Акустическая система своими руками: выбор динамиков, акустического оформления, изготовление

Эй, на пароме!

Рупор — самый древний и, пожалуй, самый провокационный тип акустического оформления. Выглядит круто, если не сказать эпатажно, звучит ярко, а временами… В старых фильмах герои иногда кричат друг другу что-то в рупор, и характерная окраска такого звука давно стала мемом и в музыкальном, и в киношном мире.

Avantgarde Acoustics Trio с низкочастотным рупорным массивом Basshorn XD высотой 2,25 м

Конечно от жестяной воронки с ручкой теперешняя акустика ушла очень далеко, но принцип работы все тот же — рупор повышает сопротивление воздушной среды для лучшего согласования с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика. Таким образом, повышается его КПД, а заодно и формируется четкая направленность излучения. В отличие от всех описанных ранее конструкций, рупор чаще всего используется в высокочастотных звеньях АС. Причина проста — его сечение увеличивается по экспоненте, и чем ниже воспроизводимая частота, тем большим должен быть размер выходного отверстия — уже на 60 Гц потребуется раструб диаметром 1,8 м. Понятно, что такие монструозные конструкции больше подходят для стадионных концертов, где их действительно периодически можно встретить.

Главный козырь адептов рупорного воспроизведения заключается в том, что акустическое усиление позволяет при заданной звуковой отдаче уменьшить ход мембраны, а значит, поднять чувствительность и улучшить музыкальное разрешение. Да-да, снова кивок обладателям ламповых однотактников. К тому же при грамотном расчете раструбы могут играть роль акустических фильтров, круто отсекая звук за пределами своей полосы и позволяя ограничиться самыми простыми, а потому вносящими минимальные искажения электрическими кросоверами, а иногда и вообще обойтись без них.

Системы Realhorns — особая акустика для особых случаев

Скептики же не устают напоминать о характерной рупорной окраске, особенно заметной на вокале, и придающей ему характерную гнусавость. Побороть данную неприятность действительно нелегко, хотя судя по тому, как играют лучшие образцы High-End-рупоров, вполне реально.

Рупор

Плюсы: Высокий акустический КПД, а значит, отличная чувствительность и неплохое музыкальное разрешение системы.

Минусы: Характерная трудноустранимая окраска звука, недетские размеры средне- и тем более низкочастотных конструкций.

Технические данные колонок

• Система: 2-1 с 2-х полосным рефлектором низких частот
• Номинальная мощность непрерывная – 600 Вт RMS
• Мощность пиковая – 1200 Вт
• Эффективность (1 Вт на 1 м) – 102 дБ
• Максимум SPL – 129 дБ
• Частотная характеристика (-3 дБ) 62 Гц – 20 кГц
• Номинальное сопротивление – 4 Ом
• Настройка BR – 55 Гц (измерение)
• Материал – 12 мм фанера из твердой древесины
• Отделка – лак структурный
• Вес колонок: 27 кг
• Внешние размеры (ВхШхГ) – 102 x 40 x 43 см
• Туннели BR – две трубы из ПВХ диаметром 110 мм, длиной 70 мм.
• Полезный объем АС – 97 л.
• НЧ-динамики – 2 твитера Celestion TF 1225
• Твитер – STX D800ti MRH-83
• Полоса пропускания – пассивный кроссовер 18/12 дБ с импульсным стабилизатором.

Корпус был спроектирован по 3D-технологии, которая позволяет прогнозировать все сложные физические отношения элементов друг с другом, проще говоря, вы можете почти почувствовать законченный проект, пока он еще не существует, спланировать каждую мелочь и не будет ошибок, что что-то не подойдет. Ещё на этапе проектирования можно получить высочайшую точность.

Вам действительно нужны потолочные колонки?

Прежде чем начать, давайте еще раз всерьез подумаем точно ли в вашем ДК нужны потолочные Atmos-колонки? Установить акустику такого типа не так уж просто

Если вам не хватит осторожности и терпения, то все может закончиться испорченным потолком, кучей свисающих проводов и не очень довольной женой, которая отныне будет видеть вас как человека, разрушившего ее любимую комнату. И никакого Atmos-звука у вас тоже не будет

Не забывайте, что существуют альтернативные решения: Dolby Atmos-саундбары, полочные колонки с Atmos-модулями, установить которые не сложнее, чем акустику 7.1-канальной системы. Имейте это в виду! Вот теперь мы со спокойной душой продолжим.

Акустическая система своими руками

Этот проект посвящен созданию колонок из составных частей и деревянных досок. От Вас потребуется продвинутые навыки по работе с древесиной и хорошее понимание, как устроена звуковая система изнутри.

Материалы:

1. Деревянные бруски и дощечки
2. Громкоговорители
3. Краска (по желанию)
4. Ватин
5. Клей для дерева
6. Лак
7. Настольная пила
8. Фрезерный станок

Шаг 1: Коробка

Наметьте размеры своих колонок и определитесь с древесиной (лучше использовать твердые породы).

Шаг 2: Клей

Склейте дощечки в 4 стенки для колонок. Дайте им просохнуть.

Шаг 3: Гвозди

Если вдруг в досках обнаружите гвозди или другие потусторонние предметы, то самое время избавиться от них.

Шаг 4: Размер

Подгоните все 4 стенки под одинаковый размер, отрезав все лишнее.

Шаг 5: Соединение

Подумайте над тем, как Вы объедините стенки в целую конструкцию. Лучше сделать это посредством создания выемок.

Шаг 6: Громкоговорители

Поместите Ваши заготовленные громкоговорители на центральную панель.

Шаг 7: Отверстия

Рисунок 1 — находим картонку или другой предмет и превращаем его в шаблон для разъемов громкоговорителей. Вырезаем нужные отверстия.

• Рисунок 2 — устанавливаем шаблон на рабочее место.
• Рисунок 3 — отмечаем длину от центра станка, чтобы сделать дырочки.
• Рисунок 4 — ставим новый шаблон.

Шаг 8: Круги

Чтобы громкоговорители установились без затруднений, сделайте дополнительные вырезы, как показано на фото.

Шаг 9: Внутренние дырочки

Вырежьте отверстия с другой стороны панели.

Шаг 10: Тест

Соберите колонку пока в тестовом варианте (без клея), чтобы посмотреть, все ли выполнено правильно.

1. Шаг 11: Лабиринт
2. Кто знаком с акустикой, тот знает о трансмиссии или лабиринте внутри колонок.
3. Нечто подобное мы попытались изготовить для нашей аудио системы.

Шаг 12: Покраска

Перед установкой громкоговорителей приступаем к покраске передних и задних дощечек.

Шаг 13: Маска

Заклеиваем временно газетами все те стороны, которые не хотите красить.

Шаг 14: Ватин

Добавьте этого материала, чтобы не происходило быстрого глушения звуковых волн.

Шаг 15: Сборка

Приклеиваем боковые панели и устанавливаем громкоговорители.

Шаг 16: Детали

Изготавливаем ножки для колонок из подручных деревянных досок.

Шаг 17: Рамка

Сделайте закругленные уголки, как на рисунке 1 (из квадратов 2 см на 2 см).

Изготавливаем рамку для громкоговорителей (рис. 2) и устанавливаем ее.

МДФ: мелкодисперсная фракция (древесноволокнистая плита)

Материал разной толщины (от 10 до 22 мм) с гладкой поверхностью, позволяющий создавать самые различные конфигурации корпусов АС.

Приемлемая стоимость МДФ, доступная обработка и склейка материала делают его одним из самых популярных при создании самых причудливых АС, благодаря высокому уровню механической прочности. Готовое изделие выглядит надежнее, прочнее и дороже, например в лаковом исполнении.

Тощину листа МДФ выбирать по простому парвилу: объем АС до 3-х литров — 10мм, до 10 литров — 16мм, для больших объемов выбираем более 19 мм.

Но стоит помнить о способности древесноволокнистой плиты абсорбировать влагу, что может привести к расслоению и снижению качественных показателей.

Модели для компьютеров

Колонки для компьютеров часто делают на один динамик. Для сборки модели подбираются листы шпона небольшой толщины. На передней панели вырезается отверстие для динамика. Фазоинвертор должен располагаться в задней части корпуса. Если рассматривать модели небольшой мощности, то усилитель можно использовать без резистора.

С целью регулировки громкости колонок применяются специальные кроссоверы. Данные элементы разрешается устанавливать на фазоинверторе. Если рассматривать устройства с мощностью более 100 Вт, то усилители можно брать только с резисторами. Некоторые для модели подбирают импульсные диффузоры. В конце работы всегда устанавливается клеммник.

Выбор излучающих элементов КАС

Для излучающих элементов НЧ звена подойдут динамические головки прямого излучения (динамики).

Если кто-то решить применять акустику «закрытого» типа, то следует подбирать компрессионные динамические головки.

При выборе НЧ динамиков для КАС необходимо учесть ряд условий:

1. Диапазон частот должен ограничиваться 5–5,5 кГц, для состыковки АЧХ в зоне с невысокой чувствительностью слуха. После 5 кГц — подключить пленочный излучатель с ровными АЧХ и ФЧХ и высокой чувствительностью;
2. Спад АЧХ в характеристике НЧ звена «с верху», желательно иметь 12 дБ/октаву (это для отсутствия фильтров в НЧ звене и применении фильтра 2-го порядка в ВЧ звене);
3. Добротность динамика должна быть 0,7 или хотя бы в диапазоне 0,5–0,7 (для ОЯ и Щита);
4. Чувствительность НЧ динамика должна соответствовать чувствительности ВЧ излучателя. Или быть чуть больше, если НЧ блок планируется размещать дальше от точки прослушивания, чем ВЧ блок. Если размещать НЧ блоки в углах помещения, то возможно и уменьшение чувствительности НЧ динамика;
5. Импедансы НЧ и ВЧ излучателей в зоне состыковки АЧХ должны совпадать (чтобы не городить разные корректировочные цепи и не вносить дополнительные искажения);
6. Динамики не должны быть дорогими (если есть много денег, то проще купить готовые «аудиофильские» АС).

Требований много, а выбор небольшой.

Просмотрев все доступные в приобретении динамики, выбор был сделан в пользу 2А-12У4.

Были и другие варианты, но возможность приобрести и личное желание совпали на КИНАПовской акустике.

Хотя и был риск приобрести «уставшие» экземпляры. Но, Бог миловал!

Колонка или АС?

Звуковая колонка (КЗ, колонка звуковая) это один из видов акустического оформления электродинамических головок громкоговорителей (ГГ, динамиков), предназначенный для технико-информационного озвучивания больших общественных помещений. Вообще же акустическая система (АС) состоит из первичного излучателя звука (ИЗ) и его акустического оформления, обеспечивающего требуемое качество звучания. Домашние АС по большей части с виду похожи на звуковые колонки, поэтому их так и прозвали. Электроакустические системы (ЭАС) имеют в своем составе также электрическую часть: провода, клеммы, разделительные фильтры, встроенные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ, в активных АС), вычислительные устройства (в АС с цифровой расфильтровкой каналов) и др. Акустическое оформление бытовых АС размещается как правило в корпусе, отчего они и выглядят более-менее вытянутыми вверх колоннами.

Выбираем акустику

До начала работ нужно подготовить абсолютно все, включая колонки. Лучше всего подобрать потолочные колонки, которые по характеристикам подойдут к остальной акустике вашей системы, но это некритично. Также не волнуйтесь о низких частотах — за басы отвечает сабвуфер

Обратить внимание нужно на дисперсию звука. Она должна быть широкой

Потолочные колонки нужны для создания эффекта купола у вас над головой. Точно направленная акустика справится с такой задачей хуже.

Сумма, которую вы потратите на потолочную акустику зависит от вашего бюджета и от используемого в ДК оборудования. Если ваш ресивер и усилитель стоят недорого, то нет особого смысла тратиться на дорогие потолочные колонки. Также не стоит обманывать себя и покупать дешевую акустику к хайэндному ресиверу.

Стержни для протяжки кабеля

Гибкие стержни для протяжки, по сути, представляют собой аналог протяжной проволоки. Эти стержни также обладают повышенной прочностью и гибкостью. В продаже имеются разные наборы стержней, соединяемых в одну большую цепь. Часто в комплекте со стержнями идут резьбовые наконечники в виде крючков, колец и зажимов. Стержень отличается от протяжной проволоки тем, что он не ложится на поверхность, а всегда проходит над ней: гибкий стержень с легкостью пройдет над потолком, не задевая проводку, освещение и другие объекты, встроенные в гипсокартон. Для полностью закрытого потолка лучше подойдет именно гибкий стержень.

Набор для протяжки кабеля

Как и в случае с протяжной проволокой, гибкий стержень можно проталкивать или, наоборот, вытягивать назад. Какой из методов вам лучше подходит нужно решать в зависимости от ситуации. Небольшой совет. Если вы проталкиваете закрепленный на стержне кабель и упираетесь во что-то, то придется тянуть обратно. Кабель может соскочить со стержня и закрепить его уже, конечно, не получится. Чтобы избежать этого, нужно тянуть стержень и одновременно вращать его вокруг своей оси. Это поможет намотать кабель на стержень для надежности.

Сборка колонок

Чтобы правильно обрезать элементы, необходимо соблюдать несколько правил: все время используем только одну линейку и рисуем линии черной ручкой, а не карандашом (у неё линия тоньше, лучше видна и полностью одинаковая ширина – карандаш стирается).

Вырезаемые элементы, в которых есть прорези под углом, и в трапециевидной колонке, некоторые из них необходимо выполнить на пиле с наклонным лезвием. Если у вас нет такой пилы, рекомендуем обратиться в столярку – будет красиво и точно вырезано.

Обрезка канавки для решетки: выберите фрезу с соответствующим диаметром и установите желаемую глубину фрезерования на фрезерном станке

Затем вкрутить «направляющие» в соответствующую линию для фрезерного станка, это важно и довольно сложно, потому что направляющая должна быть привинчена параллельно на идеальном расстоянии. Лучше всего определить это так:

1. Прикрутите направляющие двумя винтами (прямая полоска, например из фанеры) к куску фанеры и проведите линии вдоль направляющей на поверхности ручкой (проведем линию, где она прилипает к доске).
2. Фрезеруем канавку и скользим вдоль направляющей, плотно прижимая фрезерный станок к ней.
3. Открутите направляющие и измерьте расстояние от края паза до ранее проведенной линии.
4. У нас есть линия нарисованная на элементе, где должна быть канавка, и мы знаем расстояние направляющей от края канавки, поэтому измеряем и рисуем линии.
5. Прикрутите направляющие вдоль нарисованной линии.
6. Теперь фрезеровать паз в элементе, сдвинув фрезерный станок вдоль направляющей
7. Проверьте, всё должно быть идеально, потому что решетка должна быть точно ровной.

Вырезаем подставки для решетки, все 3 очень важны, поэтому должны их скопировать.

• Рисуем очень точный узор дуги
• Точно вырезать рисунок и заполировать наждачной бумагой.
• Нарисовать копии с рисунка, по 3 на АС, и пометить стороной вверх.
• Используйте лобзик, чтобы вырезать копии с небольшим запасом
• Для копирования ровно привинтите рисунок и обрежьте избыток фрезером с подходящим ножом, и получим готовую копию, каждая копия будет идентичной.

Отверстия, которые нужно вырезать на лицевой панели, нарисованы, поэтому в центре круга (в котором будет динамик) вставьте иглу, отметьте отверстие гвоздем (для сверла) и просверлите отверстие, в которое вставляем ось фрезы фрезерного станка.

Лучше всего использовать тонкий резак диаметром до 5 мм (самый простой способ). Прямоугольные отверстия легче всего вырезать с помощью лобзика.

Собираем все вместе, делаем это точно с помощью клея и шурупов (фанерные шурупы 12 мм «3,5 x 35» каждые по 10–15 см.

Помните, что элемент, который прикручивается к другому, должен иметь отверстия для шурупов (сверло 3-4 мм), головка винта должна быть спрятана под поверхностью на около 4 мм, особенно по краям колонки, которые будут закруглены, поэтому следует дополнительно сверлить фаску с помощью сверла 6 мм с ограничителем глубины сверления, установленным на 4 мм.

Накладываем много клея по всей длине. Выдавленный избыток быстро вытирается влажной тряпкой. Устанавливаем подпорки крепления.

Когда соберем всё, монтируем динамики и ищем центр тяжести, там будут ручки на такой высоте, чтоб при переносе колонки было удобно.

Затем откручиваем громкоговорители и занимаемся чистовой обработкой под лак. Края (стыки панелей) фрезеруются тем же резцом, который использовался для копирования. Надо выровнять соединения плит, теперь начинаем скруглять края с помощью соответствующего закругляющего инструмента, который использовался с радиусом R = 10 мм.

Наилучший эффект достигается шлифовкой с помощью орбитальной шлифовальной машины (равной столу и гладкой поверхности) с помощью лака.

Качество подготовки поверхности имеет большое значение.

Домашняя акустика.Выбор количества полос

Перед тем как приступать к выбору необходимых компонентов акустики вам нужно определиться с количеством полос. В идеале полочная домашняя акустика должна быть однополосной, однако не каждый сможет изготовить отдельный акустический элемент для каждой из полос.

В итоге приходится идти на компромиссы изготавливать двух и даже трёхполосные колонки. Рекомендуем вам остановить выбор на классическом двухполосном варианте, в котором могут использоваться динамики, отвечающие за низкие (басы) и высокие частоты.

Выбираем акустические динамики

Основным требованием, которое предъявляется к динамикам, является оптимальное сочетание качества звучания и стоимости. Вы должны понимать, что качественного звука от динамиков, которые предлагается покупателям по 300 – 500 рублей, вы не получите. В тоже время гнаться за акустикой уровня хай энд, стоимость который может составить не одну тысячу долларов, мы бы не рекомендовали. Именно поэтому вам необходимо выдержать своеобразную золотую середину, что и позволит создать качественную полочную акустику с минимальными затратами.

В качестве высокочастотных динамиков мы использовали недорогие четырёхомные пищалки Vifa XT19SD-00/04 ring-rad. Для своей цены они отличаются высоким качеством звучания и пользуются популярностью среди аудиофилов.

Для низких частот мы использовали динамики Soundstream Exact 5.3. Эти динамики позволяет получать одновременно чёткий бас и качественные средние частоты. Закреплённые в алюминиевой литой корзине колонки своими руками работают от четырёхомного напряжения и при этом имеют минимальный размер. При возможности рекомендуем приобретать эти низкочастотные динамики, что позволит вам создать качественную полочную акустику.

После того как громкоговорители будут приобретены можно приступать непосредственно к созданию акустики.

Пассивная акустика или же активная акустика

Каждый вид акустики имеет свои преимущества и недостатки. При выборе пассивной или активной акустики вам необходимо определиться с будущим размером короба и габаритами колонок. Также учитывается возможность использования отдельных модулей, которые подключаются к динамикам и управляют их работой. В последующем вы можете с лёгкостью комбинировать и заменять такие модули, что позволит изменять звучание акустики.

Существенным недостатком активной акустики является её достаточно высокая стоимость. В данном случае необходимо устанавливать специальный усилитель, стоимость изготовления которого может быть в ряде случаев больше стоимости изготовления самой акустики. Усилители низкой частоты должны устанавливаться в каждой из колонок. Тогда как при использовании пассивной акустики можно обойтись одним усилителем.

Материалы корпуса

Рис. 2. Акустическая система из бетона Beta Andromeda.

Помимо типов акустического оформления на качество звуковоспроизведения существенное влияние оказывают и материалы. В зависимости от материала, используемого для изготовления корпуса АС, передние и задние стенки ящика излучали звуки разной длины

Это обусловило повышенное внимание обратить на то, из какого материла изготавливались корпуса акустических систем

В идеале звук, исходящих из динамика, помещенного в корпус акустической системы, должен подвергаться минимальным искажениям, достигая уха человека. Учитывая, что наиболее распространенным материалом, используемым человеком на протяжении многих тысячелетий, является дерево, то его использование в создании корпусов акустических системы вполне естественно. Тем более, что природа наделила Землю широчайшим многообразием естественного возобновляемого сырья.

Но структура древесных волокон у разных видов древесины различается, что заставляет учитывать этот природный эффект. Условия, в которых эксплуатируются АС, могут быть с разной влажностью воздуха. Это приводит к расширению волокон и, следовательно, к изменению качественных свойств всей акустической системы.

Именно поэтому должное применение нашла клееная древесина, а также корпуса, изготовленные с применением современных технологий.

Именно технологии вкупе с природной древесиной породили самые разнообразные и высококачественные производные обработки дерева:

• многослойная проклеенная фанера (ОСП);
• древесно-стружечные плиты (ДСП) с облицовкой шпоном или пластиком с декоративным узором одной или двух сторон полотен;
• мелкодисперсная фракция или древесноволокнистая плита (МДФ).

Помимо дерева и производных обработки древесины, свое применение нашли и иные материалы, используемые для создания корпусов акустических систем. Это, прежде всего, камень вообще и наиболее популярный материал — сланец. Но простой в обработке и хорошо поглощающий вибрацию материал обладает внушительным вестом.

Органическое стекло позволило всем любителям АС в прямом смысле заглянуть внутрь некогда непрозрачного закрытого корпуса акустики.

Металл также не остался в стороне при изготовлении корпусов АС. Наибольшей популярностью пользуются сплавы алюминия, отличающиеся легкостью и жесткостью. Из этого материала, как правило, изготавливаются верхние и нижние панели акустических конструкций.

И уж совсем отдельной категорией стоят разные экзотические материалы, из которых так же предпринимаются попытки создать оптимальный акустический корпус. Это и картон, и просто прессованная бумага.

Поиски достижения минимизации искажения звуковых волн в корпусах современных акустических система продолжаются. Более детально познакомиться с перечнем материалов применяемых при изготовлении самых разных конструкций можно в нашей статье «Материалы корпусов акустических систем».

Устройства на 50 Вт

Колонки (самодельные) на 50 Вт подойдут для обычных акустических проигрывателей. В данном случае корпус можно сделать из обычной фанеры. Многие специалисты также рекомендуют использовать шпон из натурального дерева

Однако важно отметить, что он боится повышенной влажности

После выбора материала следует заняться динамиками. Устанавливаться они обязаны рядом с фазоинвертором. В данном случае без усилителя не обойтись. Многие эксперты рекомендуют подбирать только низкочастотные кроссоверы. Если рассматривать модификации с регулятором, то у них используется импульсный диффузор. Клеммник в данном случае устанавливается в последнюю очередь. Для оформления колонок всегда можно использовать кожзаменитель. Более простым вариантом считается покрытие поверхности лаком.

Усилитель для самодельных колонок

В качестве усилителя для этих самодельных колонок была выбрана микросхема LM3886, как самый простой способ получить Hi-Fi качество звучания буквально «на коленке», не переплачивая!

Если верить анализатору RMAA — LM3886 на порядок лучше, чем того требует стандарт звука Hi-Fi, то есть искажения звука в усилителе на этой микросхеме будут в 100 раз меньше, чем может услышать человеческое ухо.

Стоит отметить, что некоторые рукастые фанаты умудряются на основе этой микросхемы создать DIY-усилители, допускающие лишь 0,0002% искажений. Хотя даже 1% искажений очень трудно услышать обычному человеку.

Для охлаждения получившегося усилителя был использован обычный алюминиевый процессорный радиатор (без вентилятора). Такой самодельный усилитель будет работать на мощности не более 5 Вт и такого охлаждения ему для этого вполне достаточно. Но даже если бы пошел перегрев, то встроенная в схему защиты от перегрева не дала бы ему сгореть, просто выключив бы его.

Чтобы иметь возможность улучшать усилитель его изначально можно собирать на монтажной плате по схеме:

Построив всё на монтажной плате можно заменять те или иные детали, модернизируя схему усилителя, разводку и тд, при этом измеряя необходимые параметры программой RMAA.

После того как удалось оптимизировать схему усилителя, была изготовлена обычная печатная плата (ЛУТ — лазерно-утюжная технология), но качество усилителя при этом принципиально не изменилось, если верить анализу в RMAA, сделан вывод, что монтажные платы для домашней DIY-электроники вполне годятся!