:22:23

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Пн дек 24, 2018 15:11:53

У автодинов добротность обычно большая. Поэтому можно с расчетами не париться и в открытый ящик поставить. Сзади можно панель пассивного сопротивления попробовать поставить. Может получше будет. Для небольших комнат можно использовать. Так как там низкие частоты обычно не особо нужны из-за собственных НЧ резонансов комнаты. Если низких не хватает, то можно сабвуфер добавить.

As
Сообщений: 42087
Зарегистрирован: Пт янв 23, 2009 19:20:05

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вс янв 13, 2019 14:49:40

Открытый ящик для нижней границы в 50 герц будет иметь неприличные размеры! ТЛ — легко справится с повышенной добротностью динамика, возможно, лишь придётся чуть снизить частоту настройки (что автодинамику будет только на пользу, у них резонансная частота обычно около 60-80 герц. )

Wladimir.RU
Сообщений: 17
Зарегистрирован: Пн мар 11, 2019 22:11:45

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Вт апр 02, 2019 22:33:21

Тема подзаглохла, но может кто подскажет.
Тоже валялись автодинамики 13 см. Решил пристроить их в гараже. Сделал для них корпус из сантех отвода для трубы на 110. Отлично подошли , только бортик возле уплотнителя срезал. Получилось типа Орто. При чём звучат чисто и легко.

Низов только мало. Усилитель 2.1 поэтому для эксперимента попробовал добавить ещё метр трубы в басовому канале — получилось типа Трубы Войта

Басы реально прибавились.
Может подскажете какой длины должна быть такая труба в таком варианте?
Понимаю, что выглядит непривычно, но для гаража меня устраивает. Всё пластмассовое и полипропиленовое. Сырости и мороза не боится. Звучит громко без бубнения.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 03, 2019 07:45:41

Wladimir.RU писал(а): Может подскажете какой длины должна быть такая труба в таком варианте?

Берем 1/4 длины волны нижней частоты. При частоте 100 герц длина волны = 3,4 метра. Соответственно при 1/4 = 85 см. Зависимость линейная. Подробнее запросто ищется в инете.

Wladimir.RU
Сообщений: 17
Зарегистрирован: Пн мар 11, 2019 22:11:45

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 03, 2019 13:00:56

Wladimir.RU писал(а): Может подскажете какой длины должна быть такая труба в таком варианте?

То есть , если сейчас у меня длина трубы 1 метр, то обрезать ничего не нужно? Получается, что она настроена на 85 Гц, а чтобы настроить на 50 Гц, нужна длинна трубы 1,7 метра?

Последний раз редактировалось Wladimir.RU Ср апр 03, 2019 13:08:17, всего редактировалось 1 раз.

SSkot
Сообщений: 3419
Зарегистрирован: Пн июл 23, 2018 10:36:20
Откуда: Казань

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Ср апр 03, 2019 13:08:13

У богатых свои причуды. Люди ищут динамики под корпус который у них есть, а он готов сделать корпус под непонятно какие динамики.
Если есть доступ к столярке, не проще ли сделать корпуса понравившейся заводской АС и мжт немного улучшить, фанеру потолще, ребра жесткости, лак, шпон. Динамики нарыть проще, в том числе и новые.

vem566
Сообщений: 4532
Зарегистрирован: Вс янв 24, 2010 13:14:02
Откуда: Омск

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Чт апр 04, 2019 15:49:51

Wladimir.RU писал(а): чтобы настроить на 50 Гц, нужна длинна трубы 1,7 метра?

Именно так. Только совершенно правильно отметил SSkot — баловство это. Жесткость канализационной трубы никакая. Поэтому будет все это дребезжать и добавлять своего звука. Да и сечение трубы маловато для динамиков 13 см.

phpBB Mobile / SEO by Artodia.

Расчет фазоинвертора онлайн калькулятор. Блог › Простая методика настройки фазоинвертора

Сабвуфер – это важная часть любой полноценной акустической системы. В некоторых случаях низкочастотную колонку можно собрать своими руками. При этом нужно учитывать ряд важных характеристик сабвуфера, чтобы колонка звучала так, как надо.

Один из главных параметров низкочастотной колонки – это размер корпуса. С материалом, из которого будет выполняться короб, определиться весьма просто – следует использовать плотный и твердый материал, хорошо поглощающий звук – например, прессованную древесину средней плотности. С размерами же все не так просто. Для расчета правильных линейных параметров короба используются специальные программы, которыми нужно научиться пользоваться.

Прежде чем приступать к расчету корпуса, следует определиться с типом короба. Он может быть:

открытым – с фазоинвертором – цилиндрическим отверстием в одной из стенок, которое позволяет звуку лучше фокусироваться;
закрытым – с полнотелыми стенками и герметичным корпусом.

Очевидно, что качество низкочастотной колонки напрямую зависит от диаметра динамического излучателя – чем он больше, тем лучше. Поэтому колонка по определению не может быть маленькой, если хочется добиться максимально качественного звучания. Кроме того, форма корпуса должна быть строго определенной – кубической или прямоугольной. Усвоив эти базовые принципы, можно приступать к расчету размеров.

Расчет закрытого корпуса сабвуфера

Если правильный динамик уже был подобран и остается только разместить его в подходящем корпусе, задача становится весьма простой. Рассчитать короб для низкочастотной колонки при помощи специальной программы – дело нехитрое, если разобраться в ее интерфейсе. Можно сказать, что куда более сложно будет красиво оформить этот короб. В результате расчета должен получиться ящик с таким объемом, чтобы звук из динамика, встроенного в него, имел максимально прямолинейную амплитудно-частотную характеристику в том или ином помещении или внутри салона автомобиля.

Для расчета корпуса предстоит пользоваться одной из предназначенных для этого программ; их существует огромное множество, и подойдет, в принципе любая. Хороший вариант – JBL SpeakerShop, она бесплатна и имеет несложный интерфейс, в котором без труда разберется и неопытный пользователь. Единственная проблема – программа полностью на английском языке, что может стать препятствием для некоторых людей. Впрочем, какие-то особые познания и не понадобятся – главное, нажимать на нужные кнопки.

Для того, чтобы правильно настроить программу на расчет требуемого короба, необходимо найти инструкцию или техпаспорт, прилагающийся к низкочастотному динамику. В нем нужно найти параметры Тиля-Смолла:

Fs – резонансная частота излучателя, измеряется в герцах;
Vas – эффективный объем корпуса, рассчитывается в литрах;
Qts – добротность динамика, которая представляет собой совокупность физических сил, возникающих вблизи излучателя в процессе его работы и связанных с его подвижностью.

В техпаспорте динамика можно найти и другие параметры – если они известны, в программу можно ввести и их, но это совсем не обязательно. Для достаточно точного расчета короба достаточно и трех вышеперечисленных показателей.

Процесс расчета

Расчет производится следующим образом:

Чистый объем – объем корпуса, не занятый ничем. В него не включается пространство, занимаемое портом фазоинвертора и корпусом излучателя, а также звукопоглощающим материалом, которым обиваются стенки ящика изнутри.
Настройка порта – подбор размеров фазоинвертора таким образом, чтобы при определенной частоте (в случае с сабвуфером – низкой) звук усиливался и получал линейную АЧХ.

Расчет чистого объема корпуса

Действовать предстоит точно так же, как и в случае закрытого короба. Открываем программу для расчета, вводим показатели Fs, Vas и Qts в соответствующие поля. Выстраиваем расчетную АЧХ, которую затем изменяем, подгоняя расчетный объем корпуса сабвуфера.

К получившемуся объему следует добавить несколько литров в счет объема, который будет занят корпусом динамика и портом фазоинвертора. С динамиком все понятно, но как узнать, сколько места займет фазоинвертор?

Расчет порта фазоинвертора

Порт фазоинвертора тоже будет рассчитываться при помощи специальной программы – BassPort. Эта программа предназначена именно для сабвуфером, так как для низких частот требуется фазоинвертор с определенными параметрами.

Пользоваться программой несложно:

вводим частоту фазоинвертора;
указываем чистый объем короба;
эффективная площадь мембраны излучателя, для расчета которой понадобится узнать диаметр динамика;
пиковая амплитуда колебания диффузора, ее можно узнать из инструкции к динамику;
внизу главного окна выбираем форму трубки;
указываем габариты фазоинвертора;
после нажатия на кнопку «рассчитать» программа выдаст недостающие параметры порта: его длину, объем, который нужно добавить к чистому объему короба, скорость ветра в трубке и т. д.

Расчет короба для сабвуфера: видео

Характеристики ящика (фазоинвертора) напрямую влияют на звучание динамика. В автомобильной акустике зачастую этому не уделяется должное внимание, там используют принцип — чем больше динамик в ящике, тем лучше. Фазоинвертор требует тщательной настройки, а не использования подручных материалов. Кому лень занимается подсчётами и замерами, используют закрытый ящик.

Для расчёта фазоинвертора, применяют программы моделирования (Bass Port) , но для получения результата, нужно ввести множество параметров. И даже если вы их знаете, то часто получается большое расхождение с конечным результатом. С помощь простого метода расчёта фазоинвертора, вам не потребуется знать данные для ваших динамиков, ящиков, без сложных математических вычислений и измерительных приборов. Методика существует 30 лет, погрешность всего 5%.

Отличия фазоинвертора

Каждый динамик обладает резонансной частотой. При работе выше этого показателя — получается хорошее звучание, а ниже — уровень давления падает на 12 дБ на октаву (частоты снижаются в 2 раза). Нижней планкой воспроизводимости, считают уровень в 6 дБ. Монтажом динамика в ящик, повышается резонансная чистота, за счёт дополнительной упругости воздуха. Повышение резонансной частоты, тянет вверх и нижнюю границу. Чем меньше воздуха в ящике, тем лучше упругость и больше показатели.

Сделать «большой ящик», можно не увеличивая его размер. Для этого используют материал с демпферными свойствами (вата). Чем больше его находиться в ящике, тем ниже частота динамика. Но когда наполнителя слишком много, это даёт обратный эффект. Для неопытных людей, не важны добротность ящика и его размеры. В большинстве случаев размер колонки получается оптимальным.

Фазоинвертор — труба, необязательно круглой формы, определённой длины, которая обладает резонансом. Благодаря «второму резонансу», поднимаются показатели звуковой отдачи колонки. Частота колебания динамика, находящегося в ящике, должна быть ниже, чем в обычном состоянии. Так, компенсируется спад и расширяется звучание. Эти показатели у фазоинвертора, будут выше на 24 дБ чем у зарытого ящика. Он расширяет нижние частоты динамика.

Чтобы избежать бочкообразного звучания , показатели резонанса не должны быть выше чем у закрытого ящика. А если частота слишком низкая, то характеристики динамика падают. В этом и заключает суть настройки фазоинвертора, чтобы получить положительный эффект и не испортить звучание. И в домашних условиях можно добиться хорошего звучания с погрешность в 5%.

Расчёт фазоинвертора

При резонансе, сопротивление звуковой катушки растёт. Для измерения, к динамику последовательно подключают резистор, номинал которого выше сопротивления динамика на порядок, от 100 — до 1000 Ом. При измерении напряжения можно оценить сопротивление звуковой катушки. На частотах, где будет высокое сопротивление — напряжение на резисторе минимально и наоборот.

Нам не важны абсолютны значения, только максимальное сопротивление на катушке (минимальное на резисторе). Для этого воспользуемся мультиметром в режиме замера переменного напряжения . В качестве источника, профессионалы используют генератор звуковых частот. А для нашей задачи подойдёт специальный компакт диск.

Процесс измерения выглядит таким образом:

Отверстие фазоинвертора затыкается куском фанеры.
Диск с записями звуковых частот включается на приемлемую громкость.
Переключая по трекам, следим за напряжением на резисторе, как только она прыгнет до минимума, вот и нужная частота.

Побочно, подбирается оптимальный объем наполнителя для динамика, постепенно добавляя небольшое количество и отслеживая колебания резонансной частоты. А найдя этот параметр, нужно его умножить на 0,63 , и получится необходимая частота для фазоинвертора. Но нам нужно ещё измерить длину, для этого открываем отверстие, включаем тестовый диск с записью. И смотрим на показание резистора. Но теперь ищем не минимальное сопротивление, а максимальное. Частота фазоинвертора будет сильно отличаться от нужной. Для его повышения укорачивают длинную тоннеля или увеличивают его диаметр.

Расчёт показателей с помощью программы Bass Port

Интерфейс программы прост и понятен, все поля и настрой подписаны.

Необходимо ввести эти параметры:

Расчёт фазоинвертора по методике журнала «Радио»

Собираем схему с генератором звуковой частоты и резистором в 1000 Ом, меньшую мощность брать не рекомендуется. Динамики размещаем вдали от потолка и стен. Подключаем вольтметр и измеряем напряжение на частоте 500 Гц . И находим максимальные (Fs) и минимальные показатели (Us). Чтобы узнать необходимый объем ящика (V), берём такого же размера коробку с дыркой под динамик, но не из картона. Устанавливаем динамик и герметизируем все отверстия. Проводим измерения и вычисляем Fs. Полученные данные подставляем в формулу: Vas = ((Fs ’/ Fs)^2-1)* V.

Для настройки фазоинвертора, закрываем отверстие туннеля и вычисляем максимальный показатель (Fs), добавляем звукопоглощающий материал и снова замеряем. Полученный результат добавляем в формулу Fb = 0,63* Fs . Длина туннеля вычисляется: LV= 31*10^3* S /(Fb ^2* V), где S — площадь порта фазоинвертора (в см ²), а V — объем ящика (в литрах).

Фазоинвертор напрямую влияет на качество звучания акустики. Существует несколько методик расчёта фазоинвертора, у них одинаковый первый этап — замер показателей. Использование программного обеспечения, часто даёт неправильный результат. Также можно воспользоваться онлайн сервисами, но у них те же минусы.

Для начала, нужно разобраться, чем ящик с фазоинвертором отличается от закрытого ящика?

АЧХ динамика в открытом пространстве

Жёлтая линия – АЧХ динамика в закрытом ящике

Красная линия – АЧХ динамика в закрытом ящике с фазоинвертором

Голубые линии – не оптимальная настройка фазоинвертора

Теперь перенесём теорию на практику – так нам ближе .

Измерение импеданса динамика

Конечно, в качестве источника лучше использовать генератор звуковых частот… Но оставим это профессионалам. Проще всего создать компакт-диск с записанными треками звуковых частот, созданный в какой-либо компьютерной программе, например, CoolEdit или Adobe Audition. Даже я, имея измерительные приборы дома , создал CD на 99 треков, по несколько секунд каждый, с рядом частот от 21 до 119 Гц, с шагом 1 Гц. Очень удобно! Переключаешь треки – меняешь частоту. Частота равна номеру трека + 20. Довольно просто!

Вот, и вся методика. Очень просто, и в то же время, даёт довольно правильный результат.

4 года Метки: настройка фазоинвертора

Как рассчитать фазоинвертор в корпус

Расчёт и настройка фазоинвертора акустической системы

Простая методика настройки фазоинвертора

Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Re: Расчет корпуса под автодинамики

Расчет фазоинвертора онлайн калькулятор. Блог › Простая методика настройки фазоинвертора

Расчет закрытого корпуса сабвуфера

Процесс расчета

Расчет чистого объема корпуса

Расчет порта фазоинвертора

Расчет короба для сабвуфера: видео

Отличия фазоинвертора

Расчёт фазоинвертора

Расчёт показателей с помощью программы Bass Port

Расчёт фазоинвертора по методике журнала «Радио»

Добавить комментарий Отменить ответ