Закрытый ящик для сабвуфера

ТИП КОРПУСА САБВУФЕРА — ЗАКРЫТЫЙ ЯЩИК (ЗЯ)

закрытый ящик ЗЯЭто наиболее простой в изготовлении тип акустического оформления. Колебания в таком ящике находятся в закрытом объеме и в конечном итоге гасятся. Поскольку звуковая волна это энергия, то затухая она превращаются в тепло. И хотя количество этого тепла невелико — оно все же оказывает влияние на характеристики акустической системы.

Для предотвращения этого эффекта ЗЯ заполняют изнутри звукопоглощающим материалом (вата или синтепон), который, поглощая звук поглощает и тепло. Повышение температуры воздуха становится намного меньше и динамику "кажется" что позади него существенно больший объем, чем на самом деле. На практике таким способом удается добиться увеличения "акустического" объема ящика по сравнению с геометрическим на 15-20%.

закрытый ящик для сабвуфераПри всей простоте конструкции закрытого ящика, он обладает многими достоинствами. Во-первых, простота расчета. Здесь есть всего один параметр — объем. Во-вторых, существенно снижает вероятность перегрузки динамика и его механических повреждений. В-третьих, при грамотном выборе параметров сабвуферной головки и объема корпуса — закрытый ящик не имеет равных в области характеристик, определяющих субъективное восприятие басовых частот.

Если все так хорошо, зачем нужны остальные типы акустического оформления? Подвох один — КПД. У закрытого ящика он наименьший по сравнению с любым другим типом акустического оформления. Чем меньше сделать объем ящика, тем меньше будет его эффективность.
ТИП КОРПУСА САБВУФЕРА — ФАЗОИНВЕРТОР (ФИ)
фазоинвертор ФИВ фазоинверторе часть энергии, которая в закрытом ящике "ставится к стенке" используется в мирных целях. Для этого внутренний объем ящика сообщается с окружающим пространством тоннелем, заключающим в себе некоторую массу воздуха. Величина этой массы выбирается таким образом, чтобы, в сочетании с упругостью воздуха внутри ящика создать вторую колебательную систему, получающую энергию от тыльной стороны диффузора и излучающую ее куда нужно и в фазе в излучением диффузора. Такой эффект достигается в не очень широком диапазоне частот, но в его пределах к.п.д. существенно возрастает.

ФИ ящик для сабвуфераПомимо более высокого к.п.д. фазоинвертор обладает еще одним достоинством — наличие здоровенной прорехи в корпусе громкоговорителя может сдержать движение диффузора и вблизи частоты настройки значительно уменьшается амплитуда колебаний диффузора. В рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука излучается тоннелем. Допустимая подводимая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динамиком — наоборот, минимальны.

Фазоинвертор капризен к выбору параметров и настройке, поскольку выбору, под конкретный динамик, подлежат три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля. Тоннель часто делают так, чтобы можно было регулировать длину тоннеля, меняя частоту настройки.
ТИП КОРПУСА САБВУФЕРА — ПОЛОСОВОЙ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ (BANDPASS)
полосовой громкоговоритель bandpassЕсли закрытый ящик и фазоинвертор — акустические фильтры верхних частот, то полосовой — объединяет в себе фильтры верхних и нижних частот. Простейший полосовой громкоговоритель — одинарный 4-го порядка. Он состоит из закрытого объема, т.н. задней камеры и второго, снабженного тоннелем, как у фазоинвертора (передняя камера). Динамик установлен в перегородке между камерами так, что обе стороны диффузора работают на полностью или частично замкнутые объемы — отсюда и термин "симметричная нагрузка".

Из традиционных конструкций, бандпасс — чемпион по эффективности. Эффективность прямо связана с шириной полосы пропускания. Частотная характеристика полосового громкоговорителя имеет вид колокола.

ящик бандпас для сабвуфера
Бандпасс — капризен в расчете и трудоемок в изготовлении. Поскольку динамик закопан внутри корпуса, приходится идти на ухищрения по сборке ящика, чтобы наличие съемной панели не нарушало жесткости и герметичности конструкции. Импульсные характеристики тоже не из лучших, в особенности при широкой полосе.

Чем же это компенсируется? Прежде всего — высочайшим к.п.д. Во-вторых — весь звук излучается через тоннель, а динамик полностью закрыт. При компоновке такого сабвуфера открываются немалые возможности для установки его в автомобиль. Достаточно найти небольшое местечко на стыке багажника и салона, где может разместиться жерло тоннеля — и путь мощнейшим басам открыт.

ФИ плюсы и минусы
ФИ преимуществаПреимущество ФИ существенны — это высокое КПД корпуса, то есть при одной и той же подводимой мощности к динамику в ФИ звуковое давление будет больше на определенных частотах. При построении СПЛ систем данный тип корпуса подходит идеально. Настройкой фазоинвертора, можно подчеркнуть нужную вам частоту, если хотите, чтобы максимальное звуковое давление было на 30Гц, настраиваете фазоинвертор, и получаете требуемый эффект, чего нельзя сделать в ЗЯ.
Недостатки ФИ — это сложное изготовление, не так изготовление как расчет самого фи, для данного типа оформления всегда требуется больше объем ящика чем для ЗЯ, качество звука не такое мелодичное, сложно добиться мягкого звучания, особенно если нуждается мягкий бас, данная система нуждается в фильтре (частот ниже 20Гц). Любители звукового давления, на вопрос ЗЯ или ФИ, всегда выбирают ФИ, так как с него можно выжать больше! Громкие сабвуферы стараются делать у ФИ исполнении.

Преимущества ЗЯ очевидны, данный тип корпуса легко рассчитать, и еще легче собрать. Объем корпуса сабвуфера для одного и того же низкочастотного динамика требуется меньше, нежели у фазоинвертора. В данном типе корпуса получается хорошая, ровная АЧХ, что дает качественный ровный бас. При работе на больших мощностях, вероятность вылета диффузора сабвуфера с корпуса небольшая, когда при ФИ такое бывает. Происходит это из-за того, что при подаче очень низкочастотного сигнала 15-25гц, диффузор сабвуфера пытается максимально отойти от магнита самого динамика, и в закрытом ящике воздух внутри, держит диффузор, а в ФИ на такой частоте, воздух спокойно проходит в фазоинверторе, и не держит диффузор динамика.

Если вам надо громкое звучание, чтобы слышно было на пару кварталов то лучше ФИ но сразу надо готовится к сложным работам с корпусом и мучительным настройкам ФИ. А если Вам надо качественное и приятное звучание, то лучше выбрать ЗЯ, немного теряете в давлении, но выигрываете в качестве и в размере ящика. Когда у меня спрашивают ФИ или ЗЯ, то я выбираю ЗЯ — качество звучания прежде всего, если не считать SPL:)…

В данной статье мы не будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ), а рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.

tn_1.jpg tn_2.jpg tn_3.jpg

Основные преимуществами ЧВ являются:

1. Низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;

3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.

Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.

Однако, есть и недостатки:

1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь;

2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ, противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.

И так какие же сабвуферные головки можно использовать в данном типе оформления:

В данном оформлении можно применять любые динамики 10", 12" с добротностью до 0.5!
Для каллибра 15" добротность до 0.45 а 18" не выше 0.4!
Рекомендую использовать динамики с большим линейным ходом, это даст очень хорошую прибавку в отдаче!

_________________________________________________________________________________________
Особенно важно следить за превышением допустимого хода диффузора! В отличие от ФИ Четверьволновой резонатор может играть очень низко! Короб типа ФИ ниже частоты настройки будет плохо демпфировать динамик и будут слышны шумы и искажания, в ЧВ этого нет! Спад АЧХ относительно частоты настройки не более 6 Дбоктаву! То есть на частоте 25-27 Гц, будет слышан бас он будет глушить искажения, от черезмерного хода!
Вывод из всего выщеизложенного то что ЧВ демфирует динамик лучше ФИ но на самых низких частотах НЕОБХОДИМО не допускать превышения линейного хода динамика! В этом может помочь правильно настроенный сабсоник! настраивать его необходимо на 10-15 Гц ниже частоты настройки! Но и он не всегда спасает…Так что следить за ходом динамика просто необходимо!

Также желательно ипользовать усилитель с хорошим контролем динамика!
Этот момент продлит жизнь вашему динамику и положительно повлияет на конечный воспроизводимый звук!
_________________________________________________________________________________________

В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера.
Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.
TQ.jpg
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, а именно от его эффективной площади!
Таблица средних площадей динамиков.

8" 195 кв.см
10" 310 кв.см
12" 480 кв.см
15" 810 кв.см
18" 1210 кв.см

Рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = S(эффективн.) * 1.5. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.

Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(Эффективная площадь — 480 кв.см). Sтуннеля = 480*1.5 = 730кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!
2.jpg
Для тех наших пользователей, которым качество звучания особенно важно, мы рекомендуем использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.
3.jpg
Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения. ” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!

Также таблица длинны ЧВ в зависимости от настройки.

Частота Расчетная длинна ЧВ
30Гц 2.86м.
31Гц 2.78м.
32Гц 2.7м.
33Гц 2.62м.
34Гц 2.54м.
35Гц 2.46м.
36Гц 2.398м.
37Гц 2.336м.
38Гц 2.274м.
39Гц 2.212м.
40Гц 2.15м.
41Гц 2.102м.
42Гц 2.054м.
43Гц 2.006м.
44Гц 1.958м.
45Гц 1.91м.

Добавлю еще то что ЧВ строится не так как обычный ФИ. Унего нет такой величины как обьем, есть только два основных параметра
Длинна и площадь. После расчетов используя эти два параметра можно расчитать короб.Используя площадь находим высоту и ширину которая будет максимально удобной. Длину ЧВ размещяем лабиринтом как будет удобно.
Очень важный аспект — в получившемся коробе надо обязательно скруглить углы!
Подобно тому что указанно на рисунке.

Корпус для сабвуфера — закрытый ящик (ЗЯ)

В рамках общей темы о выборе сабвуфера рассмотрим такое оформление или вид корпуса как закрытый ящик (ЗЯ).

Закрытый ящик это самое простое и широко применяемое оформление сабвуфера. Представляет из себя герметичный короб, то есть название его говорит само за себя.

Для какой музыки подходит ЗЯ

Сабвуфер ЗЯ отличается быстрым и собранным басом, хорошо панчит, почти не имеет задержек и имеет относительно ровную и плавную АЧХ.

Пример АЧХ ЗЯ в салоне автомобиля

Исходя и этих характеристик, закрытый ящик хорошо подойдет для многих и разнообразных направлений — это популярная, клубная и рок музыка, классическая и разнообразная инструментальная — джаз, акустические композиции и т.п.

ЗЯ мало подходит жанрам, в которых много баса, там где низкие частоты являются основой композиции. Не стоит выбирать его для дабстэпа, рэпа, r&b и подобного.

Выбор динамика для ЗЯ

Для подбора сабвуферного динамика в закрытый ящик нужно отталкиваться от параметров Тиля — Смолла (Fs, Qts, Vas). Обычно эти данные указываются в сопроводительной документации, но если у вас ее нет, то параметры всегда можно отыскать в сети.

Для того, что бы понять подходит ли динамик для ЗЯ, достаточно провести простые вычисления. Нужно Fs поделить на Qts и если значение получилось меньше 80, то такой саб подходит для ЗЯ и будет оптимально звучать в таком корпусе.

Например, у того же динамика RE Audio SX PRO 15D2 Fs = 27.8 Гц, а Qts = 0.38.

Fs / Qts = 27.8 / 0.38 = 73.2 Такой саб вполне подходит для закрытого ящика.

Если значение для вашего динамика получилось больше 80, то стоит подыскать ему другое оформление с помощью этой очень полезной таблички.

Особенности изготовления закрытого ящика

Для этого корпуса в первую очередь требуется герметичность и отсутствие вибраций. В качестве материала для изготовления выбирайте фанеру или МДФ толщиной от 18 мм. Если стенки тонкие, то будут греметь и вибрировать, из за чего распространять в салон не нужные волны, которые смешиваясь с звуковыми волнами играющего динамика в итоге ухудшат чистоту и качество баса. Это одна из причин, по которой готовые сабвуферы с тонкими корпусными стенками из некачественного материала даже не рассматриваются к покупке.

Заднюю стенку корпуса рекомендуется делать скошенной для правильного отражения и рассеивания внутренних волн.

Проверенные объемы для ящика смотрите в таблице.

Таблица объемов ЗЯ для различных размеров динамиков

Чистый объем для ЗЯ это внутренний объем корпуса минус объем, занимаемый динамиком.

Более точные результаты нужно рассчитывать по параметрам конкретной модели.

Чем герметичнее сабвуфер ЗЯ, тем выше его КПД и лучше качество звучания.

При установке динамика в корпус не рекомендуется крепить корзину через карпет или подобный воздухопроницаемый материал. Многие сабы для этого имеют в комплекте резиновые прокладки, а в случае отсутствия такой можно воспользоваться герметиком.

Пример сабвуферов с резиновыми ободами

Достоинства и недостатки ЗЯ

Плюсы:

• простота расчета (нужно вычислить только объем);
• относительная простота конструкции и изготовления;
• небольшие габариты;
• широкий спектр музыкальных жанров, быстрый и четкий бас без задержек.

Минусы:

• низкий КПД (громкость);
• не подойдет, если вам нужно много баса.

Нюансы

Не смотря на высокие требования к герметичности, некоторые аудиофилы просверливают в корпусе отверстие не больше 2 мм. для выравнивания внутреннего давления воздуха при различных температурах.

Звучание сабвуфера в ЗЯ можно дополнительно смягчить, поместив в короб наполнитель (шерсть, синтепон, вата). Изменения в звучании происходят за счет смягчения и дополнительного рассеивания волн внутри корпуса. При правильном объеме и форме корпуса это нужно далеко не всегда. Для того чтобы узнать как будет лучше — проэксперементируйте, послушайте с наполнителем и без. Сделайте так, как вам больше понравится.