Фазоинвертор: расчёт нужной частоты, как сделать и настроить порт в домашних условиях

Недавно мне попалась на глаза тетрадка (завел ее в далеком 1980году), в нее обычно перерисовывал понравившиеся схемы и делал разные пометки. И вот перелистывая заветную тетрадь, наткнулся на схему и на методику (очень простую и доступную) настройки фазоинвертора без специальных приборов.

В 2019 году мы с братом решили собрать акустическую систему, да не простую, а с фазоинвертором.

Методик расчета фазоинвертора на тот момент уже было великое множество, но все они были мягко говоря запутанные, очень сложные, а местами и противоречили друг другу. И вот попалась такая методика, которая показалась простой для понимания и последующей реализации.

Как это работает?

Для этого собираем несложную схему(два транзистора П213-П217 и четыре сопротивления)т.н. генератора резонансных частот рис.1. Схема простейшая, из современных транзисторов подойдут и КТ814, при замене транзисторов на структуру n-p-n, просто меняем полярность питания.

Далее подключаем ГРЧ к низкочастотной ГД (ВНИМАНИЕ! Без фильтра, напрямую), динамик должен уже стоять в готовой АС, т.е все должно уже быть собрано и загерметезировано, легким толчком пальцев по диффузору запускаем .Мембрана динамика начнет колебаться с частотой, равной резонансу ГД для данного ящика. Перед всем этим нужно изготовить туннель фазоинвертора(мы делали из свернутого в трубку светофильтра, скрепленного по краям лейкопластырем (скотча тогда и в помине не было).

Вставляем туннель в отверстие ФИ (он должен быть достаточной длины, с запасом) предварительно на внешний конец трубки закрепляем полоску лейкопластыря (скотча) для удобства регулировки и исключения влияния ладони рис.2 Запускаем ГРЧ и медленно начинаем вытягивать трубку из ящика. При точной настройке должна резко уменьшиться амплитуда колебаний динамика, а амплитуда колебаний воздуха в ФИ должна наоборот, резко возрасти(можно поднести горящую свечу к ФИ и наблюдать, когда наступит максимальное отклонение пламени). На этом настройку можно считать оконченной. Аккуратно снимаем заднюю стенку АС и фиксируем трубу ФИ подходящим клеем(мы использовали клей»Момент»).

Далее ставим заднюю стенку АС на место. Все готово.

В заключении хочу добавить, что к сожалению, АС настроенные по этой методике не сохранились (они ушли «с молотка»70рублей за штуку, по тем временам очень хорошие деньги). Фотографий соответственно тоже нет (я не знаю, кому могло бы придти в голову, особенно в то время, фотографировать самопальную акустику, да и «цифры» тогда не было). Поэтому, привожу рисунки, из которых все должно быть понятно.

Не претендую на авторство и какое-либо «нау-хау», но данный метод должен действительно помочь всем, кто собрался собирать или уже собрал АС с ФИ. Большой плюс в том, что не надо делать сложных математических расчетов и специальных измерительных приборов, которые и в прошлом и в настоящем имели и имеют «астрономические»цены. А последний фактор для большинства людей решающий.

[24-05-2013][+]Стараниями наших сограждан (Meshin и Kan) найдены оригиналы в старинных журналах. Полезным окажется и описание, разъясняющее например назначение подстроечных резисторов и пр.

[17-12-2015][+] Справочник по схемотехнике для радиолюбителя, Киев, «Технiка», 2019 год, стр. 108-109

Владимир (VOVCHIK)

Россия Московская область. г.Орехово-Зуево

увлекаюсь музыкой, люблю рыбную ловлю, туризм, компьютер

Читательское голосование

Статью одобрили 55 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.

17.12.15 изменил Datagor. 24-05-2013 cтатья дополнена.

Связанные материалы

Общаемся по статье 💬

«Простой способ настройки акустических систем с фазоинвертором»

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

Характеристики ящика (фазоинвертора) напрямую влияют на звучание динамика. В автомобильной акустике зачастую этому не уделяется должное внимание, там используют принцип — чем больше динамик в ящике, тем лучше. Фазоинвертор требует тщательной настройки, а не использования подручных материалов. Кому лень занимается подсчётами и замерами, используют закрытый ящик.

Для расчёта фазоинвертора, применяют программы моделирования (Bass Port), но для получения результата, нужно ввести множество параметров. И даже если вы их знаете, то часто получается большое расхождение с конечным результатом. С помощь простого метода расчёта фазоинвертора, вам не потребуется знать данные для ваших динамиков, ящиков, без сложных математических вычислений и измерительных приборов. Методика существует 30 лет, погрешность всего 5%.

Отличия фазоинвертора

Каждый динамик обладает резонансной частотой. При работе выше этого показателя — получается хорошее звучание, а ниже — уровень давления падает на 12 дБ на октаву (частоты снижаются в 2 раза). Нижней планкой воспроизводимости, считают уровень в 6 дБ. Монтажом динамика в ящик, повышается резонансная чистота, за счёт дополнительной упругости воздуха. Повышение резонансной частоты, тянет вверх и нижнюю границу. Чем меньше воздуха в ящике, тем лучше упругость и больше показатели.

Сделать «большой ящик», можно не увеличивая его размер. Для этого используют материал с демпферными свойствами (вата). Чем больше его находиться в ящике, тем ниже частота динамика. Но когда наполнителя слишком много, это даёт обратный эффект. Для неопытных людей, не важны добротность ящика и его размеры. В большинстве случаев размер колонки получается оптимальным.

Фазоинвертор — труба, необязательно круглой формы, определённой длины, которая обладает резонансом. Благодаря «второму резонансу», поднимаются показатели звуковой отдачи колонки. Частота колебания динамика, находящегося в ящике, должна быть ниже, чем в обычном состоянии. Так, компенсируется спад и расширяется звучание. Эти показатели у фазоинвертора, будут выше на 24 дБ чем у зарытого ящика. Он расширяет нижние частоты динамика.

Чтобы избежать бочкообразного звучания, показатели резонанса не должны быть выше чем у закрытого ящика. А если частота слишком низкая, то характеристики динамика падают. В этом и заключает суть настройки фазоинвертора, чтобы получить положительный эффект и не испортить звучание. И в домашних условиях можно добиться хорошего звучания с погрешность в 5%.

Расчёт фазоинвертора

При резонансе, сопротивление звуковой катушки растёт. Для измерения, к динамику последовательно подключают резистор, номинал которого выше сопротивления динамика на порядок, от 100 — до 2019 Ом. При измерении напряжения можно оценить сопротивление звуковой катушки. На частотах, где будет высокое сопротивление — напряжение на резисторе минимально и наоборот.

Нам не важны абсолютны значения, только максимальное сопротивление на катушке (минимальное на резисторе). Для этого воспользуемся мультиметром в режиме замера переменного напряжения. В качестве источника, профессионалы используют генератор звуковых частот. А для нашей задачи подойдёт специальный компакт диск.

Процесс измерения выглядит таким образом:

  • Отверстие фазоинвертора затыкается куском фанеры.
  • Диск с записями звуковых частот включается на приемлемую громкость.
  • Переключая по трекам, следим за напряжением на резисторе, как только она прыгнет до минимума, вот и нужная частота.

Побочно, подбирается оптимальный объем наполнителя для динамика, постепенно добавляя небольшое количество и отслеживая колебания резонансной частоты. А найдя этот параметр, нужно его умножить на 0,63, и получится необходимая частота для фазоинвертора. Но нам нужно ещё измерить длину, для этого открываем отверстие, включаем тестовый диск с записью. И смотрим на показание резистора. Но теперь ищем не минимальное сопротивление, а максимальное. Частота фазоинвертора будет сильно отличаться от нужной. Для его повышения укорачивают длинную тоннеля или увеличивают его диаметр.

Расчёт показателей с помощью программы Bass Port

Интерфейс программы прост и понятен, все поля и настрой подписаны.

Необходимо ввести эти параметры:

  • Скорость звука (по умолчанию 344 м/с, влажность 50% температура 20° C ).
  • Объем ящика.
  • Частота фазоинвертора.
  • Диаметр динамика.
  • Низкие частоты динамика.
  • Ход диффузора.
  • Сечение порта.
  • Количество отверстий в корпусе.

После этого нажимается кнопка пересчитать и получаете результат. Учитывайте что скорость воздуха не должна быть больше 13 м/c.

Расчёт фазоинвертора по методике журнала «Радио»

Собираем схему с генератором звуковой частоты и резистором в 2019 Ом, меньшую мощность брать не рекомендуется. Динамики размещаем вдали от потолка и стен. Подключаем вольтметр и измеряем напряжение на частоте 500 Гц. И находим максимальные (Fs) и минимальные показатели (Us). Чтобы узнать необходимый объем ящика (V), берём такого же размера коробку с дыркой под динамик, но не из картона. Устанавливаем динамик и герметизируем все отверстия. Проводим измерения и вычисляем Fs. Полученные данные подставляем в формулу: Vas = (( Fs ’/ Fs )^2-1)* V.

Для настройки фазоинвертора, закрываем отверстие туннеля и вычисляем максимальный показатель (Fs), добавляем звукопоглощающий материал и снова замеряем. Полученный результат добавляем в формулу Fb = 0,63* Fs. Длина туннеля вычисляется: LV= 31*10^3* S /(Fb ^2* V), где S — площадь порта фазоинвертора (в см ²), а V — объем ящика (в литрах).

Фазоинвертор напрямую влияет на качество звучания акустики. Существует несколько методик расчёта фазоинвертора, у них одинаковый первый этап — замер показателей. Использование программного обеспечения, часто даёт неправильный результат. Также можно воспользоваться онлайн сервисами, но у них те же минусы.

Видео: как рассчитать круглые порты фазоинвертора