Всем датагорцам привет! После небольшого перерыва решил продолжить свои изыскания в изготовлении акустики в домашних условиях. Напомню свой первый опыт Постройка активных компьютерных АС на основе Sven SPS-608 и автодинамиков Hertz DCX 690. На этот раз решил сделать что-то более «серьезное». Идея осталась без изменений, т.е. минимум затрат, и максимум использования подручных и доступных материалов. Вот что в итоге вышло: акустические колонки формата TQWP
.
Tapered Quarter Wave Pipes в моем исполнении
↑ Идея
Что имелось в наличии — практически весь необходимый инструмент, а это уже полдела. Так же имелась автоакустика Soundmax SM-CSM62, практически новая
Понимаю, что опытные скажут, что мол опять автоакустика, да на ней ничего путного не построишь и т.д., ну ничего страшного, так сказать будем учиться на своих ошибках, что бы потом было легче, да и руку набить на постройке — это дорогого стоит.
Внешний вид был выбран изначально и не обсуждался. Вертикальные узкие и высокие напольные АС. По всем параметрам акустики (а они, как выяснилось, у среднебюджетной акустики 16.5 см. практиче одинаковые) предполагалось делать ЗЯ, что более благоприятно для автоакустики, да и проще в изготовлении. Были заказаны у знакомого панели ДСП размером 1200×200х200 мм, что в итого дало бы примерно около 40 л. чистого внутреннего объема, который при необходимости можно было чем-либо заполнить, для его уменьшения.
Но мы не ищем легких путей. Прокручивая Интернет в очередной раз, наткнулся на статью по описанию и изготовлению TQWP. Решение было принято и начался процесс. Так же АС строились на перспективу, с возможностью дальнейшего апгрейда под замену акустики. Расчет производился в одноименной программе
Расчет и чертеж АС TQWP
Так как никаких параметров ТС по данной акустики найти не удалось, а для расчета необходим всего один Собственная резонансная частота динамика (Fs), было перелопачено куча информации по 16,5 см автоакустики со схожими конструкциями и материалу изготовления диффузора и опытным путем было установлено, что Fs в среднем разнится в пределах от 50 до 80 Гц. Была выбрана 60 Гц. Небольшая ошибка в выборе Fs по большому счету не приводила, к каким либо существенным отклонениям в расчете программы.
Эскизы чертежей TQWP
После того, как введены все обязательные параметры материалов, необходимых для построения корпуса, можно распечатать эскизы чертежей, нажатием кнопки «Распечатать эскизы». На печать будут выведены 8 листов формата А4 с указанием размеров. К сожалению эскизы не маштабированы.
Необходимо отметить, что эскиз гриля будет распечатан в 2-х вариантах, для одного динамика и для двух ( включая ВЧ ). Выбирайте какой больше нравится.
Рис. 4. Эскизы чертежей TQWP
↑ Этапы сборки
Т.к. изначально были заказаны панели высотой 1200 мм, пришлось в дальнейшем сверху устанавливать перегородку, для подгонки к расчетным размерам. Как раз в верхнем боксе расположился кроссовер и ВЧ динамик.
Процесс выпиливания отверстий под динамики и дальнейшей подгонки, а также вся первичная сборка производилась в гараже. Окончательная сборка производилась дома. Вот некоторые этапы
Все стыки проклеивались клеем «Момент» и стяжка шурупами 3,5×30 мм. Частично паредняя и задняя стенки изнутри были проклеены автомобильной звуко-вибро изоляцией, оставшейся с давних обрезков. Одновременно, для удобства был прикреплен наполнитель — 300-й синтепон. Наполнитель использован примерно на 70-80% от общего объема.
Ну и как выяснилось, самый трудоемкий процесс — это обшивка карпетом.
Сами АС установлены на самодельные подставки, которые стоят на мебельных ножках-проставках.Вот так это выглядит в оконченном состоянии
И на месте
Формулы применяемые при расчете TQWP
Рис. 2. Формулы применяемые при расчете TQWP
В таблице расчета TQWP сознательно допущена неточность по сравнению с оригинальным файлом. Вопрос в том, что считать открытым концом рупора, днище корпуса или расстояние от верхней части порта до задней стенки?
По моему убеждению, порт не является частью резонатора. Хотя это мое, личное мнение. Я могу и ошибаться. Согласно расчетам David B. Weems фактическая длина рупора может быть на 20% больше расчетной, так что, даже если я ошибаюсь, погрешность все равно в пределах допустимой нормы.
↑ Звук
Пока эта АС слушается на древнем МЦ Panasonic SC-CH75GC-K который служит верой и правдой с далекого 1996 г. Честно говоря очень доволен звучанием. Нет ни малейшего намека на бубнение. Есть очень приятный мягкий бас. Вообщем и целом звук очень приятный и довольно напористый. Тестовый диск показал, что низ от 40 Гц, но отчетливо слышимый от 50 Гц. Реально в музыке думаю где то от 55-60 Гц. Хотя стекла начинают подзвякивать и в груди отдавать при 50% громкости в комнате 18 м2. Понравилось как звучит Jazz, как вокальный, так и оркестровый. Весь Металл отыграли на ура. Особенно понравился Stoner Metal/Rock, с его тягучими низкими гитарными рифами.
Всем спасибо за внимание.
Не бойтесь начинать и делать ошибки. Все приходит с опытом.
Галерея TQWP
Итак, строим Акустическую систему для дома.
Выбор концепции очень сложен. Один динамик или три, активная акустика со сложными усилителями, простые усилители со сложными фильтрами в Акустических системах.
Просто нужно определиться для себя – что покажется лучше при прослушивании. Сегодня трудно сказать что лучше. Однако у меня уже нет сомнений – Акустика должна излучать диапазон от 150 до 7000 Гц из одной точки, иначе – стерео будет очень условным. На электростатики Мартина-Логана мне не накопить, и следовательно, единственный путь – АС на широкополосном динамике.
Прослушивание различных АС на заводе НОЭМА дал мне повод для выбора варианта оформления для НЧ – только ОЯ J и никакой компрессии. Только динамики большого размера с жестким подвесом, высокочувствительные и с малым ходом диафрагмы и только бумажные диффузоры – никакой пластмассы.
Почему? – это отдельная песня – тут никакой эзотерики – сплошная физика и математика…
Выбор динамика.
В Советские времена, промышленность выпускала достаточно неплохие динамики – 4А32. Это 12 дюймовый широкополосный динамик. Но найти такой динамик в хорошем состоянии – очень непросто. Тем более, этот динамик для того, что бы использовать в качестве основы для построения собственной высококачественной АС, надо очень сильно дорабатывать.
Существует методика «Горыныча» по доработке этих динамиков. Но все равно, эти динамики, даже после всех доработок, не будут идеалом для настоящего широкополосного звена. А найти реально пару 4А32 с магнитом АЛЬНИКО в отличном состоянии — теперь практически невозможно. Долгие поиски подходящего динамика привели меня на Новосибирский завод НОЭМа.
Это предприятие занимается выпуском аппаратуры для профессионального рынка Аудиотехники. Они выпускают динамик 75ГДШ-3-3. Это Продолжение линейки 4А32. В процессе эксплуатации и выпуска широкополосных динамиков, 75ГДШ-3-3 явился практически доведенным до совершенства J вариантом 4А32. Подвижная система (Диффузор, подвес, центрирующая шайба) полностью доработана.
Во первых форма диффузора НЧ выполнена в виде сектора круга, а не простого конуса, как у 4А32.
Во вторых на диффузоре есть противодифракционные кольца, что увеличивает жесткость диффузора и предотвращает «излучение пятнами» на большой громкости (Кажись эффект зонального излучения) переводя диффузор в кольцевой режим – т.е.
с повышением частоты, зона излучения все больше и больше уменьшается J, постепенно, на высоких частотах, приближаясь к катушке. Форма ВЧ рупора обеспечивает воспроизведение ВЧ вплоть до 16000Гц (-5Дб) и практически отсутствие столь противного резонанса на 2500Гц у многих широкополосников.
Полностью решены проблемы технического плана с подготовкой бумажной массы для изготовления диффузоров – как следствие, динамики имеют очень повторяемые характеристики. Тряпочный синусоидальный подвес, произведена необходимая пропитка диффузора.
В общем, учитывая стоимость, эти динамики могут быть очень привлекательными для самодельщиков. Теперь слушаем, как это звучит в авторском варианте. Придя на НОЭМу, я был настроен купить ВЧ 10ГДВ-92, и 35ГДН-62 для изготовления ФИ АСок. Но, послушав звучание 75ГДШ-3-3 в стандартном заводском ящике, все пропало.
Натуральный, живой Вокал. Прекрасная гитара, четкий и упругий Барабан. В общем, динамик показал себя с отличной стороны. И вот, два динамика на столе экзекуций……
Для ТКуВТ необходим динамик с высоким Qts. 16 Омный вариант 75ГДШ-3-3 имеет требуемые параметры и вот он и его АЧХ. В сравнении с АЧХ 75ГДШ-3-1.
- более подробно по динамикам — на сайт НОЭМЫ
- Так как Нижняя граничная частота данных динамиков находится примерно на уровне 47Гц, АЧХ….
Необходимо увеличить отдачу АС на нижних частотах, чтобы скомпенсировать падение АЧХ динамика ниже 55Гц… Применять Корпус в варианте экспоненциального рупора для такого размера….размеры моей квартиры не позволили.
И мой выбор остановился на Четвертьволновом резонаторе обратного излучения. Этот вариант корпуса дает достаточное усиление довольно узко полосы частот в зоне настройки, при этом имеет достаточно приемлемые габариты. TQWP, или труба Войта.
Впервые, описанный Паулем Войтом (Paul Voigt) в 1930, TQWT дает хорошее соотношение качество-цена.
Они также легки в самостоятельном изготовлении. Очень близко к трансмиссионным линиям, TQWT отличается формой волновода. Своего рода рупор используется как обратная нагрузка для диффузора, но динамик помещен не в начале рупора как обычно, а на его стороне.
Порт используется, чтобы использовать поток воздуха от обратной стороны диффузора динамика, для внутреннего демпфирования и увеличения отдачи на НЧ. Частота резонанса зависит только от длины L конуса, и положения динамика, рассчитанное по формуле, обозначенной на схеме.
Для расчета «свернутого» варианта данного ящика АС есть программа.
Наибольшие вопросы — это параметр troat depth (глубина горловины рупора, не рекомендуется делать больше 1-2 дюймов) и surround width ширина кольца вокруг диффузора — по сути площадки крепления корпуса корзины диффузородержателя.
Все остальное — вроде и так понятно. Теоретически, не имеет значения на какой стороне будет располагаться динамик, но располагать порт к стене я бы не стал.
Так как любая труба или рупор по сути является «гребенчатым» резонатором ;), то и АЧХ в результате будет иметь примерно такой вид:
Где синим цветом обозначена кривая АЧХ самой головки, а красным — это то, что будет звучать из порта АС. Не правда ли — красивое зрелише.
- Если дальше промоделировать общую АЧХ системы то получится ооочень красивая картина:
На слух — этот самый резонанс на 215Гц = очень гундящая солистка и труба такая пионерская… вообще, ужасное звучание с явным «ящичным» и гундосым звучанием…..Для того, чтобы избежать данного фифекта, нам требуется отсечь и заглушить все пики резонансов кроме первого.
Это и делается с помощью высокоэффективных звукопоглощающих наполнителей, которыми заполняется часть корпуса АС.
Можно пробовать и минвату Урса (только не нашу стекловату — это опасно для жизни!!!), вату вискозную или натуральную, Холлофайбер или еще какой синтепон, я с удовольствием нашел информацию о базальтовом волокне особо тонком, которое под маркировкой БСТВ (Базальтовое Супер Тонкое Волокно) продается в магазинах строительных материалов. Это экологически безопасный материал с прекрасными звукопоглощающими свойствами. Таким образом, нам нужен мат толщиной всего 10 см для очень глубокого подавления всех пиков резонансов кроме первого, Коэффициент подавления которого очень мал. Кроме того, такое заполнение «виртуально» увеличивают длину рупора и тем самым — настраивают Ящик на более низкую частоту отдачи.
В итоге — результирующая кривая АС будет выглядеть примерно так — и хотя на линии есть переломы АЧХ в следствие неполного подавления пилы, но реально они очень малы. Единственное — перебарщивать нельзя ни в чем — излишнее наполнение поглотителем корпуса АС приведет и к удушению НЧ тоже :).
Просчитанные размеры корпуса для АС на 75ГДШ-3-3.
Данные размеры выполнены для многослойного корпуса. Внутренний слой — бакелитовая фанера, которая обладает высочайшей жесткостью, и внешний слой — ДСП (между ними клей и резинобитумная мастика) Тут же можно понять и расположение усилительных (внутренних) панелей :).
В течение процесса подстройки, хорошая идея не закрывать окончательно одну из сторон корпуса, (легче всего заднюю) чтобы легко изменять внутреннее наполнение ватой для нахождения оптимального демпфирования.
Далее начинается самое интересное – Изготовление корпуса.
В Интернете есть большое количество материалов по выбору материалов и технологиям изготовления сборных панелей, обеспечивающих высокую жесткость и акустическую непроницаемость.
Мой выбор был сделан таким – Передняя панель сборная. Основа Массив сосновый толщиной 20мм, далее промазываем внутреннюю сторону стенки вибропоглащающей резинобитумной автомобильной мастикой. Далее 10 мм бакелитовая фанера на жидкие гвозди (ужас какая редкая и дорогая эта фанерка – удалось только один лист найти L).
Стягивается такой сэндвич саморезами, благо есть хорошая дрель- гайковерт. Далее – Войлок 15мм. Со стороны, которая будет приклеиваться к фанере, пропитал на 3-5мм войлок все той же мастикой и приклеил на те же жидкие гвозди J. Корпус при таких размерах надо делать очень прочным.
Широкополосная АС на 10 ГДШ-1
Головка громкоговорителя 10ГДШ-1 (10ГД-36К) разработана более 20 лет назад во ВНИИРПА им. А.С. Попова и многие годы выпускается заводом “Акустика” в г. Знаменке (Украина).
Она предназначена для применения в однополосных АС, которые дешевле и проще двух- и трехполосных и имеют меньшие фазовые искажения из-за отсутствия разделительных фильтров. Головка 10ГДШ-1 одна способна воспроизвести практически весь звуковой диапазон частот.
Эффективная работа в области НЧ обеспечивается применением специального гибкого подвеса из пенополиуретана и жесткого диффузора с криволинейной образующей, а в области ВЧ – вторым диффузором.
Применение этих головок в малогабаритных АС типа 15АС-223 и им подобным с внутренним объемом около 14 л не позволяет в полной мере реализовать возможности 10ГДШ-1 в области самых низких частот. На рис.1 (кривая 1) изображена типовая АЧХ 15АС-223 в области частот до 250 Гц.
На частотах выше 80 Гц АЧХ практически линейна (“поршневой” диапазон данного типа головок простирается до 400-500 Гц и выше), ниже частоты 75 Гц (-3 дБ) – крутой спад, достигающий -12 дБ на частоте 50 Гц.
В таблице приведены параметры нескольких головок 10ГДШ-1 (колонки “V=∞”), а также головок в корпусе объемом 60 л, вычисленном из условия получения полной добротности системы меньше единицы (колонки “V=60 л”). Разброс параметров оказался не большим, значения Qп (“V=∞”) в среднем находятся в пределах 0,7-0,8, т.е. вычисленный объем АС в 3-4 раза больше Vэ.
