Шаровые колонки своими руками
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 05.10.2024
Данный материал посвящаю всем самодельщикам и желаю им удачи в работе.
Начало
Дорогие друзья, разрешите представиться. Зовут меня Юрий. Имя получил в честь Юрия Алексеевича Гагарина, как и многие мальчики в тот период. Настолько он был популярен, когда я родился. Видимо, энергетика того времени и имени первого космонавта, в какой-то степени передалась мне и стала частью души, требующей активности. В школьные годы активность была разнонаправленной, но не включала в себя учебу. В жизни это не стало помехой. Технический университет закончил с отличием. Профессию свою, выбранную по принципу максимальной сложности специальностей, предлагаемых ВУЗом, в который поступал, не сменил и зарабатываю ею по настоящее время. Учили меня на конструктора гидравлических машин и средств их автоматизации.
Кроме увлечения аудиотехникой, сопровождающего меня по жизни, люблю фотографию, читаю фантастику (обязательно о космических путешествиях – отрабатывает та самая энергетика). И еще одно увлечение – почти дюжину лет мастерю мебель из дерева. Сейчас уже имеется серьезный опыт краснодеревщика, который позволяет изготавливать мебель профессионально.
Создание акустики, о которой пойдет речь - одно из давних моих увлечений. Но, накопленный опыт, сегодняшние возможности и новые желания позволили поставить перед собой сложную задачу – создать акустику для дома, передающую динамику, масштабность и эмоциональность концертного исполнения музыки.
Всем читателям – мое безмерное расположение и наилучшие пожелания.
Я – любитель. Буду стараться писать только о конкретике. Поделюсь своим практическим опытом по созданию акустических систем высокого уровня. Адресую эту информацию таким же любителям, которым нравится качественный звук, получающим удовольствие не от фона, а от прослушивания музыки. Людям, которые в мире звуков, имеют предпочтения и любимые записи.
По предварительным оценкам, возможно завышенным, купить такое оборудование – оказалось не по карману. Размениваться на хорошее доступное – не хотелось. Таким образом, встала задача построить самому акустику максимально высокого класса, доступного в домашних условиях. Без лабораторий, высокоточных измерений, но, чтобы порода, солидность и элитность звука была неоспорима. Чтобы от прослушивания создавалось именно такое впечатление.
Выбор
Технологию изготовления не даю. Раскрой тоже. Учитывая свой опыт работ с деревом – считаю, что у каждого мастера, берущегося за изготовление такой конструкции, будет своя специфика конструирования и работ по изготовлению. Специфика связана с условиями, навыками и набором инструмента. Я привык работать с клеем, отказавшись от металлического крепежа (кроме съемной задней стенки). Это обеспечивает отсутствие технологических реек, забирающих объем, дающих дополнительную геометрию в канале звука, что с моей точки зрения – дипломированного гидравлика – не есть хорошо для движения звуковой волны по каналу. А задача, между прочим, стоит в создании условий для ее плавного, ламинарного (есть такой термин, означающий отсутствие завихрений) движения по каналу. Это снижает вероятность возникновения призвуков, ненужных для высококлассного звука.
Посомневавшись в способности этого динамика играть басы в широкополосной АС, построил сужающийся лабиринт – трансмиссионную волновую линию (ТВЛ). По отзывам в сети – это как раз то, что необходимо. Описываю без подробностей и аргументов в пользу такого решения. Не привожу рекомендаций и зависимостей построения ТВЛ. Все есть в интернете. Эту конструкцию сделал более технологичной: с катетами, без скруглений. Следует отметить, АС получилась более компактных размеров. Вот ее разрез.
Многие авторы в сети упоминают о важности правильно сделанных расчётов трансмиссионно-волнового канала, отсутствия фундаментальных ошибок, сложности конструкции и необходимости точного ее повторения при изготовлении. При этом, кроме геометрии и правил выбора динамиков в их подходе собственно ничего и нет. При вычерчивании конструкции АС с ТВЛ меня сопровождало чувство глубокого понимания механики, но не акустики. Все делал на веру. Ведь много людей делилось уже практическим опытом, достигнутым результатом и фотографиями. Многих устраивал полученных звук. Это ведь весомый аргумент.
Снова взял строительную фанеру. На сей раз, два листа, с учетом остатков от предыдущего варианта. Изготовил быстро и точно. Следует подчеркнуть избыточную жесткость корпусов таких конструкций, даже при использовании фанеры 12мм.
Итак, ощущение от прослушивания – очень хорошо. Недостатки те же. Если нехватка верхов – это конструкция динамика, то нехватка басов – вопрос корпуса. Следует сказать, что бас стал более выразительным и подчеркнутым. Это было отмечено независимо всеми участниками прослушивания. Неожиданность состояла в следующем. Вначале прослушивание велось каждой колонки в отдельности. Хотелось услышать ее возможности, сравнить с другим вариантом. Тем более, первый эксперимент повторения конструкции дал только одну колонку. Потом их подключили вместе. Эффект оказался потрясающим. Возникла не только панорама звука, сцена. Прежде всего, преобразился сам звук. Его мощь, открытость, легкость ошеломили! Да, позднее, прослушивая неравноценную пару АС, пришлось поднять ВЧ и НЧ на усилителе. Но звук был не просто красивым. Он держал, притягивал к себе. Любимые треки звучали так, как будто слушал их впервые. На многих стали слышны оттенки басов и средних частот, о существовании которых раньше с английскими напольниками даже не подозревал. Подруга супруги, присутствующая с ней в доме в соседней комнате во время тестирования пары АС на различной громкости и стилях: камерная музыка, джаз, электроника, уходя, сказала, что побывала в филармонии или на концерте. Эта фраза была не деликатность по отношению к хозяевам, а похожа на правду. Распространение звука по сопредельным комнатам оказалось приятным сюрпризом. Это будет важным моментом при приеме гостей для создания легкого ненавязчивого музыкального сопровождения в нескольких зонах сразу. Аппаратуру стал включать при каждом проходе мимо. И, в конце концов, после трех дней, сдался окончательно и попросил будущего владельца забрать этот тестовый вариант акустики себе домой для прослушивания, пока не наступит время изготовления АС парадного вида.
Мытарства
Все изложенное выше, условно кратко представляет пройденный путь. Описал его для тех, кому интересно создание высококлассной АС своими руками, кто сталкивается с подобными вопросами. Здесь описан процесс разработки АС с нуля, и путь был пройден полностью до создания прототипа. Кто пожелает, может тоже пройти всю дорогу, более осознано. Кому-то будет доступно срезать на ней углы.
Не скрою, понимание цели при акустических расчетах по рекомендациям Рогожина должно быть ясным. На первом этапе это достигается соблюдением данных в материале инструкций и, уже на втором этапе. обретенным опытом. Дабы достичь желаемого результата мне пришлось выполнить множество акустических расчетов для получения оптимумов и построить шесть опытных вариантов с тем, чтобы выйти на седьмой – окончательный. Сравнивая полученный результат в материале и звуке можно уточнить выполненные расчеты и сделать правильный выбор варианта, подогнав его под свои предпочтения, обеспечив великолепное звучание АС.
Тем, кто не устал
Совсем уж практическая сторона. Итак, выбор динамических головок позади, выбор конструктива (лабиринт-канал) тоже. По рекомендации Рогожина установил программу Hornresp австралийского разработчика. Выполнив пошаговые инструкции, получил первый результат. Скажу так, практически вслепую пришлось выполнить не менее сотни расчетов для обеспечения всех требований. К чему нужно стремиться – инструкции даны Рогожиным. Далее делюсь собственным опытом.
Первым делом – фото выполненных попыток найти желаемый звук:
Здесь представлено пять вариантов корпусов для одного типа динамика. Все варианты, кроме последнего (это шестой вариант, полученный переделкой пятого), выполнены в размере 1520 мм в высоту (высота фанерного листа). Ширина и глубина корпусов различная и зависит от расчетного сечения канала. Внутренняя архитектура – тоже различная. Первый вариант (правый корпус на первом фото) выполнен из фанеры 15 мм. Масса корпуса - около 70 кг (без отделки). Все последующие – фанера 12 мм и масса от 35 до 55 кг. Легкие вибрации незначительных участков поверхности на корпусах акустики толщиной 12 мм присутствуют при подаваемой мощности в 100 Вт. Если откровенно – развиваемое звуковое давление на такой мощности в ограниченном пространстве долго не выдержать. Хорошо, что соседей за стенкой нет.
Таким образом, при комфортном уровне громкости вибрации корпуса и призвуки не отмечены. Призвуков, кстати, не отмечено при любом уровне громкости.
-
Особенности, выявленные в процессе набора опыта следующие:
Сначала было непонятно объяснение в п.9 инструкции Рогожина о параметрах Con (1) и Con (2). Лишь позже понял, что это длины двух участков резонансного канала. Вместе они составляют общую длину канала, влияющую на частоту настройки. И выражаются они в сантиметрах.
На больших динамиках обеспечить предложенный в инструкции вариант сворачивания канала приведет к росту высоты АС. Пришлось изобретать. Окончательный принципиальный вариант, принятый для работы такой:
Конечно, за время строительства шести вариантов была отработана технология изготовления, детали конструкции АС, способы сворачивания большого канала. Вживую внутренности АС имеют такой вид:
Обратил внимание на некоторую некорректность работы программы. Например, при расчете удается обеспечить групповые временные задержки (ГВЗ) в пределах рекомендуемой нормы. При печати результата расчета, диаграмма ГВЗ имеет серьезные искажения, недопустимые выбросы, которые не соответствуют действительности.
Т.е. расчетные выбросы ГВЗ не превышают 20мс (копия экрана - слева), а при печати они же выпадают до значения в 670мс (правое изображение). Внимание, изготовленная по приведенному расчету АС обеспечила ровную работу, без призвуков и неравномерности. Нужно верить левому изображению.
Отладка кроссовера
Выше были описаны подходы и особенности создания акустического оформления АС. Следует отметить, что габариты и масса АС внушительные, мощность используемого динамика высокая. Когда акустические системы задумывались, было убеждение, что слушать их нужно при подводимой мощности в 0,5 Ватта. Это обстоятельство и было одним из ограничений при выборе динамика. Было сомнение, что мощный динамик обеспечит эффективную работу при малой подводимой мощности. Несмотря на имеющийся запас мощности, построенные прототипы АС выполняют эту функцию, обеспечивая великолепное звучание при минимальной подводимой мощности. Причем, не умаляя грандиозности звука.
В настоящее время, полученные АС подключены к усилителю фирмы Sony, у которого градуировка уровня громкости выполнена в децибелах. Поздно вечером, когда уже нет посторонних звуков, акустика великолепно и ярко звучит при громкости минус 66 дБ. Еще отмечу, что запас мощности динамиков гарантирует работу АС с минимальными линейными искажениями при любой громкости комфортного уровня.
Итак, отладка звука в кроссовере.
Первоначально полученный комплект динамиков и заказанные у производителя (компания Beyma, Испания) кроссоверы FD-2XA для этих конкретных динамиков меня разочаровал. Первое включение на малой громкости привело в полное недоумение. Звук был просто ужасен. На малой громкости басы почти отсутствовали. При росте громкости – превращались во что-то совершенно несуразное, издавая невероятное бормотание. Музыки, как таковой, не было.
После 3-4-часового прогона на высокой громкости (70-90 Вт) динамики заработали (прогрелись). Однако неудовлетворенность звуком не исчезла. Ни душевности, ни грандиозности басов, ни желаемых эмоций. Только похвальная детальность звука.
Как я уже упоминал ранее, отработка звучания выполнялась по двум направлениям: поиск оптимальных параметров лабиринта и работа с кроссовером. Наработки по лабиринту даны выше. Кроссовер так же преподнёс свои уроки. Его схема найдена в интернете. Представлял он собой фильтры первого порядка с цепью согласования входного комплексного сопротивления НЧ громкоговорителя. Частота раздела полос, по данным сайта Beyma – 1800 Гц.
Конечно, я мог бы подробно изложить все поиски и повороты настройки полученных фильтров, но что-то подсказывает, такое изложение будет скучным и малоинформативным. Изложу в тезисах.
После таких изменений звук стал очень даже неплохим, но все же, устраивал не совсем. Попытка оставить НЧ динамик без индуктивности L1, не способствовала дальнейшему улучшению звучания АС. Все же, неравномерность АЧХ динамика нужно компенсировать. Индуктивность производителя сохранил на своем месте. Ее влияние хорошо ощущается.
Следует еще отметить тот факт, что катушки индуктивности кроссовера Beyma несерьезны. Они намотаны медным проводом 1мм. Для НЧ динамика параметры индуктивности 1Ом и 1,44 мГн. На больших мощностях потеря энергетики баса гарантирована. Учитывая параметры индуктивности НЧ фильтра, полученные измерением, я заказал индуктивности для НЧ и емкости для ВЧ звеньев более высокого класса.
Итого:
Выполненная работа позволила адаптировать параметры резонансного канала к выбранному динамику и обеспечила звучание АС не ниже ожиданий, нарисованных сознанием. О звуке напишу ниже. Все работы заняли около пяти месяцев (выходные и вечернее время, учитывая наличие запала, время на прослушивание и анализ, на следующие расчеты и т.д.) и потребовали определенных затрат. Уверенно скажу – уровень звучания соответствует акустике ценового диапазона от двух миллионов рублей. Фактические затраты, особенно с учетом имеющегося оборудования несоизмеримо ниже. Пройденный путь был непростым. Созданная АС зазвучала не только благодаря точному или удачному расчету резонансного канала, интуитивно, в какой-то степени, выбранному динамику, своему подходу к моделированию и изготовлению корпуса. Напомню, построенная акустическая система двухполосная, наличие кроссовера обязательно. Работа с кроссовером также позволила внести свою лепту в окончательный звук и получить полезный опыт. Демпфирование в конструкции АС не использовалось. Возможно, предприму попытку оценить влияние демпфирования в конкретном случае. Могу сказать, что наработанный опыт позволил оценить упомянутые в начале два варианта изготовленных АС для динамиков 75ГДШ3-1, увидеть недостатки настройки на басах и внести коррективы.
Сейчас еще нет готового лицевого варианта АС для динамика 15XA38Nd. Есть проект. Выполнен новый расчет АС с динамиком 75ГДШ3-1 с увеличенной отдачей на басах. Новый вариант будет оснащен твитером BC25SC06-04. Учитывая имеющуюся рабочую загрузку и доставку дополнительно заказанных комплектующих, эти проекты будут реализованы не ранее октября-ноября текущего года. Результаты будут представлены. Часть проекта кабинета АС для головки 15XA38Nd показана ниже:
Не исключено, что у меня развитая сентиментальность. Достигнутое звучание двух-полосных АС то на одном, то на другом треках привели к душевному и сердечному трепету, к запиранию дыхания, провоцировали к повторному прослушиванию понравившихся композиций. Правильный или неправильный звук – не обсуждаю. Если звучащая АС вызывает у слушателя убеждение реальности от слышимой музыки, вокала, звуков и призвуков – цель уже достигнута. Если отдельные повороты музыкальной программы могут высушить горло, сделать глаза влажными – задача выполнена по максимуму. Склонен считать, что построенные прототипы будущих АС близки к заветному максимуму.
Скажу откровенно, не получив такого результата, я бы не позволил себе открыто делиться своими наработками. Возможно, кто-то скажет, новичкам везет. Мне же досталось двойное везение. Две пары великолепных АС на базе динамиков 75ГДШ3-1, выпущенных в советское время, вытянувших на себе 35 лет сценической жизни и пары новых, на базе динамиков 15XA38Nd испанской Beyma. Пусть повезло, но тому, кто посчитает возможным сделать подобные АС, учитывая предоставленные в материале дополнительные рекомендации, результат гарантирован. Для таких людей и пишу.
Автор статьи Юрий Кобзарь.
А почему не коаксиал? Корпус лить из крепкого композита, но дешево не будет и не факт, что у нас сделают. Как вариант делать форму из алюминия, цельную или из двух частей. Стягивать их или через отверстие под дин.
Babka_v_kedax:А почему не коаксиал?
alnikst, не надо из Г конфеты лепить. Корпус акустики это не плафон.
Добрый Всем и Автору ветки !
Вот он - настоящий ФАРТ радиолюбительский! Вот все,по порядку:
Вчера, в день создания этой ветки ее Автором:
Немного теории:
Шарообразный корпус АС обеспечивает глубокую и стабильную звуковую сцену . Внутри шарообразного корпуса противофазные звуковые будут без дифракции. Кроме того, при установке в данный корпус одного динамика, должна получиться идеальная фазовая линейность в конусе (под 60 °)
Babka_v_kedax:alnikst, не надо из Г конфеты лепить. Корпус акустики это не плафон.
Если хотите сделать оригинальные настольные колонки, можно использовать для этого вазы с широким отверстием. Давно известно, что сферическая форма считается одной из лучших для изготовления аудиоколонок. По сути, стеклянная ваза – готовый корпус, который нужно будет только немного доработать.
Чтобы сделать стеклянные сферические колонки своими руками, потребуется две вазы. В них необходимо будет просверлить сквозные отверстия (в дне). И для этого можно использовать алмазную коронку по стеклу и керамике для электродрели. Перед сверлением емкость нужно поместить в воду.
Еще одно сквозное отверстие в вазе (меньшего диаметра) необходимо будет просверлить под установку разъемов при помощи сверла по керамике. Предварительно на поверхность надо наклеить малярный скотч. Это нужно для удобства разметки, а также чтобы не было сколов. Таким же образом сверлим и второе отверстие.
Основные этапы работ
Из листа МДФ толщиной около 20 мм вырезаем два посадочных места под динамики (по одному на каждую колонку). Сверлим в них по пять сквозных отверстий. Обрабатываем на фрезере, после чего грунтуем и красим. В отверстия вставляем резьбовые втулки.
В отверстия, просверленные в дне стеклянных ваз, вставляем бас рефлектор — а для надежности крепим его на эпоксидный клей. Далее устанавливаем разъемы. Подключаем аудиокабель, после чего устанавливаем сам динамик.
Подробно о том, как сделать стеклянные сферические колонки своими руками, можно посмотреть в видеоролике на нашем сайте.
Поиск идеальной формы акустических систем колонок продолжается уже более 60 лет. И порой его результаты бывают весьма экзотичными. Сегодня мы поговорим как раз о таком атипичном случае. О сферической акустике.
Зачем?
Для сколь-нибудь искушенных и технически грамотных меломанов не секрет, что настоящие трехполосные (то есть умеющие в должной мере отыгрывать все без исключения сегменты слышимого звука) колонки не могут быть маленькими.
Необходимость в корпусах весьма серьезного объема вызвана требованиями к НЧ. Упростив теорию до абсолютного минимума, можно утверждать: чем больше объем АС, тем лучше они могут справляться с басом.
Но объем — еще не все. Традиционные прямоугольные и наиболее простые в изготовлении корпусы АС часто приводят к очень негативным последствиям для звука — к возникновению так называемых стоячих волн. Это явление, перманентно присутствующее в АС во время воспроизведения, способно превратить бас, а не редко еще и средние частоты, в кашу. С хорошей порцией искажений. Говорить в таком случае о Hi-Fi уже не приходится.
Современные сферические АС
Гарантированно побороть стоячие волны могут лишь корпуса, не содержащие прямых и близких к прямым углов во внутреннем пространстве. С этого утверждения и начинается история сферической акустики. Вполне справедливым является следующее утверждение:
Сферическая акустика может, при сохранении условно компактных размеров, обеспечить необходимый для воспроизведения НЧ-диапазона объем. И позволяет полностью избавиться от стоячих волн.
Тем временем в реальном мире
Плюсы шарообразной формы, казалось бы, более чем очевидны. Но в силу ряда причин такая акустика так и не стала сколь-нибудь популярной. И ее присутствие на рынке практически не ощутимо. Что же стало причиной краха столь крутой в теории задумки? Давай разберемся:
Все эти факторы диктуют принадлежность качественной сферической акустики только(!) к Hi-End сегменту. А в 99% случаев еще и размещение в каждой колонке лишь одного широкополосного (ШП) или коаксиального динамика. А качественные ШП и коаксиальные излучатели, как мы помним из прошлых публикаций, — удовольствие не из дешевых.
Кина не будет? Расходимся?
Из всего вышесказанного можно сделать вполне справедливый вывод — сферическая акустика не может быть массовой. Она является уделом только лишь энтузиастов-аудиофилов, которые могут позволить себе заказать изготовление корпусов с заранее заданными параметрами у какой-нибудь столярных дел конторы либо способны сделать эти корпуса самостоятельно. И в том, и в другом случае речь идет о сотых долях процента.
Столы, стулья, шкафы купе, сферическая акустика! Недорого!
Фабричные сферические АС. Тот самый конь в вакууме одобряет
А что же со стоячими волнами?
Проблема нашла более экономически целесообразное решение. В классических коробчатых корпусах производители научились делать угловые вставки, убирающие прямые углы из внутреннего объема. Итоговые результаты при этом ничем не уступают сферической акустике.
Задачу можно решить и так…
А некоторые пошли еще дальше и стали выпускать АС совершенно невообразимых форм, не забывая при этом располагать излучатели на одной плоскости по отношению к слушателю.
Таким образом, мы стали свидетелями пусть и красивой, но тупиковой с точки зрения массового производства идеи. Сферическая акустика так и не стала тем, чем могла бы. По крайней мере, пока. Остается надеяться, что научный и технический прогресс в области композитных материалов даст индустрии толчок, способный устранить как минимум 2 из 3 ключевых недостатков. Поживем — увидим. До скорого! :)
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: