Зміст:
- Пристрій акустичних систем
- Порядок проектування акустичної системи
- Акустична система з комп’ютерних колонок
Насамперед змалюємо коло завдань, тому що, знаючи кінцеву мету, багатьом буде простіше працювати в потрібному напрямку. Виготовлення акустичних систем своїми руками зазвичай має місце в тих випадках, коли магазинний варіант не влаштовує. Наприклад, з’являється задача вбудовування в меблі або більш якісного прослуховування вже наявної медіа. Все це типові приклади, які вирішуються набором загальноприйнятих способів. Розглянемо їх. Ми не рекомендуємо гортати по діагоналі пристрій акустичної системи, вникайте!
Пристрій акустичних систем
Немає шансів зробити акустичну систему самостійно без розуміння теорії. Всім любителям музики слід знати, що ми чуємо вухом звукові коливання різної частоти. Коли справа стосується справжніх шедеврів, то розкид досить високий. Зазвичай нижній край – близько 40 Гц, верхній – 20 000 Гц (20 кГц). Фізичний сенс цього факту полягає в тому, що не всі динаміки здатні відтворити відразу весь спектр. Відносно повільні низькі частоти найкраще вдаються масивним сабвуферам, а піщані на нижній межі відтворюють менш габаритні гучномовці. Зрозуміло, що для більшості людей це нічого не значить. І навіть якщо частина сигналу пропаде, не буде відтворена, ніхто цього і не зауважить.
Пристрій акустичної системи
Ми вважаємо, що ті, хто поставив своєю метою самостійне виготовлення акустичної системи, мають більш критично оцінювати звук. У зв’язку з цим корисно буде знати, що хороша колонка зазвичай має два і більше динаміків, щоб мати можливість відобразити звучання всього спектру. А ось сабвуфер навіть в складних системах зазвичай один. Це пов’язано з тим, що низькі частоти змушують вібрувати буквально все навколо, стає незрозумілим, звідки саме несуться баси. Отже, і колонка може бути одна – сабвуфер. А ось що стосується іншого, то людина може впевнено сказати, з якого напрямку прийшов той чи інший звуковий ефект. (Див. також: Ремонт акустичних систем своїми руками)
У зв’язку зі сказаним проведемо діленням акустичних систем:
Крім того дуже важливо створити правильний корпус для кожної колонки. Наприклад, низькі частоти зажадають хорошого резонатора з деревини, в той час як для верхньої межі діапазону це не настільки важливо. У першому випадку боки скриньки будуть служити додатковими випромінювачами. У мережі навіть можна знайти відео з габаритними розмірами, які повинні співвідноситися з довжинами хвиль низьких частот по науці, а на практиці залишається лише копіювати готові конструкції, тому що слушною літератури з цього приводу, напевно, просто не існує.
Тепер, коли окреслено коло завдань, читачі розуміють, що саморобна акустична система будується на наступних елементах:
- набір динаміків для різних частот згідно числу каналів;
- фанера, шпон, дошки для корпуса;
- декоративні елементи, фарба, лак, морилка.
Порядок проектування акустичної системи
Спочатку потрібно вибрати кількість колонок, їх тип та місце розташування. Очевидно, що виготовляти їх у більшій кількості, ніж має каналів домашня система відтворення, не буде кращим тактичним ходом. Зокрема, для касетного магнітофона буде достатньо двох колонок, а до домашнього кінотеатру вийде вже не менше шести корпусів (динаміків буде більше). Згідно потребам всі аксесуари вбудовуються в меблі, при цьому якість відтворення низьких частот може кульгати. Багатьом зараз не дає спокою питання вибору динаміків: в одній з праць Найденко і Карпова наведена номенклатура:
Трисмугова акустична система
Більше того, ми вже приводили вказівки по конструюванню акустичних систем, де пропонували електричну схему фільтра, розтинає потік на дві частини (вище дано перелік для трьох піддіапазонів), де також приводили назва покупних динаміків для вирішення задачі створення двох колонок стерео. Ми не любимо повторюватися, тому читачі можуть взяти на себе працю трохи погортати розділ, щоб знайти конкретні назви.
Наступним питанням буде фільтр. Ми вважаємо, що фірма National Semiconductor не образиться, якщо ми отскриним креслення підсилювача з перекладу Ридико, як один з прикладів. Отже, на малюнку активний фільтр з живленням +15 і -15 на 5-ти однотипних мікросхемах (начебто операційних підсилювачів), гранична частота піддіапазонів якого знаходиться за формулою, наведеною на самому зображенні:
f = 1 / 2П RC;
П – число Пі, відоме всім зі школи (3,14), R і C – номінал резистора і ємності. На малюнку також R = 24 кОм, а З не афішується. (Див. також: Ремонт спліт-систем своїми руками)
Активний фільтр з харчуванням
Але виходячи з можливостей обраних динаміків кожен читач зможе сам підібрати цей параметр. Тобто беруться характеристики смуги відтворення кожної колонки, знаходиться якийсь стик перекриття між ними, і туди виноситься гранична частота. Потім за формулою вважають величину ємності. Номінал опору ми б чіпати не стали з тієї простої причини, що він може (не факт) задавати робочу точку підсилювача, а також і його коефіцієнт передачі. На частотної характеристики, наведеної в перекладі, яку ми тут не наводимо межа лежить на 1 кГц. Ось давайте разом порахуємо ємність для цього випадку:
З = 1 / 2П Rf = 1 / 2 х 3,14 х 24000 х 1000 = 6,6 пФ.
Це не дуже велика ємність, але вона повинна вибирати з умови максимально допустимого напруги. У схемі з джерелами +15 і -15 В навряд чи буде номінал, що перевищує сумарний рівень (30), але ми б взяли пробивна напруга (за довідником) не менше 50, а краще і більше. Не намагайтеся поставити тут конденсатори постійного струму, наприклад, електролітичні, інакше схема має шанси злетіти на повітря. Ми не бачимо сенсу розшукувати в мережі вихідну схему чіпа LM833 по тій простій причині, що це може виявитися Сізіфовою працею. У тому сенсі, що деякі читачі знайдуть заміну, але вона буде трохи відрізнятися… загалом, ми сподіваємося на розуміння в цьому сенсі.
До речі, щодо порівняно невеликої ємності конденсаторів (окремо і сумарної) в описі фільтра так і говориться, що завдяки низькому імпедансу головок без активних компонентів номінали довелося б збільшити. Що закономірно веде до появи спотворень через наявність електролітичних конденсаторів і котушок з феромагнітною серцевиною. Не соромтеся рухати кордон розподілу діапазонів, тому що загальна пропускна здатність від цього не змінюється.
Пасивні фільтри акустичної системи
Пасивні фільтри може зібрати своїми руками кожен, це курс ще шкільної фізики. В крайньому випадку можна вдатися до допомоги Гоноровского, де краще вже нікуди розписані всі тонкощі проходження сигналів через ті чи інші лінії. Нас там цікавлять фільтри фільтри низької та високої частоти. Бажаючі поділити сигнал на три частини також повинні поцікавитися смуговими фільтрами. При цьому максимально допустимий (або пробивна) напруга вийде мізерним, а ось номінал, як було вже зазначено вище, стане значним. Це будуть вже згадані електролітичні конденсатори ємностями в десятки микрофарад (на три порядки вище, ніж в нашому активному фільтрі).
Багатьох, напевно, турбує питання, де взяти напруги +15 і -15 для акустичної системи. Намотайте трансформатор (вже наводився приклад, програма для ПК Trans50Hz), забезпечите двухполуперіодним випрямлячем (діодний міст), профільтруйте, насолоджуйтесь. Нарешті, активний чи пасивний фільтр можна купити. Називається така штучка кросовером, уважно підбирайте динаміки, щоб їх діапазони по можливості точніше співвідносилися з параметрами фільтра.
Для пасивних кросоверів акустичних систем є безліч калькуляторів, наприклад, ось тут http://ccs.exl.info/calc_cr.html. В якості вихідних даних програма розрахунку приймає вхідні опору динаміків і частоту розподілу (про це ми вже говорили). Введіть свої цифри, і робот швидко забезпечить величинами ємностей і індуктивностей. На наведеній сторінці також можна задавати тип фільтра Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райлі). На наш погляд це все для профі. Зокрема, наведений вище активний фільтр складається з фільтрів Баттерворта 2-го порядку (швидкість зниження АЧХ 12 дБ на октаву). Це відноситься до частотної (АЧХ) характеристиці системи, і може бути зрозуміле тільки професіоналами. Якщо сумніваєтеся, вибирайте золоту серединку. У прямому сенсі ставте галку на третьому гуртку (Бессель).
Акустична система з комп’ютерних колонок
Довелося подивитися на Ютуб відео, де один юнак оголосив, що їм буде зроблена акустична система своїми руками. Отрок дійсно дуже талановитий. Він розкурочив колонки від персонального комп’ютера — ну, зовсім ніякі — витягнув на світ Божий підсилювач з регулятором, помістив його в сірникову коробку пристойних розмірів для своєї акустичної системи. Комп’ютерні динаміки відомі тим, що погано відтворюють низькі частоти. По-перше, це від того, що самі маленькі і легкі, по-друге, буржуї на матеріалах економлять. Ну, звідки у такої акустичної системи взятися басам? Юнак взяв і… читайте далі!
Підсилювач низької частоти для акустичної системи зможе зібрати будь-який радіоаматор, але якщо він вже є, то ніяких кулібіних не потрібно. З сірникової коробки стирчить ручка регулятора гучності, вхід з одного боку, вихід — з іншого. Але динаміки старої акустичної системи малі, як бути? Хлопець роздобув десь старенький гучномовець не те щоб казкових розмірів, але і не мініатюрний. Швидше за все, від якоїсь колонки ще радянської акустичної системи.
Щоб звук не літав у повітрі пищанием, розумний юнак збив з дюймових дощок ящики під кожен. Динамік старенької акустичної системи помістив до розмірів поштової коробки, причому змістив трохи, в точності так само, як це робиться в сучасних сабвуферах домашніх кінотеатрів. Зсередини колонку звукоізолятором обробляти не став. А так будь-хто може використовувати для своєї акустичної системи ватин, будь-який інший подібний матеріал. Маленькі ж динаміки були поміщені в довгасті коробки, тільки-тільки що вміщають на одному з торців гучномовець. Гордий отрок підключив один канал акустичної системи на два маленьких динаміка, другий — на один великий. І це все працює.
Насправді юнак просто молодець, він не п’є в підворітті, як роблять це його однолітки, і не псує у вільний час майбутніх наречених, а зайнятий справою. Як казав один наш знайомий: «Молодому поколінню можна пробачити недолік знань і досвіду, але не надлишок нахабства і байдужості».
Ми вирішили трохи вдосконалити методику і відверто сподіваємося, що комусь це допоможе зробити акустичну систему самостійно кілька більш якісно. В чому тут проблема? Є таке поняття в радіотехніці, і акустичних системах теж, як частота. Будь-яка вібрація у Всесвіті має свою частоту. Кажуть, що навіть аурі це притаманне. Так ось… кожна добротна колонка недарма має декілька динаміків. Великі призначені для низьких частот, так званих басів, інші для середніх і високих. Не тільки розмір, але і пристрій у них різне. Ми вже обговорювали це питання і зацікавлених відсилаємо до раніше написаним оглядам, де наводиться класифікація акустичних систем, розкриваються принципи дії найбільш популярних.
Зокрема, всім комп’ютерникам відомий системний зумер, які працюють за переривання BIOS, який здатний начебто видавати лише один звук, але талановиті програмісти виписували на ньому самі химерні мелодії, навіть з спробою відтворення голосу. Однак при всьому бажанні бас така пищалка видати не може.
До чого вся ця розмова… Великий динамік слід було б не просто пристосувати на один з каналів, а дати йому спеціалізацію басів. Як відомо, більшість сучасних композицій (Звук Навколо не беремо) розраховані на два канали, так зване стереовоспроизведение. Виходить, що два однакових динаміка (маленьких) грають одні і ті ж ноти, сенс в цьому маленький. В той же час з цього ж каналу бас втрачається, а високі частоти губляться на великому динаміці. Як бути? Ми пропонуємо впровадити в схему пасивні смугові фільтри, які допоможуть розбити потік на дві частини. Схему беремо іноземного видання з тієї простої причини, що вона першою потрапила на очі. Ось посилання на сайт вихідний chegdomyn.narod.ru. Якийсь любитель перезняв її з книги, ми приносимо вибачення автору, що не вказуємо першоджерело. Це відбувається з тієї простої причини, що він нам не відомий.
Отже, картинка. На неї відразу кидаються в очі слова Woofer і Tweeter. Як не складно здогадатися, це, відповідно, сабвуфер для низьких частот, і динамік для високих. Охоплюється діапазон музичних творів від 50 до 20000 Гц, причому на сабвуфер доводиться смуга нижніх частот. Радіоаматори можуть самі по відомим формулам прорахувати смуги пропускання, для порівняння ля першої октави, як відомо, становить 440 Гц. Ми вважаємо, що для нашого випадку таке поділ підійде. Ось тільки хотілося б знайти два великих динаміка, по одному на кожен канал. Дивимося схему…
Це не зовсім музична схема. В тому положенні, в якому зараз знаходиться система, йде фільтрація лише голоси. Це діапазон від 300 до 3000 Гц. Перемикач підписаний Narrow, що і перекладається, як смуга. Щоб отримати Wide (широке) відтворення, опускаємо клеми. Зрозуміло, що для любителів музики можна викинути смуговий фільтр Narrow, а ось любителям розмовляти по скайпу цього робити не потрібно. Зокрема, за такою схемою можна повністю виключити петлевий ефект мікрофона, який відомий кожному: пронизливе гудіння внаслідок перепосилення (позитивного зворотного зв’язку). І це цінний ефект, кожен знає, як складно говорити по гучномовному зв’язку. Будь-який власник ноутбука обізнаний…
Отже, для усунення ефекту зворотного зв’язку вивчіть питання, знайдіть на якій частоті резонує система, і відріжте зайве фільтром. Дуже зручно. Що стосується звичайної музики, то мікрофон відключаємо або забираємо подалі від динаміків (у разі караоке), тільки потім починаємо співати. Фільтри ж верхніх і нижніх частот можна залишити без зміни, вони прораховані за нас невідомими західними друзями. Для тих, у кого виникають труднощі з читанням іноземних креслень, пояснюємо, що на схемі зображені (смуговий фільтр Narrow відкинутий):
Динаміки повинні відповідати. Ось поради з вказаного сайту. За сабвуфер зійде МСМ 1853, а пискавкою (ми це слово не списали) послужить РЕ 270-175. Як зазначалося, смуги пропускання будь-хто може порахувати самостійно. Зокрема, якщо велика літера ? означає коми, то нічого страшного в цьому немає, поміняйте номінал. Нагадуємо, що ємності паралельно з’єднаних конденсаторів складаються, так само як і послідовно включені резистори. Це на той випадок, якщо не знайдеться під рукою відповідних номіналів. Навряд чи вийде виготовити динаміки своїми руками, а от набрати невеликі номінали опорів цілком реально. Це не повинні бути котушки, стало бути, використовуємо пластини з ніхрому і йому подібних сплавів. Після виготовлення резистор лакується, великого струму не планується, тому і захищати якось особливо елемент не слід.
Індуктивності найпростіше намотати самостійно. Для цього логічно використовувати будь онлайн калькулятор, де, поставивши ємність, на виході отримуєш параметри: кількість витків, діаметр і матеріал сердечника, товщину дроту. Наведемо приклад, щоб не бути голослівними. Заходимо в Яндекс і набираємо щось на кшталт «онлайн калькулятор індуктивності». Отримуємо ряд відповідей на запит. Заходимо на потрібний сайт, починаємо думати, як намотати індуктивність для нашої акустичної системи номіналом 0,27 мГн. Нам сподобався сайт coil32.narod.ru на нього й почнемо роботу.
Вихідні дані: індуктивність 0,27 мГн, діаметру каркасу 15 мм, дріт ПЕЛ 0,2, довжиною намотки 40 міліметрів.
Відразу виникає питання, дивлячись на калькулятор, де взяти номінальний діаметр з ізоляцією… Ми попрацювали і знайшли на сайті servomotors.ru таблицю, взяту з якогось довідника, яку і наводимо в огляді, вважайте на здоров’я. Отже, діаметр по міді в нашому випадку становить 0,2 мм, а по ізоляції – 0,225 мм. Підставляємо сміливо ці величини калькулятор з тим, щоб знайти потрібні величини.
Вийшла двошарова котушки з числом витків 226. Довжина проводу склала 10,88 метра при опорі близько 6-ти Ом. Найголовніші параметри знайдені, можна починати мотати. Саморобна акустична система виконується в ручної роботи корпусі, тому примостити фільтр місце знайдеться. До одного виходу підключаємо пискавку, до іншого – сабвуфер. І пару слів про посилення. Може статися, що каскад підсилювача не потягне чотири динаміки. У кожної схеми є якась навантажувальна здатність, через яку не можна перестрибнути, як не старайся. Пристрій акустичної системи зазвичай розраховане з деяким запасом, щоб якось узгодити навантаження, часто застосовується емітерний повторювач. Це каскад, який змушує схему працювати з повною віддачею на будь-динамік.
Ми вважаємо, що допомогли читачам зрозуміти, як правильно конструювати акустичну систему. Пасивні елементи зможе дістати кожен. Залишилося тільки зібрати корпус акустичної системи своїми руками. А за цим, ми віримо, справа не стане. Важливо зрозуміти, то музика складається з багатьох частот, які обрізаються при неправильному виготовленні пристрою. Перед тим, як зробити акустичну систему, подумайте над цим, пошукайте. Дуже важливо передати всю пишноту мелодії, тоді і буде тверда впевненість, що праця не пропала марно. А акустична система буде служити довго і радість дарувати.
Ми віримо, що тепер виготовлення акустичних систем своїми руками для наших читачів буде в задоволення.