ЧВ короб или четвертьволновой резонатор представляет собой полую коробку, выполненную из любого мебельного материала. Конструкция используется для сабвуфера и позволяет добиться более глубокого звучания с гармоничным спектром. Подобные приспособления фирменного производства стоят довольно дорого, но короб можно собрать самостоятельно из подручных материалов. Именно об этом и пойдет речь в нашем обзоре.
Назначение, конструкция и принцип работы ЧВ короба
Конструкция ЧВ короба направлена на модулировку звукового потока. Используется эффект прохождения и отражения звука. Благодаря специальной конструкции корпуса достигается гармонизация звука. Особенно это хорошо проявляется на низких частотах и при установке сабвуфера. При соответствующих размерах ЧВ короб сделает звучание в басах довольно громким, ярким, но необычайно глубоким.
Короб для сабвуфера
Назначение и использование
В определенном контексте данное приспособление можно сравнить со звуковым процессором аналогового типа. Когда понятно назначение, разберемся теперь с конструкцией, принципом работы и расчетами. Предложенное решение особенно востребовано среди автомобилистов, желающих установить на подержаных автомобилях качественный звук, при определенных усилиях он будет не уступать дорогим аудиосистемам.
Итак, в техническом понимании ЧВ короб, что вытекает из названия, представляет собой резонатор. Речь идет о полой конструкции, с помощью которой воспроизводят звуки заданной частоты. Одной из функций резонатора является усиление аудиозвучания. Такое приспособление в машине позволит слушать громкую музыку, обеспечивать музыкальное сопровождение на природе или использовать в коммерческих целях, например, для озвучивания свадеб и гуляний. Наиболее популярным решением является короб к динамику 12 дюймов.
Принцип действия
С резонатором, еще одним примером которого является короб под ЧВ , автомобилисты могут быть знакомы в совершенно другой области. Например, используется в качестве функционального элемента глушителя. В данном случае полая конструкция имеет свои особенности и другое назначение.
С технической точки зрения резонатор представляет собой колебательную систему, накапливающую колебания за счет резонанса частот. Обычно конструкция предполагает «работу» с ограниченным набором частотных характеристик. В зависимости от конструкции различаются резонаторы накопительного и мгновенного действия.
Накопительный резонатор накапливает внешнюю энергию за счет снижения частоты внутренних колебаний. В математическом контексте любая конструкция резонатора, частота колебания которого больше частоты колебаний внешнего воздействия, является накопительным. Это происходит независимо от диаметра в 10 или 12 дюймов, но нужно выбирать разный объем.
Мгновенное действие подразумевает соответствие внутренней колебательной силы по периоду внешним колебаниям. Такие резонаторы увеличивают мощность звука за счет теплового поглощения окружающего пространства, смещения частоты на входе по мощности — изменяется за счет увеличения интервала воспроизведения.
Распространенный ЧВ короб имеет прямоугольную форму с перегородками, напоминающими по расположению гусеницу. Внешний вид будет зависеть от динамика и его особенностей, размера – 10″ или 12 дюймов. В настоящий момент можно найти схемы чертежей для любого частотного устройства, и выполнить резонатор без лишних затрат. Отличаться от фирменного будет незначительно.
Чертеж ЧВ короба под 12″ с настройкой 35 Гц
Можно выполнить резонатор в миниварианте. Такое решение показано на рисунке.
Чтобы получить чертежи ЧВ коробов 10, 12 и 15″ можно использовать поисковую систему или нашу базу резонаторов или же программу расчета. Проще всего искать по типу динамику и необходимому объему. Например, короб ЧВ под 12″ может быть реализован в нескольких вариантах, в зависимости от технических особенностей описанных и продемонстрированных ниже.
Как рассчитать резонатор к Урал самостоятельно?
Прежде всего, отметим, что основным материалом для выполнения данного аудиоустройства является многослойная влагостойкая фанера. Вход динамика по размеру соответствует выбранной модели. Объем и конструкция будут зависеть от технических задач: особенностей салона, необходимой мощности и других особенностей.
На рисунке видно, что влияет на конструкцию также направление порта и другие параметры. Иногда водителей после расчетов беспокоит, что габариты очень большие по сравнению с доступным пространством в салоне, поэтому рекомендуют конструкцию, соответствующую данной задаче.
Другие варианты корпуса
На фото показан пример расчет ЧВ короба, но в совокупности учитывается площадь сечения туннеля (например, 10″ или 12″), зависящая от калибра сабвуфера, например, Machete m10d2.
Пример
Используйте программу расчета Quarter Wave Box. Нужно будет только внести параметры динамика и объем короба. В противном случае вам придется сделать чертежи самостоятельно.
Для этого используйте готовые рекомендации – таблицу с размерами сабвуфера на 10, 12 дюймов и других. В ячейках показан объем, который нужно взять за основу для достижения тех или иных аудио-параметров. Также выбирается «настройка» в зависимости от предпочтений владельца машины и частоты. Короб может быть рассчитан на два и более динамика, могут быть разными 10″ или 15″.
Предложенные вариации демонстрируют некоторые решения для организации медиа-системы салона автомобиля, которые доступны для самостоятельного изготовления. Немного усилий, и вы получите в своем автомобиле качественную звуковую систему к вашему новому Machete m10d2 или Урал, учитывающую особенности вашего салона и предпочтения.
Для примера, возьмем два маленьких 13ти сантиметровых динамика, с резонансом в 60гц.
1. Измеряем диаметр диффузора, точно так же, как измеряли при рассчете ФИ. То есть, от середин подвесов. Получается 11.5см.
Площадь круга определяется по геометрической формуле пR^2 (радиус в квадрате умноженный на число ПИ).
Если диаметр 11.5см то радиус 5.75см а площадь 3.14*5.75^2=103.8см2
Поскольку динамиков у нас два то умножаем 103.8*2=207.6см2 .
207.6см2 это эффективная суммарная площадь двух наших динамиков. Оформление ЧВ начинает работать эффективно, если площадь сечения тоннеля больше, площади диффузоров в 1.2 раза и более. При этом, оптимальным считается увеличение сечения в 1.5 раза. Если увеличить площадь тоннеля сильнее, то динамик быстрее превысит ход, но отдача будет выше, если делать меньше то ход уменьшится, контроль возрастет, но вместе с тем порт потеряет эффективность.
2. Определяем площадь сечения тоннеля для наших динамиков.
207.6см2 * 1.5=311.4см2
Теперь мы можем подобрать высоту и ширину нашего порта. Подбирайте эти размеры в зависимости от того, как будете ставить динамики, чтобы они комфортно поместились в тоннеле, не уперевшись отверстием керна в стенку порта.
3. Допустим, ставим динамики в боковую стенку тоннеля, а глубина динамиков небольшая. Тогда просто берем квадрат сечением 17.7см.
17.7см * 17.7см = 313.29см2
получается почти то что нам нужно (311.4см2).
Определимся с настройкой порта и соответственно с длиной тоннеля. Настраивать рекомендуется как можно ближе к резонансу динамики (Fs) Но для динамиков 16 и 13см, не стоит настраивать чв выше 50-55гц., иначе толк от него пропадает. Если у вашего динамика резонанс выше 60гц, то есть смысл выбрать другого претендента для ЧВ.
4. Настроим тоннель для наших динамиков, допустим, на 50гц. Длина порта определяется формулой:
L = (343/Fнастройки)/4
L Рассчетная длина тоннеля.
343м/с скорость звука при комнатной температуре.
F настройки – Частота, настройки тоннеля, которую мы выбрали.
4 – коэфициент, позволяющий получить длину четверти звуковой волны на частоте настройки.
В нашем случае длина тоннеля составит:
(343/50)/4=1.72метра.
5. Набросаем эскиз ящика и размеры.
На первый взгляд, конечно, получилось безумная конструкция, но кто мешает свернуть порт, втрое или, скажем, вчетверо?
6. Для примера, выберем следующий вариант свернутого ЧВ:
В нашем случае он будет выглядеть так:
7. Берем бумагу, карандаш, рисуем динамики и 2 стенки в масштабе, чтоб учесть их толщину:
Также рисуем ориентировочную полоску, по которой будет видно длину нашего тоннеля ну и которая и определит размеры коробка.
Убедившись, что полоска выйдет нужной нам длины, дорисовываем оставшиеся стенки и становятся понятны окончательные габариты будущего ящика.
Если не устроят размеры или габариты, то можно попробовать сделать еще один изгиб или вообще использовать другой вариант сворачивания. Тут уже чисто ваше творчество и фантазия. Но стоит учитывать что, чем меньше сгибов тоннеля, тем ЧВ эффективнее.
Чем ровнее стенки тоннеля и герметичнее стыки, тем ЧВ эффективнее. Также, чем округлее повороты тоннеля, тем эффективность выше.
Кроме того, важно сохранять сечение тоннеля постоянным даже на поворотах потому как от угла до угла на повороте сечение будет увеличиваться. Тут тоже пригодится ваша фантазия.
Можно нарезать канализационных труб полукругом, к примеру, и вклеить, а можно просто напилить уголков из того же дсп такого размера, чтобы на углах было тоже расстояние, что и на прямых участках.
Вот собственно и все. Как вы видите, спилить бюджетный сабвуфер и заставить его работать не так уж и сложно. Даже два блина из полки, будучи установленными, в такой ящик, дадут гораздо больше баса, чем находясь в полке. Мало того, это будет именно тот бас, который должен давать сабвуфер, а не примитивная долбежка блинов, которую пацаны с райончиков имеют в виду, когда рассказыват басни о том, «как чотка их блины выдают басы».
Разумеется, существуют более точные и мощные программы для расчета четвертьволновых резонаторов. Выше я лишь привел простой, приблизительный метод, которого впрочем, хватит в большинстве случаев.
Помимо рассмотренных вариантов, существует великое множество более экзотических оформлений и их сочетаний.
- Сужающиеся и расширающиеся чв.
- Нагруженные чв.
- Рупоры
- Задненагруженные рупоры
- Передненагруженные рупоры.
- Пассивные излучатели
- Всякого рода и вида гибридные ящики. И т.д. и т.п.
Многие, предпочитают, используя различные акустические оформления, устанавливать сабвуферы магнитом наружу.
Иногда, это делается с эстетической целью, а иногда это необходимость. Бывает так, что форма ящика, просто не позволяет сабвуферу поместиться внутри.
«Он же резонатор — органная труба, он же трансмиссионная линия»
Четвертьволновик (ЧВ) простыми словами
Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.
Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в . При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.
Основные достоинства ЧВ:
- сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
- широкий и плавный — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
- повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на 150-300% чем у закрытого ящика.
Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.
Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.
Расчет ЧВ
Площадь сечения порта зависит от размера динамика.
На словах означает что площадь сечения порта — это полторы эффективной площади сабвуфера.
Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но если данных нет то можно воспользоваться таблицей:
Эффективная площадь сабвуфера по типоразмеру
Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;
где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.
Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.
Эффективная площадь сабвуферов
Соответственно площадь порта высчитывается следующим образом:
— площадь сечения порта, см²;
Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:
Fb – желаемая частота настройки, Hz
Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.
Пример расчета
Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.
S порта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²
Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.
Виды ЧВ
Выше мы разобрали расчет для четвертьволновика постоянного сечения, но так же существуют сужающийся и расширяющийся тоннели.
Если качество звучания для вас на первом месте, то делайте ЧВ сужающейся конструкции. Он больше по величине и сложнее изготавливается, но в результате — бас отличается точностью, быстротой и глубиной. Такой корпус подойдёт системам, ориентированным на качество звучания! В отличие от классического прямого ЧВ порт делают плавно сужающимся от 3 Sd до 1,5 Sd на выходе.
Расширяющийся порт даст самый высокий КПД и громкость за счет горбатой .
Сужающийся порт будет короче раскрыва при одной и той же настройке. Расчетные данные смотрите в таблице:
Длина порта в зависимости от типа ЧВ
Какой динамик подойдет для ЧВ
В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).
Тут нашел у себя по халяве саб, и решил его в тачку запилить. Коль саб гамно, значит короб делаем самый лучший и по всем законам. Спасибо Xynkin за БЖ, ссылаясь на него я и собрал этот короб. Вообщем саб 5″, так что еще и получилось сеточку для него от 16 Нertz зародить.
Основные преимуществами ЧВ являются:
- низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность;
- плавный и 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.
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 изображен тоннель 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.
Диаметр динамика измеряется: для круглого динамика диаметр диффузора от середины до середины подвеса.А если динамик квадратный, то нужно измерить длину одной его стороны.
Примерные данные сабвуферов:
4″ - 100 кв.см
5″ - 125 кв.см
6″ - 200 кв.см
8″ - 300 кв.см
10″ - 500 кв.см
12″ - 750 кв.см
15″ - 1000 кв.см
18″ - 1600 кв.см
Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула:
Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb - желаемая частота настройки, результат в метрах.
Никогда не нужно пытаться настроить любой резонатор, будь то ЧВ или простой ФИ на частоту ниже частоты резонанса динамика. Приведет это к резкому снижению отдачи, потере демпфирования и возможному разрушению динамика на больших мощностях, примеров тому-масса.
В моем случаи расчета ЧВ, настроенного на 45 Гц, для сабвуфера калибром 5″(13см). Sтуннеля = 1,5*(3,14*((13/2)^2)) = 200 кв.см. Lтуннеля = (343/45)/4 = 1,9 метра. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть.
ЧВ является по своей сути гребенчатым фильтром, он усиливает частоты на 1/4, 3/4, 5/4 и так далее и ослабляет частоты на 2/4, 4/4, 6/4 длин волны, на которую был рассчитан.Очень сильно, как правило, выражен резонанс второй моды, т.е. 3/4 длины волны.Для того, чтобы компенсировать этот эффект, динамик ставится не в самое начало трубы, а в боковую стенку трубы на расстоянии 1/3 длины от начала трубы.За счёт этого смещения в трубе образуется дополнительная стоячая волна которая нивелирует этот выброс на АЧХ, сводя неравномерность АЧХ на этом участке к 1-2 дБ.
Первое и главное заблуждение. Повороты обязательно нужно скруглять. Это не совсем так, скругления влияют на характер баса и итоговую настройку корпуса (об это чуть ниже). 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 скруглять обязательно.
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
Кроме ЧВ постоянного сечения, есть еще 2 вида, а именно, расширяющийся и сужающийся.Различия при расчетах будут проявляться в длине и размерах тоннелей и коробов соответственно.
Сужающийся, расширяющийся и ЧВ с постоянным сечением:
Самый универсальный это конечно же лабиринт с постоянным сечением, с расчетом которого проблем не возникает. ЧВ на сужение представляет собой туннель плавно сужающийся от 3х площадей динамика, в начале, до 1,5 на выходе. 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
Вообщем я делаю ЧВ сужающийся с сглаживанием углов и установкой динамика на 1/3 длины туннеля. На обтяжку короба хватило ровно 1 метра карпета, получается как так.
Дачный календарь