Четвертьволновая акустика своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 05.10.2024
Расчет акустического оформления типа четвертьволновый резонатор (четвертьволновик)
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.
Основными преимуществами ЧВ являются:
низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
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:
занимает приличную часть багажника, если не его весь;
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.
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.
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = 1,5*(3,14*((Dсабвуфера/2)^2)). Проще говоря, площадь сечения туннеля равняется полторы площади сабвуфера. 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″(30см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((30/2)^2)) = 1060кв.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!
Для тех пользователей, которым качество звучания особенно важно,рекомендуется 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.
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!
ЧВ (четвертьволновой резонатор) это простой волновод, в нем динамик качает волну, волновод ее проводит, задерживая по времени, тем самым сдвигая фазу на 90 градусов (1/4 волны это 90 градусов). Спад ниже частоты настройки 6dB на октаву. С учетом передаточной функции салона, получаем очень широкий диапазон ниже настройки. Но не забываем, что мощности, чтобы вывести динамик на ход, потребуется не много. На много важнее качественный усилитель с высоким контролем. В ЧВ нет ни объема, ни порта, есть только туннель определенной площади и длины.
Основные преи муществами Ч В 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.
4. Дополнительными преимуществами четвертьволновых резонаторов перед классическим ФИ являются ламинарность потока воздуха на выходе порта резонатора и малость его скорости в канале, что в сумме с большей относительно классических ФИ портов площадью излучения дает полное отсутствие турбулентных призвуков на любых уровнях громкости и на порядок меньший, так называемый, room-gain – резкое увеличение амплитуды излучаемого АС звука на частотах, совпадающих с основным геометрическим резонансом помещения.
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.
Чтобы выбрать параметры корпуса под свои требования, используем таблицу:
Сужающийся, расширяющийся и ЧВ с постоянным сечением:
Самый универсальный это конечно же лабиринт с постоянным сечение, с расчетом которого проблем не возникает. ЧВ на сужение представляет собой туннель плавно сужающийся от начала (тупика) к выходу. Отношение начала\выхода может быть любым, не обязательно 2к1. При той же настройке, будет короче лабиринта, с постоянным сечением. Считается самым музыкальным. Имеет минимальные задержки, высокую точность и проработку баса. Единственные минусы, сложнее в расчете и займет больше места. ЧВ с расширяющимся туннелем имеет максимальный КПД, но качество баса заметно хуже. Используется в основном в СПЛ системах.
Частота собственного резонанса может быть любой для любого из размеров динамической головки, но стоит учитывать то, что опускаясь вниз по полосе воспроизводимых частот, мы повышаем также и требования к головке по объемному смещению, другими словами – чем ниже мы опускаем эффективную рабочую полосу АС, тем сильнее должен будет двигаться наш диффузор. Таким образом легко столкнуться с такой проблемой, как, скажем, 6” динамик, обеспечивающий прекрасные параметры и легко воспроизводящий полосу, например от 30Гц по уровню -3дБ от средней чувствительности, будет исчерпывать линейный ход подвижной системы уже при подведении к нему 5 Ватт, тогда как термический запас мощности его катушки может составлять десятки или даже сотни Ватт, которые останутся невостребованными. А мы в свою очередь получим АС, имеющую прекрасную АЧХ, способную играючи воспроизводить фантастически низкие для динамика такого размера частоты, но имеющую неудовлетворительную перегрузочную способность и как следствие чрезмерно искаженный динамический диапазон. Характерным примером такого динамика является динамик, устанавливаемый в легендарные акустические системы ProAc Response.
Первое и главное заблуждение. Повороты обязательно нужно скруглять. Это не совсем так, скругления влияют на характер баса и итоговую настройку корпуса. Без скруглений бас мягче и немного размазанный. Треки с низкими пиками будут играть лучше и глубже. Со скруглениями бас становится точным и быстрым, под более быструю музыку и высокий бас скруглять обязательно. На результат скругления абсолютно никак не влияют, ни в плюс, ни в минус.
Второе о чем многие не задумываются. Скругления уменьшат длину туннеля и соответственно настройка повысится. На сколько, зависит от количества скругленным поворотов. Обычно это 2-3 Гц, если скруглять весь лабиринт. Длина туннеля считается через центр:
Смещение динамика относительно начала туннеля.
Если основной резонанс 1F представляет собой основу принципа работы нашей АС и обеспечивает нам необходимые АЧХ и режим работы динамической головки на НЧ, то остальные моды являются в нашем случае побочными и необходимо применить меры для их ослабления. Самую большую амплитуду имеет ближайшая к основному резонансу мода – 3F. Для ее подавления используется смещение положения головки относительно начала трубы на 1/3 ее общей длинны. Благодаря этому внутри канала возникает дополнительная внутренняя стоячая волна, с частотой 1/3 основной частоты настройки лабиринта и в противофазе с модой, возникающей в целом канале. Этот резонанс имеет приблизительно такую же добротность, что и мода основного резонанса вследствие чего они взаимокомпенсируются и на АЧХ лабиринтной АС со смещением в месте.
Четвертьволновой резонатор в ПРО акустике. запись закреплена
Максим Мантуров (mAxSpace)
Максим Кольцов
Зря. Лучше сразу называть фиксированную цену. Расчет 500, с чертежами 1000. Прогон динамика во во всех АО 1000. Чертежи с картами кроя 1000+. Так и людям удобно и тебе спокойней. Как говорится "на берегу" договор. А то есть любители искать на помойках динамики и колупать мозги раз в неделю. Особенно это к автозвукерам относится. Ни стыда, ни совести. "А что тебе стоит? Ты же только на кнопочки нажимаешь! Трудно тебе что ли?"
Четвертьволновой резонатор в ПРО акустике. запись закреплена
Интересное и хорошее.
Четвертьволновой резонатор в ПРО акустике. запись закреплена
. Аудио Лаборатория - Space Lab. г.Арзамас
Пересчитал с коэффициентом 24/22 на 220 в.
Мощность RMS составила
- 640 ватт на 8 Ω,
- 1100 ватт на 4 Ω
- 1330 ватт на 4 Ω при розовом шуме(LPF150Hz)
Все по сути верно , замеры усредненные , клиплиммитер только дает вот эту болтанку из-за пульсаций питающего напряжения .
Непонятно только почему пересчет 240/220 ? В РФ стандарт в номинале 230В , действует с 1992года (ГОСТ 29322-92) . И мы технические данные замеряем именно при таком напряжении .
Четвертьволновой резонатор в ПРО акустике. запись закреплена
Максим Кольцов
Действительно , такая оплошность имела быть место , переходная версия БП в 2019году. После этого была модификация RIP50025Q , где устранен это "косяк" и еще некоторая оптимизация , в принципе не влияющей на "полет" .
Аким Харачих запись закреплена
Всем привет! Оставлю это здесь)
Поделюсь с сообществом фотоотчетом проделанной работы по самостоятельному изготовлению чвр 15’’ по чертежу Максима.
Использованы :
динамик 15LW2400
Показать полностью.
усилитель Nag TDS 20
Фанера 15 мм
Клей момент D3
Сетки Aura
Колёса поворотные D75
Фланцы по 2 шт на саб D120 мм с резьбой М20
Ножки резиновые D 38мм
Войлок 10мм
Гвозди пневмопистолета
Саморезы
Усовые мебельные гайки М6
Винты Torx М6
Усовые мебельные гайки М4
Винты Torx M4
Краска Raptor
Уплотнитель самоклеящийся для герметизации
Получилось внешне не идеально, но бюджетно и вполне достойно для работы я считаю.
В бою испытать пока не получается из-за ограничений пандемийных, но во дворе результат испытаний очень достойный по первым ощущениям. Замеры будут позже, а пока на слух все звучит очень плотно, не гудящий четкий бас.
Изготовлены для себя с целью озвучивания больше на улице, тк фи не достаточно хорошо справлялись с этой задачей. А в помещениях акустика почти везде плохая, поэтому готов к тому что чвр будет, хуже чем фи справляться со своими задачами в залах, так отзывались некоторые владельцы чвр (но это не точно).
В планах : работать , наблюдать и если сабы покажут себя хорошо- изготовить ещё 2-4 таких же(а может и больше;)))
Так же в процессе разработка элемента масштабируемого комплекта из 4-6 сателлитов на 12’’ (компоненты и первые успешные испытания уже есть) для этих сабов, но это другая долгая история.
Максиму от меня огромная благодарность за отзывчивость и донат с первого мероприятия с использованием этих сабов
Наверное, вы хотя бы что-то слыхали о четвертьволновых резонаторах.
Этот вид корпусов используется при построении сабвуферов и НЧ звеньев акустических систем не так уж широко по сравнению, скажем, с фазоинвертором и закрытым ящиком.
Но почему? Ведь четвертьволновик даёт несомненные жирные плюсы:
- выигрыш в КПД,
- отличную проработку баса,
- низкий уровень групповых задержек.
Возможно, потому, что есть минусы:
- относительно большой объем ящика,
- ЧВ не терпит перегрузок,
- довольно требователен к выбору динамика.
Впрочем, последний пункт относится и к фазоинвертору.
Возможно, широкое применение ЧВ сдерживается и некоторой трудоёмкостью его расчета. Хотя сам по себе расчет не так уж сложен, но обычно пока спроектируешь короб, приходится перебрать несколько вариантов, каждый раз заново всё пересчитывая. Это и утомительно, и отнимает много времени. И когда долго чем-то занимаешься, начинаешь делать ошибки, а они совершенно недопустимы при расчете ЧВ. Если у вас есть короб и хотите определить его настройку то вот ссылка.
Если не применять различные программы, то ЧВ короб можно подогнать по следующим параметрам:
1. Какую настройку частоты выбрать.
1к2 — Этот порт как рупор…увеличеваеться на окончании, размеры его больше, но КПД выше.
1к1 — Это самый простой порт…прямой! В таблице указана длина порта.
2к1 — Сужающийся порт, сэкономит место, при правильном расчете разницы от двух предыдущих не отличить.
2. Какая нужна площадь порта?
Выбираем размер своего динамика и требования от корпуса(максимум музыкальности или компромисс, между громкостью и качеством). Для двух динамиков, площадь порта в 2 раза больше.
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Так с этой статьи все и началось, и ТАН69 у меня уже был (один) и лампы я взял именно по той же причине (как там описано - звук качественный у них в паре) Но принцип расчета я так и не понял, т.к. не понимаю терминов и вообще.
Читайте также: