В статье описана простая конструкция мощного низкочастотного громкоговорителя, который можно использовать в АС автомобиля. Специфическая особенность такой конструкции - применение "в спарке" двух одинаковых головок.
Задача получения высококачественного звучания в салоне автомобиля при скромном бюджете считается трудновыполнимой, любителями. Очередная попытка, с точки зрения автора, представляется достаточно удачной: получены хорошие отзывы о работе этой АС. Немаловажным фактором следует признать легкость повторения конструкции.
Показанный на схеме усилитель А1 - четырёхканальный УМ обычной автомагнитолы либо CD- ресивера, выполненного по мостовой схеме. Именно такие усилители и составляют большинство в ныне производимых моделях. Динамические головки ВА1, ВА2 и ВА7, ВА8 - это части широко распространённых двухполосных 10 - 12 сантиметровых громкоговорителей номинальным сопротивлением 4 Ом. Динамические головки ВА1, ВА7 выполняют роль НЧ - СЧ звена и монтируют в передние двери, непосредственно в обшивку или на подиумы. Отделённые от них высокочастотные головки ВА2, ВА8 монтируют на стойках лобового стекла или на панели. Как правило, озвучивание этой части автомобильного салона достигается легко.
Для создания наиболее полной звуковой картины широкое распространение получила так называемая "схема Хеффлера", когда из стереосигнала выделяется разностная составляющая и воспроизводится отдельными тыловыми громкоговорителями. Роль пространственной "Подзвучки" в акустической системе выполняют две головки 25ГДН-1-4 (10ГД-34). Многие авторы рекомендуют выполнить схему тылового канала с применением ФНЧ, но я решил обойтись только фильтром высоких частот, поскольку применённые головки не способны воспроизводить сигналы частотой выше 5 кгц. Расположение этих головок возможно на задней полке или в обшивке боковин салона автомобиля. Таким образом озвучивается салон автомобиля в диапазоне частот примерно от 100 до 20000 гц.
Конденсаторы С1, С3, С4 - неполярные оксидные. Конденсаторы С2, С5 - любые плёночные или металлобумажные. При отсутствии неполярного конденсатора ёмкостью 220 мкф его можно изготовить, например, из двух соединённых встречно - последовательно полярных ёмкостью 470 мкф на напряжение 15 - 25 вольт.
Для воспроизведения низкочастотных звуков (ниже 100 гц) используется специальный громкоговоритель - сабвуфер, на рисунке это головки ВА5, ВА6. Поскольку звуковой сигнал на частотах ниже 300 Гц в салоне автомобиля не локализуется, то источник низкочастотного звука можно расположить в багажнике. Естественно, если автомобиль используется как повседневное средство передвижения, сабвуфер должен быть малогабаритным, не боящимся соприкосновения с размещённым в багажнике грузом и создающим достаточное звуковое давление.
Известно, что эквивалентный объём большинства отечественных широкодоступных низкочастотных головок, обладающих собственной резонансной частотой ниже 60 Гц, находится в пределах 40...80 литров. Явно много для багажника. Есть приём, позволяющий вдвое уменьшить объём ящика НЧ звена, - использование головок в "тандемом" включении. Так для динамических 35ГДН - 8 (25ГД-26-8) эквивалентный объём составляет 40...45 литров. Расположив их на одной оси рядом ("встречно" диффузорами), можно построить громкоговоритель объёмом 20...22 литра. Платой за это будет некоторое снижение чувствительности АС примерно на 3 дб.
Чтобы компенсировать эту потерю, воспользуемся опытом иностранных производителей сабвуферов. Широко известная фирма "Bose Corparation" запатентовала тип акустического оформления НЧ звена, называемый полосовым ("bandpass"). Известно, что АС такого типа имеют высокий, по сравнению с прочими типами акустического оформления, КПД.
Прикинем различные схемы акустического оформления нашего сабвуфера. С помощью программы "
JBL SpeakerShop", для расчёта акустических систем, вводим известные параметры Тиля - Смолла динамических головок 35ГДН-1-8 (25ГД-26-8) и испытываем различные типы АС. На сформированных программой графиках видны формы АЧХ различных типов громкоговорителя при подведённом к нему синусоидальном сигнале напряжением 2,83 вольт (для сопоставления характеристической чувствительности). Проанализируем эти графики. Показанная красной линией АЧХ громкоговорителя с фазоинвертором вполне удовлетворительна, но рекомендуемый объём 39 литров явно великоват. Голубая линия соответствует АЧХ фазоинвертора объёмом 20 литров, тоже неплохо. Синей линией показана АЧХ громкоговорителя в полосовом исполнении (шестого порядка). Его недостаток - нижняя граница воспроизводимого диапазона выше, чем у фазоинвертора. Фиолетовая линия - АЧХ громкоговорителя, оформленного как закрытый ящик объёмом 20 литров. Его характеристическая чувствительность в рабочем диапазоне частот явна мала, поэтому такой вариант отбрасываем.
И так, у нас есть два интересных варианта - фазоинвертор на 20 литров либо полосовой того же объёма. Замечу также, что салон автомобиля сам имеет меняющиеся акустические характеристик (открытые или закрытые окна, число пассажиров в салоне, наличие багажа и т. п.). Всё это изменяет передаточную функцию салона, поэтому реальная АЧХ системы звуковоспроизведения будет несколько иной. Как правило, это выражается в подъёме АЧХ в области 40...130 Гц на 2...3 дб (для разных типов и размеров салона автомобилей). Впрочем, большинство слушателей это вполне удовлетворяет.
В чём состоит преимущество полосового громкоговорителя перед фазоинвертором? Как видно из графиков, он создаёт звуковое давление в диапазоне 50...100 Гц на 3 дб большее, чем фазоинвертора. Фактически он действует как узкополосный источник звука с эффективным подавлением излучения звуковых колебаний вне рабочей полосы частот, даже без внешнего фильтра. Такой громкоговоритель не содержит выступающих наружу частей динамических головок или иных элементов конструкции. Основные его недостатки - неважные фазовые характеристики и большая групповая задержка. Но поскольку большинство именитых производителей АС мирятся с этим, выбираем такой вариант и мы.
Для изготовления такого сабвуфера должны быть подготовлены следующие детали и материалы:
1. Динамические головки 35ГДН - 1 - 8
2. фанера толщиной 15...20 мм.
3. Сантехническая полиэтиленовая труба внутренним диаметром 44 мм.
4. Винты - саморезы диаметром 3,5 мм и длиной 35 мм.
5. Оконная замазка или силиконовый герметик.
6. Вата.
Из фанеры выпиливаем и собираем корпус сабвуфера, используя для крепления самонарезающие винты. На эскизах для наглядности конструкции не показаны передние стенки, а в собранном виде сабвуфер представляет из себя глухой фанерный корпус с двумя отверстиями, в которых запрессованы трубы фазоинверторов. Шурупы следует закручивать в панели с торцов, на расстоянии 5 см друг от друга. Перед тем как закрепить последнюю стенку, не забудьте тщательно промазать стыки и щели замазкой, припаять к головкам и вывести из ящика провода и заполнить камеры распушенной ватой. Вспомните также, не забыли ли вы сделать отверстие в средней стенке между головками. Вату следует расположить так, чтобы она не загораживало порты фазоинверторов и не касалась диффузоров головок. Для этого можно использовать проволочные каркасы и марлю.
Внешнюю отделку собранного громкоговорителя выполняют по своему вкусу и возможностям. Вариантов здесь великое множество: от покраски масляными красками до обтягивания натуральной кожей с вставкой из ценных пород дерева и слоновой кости.
Такой громкоговоритель несложно расположить в багажнике. В случае, если его монтируют в кузове типа "седан" ("классика" ВАЗ), корпус сабвуфера можно прикрепить к задней полке изнутри багажника вверх трубами, не забыв сделать отверстия в полке для того, фазоинверторы свободно "дышали" в салон. В кузовах типа "универсал" или "хэтчбэк" достаточно просто положить громкоговоритель в багажник, хлипкая полка багажника не создаёт заметного сопротивления проникновению звука в салон.
В заключение можно заметить, что сабвуфер способен создавать звуковое давление до 120...125 дб при подводимой мощности до 250 Вт, поэтому впоследствии возможно наращивать мощность усилителя.
