Бюджетный сабвуфер

   Скажу сразу: материал посвящен изготовлению только сабвуфера. Вопросы подбора комплекта динамиков, аппаратуры, проектирования звуковой сцены и т.п. - тема отдельного разговора и подробно рассматриваются здесь.
   Если вы участвуете (или собираетесь) в SPL-соревнованиях, дальше можно не читать. Этот сабвуфер для тех, кто хочет "своими руками" при минимальных денежных затратах организовать приличный бас в своем же автомобиле.
   "Приличный" не значит "громовой", но восхищение и тайная зависть "бессабвуферных" друзей-автомобилистов гарантированы. Кроме того, вы сразу узнаете, что и как дребезжит в кузове вашего авто.

История

  "Молотилки на колесах" с их убойными 100 Герцами меня никогда не привлекали. А тут вдруг проснулась душа меломана и попросила хороших низких частот. А если душа просит...
  Некоторый опыт по изготовлению домашней акустики у меня есть, но вот автосабвуферами заниматься не приходилось. Значит - учиться, учиться... Но - в процессе.
   Исходная установка: раз автомобиль - "бюджетный" (Опель-кадетт), то и саб должен быть бюджетным. Желательно уложиться в 50 у.е. вместе с динамиком. И был выбран 75ГДН1-4. Далее - интенсивное изучение материалов в I-Net.
   Через две недели расчетов в JBL SpeakerShop и поиска компромиссов родилась концепция: фазоинверотр 48 л 37 Гц, усилитель на TDA 1562Q с активным фильтром, регулируемой частотой среза и фазовращателем.
   Бюджет: динамик - 15 у.е., комплектующие для усилителя - 9 у.е., вентилятор - 3 у.е., ящик соорудили друзья за 10 у.е. Итого - 37 у.е. и 5 вечеров работы, включая время на тестирование усилителя и установку всей системы в автомобиль.
   Слышу голос: "Мужик, ты столько времени потратил на подготовку и исполнение, что смог бы заработать на неплохой фирменный саб". Отвечаю. Во-первых, для радиолюбителя "охота пуще неволи", важен сам процесс. Во-вторых, я не знаю и никто заранее не скажет, как будет звучать "фирменный" саб в моем кузове, а свой можно хорошо рассчитать. В-третьих, это приобретение опыта. В-четвертых, это удовлетворение от проделанной работы.

"За" и "Против"

Итак, достоинства:
  - простота реализации проекта;
  - малая стоимость;
  - мощность усилителя такова, что маловероятен выход динамика из строя;
  - отсутствуют пассивные фильтры с целым "букетом" их недостатков (фазовые искажения, потери мощности, дикого размера и такого же веса медные катушки, невозможна оперативная перестройка частоты среза);
  - отсутствует преобразователь напряжения, который требует дополнительных затрат, непрост в изготовлении и до 30% получаемой энергии расходует в виде тепла.
Недостатки:
  - мощность усилителя на 40 Гц (реально измеренная RMS) составляет 35-40 Вт;
  - сабвуфер хорош для "хэтчбеков", "универсалов" и т.п., в случае "седана" предпочтителен бандпасс или фри-эйр.

Пляшем от печки

  Вначале измеряем параметры динамика. Чем точнее определим их, тем лучше конечный результат. Поэтому было решено отказаться от применения "коробочки" (сколько ни бился над ней, дает погрешность до 8%) и использовть традиционный аналоговый метод (генератор Г3-102, осциллограф С1-64, резистор 820 Ом, добавочный груз 100г).
   Измеренные параметры моего 75ГДН:
   F_s=30.75 Гц, Q_ts=0.377, V_as=71 л.
   Результаты расчета в JBL SpeakerShop для фазоинвертора с учетом салона и без приведены на графике. Передаточная функция салона взята из журнала "Автозвук" № 8/2000.

   Делаем ящик из МДФ 18 мм. Внутренние размеры: ширина - 37 см, высота - 42 см, глубина в основании - 41 см, глубина вверху - 25,5 см. Всего 51,6 л плюс звукопоглотитель (мешочек с ватой около 3 л), минус объем динамика, порта, брусков усиления, герметика. Итого - примерно 48 л.
   При таком исполнении в моем "Кадете" до верхней полки багажника остается около 5 см. Это позволяет подстелить под саб старую зимнюю куртку, чтобы не "ездил" по багажнику.
   Размеры порта фазоинвертора: внутренний диаметр 8.15 см, длина 16.2 см. Вырезан из литровой импортной полимерной бутылки для хранения химических жидкостей.
   Усилитель решил делать в корпусе от старого компьютерного блока питания. Так убиваются сразу несколько зайцев. Во-первых, не нужно городить корпус вручную. Во-вторых, нет торчащих наружу и цепляющихся за вещи радиаторов. В-третьих, здесь очень легко реализовать вытяжную вентиляцию и направить весь поток воздуха вдоль радиатора. Нужно лишь в соответствуюшем месте насверлить отверстия, а в других местах - закрыть их.
   На фото виден радиатор 500 см² от какой-то мини-ЭВМ прошлых лет. На домашних испытаниях (40 Гц 30 Вт RMS на 4 Ом) без корпуса и принудительного охлаждения он грелся до 60^o. В полевых условиях при долговременной работе саба (40 мин, реальный музыкальный сигнал, максимальная мощность) с включенным вентилятором не грелся вообще. Испытания проводились летом, при наружной температуре +27^o, с закрытым багажником. В принципе, при таком исполнении охлаждения достаточной будет площадь радиатора 300-350 см².

Фото усилителя со снятой крышкой.

Схемотехника

  Собственно усилитель выполнен на TDA 1562Q по традиционной схеме, приведенной в документации Philips. Конденсаторы дополнительной подпитки - по 10000 мкф вместо 4700 мкф. Добавлены: входной сумматор, активный перестраиваемый фильтр, фазовращатель и стабилизатор +12В. Все дополнения, кроме стабилизатора - по Железному Шихману, дай Бог ему здоровья и всяческих благ.
   Плюс питания на усилитель вывел через замок зажигания. Во-первых, на стоянке саб не работает и не "подсаживает" аккумулятор. Во-вторых, это удобно для демонстрации: сначала включаете только магнитолу, а через некоторое время поворотом ключа - саб.
   Сигнал питания привода антенны (который на выходе магнитолы) использован для включения усилителя и вентилятора. Схема и печатные платы в разделе "Документация".

Налаживание

Настройка усилителя свелась к установке половины напряжения питания на стоках полевиков и проверке максимальной неискаженной мощности на нагрузке 4 Ом. Все это происходило дома, с запиткой от аккумулятора с подключенным 5-амперным зарядным устройством. После установки саба в автомобиль через 5 минут были выбраны частота среза (100 Гц) и нужный поворот фазы (0 градусов).

Результаты

Хорошие, чего уж там... Среди людей, которым демонстрировался саб, спокойных не оказалось. При включении саба первый возглас стандартный: "Опа!". Диапазон последующих высказываний - от "нормально" до "ж... трясется".

Что дальше

Как только что-то завершено, тут же рождается новый червячок творческого зуда. Что будет дальше - посмотрим...

И еще

Я очень благодарен моему старшему сыну Ярославу за активную помощь и участие в работе над сабвуфером и этой Web-страницей. Спасибо младшему сыну Дмитрию за моральную поддержку. Супруге моей Тамаре также выражаю благодарность за терпение и понимание.

Июль 2003г.