Как сделать фазоинвертор для сабвуфера?

Простой способ настройки акустической системы с фазоинвертором

26 Июня 2006 В. ЖБАНОВ

Радиолюбители, занимающиеся самостоятельным изготовлением громкоговорителей-фазоинверторов (далее для краткости – просто фазоинвертор), часто сталкиваются с тем, что повторенные ими конструкции не обеспечивают приведенных в описаниях технических характеристик. Происходит это из-за значительного технологического разброса параметров низкочастотных головок, поэтому каждый изготовленный громкоговоритель необходимо настроить.

При настройке фазоинверторов радиолюбители пользуются обычно той же методикой, что и при их расчете [1, 2].

В результате оказываются неучтенными имеющие место в реальной конструкции акустические потери, различие между эквивалентным и физическим объемами ящика и ряд других влияющих на точность настройки факторов.

Предлагаемая методика настройки учитывает эти факторы, поэтому ее точность значительно выше.

Настройка любого фазоинвертора сводится, как известно, к нахождению определенной комбинации значений частоты его настройки fф и выходного сопротивления усилителя Rвых при которой обеспечивается гладкая АЧХ излучения на низших звуковых частотах.

Найти эти значения можно, воспользовавшись зависимостью, существующей между параметрами фазоинвертора и закрытого ящика.

Коэффициент пропорциональности указанных величин зависит от отношения эквивалентного объема головки к полезному объему ящика, и если принять его равным 0,63, то ошибка в определении частоты fф не превысит 5 % при любых отношениях указанных объемов, встречающихся в реальных конструкциях.

Настройку фазоинвертора следует начать с определения оптимального количества размещаемого в нем звукопоглощающего материала.

Для этого, закрыв отверстие туннеля (например, фанерным кружком, смазанным по краям пластилином), подбирают такое количество материала, при котором частота fр минимальна.

Затем, закрепив поглощающий материал на стенках ящика, измеряют резонансную частоту системы головка – закрытый ящик и, пользуясь соотношением fф=0,63 fр, определяют частоту настройки фазоинвертора, а затем длину его туннеля:

где V – свободный объем ящика фазоинвертора в литрах, a S – площадь отверстия туннеля фазоинвертора в кв.см.

Обычно эквивалентный объем акустического оформления при размещении в нем оптимального количества звукопоглощающего материала оказывается больше геометрического, поэтому длину туннеля при настройке фаэоинвертора приходится уменьшать.

Для определения уточненной величины 1' в приведенную выше формулу подставляют значение частоты настройки фазоинвертора, получившееся при длине туннеля 1 и находят эквивалентный объем оформления Vэ.

Добротность системы головка – ящик-фазоинвертор определяют способом, принятым для систем головка – закрытый ящик [1,2], но все необходимые измерения проводят вблизи частоты высокочастотного резонанса АЧХ входного сопротивления громкоговорителя fр (см. рисунок).

Для повышения точности последующих расчетов, параметры АЧХ входного сопротивления громкоговорителя следует измерять со стороны разъема для подключения его к усилителю.

В этом случае оказывается учтенным влияние активного сопротивления соединительного провода и катушки разделительного фильтра на параметры громкоговорителя.

https://www..com/watch?v=TY5inf2PObw

Вычислив акустическую добротность [3] 

если найденное значение Qп отличается от единицы не более чем на 10 %, то АЧХ фазоинвертора будет достаточно гладкой при совместной работе практически с любым транзисторным усилителем с низким выходным сопротивлением.

Если же Qп>1,1 (именно этот случай в радиолюбительской практике встречается чаще всего), то для работы с фазоинвертором следует использовать усилитель с отрицательным выходным сопротивлением.

Чтобы получить гладкую АЧХ излучения громкоговорителя,

необходимо настроить цепь обратной связи, формирующую отрицательное выходное сопротивление усилителя [4]. Для этого предварительно определяют коэффициент демпфирования Кд=Qп/Qп.

опт, который показывает, во сколько раз нужно уменьшить полную добротность системы головка – ящик-фазоинвертор, чтобы получить оптимальное демпфирование. Поскольку условие оптимального демпфирования фазоинвертора предполагает Qп.опт=1, то Кд=Qп.

Затем, перестроив генератор на частоту fр и изменяя коэффициент передачи цепи обратной связи, добиваются уменьшения напряжения на выходе усилителя в Кд раз. В результате такой настройки устанавливается именно то значение выходного сопротивления усилителя, при котором получается гладкая АЧХ излучения громкоговорителя на низших частотах.

При расчете усилителя мощности требуемое выходное сопротивление желательно определить заранее. Его рассчитывают по формуле

Приведенная выше методика без каких-либо изменений применима и для настройки громкоговорителей, в которых установлены сдвоенные или несколько однотипных головок.

Литература 

1. Виноградова Э. Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками.- М.: Энергия, 1978
2. Эфруссм М. Еще о расчете и изготовлении громкоговорителя.- Радио, 1984, N 10, с. 32-33.
3. Попов П., Шоров В. Повышение качества звучания громкоговорителей.- Радио, 1983. N 6, с. 50-53.
4. ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление? – Радио, 1981, N 1, с. 40- 44.

(РАДИО 8-86, с.

51-52)

← О басах и корпусах (рукопись)

Источник:

Корпус Акустической Системы с фазоинвертором

 Стремление получить достаточно хорошее воспроизведение низких частот при умеренном объеме акустического оформления довольно хорошо достигается в так называемых фазоинверсных системах. Их конструкция достаточно проста. В корпусе закрытой системы делается щель или отверстие. В последнее может быть вставлена трубка

Упругость объема воздуха в оформлении резонирует на какой-то частоте с массой воздуха в отверстии или трубке. Эта частота называется резонансной частотой фазоинвертора. Таким образом, акустическая система в целом становится состоящей как бы из двух резонансных систем – громкоговорителя и оформления с отверстием.

При правильно выбранном соотношении резонансных частот этих систем воспроизведение низких частот значительно улучшается по сравнению с закрытым оформлением такого же объема. Недостатком таких систем является резкий спад звукового давления на частотах ниже резонансной.

Несмотря на очевидные преимущества акустических систем с фазоинвертором, очень часто такие системы, изготовленные даже опытными людьми, не дают ожидаемых от них результатов. Причина в том, что для получения необходимого эффекта фазоинвертор должен быть правильно рассчитан и настроен.

Разновидностью фазоинвертора являются акустические системы с пассивным излучателем. Вспомогательный низкочастотный излучатель представляет собой низкочастотную головку громкоговорителя, лишенную магнита и звуковой катушки.

Основным достоинством фазоинвертора с пассивным излучателем является возможность настройки его на требуемую частоту при меньших размерах корпуса путем изменения массы пассивного излучателя.

По сравнению с закрытым корпусом у фазоинвертора больше вариантов аппроксимации частотной характеристики. В зависимости от добротности головки Qts (и желания получить гладкую АЧХ) этих вариантов может быть три:

аппроксимация квазитретьего порядка. Наиболее часто применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) меньше 0,383. Частота среза АС в этом случае выше собственной резонансной частоты головки. АЧХ носит гладкий характер;

аппроксимация по Баттерворту четвертого порядка. Применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) равной 0,383. При этом частота настройки фазоинвертора совпадает с резонансной частотой головки Fs. АЧХ носит гладкий характер.

аппроксимация по Чебышеву четвертого порядка. Применяется при полной добротности головки (включая сопротивление разделительных фильтров) больше 0,383. Частота настройки фазоинвертора ниже собственной резонансной частоты головки. АЧХ носит колебательный характер с заданной неравномерностью.

https://www.youtube.com/watch?v=TY5inf2PObw

Переходная характеристика для всех случаев аппроксимации носит колебательный характер. Максимум КПД достигается при значении полной добротности Qts около 0.5 и неравномерности АЧХ около 0.2 дБ.

Источник: https://himediadom.ru/obzor/prostoj-sposob-nastrojki-akusticheskoj-sistemy-s-fazoinvertorom.html

Технические параметры и эксплуатация фазоинвертора

Загрузка…

Построить полноценную акустическую систему в салоне автомобиля под силу любому автовладельцу. Многие устанавливают фронтальные громкоговорители. Именно с них начинается качественный звук. Они обеспечивают натуральное звучание даже при низкой частотности.  Когда этого становится мало, задумываются об использовании сабвуфера. Он подчеркивает глубину басов, усиливает давление звука. С помощью грамотно выбранного и установленного сабвуфера можно полностью изменить звуковое сопровождение.

Описание фазоинвертора

Сабвуферы бывают разнообразны по видам и качеству. Но для достижения наибольшего качества акустики рекомендуется осуществлять оформление их корпусов. Наиболее востребованный метод оформления — закрытый короб и фазоинвертор. Иногда звуковые фанаты предпочитают бандпасс, пассивные излучатели либо акустические нагрузки. Что такое фазоинвертор и как устанавливается — рассмотрим подробно.

Закрытый короб (ящик)

Закрытый короб (ящик) — это корпус динамика. Его объем соизмерим с объемом колонки.

Фазоинвертор имеет и другую разновидность — пассивный излучатель. Портом здесь выступает специальная система или простой динамик, который не подключен к усилителю.

Короб Фазоинвертор

Расчет короба

Систему акустики так же как и сабвуферы можно легко просчитать при помощи онлайн программ. Их просто скачать из интернета. Автоматический расчет осуществляется методом подстановки данных о звуковых элементах. Здесь надо выяснить информацию о технических характеристиках необходимых для расчета.

Сабвуфер схема

Всю информацию можно получить из встроенной программы базы данных. Если характеристики уже известны, их вводят вручную. Онлайн программа удобна еще и тем, что дает возможность подобрать динамики которые обеспечат лучшую отдачу.

Самыми простыми формами акустики являются закрытый короб и фазоинвертор. Для них не обязательно знать точные данные. Достаточно расчета с помощью формул.

Как рассчитать закрытый ящик

Понадобиться выяснить три главных показателя динамика. Результатом будет подбор внутреннего объема колонки. Обратите внимание на отношение резонансной частоты в паспорте к добротности. Если показатель меньше цифры 100, не рекомендуется устанавливать этот динамик в закрытом ящике. Так как в запертом корпусе воздух сжимается, и увеличивается жесткость подвески.

Выведены специальные формулы, которые связывают резонансную частоту, добротность и объем: Fc, Qtc, Vb соответственно, с такими же параметрами в паспорте. Формулы можно внимательно рассмотреть на фото.

Пользуясь формулами подбирается необходимый объем корпуса. Важно стремиться к тому, чтобы резонансная частота колонок не была выше 50 Гц. А добротность приближалась к показателю 0,7.

Как рассчитывается фазоинвертор

Расчет фазоинвертора происходит способом выбора динамиков, добротность которых от 0,3 до 0,5, а отношение резонансной частоты 50 (не менее).

Расчет ФИ короба сабвуфера

В этом случае необходимо вычислить следующие параметры:

1. Объем сабвуфера.
2. Площадь сечения.
3. Длину и диаметр трубы.
4. Порт фазоинвертора.

Информация о коробе подбирается по таким же формулам, как при расчете закрытого ящика. Только здесь отличается добротность колонки: от 0,6 до 0,65. Данные порта выясняются с использованием значения частоты, при которой осуществляется настройка фазоинвертора. Она выбирается наравне с резонансной частотой динамика. Но может быть и меньше. Расчет проводится по формулам, которые также есть на фото.

Длина расчетная иногда получается больше, чем рекомендованное максимальное значение. Но есть способы, которые помогают уменьшить эту длину. Выход круглого фазоинвертора размещается на плоскости панели. Это позволяет выигрывать в длине примерно 0,85. А труба фазоинвертора имеет на конце фланцы, которые способны усиливать эффект в большую сторону.

Примерно 15% от длины позволяет сэкономить размещение фазоинвертора вплотную к одной стороне колонки. Если использовать порт как усеченный конус сечения (круглого или прямоугольного), это даст возможность сделать длину меньше на 35%.

Рекомендации по настройке системы

Вышеперечисленные методы достаточно просты и не требуют сложных приборов для измерения и математических расчетов. Важно учесть еще несколько моментов:

• частота резонанса должны быть немного ниже частоты резонанса динамиков, находящихся в коробе;
• фазоинвертор расширяет воспроизводимые частоты в сторону низкой частотности. надо уметь выбрать правильную;

• при выборе слишком низких частот отдача динамиков упадет.

Короб Фазоинвертор

Для того, чтобы настроить фазоинвертор онлайн, в одной из программ, понадобятся очень точные данные о всех параметрах. Но все равно программа может выдавать большую погрешность. Поэтому большинство пользователей стараются настраивать акустику своими руками.

Источник: http://1avtozvuk.ru/subvufer/fazoinvertora-dlya-sabvufera

Сабвуфер своими руками

Низкочастотная акустическая система является составной частью любого звукового комплекса. Сочные и насыщенные басы заставляют по-иному звучать колонки для музыкального центра, компьютера или автомобильного салона. Басовую колонку можно купить в специализированном магазине или сделать самостоятельно. Акустика любого типа бывает – пассивная и активная. Пассивная колонка представляет собой ящик, в котором установлен низкочастотный динамик. На одну из стенок конструкции выведены клеммы для подключения внешнего источника звукового сигнала.

Как правило, для работы пассивной конструкции требуется усилитель низкой частоты, так как большинство устройств для воспроизведения звука не обеспечивают уровень сигнала, достаточный для нормальной работы мощного громкоговорителя. Любую акустическую систему можно сделать самостоятельно, но для изготовления активной колонки потребуется усилитель. Чтобы изготовить сабвуфер своими руками нужно сначала приобрести низкочастотный динамик, так как расчёты корпуса выполняются по электродинамической головке.

Пассивный сабвуфер своими руками

Как сделать простой пассивный сабвуфер.Такая конструкция представляет собой корпус, в котором установлена низкочастотный динамик. Объём корпуса обычно измеряется в литрах и зависит от диаметра динамической головки и конструкции корпуса. На корпусе пассивной колонки нет никаких регулировок, а на задней или боковой стенке находится контактная колодка для подключения источника звукового сигнала.Ящик для низкочастотной колонки может быть изготовлен по одной из трёх схем:

• Закрытая конструкция
• Акустический фазоинвертор
• Бандпасс

Закрытая конструкция ящика является самым простым решением. Объём корпуса легко высчитывается, а сборка конструкции не представляет сложности даже для начинающего мастера. Чтобы сделать самодельный саб потребуется небольшое количество деталей простой формы. Верхнюю, нижнюю и две боковых стенки можно вырезать одинакового размера. В передней стенке вырезается отверстие для установки динамика, а в заднюю стенку врезается колодка с контактами.Внутренний объём закрытого ящика зависит от типа громкоговорителя. Габариты корпуса низкочастотной колонки можно определить из следующей таблицы:

• Динамик 20 см – 8-12 литров
• Динамик 25 см – 13-14 литров
• Динамик 30 см – 25-38 литров
• Динамик 38 см – 39-58 литров

Кроме простой конструкции закрытый ящик выдаёт чёткий, быстрый бас и обладает сравнительно ровной амплитудно-частотной характеристикой.

https://www.youtube.com/watch?v=Y2rv8U7v8-I

Как сделать сабвуфер своими руками схема. На рисунке изображена акустическая низкочастотная система, рассчитанная под громкоговоритель 15 дюймов или 38 санитметров. Корпус изготовлен из материала толщиной 20 мм. Переднюю стенку рекомендуется сделать двойной толщины.

Колодку с контактами для подключения кабеля от источника звука можно установит на задней стенке устройста. Для увеличения акутического объема колонки, её внутренность заполняется демпфером. Для этого можно использовать обыкновенную вату, которая набивается в марлевый мешок, или синтепон. На нижнюю стенку нужно привернуть саморезами резиновые ножки.

Как изготовить сабвуфер закрытого типа. После того, как выбор динамической головки сделан, нужно подготовить материал.

Для низкочастотных акустических систем обычно используется многослойная хорошо проклеенная фанера или мелкодисперсная фракция (МДФ). Для домашней колонки можно так же использовать ДСП. В автомобильную акустику этот материал лучше не применять, так как от постоянной тряски и вибрации и повышенной влажности крепёжные элементы будут самопроизвольно выворачиваться, и колонка может разрушиться. При сборке мощной акустической системы фанеру, даже многослойную, использовать не рекомендуется. При сильной вибрации конструкции фанерный ящик будет резонировать, что создаст неприятные звуковые обертоны при прослушивании музыки.

Как сделать мощный сабвуфер своими руками

Чтобы собрать мощный сабвуфер своими руками можно воспользоваться конструкцией колонки с акустическим фазоинвертором. Принцип работы акустического фазоинвертора объясняет следующий пример. При подаче на динамик синусоидального сигнала звуковой частоты, на положительную полуволну происходит движение диффузора вперёд, а на отрицательную – назад. Поэтому излучаемые волны находятся в противофазе. Акустический фазоинвертор, благодаря своей конструкции,«переворачивает» отрицательную полуволну и отражает её на слушателя. Таким образом, человек воспринимает две фазированные полуволны. При этом громкость акустической системы возрастает.

По сравнению с закрытым ящиком уровень громкости фазоинверторной конструкции будет больше в 1,5-2 раза.Это происходит за счёт высокого КПД. Добиться, в конструкции, идеального совпадения по фазе двух полуволн очень сложно. Поэтому при прослушивании музыки на акустической системе с фазоинвертором, бас будет не такой чёткий, как из закрытого ящика, а немного «размазанным». Конструкцию с акустическим фазоинвертором можно сделать самостоятельно.

Делаем сабвуфер своими руками. Внутренний объём колонки с фазоинвертором, для одного типа громкоговорителя, примерно в два раза больше, чем для закрытого ящика. Для динамика диаметром 8 дюймов (20 см) объём колонки с фазоинвертором будет от 20 до 35 литров, а для громкоговорителя 12 дюймов (30 см) – 45-80 литров. Причём это «чистый» объём, исключающий место занятое динамической головкой.

Акустический фазоинвертор (ФИ) может иметь форму щели. В этом случае его внутренняя часть образуется дополнительными плоскостями, которые образуют отражающие поверхности. Настройка акустического ФИ определяется резонансной частотой динамической головки, поэтому бесполезно начинать делать корпус, не имея громкоговорителя с известной резонансной частотой.

Частота резонанса ФИ должна быть на 1/3 ниже частоты резонанса динамика.

Для расчёта размеров плоскостей существуют специальные формулы. Щелевой инвертор фазы не допускает возможности точной настройки или перестройки по частоте. Поэтому, при изготовлении низкочастотной колонки по чертежу нужно строго соблюдать все указанные размеры. Для повторения конструкции лучше подойдет колонка с цилиндрическим фазоинвертором.

Это два отрезка пластмассовой трубы, один из которых может перемещаться внутри другого. Такая конструкция позволяет выполнить настройку фазоинвертора, перемещая подвижную секцию, тем самым изменяя его площадь. Используя вариант колонки с цилиндрическим портом можно сделать сабвуфер для кинотеатра своими руками.

Цилиндрические инверторы фазы разных размеров можно купить на радиорынке или в специализированных магазинах.

Из чего можно сделать сабвуфер

Чтобы собрать правильный сабвуфер своими руками нужно не ошибиться в выборе материала. Для изготовления акустической системы можно использовать следующий продукт:

• Многослойная (корабельная) фанера
• Мелкодисперсная фракция (МДФ)
• Древесно-стружечная плита (ДСП)

Для изготовления корпуса мощной акустики подойдёт материал имеющий толщину не менее 18 мм. Найти качественную фанеру такой толщины сложно, поэтому лучше использовать МДФ. ДСП использовать можно, но это будет не самый лучший вариант. Этот материал более рыхлый, поэтому со временем, всё крепёжные элементы разболтаются. Кроме того ДСП не отличается хорошей влагоустойчивостью. Он поглощает атмосферную влагу, отчего быстро разрушается.

Панели из МДФ выпускаются разной толщины, они плохо поглощают влагу и надёжно удерживают крепёж. Можно приобрести панели МДФ с покрытием под дорогие породы дерева. Многие фирмы по продаже пиломатериалов бесплатно выполняют раскрой панелей по чертежам или указанным размерам. Передняя панель, где устанавливается динамическая головка нужно сделать двойной. Это позволит обеспечить конструкции большую жёсткость. Две части передней стенки нужно склеить между собой и зафиксировать саморезами.

При сборке низкочастотной акустической колонки нельзя экономить на крепеже, поэтому саморезы вворачиваются через каждый 3-5 см. Для сборки корпуса нужно использовать специальные мебельные шурупы. Сначала в местах крепления насверливаются отверстия диметром меньше чем шуруп, затем туда заливается клей и вворачивается крепёж. Если в колонке установлен очень мощный динамик, то все внутренние углы ящика дополнительно укрепляются брусками треугольной формы.

Если корпус будет оклеиваться тканью или отделываться другим способом деревянные поверхности нужно обработать лаком. Это повысит устойчивость конструкции к влаге.

Как сделать маленький сабвуфер

Простой компактный сабвуфер своими руками проще всего сделать в виде закрытого ящика, так как размер такой конструкции будет минимальным. При изготовлении басовой колонки учитывается диаметр громкоговорителя. Этот параметр является определяющим в выборе размера колонки. Чтобы сделать мини сабвуфер своими руками нужно использовать динамики небольшого диаметра. Для самодельной низкочастотной колонки подойдут головки 5 или 6 дюймов. Такие небольшие излучатели не способны выдать полноценный и насыщенный бас, поэтому компактные устройства применяются как дополнение к персональным компьютерам или ноутбукам.

Сделать маленький сабвуфер своими руками можно из любого материала, так как мощность малогабаритных динамиков обычно небольшая и не обязательно использовать толстые панели из МДФ или многослойную фанеру. Для увеличения акустического объема внутреннее пространство корпуса заполняется волокнистым материалом. Маленький саб своими руками можно сделать даже из поликарбоната.

Схема активного сабвуфера своими руками

В конструкцию активной акустической колонки, кроме громкоговорителя входит усилитель низкой частоты. Это позволяет подать на устройство слабый сигнал с линейного выхода любого источника сигнала. Как собрать активный сабвуфер. Конструкция колонки может быть любой, но при вычислении объема корпуса нужно будет учесть не только место занимаемое динамиком, но и размеры усилителя.

Самодельный активный сабвуфер можно использовать, как дома, так и в транспортном средстве. Элементная база интегрального исполнения позволяет собирать усилители низкой частоты без глубоких знаний радиотехники. Устройства имеют простую принципиальную схему, не требуют регулировки и после правильного монтажа сразу начинают работать. Небольшой сабвуфер своими руками можно собрать на микросхемеTDA1519A. Она содержит два усилителя низкой частоты.

В данной схеме динамик включен мостом, что обеспечивает при питании от автомобильного аккумулятора 15 ватт на выходе. Сигналы с левого и правого каналов суммируются и подаются на регулятор уровня. Для обрезания высоких частот применяется пассивный LC-фильтр. Можно сделать низкочастотную колонку самостоятельно, а можно сделать сабвуфер активным, используя колонку с динамической головкой.

Для этого достаточно установить в корпусе усилитель низкой частоты.



Источник: https://dinamikservis.ru/blog/sabvufery/sabvufer-svoimi-rukami/

Фазоинвертор: расчёт нужной частоты, как сделать и настроить порт в домашних условиях

Любители хорошего акустического звучания знают, что его качество в первую очередь зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. Использование фазоинвертора способно существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подводимой мощности. Но всё это возможно лишь при правильном расчёте размеров фазоинверторного (ФИ) отверстия, выравнивающего гармонические колебания и обеспечивающего качественный звук.

Виды акустических систем

Звук — это колебание, имеющее механическую природу возникновения, распространяющееся под давлением вызванным источником излучения. Акустическая система, представляющая собой звуковую колонку, преобразует электрические сигналы в механические, воспринимаемые слухом человека. Частота этих колебаний лежит в границах от 20 гц до 20 КГц. Существуют различные виды акустических систем:

1. Акустический лабиринт. Имеет вид лабиринта, выполненного в виде туннеля, находящегося в середине колонки. Его предназначение — усиливать низкие частоты за счёт множества изгибов. Внутренние стенки лабиринта покрываются демпфирующим покрытием, за счёт чего лабиринт не привносит в звук паразитные призвуки.
2. Открытого типа. Представляет собой систему, в которой стенка, противоположная направлению излучения динамиков, не устанавливается. В таком типе исполнения невозможно получить хорошие низкие частоты из-за отсутствия компрессии, а средние и высокие звуки кажутся более открытыми и воздушными.
3. Закрытого типа. Выполняется из полностью герметичного корпуса, создающего внутри замкнутый объём воздуха. Этот объём образует внутреннее давление, мешающее нормальному ходу диффузоров динамика. Такого рода колонки имеют большие габариты с накладкой на внутренние стенки — демпфера. Достоинством этой системы является чистота звука, в гамму которого не примешиваются нежеланные посторонние звуки.
4. Изобарического типа. Отличается сложностью изготовления и дороговизной, но из-за конструктивных особенностей позволяет увеличивать мощность и глубину низкочастотной составляющей. В середине колонки располагаются два динамика, разделённые звуконепроницаемой перегородкой и направленные в одну сторону. Эти динамики подключаются параллельно друг другу и работают в фазе.
5. Пассивная. Основное её предназначение — повысить эффективность воспроизведения низкочастотной составляющей звука за счёт использования пассивного излучателя. Этот излучатель располагается в глубине отверстия, выполненного в корпусе колонки и не обладает магнитной системой. При подаче сигнала диффузор излучателя движется не с помощью преобразования электрического сигнала, а под воздействием потока воздуха, вызванного установленным низкочастотным динамиком. Такая конструкция позволяет достичь глубокого баса, но может привнести гул в звук.
6. С дипольным излучателем. Дипольного вида акустика воспроизводит звук в двух направлениях. Другое название такого типа — биполярный. По своему типу относится к открытому виду. Для получения приемлемых низких частот потребуется использование динамиков с большими размерами диффузоров.
7. Контрапертурная. Редко используемая конструкция. Динамики в ней направляются в верхнюю или нижнюю сторону, и к ним подводится одинаковый сигнал. При столкновении звука, излучаемого динамиками, он изменяет своё направление, распространяясь радиально. К недостаткам такой системы относят возникновение реверберации, из-за чего «размывается» стереопанорама. Достоинства заключаются в появлении эффекта «растворения» звуковых колебаний в помещении.
8. Фазоинверторная. Эта система изготавливается в виде классической колонки закрытого типа, но со специальным отверстием. В него устанавливается труба, уходящая вглубь ящика. Такой подход позволяет получить низкочастотный звук значительно ниже по частоте, чем возможности динамиков. Такая система очень востребована, так как позволяет в относительно небольших размерах корпуса воспроизвести глубокие басы, выдавая частоты, недостижимые простым применением динамиков.

Использование фазоинверторного типа даёт возможность не только расширить нижний частотный диапазон, но и повысить коэффициент полезного действия. При этом частотный диапазон не изменится. Отверстие фазоинвертора выполняется разного вида и размеров. Размещаться оно может на любой поверхности колонки. При разработке акустической системы наиболее важно выполнить правильно расчёт размера фазоинверторного короба, от чего зависит не только диапазон воспроизводимой частоты, но и качество всего звука в целом.

Принцип работы устройства

Любая колонка фазоинверторного типа имеет в своём составе отверстие — фазоинвертор. Часто он называется акустическим туннелем или портом. Принцип работы его заключается в изменении фазы звукового колебания, вызванного задней стороной диффузора на сто восемьдесят градусов. При возникновении резонанса в ящике амплитуда колебания диффузора достигает минимального значения.

Связано это с тем, что при движении вперёд динамик создаёт разрежение в середине закрытой колонки, тем самым вытесняя воздух в фазоинверторный канал и увеличивая разряжение. Поэтому на частоте резонанса механические волны излучаются через отверстие, а не диффузором динамика.

От размера и вида фазоинверторного порта зависят объём воздуха и частота резонанса, на которую настроен канал. Объём воздуха в канале начинает резонировать и усиливать воспроизведение частоты при наступлении момента, когда диффузор излучает частоту, на которую рассчитан фазоинвертор.

При ошибках в расчёте щелевого фазоинвертора настроить его гораздо сложнее, чем классический вид, так как он изготавливается совместно с колонкой. Сам расчёт выполняется сложнее, чем для систем закрытого типа: при этом, кроме объёма ящика, учитывается настраиваемая частота резонанса. Оптимальные размеры подбираются с учётом амплитудно-частотной характеристики колонки, а именно её равномерности.

Расчёт низкочастотного туннеля

Существует несколько способов для проведения вычислений размеров ФИ. Наиболее популярным является расчёт фазоинвертора онлайн или с использованием специализированных программ. Такие способы обычно требуют знаний множества параметров используемых динамиков. Существуют варианты и проще, но с большим расхождением конечного результата с реальным значением. Хотя в любом случае после расчёта и изготовления приходится проводить настройку.

Простая формула для вычисления

Метод вычисления заключается в использовании несложных формул и происходит методом подбора данных, когда за основу используется желаемая длина ФИ канала.

F = (C/2 π) * K, где:

• F — желаемая частота настройки;
• C — скорость звука;
• π — математическая постоянная, равная 3,14;
• K — коэффициент, зависящий от размеров фазоинвертора.

При этом коэффициент K равен квадратному корню отношения S/LV, где:

• S — площадь отверстия;
• L — длина канала;
• V — объем колонки.

В качестве единиц измерения везде используются метры, а для частоты — герцы. При определении значений объёма считается, что лучше выбрать узкий фазоинвертор, но такой подход неверен, ведь при этом в нём возрастает скорость движения воздуха, а это вносит искажения в звучание. Проектирование широкого и длинного ФИ также лишено смысла, ведь длина фазоинвертора не должна превышать длину волны в момент наступления резонанса. Выполнение этого правила помогает избавиться от стоячих волн.

Использование специализированных программ

Существует много программ, позволяющих автоматизировать расчёты при построении акустических систем, например, Bassport. Эта программа специально разработана для автоматизации проведения расчёта порта фазоинвертора. При разработке программы учитывалось, что когда скорость потока воздуха в трубе становится более шести метров в секунду, то становятся заметными шумы.

Интерфейс программы интуитивно понятен, тем более она имеет локализацию на русском языке. Для получения нужных результатов понадобится ввести:

• скорость звука;
• объем колонки;
• частоту фазоинвертора и динамика;
• диаметр диффузора;
• ход диффузора.

После ввода всех данных останется нажать кнопку «Пересчитать» и получить результат, соответствующий максимальной добротности, зависящей, прежде всего, от соотношения объёма ящика к диаметру порта. Программа Bassport позволяет выполнить расчёт для различных форм, но чаще всего, при скоростях потока до шести метров в секунду, применяется несложная форма для трубчатого или щелевого вида.

Необходимо отметить следующие нюансы при использовании программы. Измерение диаметра диффузора происходит между расстояниями противоположными средним точкам подвесов. Цвет отображения цифры скорости потока, обозначает возможные возникновения шума: чёрный — шума нет, красный — шум заметно слышимый.

Использование онлайн-программ построено по такому же принципу: вводятся параметры системы и выдаётся результат. Сайты с такими программами легко находятся по запросу «фазоинвертор онлайн-калькулятор» в любой поисковой системе. Хотя для достоверности результатов следует перепроверить полученные данные на нескольких сайтах.

После выполнения расчётов останется изготовить и настроить фазоинвертор. В домашних условиях выполнить такие операции несложно, при этом какие-то особые материалы не понадобятся.

Самостоятельное изготовление порта

Фазоинвертор так же, как и динамик, участвует в воспроизведении звука. Для избегания эффекта интерференции канал размещается поближе к излучателю низкой частоты на расстоянии, не превышающем его длину волны. В качестве ФИ используются жёсткие конструкции, например, в самодельных изделиях применяются канализационные пластиковые трубы.

Но при попытках рассчитать фазоинвертор для сабвуфера потребители сталкиваются с тем, что диаметр таких труб не совпадает с вычисленными значениями, поэтому труба изготавливается из подручного плотного материала — ватмана. Для того чтобы сделать канал самостоятельно, потребуются:

• газетная бумага;
• ватман;
• клей.

Согласно выполненному расчёту, подбирается основание с диаметром немного меньше рассчитанного. Затем, используя оправку, на него наматывается несколько слоёв газетной бумаги, обработанной клеем. Намотка осуществляется плотно, с избеганием попадания между слоями воздуха.

Вырезанная из ватмана полоска, ширина которой совпадает с длиной трубки, в несколько витков наматывается на поверхность газетной бумаги. При этом перед каждым витком наносится эпоксидный клей. Его получают путём смешивания смолы и отвердителя согласно инструкции. После того как выполнены все витки, изделие обтягивается по кругу нитью для придания жёсткости и ставится на просушку.

Через сутки основание извлекается. В случае возникновения трудностей его можно поломать изнутри и достать частями. Изготовленный канал такого вида имеет хорошую прочность и легко подвергается дополнительной обработке. Далее полученная трубка устанавливается в отверстие колонки, но не до конца и начинается прослушивание звука. В заводских условиях используется специальный прибор. Такое устройство работает на основе мультивибратора, который настраивается на резонансную частоту динамической головки. После подключения динамика запускается генератор и длина трубы регулируется по максимуму колебанию в ней воздуха.

Источник: https://chebo.pro/tehnologii/kak-luchshe-rasschitat-fazoinvertor-dlya-akusticheskoj-sistemy.html

Особенности фазоинвертора для сабвуфера

15.12.2017

Один из наиболее эффективных способов, который необходимо использовать для богатого и качественного баса – это добавление к уже существующей акустической системе сабвуфера. Именно сабвуфер и добавление фазоинвертора для сабвуфера позволяют значительно расширить и сделать богаче низкие частоты. В конечном итоге, это поможет не просто улучшить качество звучания звука, но и делать это вне зависимости от выбранной для прослушивания музыки.

На данный момент существует два варианта басов – гулкий бас и бас плотный. Выбирать устройство фазоинвертора для сабвуфера необходимо на основании предпочтений в музыке. На протяжении долгого времени на большом количестве форумов и Интернет-ресурсов обсуждались вопросы: что лучше использовать фазоинвертор для сабвуфера или закрытый корпус?

Одни уверены в том, что вентилируемые сабвуферы, или фазоинверторы необходимы только для того, чтобы улучшать звуковые эффекты, поэтому для музыки они годятся. Другие же уверены в том, что закрытые боксы отличаются большей музыкальностью, хотя им не хватает басов и глубины.

Оба вида сабвуферов – фазоинвертор и закрытый корпус, отличаются своими достоинствами и недостатками. Поэтому необходимо сделать выбор на основании плюсов и личных предпочтений в музыкальных жанрах.

Определение и особенности

Фазоинвертор – это тип акустической системы и ее оформление, которое объединяет в себе такие качества:

1. Высокое качество звука при воспроизведении.
2. Внушительная громкость.
3. Простота в эксплуатации и настройке фазоинвертора вне зависимости от модели и места расположения.
4. Небольшие размеры.

Принцип работы фазоинвертора

Фазоинвертор, как корпус с некоторыми отверстиями, позволяет воспроизводить действительно гулкие и громкие басы с хорошими, высокими энергическими показателями реверберации, чего не скажешь о закрытых боксах. Достигается такое высокое качество басов за счет негерметичного корпуса, а также отсутствия каких-либо средств дополнительной обработки звука.

Также в фазоинверторе отсутствует цифровой процессор, а это значит, что единственная особенность этой конструкции – это как раз использование негерметичного корпуса. В большинстве случаев негерметичность достигается тем, что в корпусе делается небольшое отверстие. В этом заключается главное отличие фазоинвертора от закрытых корпусов аудиосистем для транспортного средства.

Пускай у фазоинвертора очень простой и даже немного примитивный дизайн и внешний вид, однако эта простота никак не отображается и не связана с простотой настройки аппарата. Другими словами, в некоторых случаях бывает достаточно сложно правильно настроить фазоинвертор на сабвуфер для того, чтобы получить качественный, сбалансированный и красивый звук при проигрывании музыкальных композиций на выходе.

Вентиляционные отверстия, на основании использования которых и строится вся работа фазоинвертора, занимаются перенаправлением звуков из задней области конуса, одновременно с этим добавляя к этим звукам тот звук, который исходит от передней части конуса. На основании сочетания этих двух источников звучания при воспроизведении и получается сильно увеличить басы и их громкость.

Качественная настройка сабвуфера в авто

Подобная схема примечательна и полезна тем, что благодаря ее действию можно использовать очень скромный как по габаритам, так и по показателям внешний усилитель для того, чтобы на выходе получились отличные и качественные результаты звучания.

Еще одно интересное преимущество фазоинверторов, которое будет полезно потребителю, заключается в продолжительном сроке эксплуатации сабвуфера. Это происходит за счет потоков воздуха, охлаждающих динамики.

Основные преимущества и недостатки фазоинверторов

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в транспортных средствах можно отнести следующие:

1. Уменьшение уровня и показателей вибрации и искажений диффузора.
2. Более качественный, четкий и приятный для человеческого восприятия звук. Правда, относится это не к каждому жанру и типу композиций, а к определенным разновидностям музыки. Из-за воздушных потоков, поступающих прямо в отверстие вентиляции, звук будет напоминать небольшой, едва слышимый свист. Этот свист очень похож на тот, который получается, когда человек дует на горлышко пустой бутылки.

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в автомобилях можно отнести следующие:

1. Звуки при воспроизведении композиции, которые получаются при помощи вентиляционных каналов, могут стать причиной причинения вреда, а не пользы, но это относится не ко всем видам музыки, а только к некоторым из них. Как было отмечено выше, фазоинверторы – это тот комплекс в общей акустической системе транспортного средства, который не сможет подойти под абсолютно любую музыку.
2. Фазоинвертор — это достаточно чувствительный вид корпуса, а в особенности его чувствительность распространяется на изменения в климате. Больше всего работа фазоинвертора зависит от таких климатических показателей, как температурные показатели, а также уровень и процент влажности.
3. Фазоинвертор и тип корпуса, как ни странно, способствует физическому переутомлению человека.
4. Из-за постоянного высокого давления внутри корпуса фазоинвертора система должна быть очень прочной. Все это говорит о том, что ее сложнее делать и продавать, а себестоимость входит в итоговый ценник.

Что можно сказать о фазоинверторе?

Фазоинвертор в сабвуфере отличается расплывчатым басом, что понравится далеко не всем. С другой же стороны, если нужно, чтобы басы уходили «в землю», именно такая система акустики подойдет просто идеально.

Еще один момент – отверстие позволяет увеличить выход частот, что серьезно расширяет показатели чувствительности акустической системы в целом.

Если говорить в общих словах, то фазоинвертор и фазоинвертные системы созданы для того, чтобы делать звуки громче и атмосфернее.

Источник: https://CarLoud.ru/avtomagnitola/sabvuferr/fazoinvertor-dlya-sabvufera.html

Фазоинвертор (ФИ)

В рамках обсуждения выбора сабвуфера рассмотрим такой корпус как фазоинвертор.

Фазоинвертор, в отличии от закрытого ящика,  имеет порт с помощью которого разворачивает фазу сигнала тыльной стороны динамика таким образом увеличивая КПД в 2 раза.

Принцип работы фазоинвертора

Для какой музыки подходит фазоинвертор

Фазоинвертор отличается мощным и объемным басом, а АЧХ в районе частоты настройки имеет горб  (значительное повышение громкости звучания).

Пример АЧХ фазоинвертора

По этому ФИ подходит для музыки, в которой много не быстрого баса, где низкие частоты это основа композиций. Выбирайте фазоинвертор если вам нравятся дабстэп, трипхоп, прочая медленная электронщина, рэп, R&B и т.п.

Примечание: настройка фазоинвертора это частота, на которую приходится пик АЧХ, регулируется изменением длины и площади порта, а так же отношением объема порта к объему корпуса.

Какой динамик подходит для фазоинвертора

Чтобы выбрать сабвуфер для фазоинвертора нужно отталкиваться от параметров Тиля — Смолла (Fs, Qts, Vas). Обычно эти данные есть в документах, но если у вас их нет, то параметры найдутся в интернете.

Для того, что бы понять  подходит ли динамик для ФИ проведите не хитрые расчеты. Поделите значение Fs на значение Qts и если ответ получится от 60 и до 100, то такой саб  будет оптимальным для фазоинвертора.

К примеру —  у динамика SUNDOWN AUDIO E-12 V3  Fs = 32.4 Гц, а Qts = 0.37.

Fs / Qts = 32.4 / 0.37 = 87,6 — такой сабвуфер вполне подходит для ФИ.

Если значение для вашего динамика выходит за пределы диапазона 60-100 возможно стоит подыскать ему другое оформление с помощью этой очень полезной таблички. Обратите внимание на то, что приведенная таблица не запрещает использовать для динамиков корпусы, не соответствующие значению Fs / Qts. Она показывает варианты, которые точно будут хорошо работать.

Виды фазоинверторов

Порт фазоинвертора — основной элемент корпуса, он может быть круглым (труба) или прямоугольным (щель).

Щелевой портКруглый порт (труба)

Нельзя однозначно сказать какой из этих портов лучше. Делают то, что удобнее или то, что больше нравится. Единственный момент, что в спорте (соревнования по звуковому давлению) чаще используются трубы, так как с их применением проще меняется настройка фазоинвертора, за счет изменения длины порта.

Отдельно стоит отметить такой тип, как пассивный излучатель. Пассивный излучатель (корректней — пассивный отражатель) есть тот же фазоинвертор и принцип его работы тот же. Применяется в тех случаях, когда желаемый порт для ФИ не устраивает по габаритам. В пассивном излучателе вместо порта используется динамик без магнитной системы.

Принцип работы пассивного излучателя

Плюсы:

• Высокий КПД (грубо — в 2 раза громче ЗЯ);
• Может дать много громкого баса;
• Можно настроить для своих музыкальных предпочтений.

Минусы:

• Большие габариты (по сравнению с ЗЯ);
• Относительная сложность расчета.

Материалы

Требования к материалам и сборке стандартны. Фазоинверторный короб должен быть крепким, герметичным и не давать вибраций. Материал — фанера или МДФ от 18 мм. и толще.

Обратите внимание на то, что все каналы ввода проводов, клеммники и т.п. должны быть  надежно загерметизированы, внутренние перегородки (стенки порта) не должны иметь щелей.

Скругления порта фазоинвертора

Если щелевой порт длинный и имеет повороты, то в углах могут возникать застойные зоны, для избежания этого изгибы сглаживаются — в результате повышается КПД,  так как снижается сопротивление движению воздуха. На слух определить улучшение качества довольно сложно, но для борьбы за высокий результат в звуковом давлении это решение работает.

Варианты сглаживая портов

Концы портов могут раскрываться, на выходе это может устранить паразитные шумы от трения воздуха, но такая проблема встречается не часто. Также за счет раскрывов на обоих концах понижается настройка порта (фазоинвертора), либо уменьшается его длина. То есть для одной и той же настройки порт с с расширениями на концах будет короче прямого и займет меньше объема.

Расширение щелевого портаРасширение трубы

Практическое видео по раскатке трубы для порта:

Стоит понимать, что подбор правильной геометрии расширения (раскрыва) — отдельная задача при расчете корпуса фазоинвертора.

Выводы

Если вам нужно акцентировать звучание вашей системы на низких частотах, то фазоинвертор прекрасно подойдет для этого.

ФИ — хороший выбор для жирного баса и громкого повседенева.

Читать еще:

 Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:

Источник: https://doctorbass.ru/znaniya/vybor/fazoinvertor-fi/