Последовательный кроссовер

Самодельные кроссоверы

Случается, что став обладателем дорогой автомобильной акустики, владелец обнаруживает, что в комплекте нет кроссоверов. Понятно, что без них обойтись будет невозможно, так как ВЧ динамики могут просто напросто сгореть. Что делать? Ответ до смешного прост – изготовить их своими руками.

Для начала вооружимся необходимыми инструментами:

• Хорошим и удобным паяльником.
• Специальным прибором, измеряющим индуктивность.
• Клеем «Момент».
• Хлорным железом.
• Фольгированным стеклотекстолитом.
• Термоусадочной трубкой.
• Силиконовым герметиком.

Схема кроссовера

В первую очередь, надо тщательнейшим образом изучить теххарактеристики купленных динамиков

Особое внимание рекомендуется уделить низким частотам пищалок, а также уровню характеристической чувствительности НЧ и ВЧ динамиков.
Затем нужно подобрать правильную электрическую схему, подразумевающую подключение кроссовера

Примечание. По мнению специалистов желательно отдать предпочтение фильтрам 2-ого порядка, ведь в тесном салоне авто наблюдается сильный подъем частотной характеристики на средне-высоких частотах.

Надо помнить, что ВЧ-динамики, которые подключаются через фильтр 1-ого порядка, сильно подчеркивают шипение, а НЧ-динамики чрезмерно выделяют яркие звуки. В итоге, складываясь вместе, получится кавардак, в котором будет много яркого и шипящего звучания.

Примечание. При этом, чем шире салон авто, тем удастся более минимизировать эти недостатки.

Катушка индуктивности

Катушки индуктивности в кроссовере

Наматываем катушки индуктивности для динамиков. Отметим, что делая это для НЧ-динамика, лучше пользоваться медной проволокой, имеющей диаметр 1 мм и изолированной специальным лаком.

Совет. При изготовлении катушек рекомендуется пользоваться ферритовыми сердечниками. Это даст возможность получить меньшие габариты и вес, а также сократить расход недешевой медной проволоки. Кроме того, удастся уменьшить также активное сопротивление катушки.

Получившуюся индуктивность рекомендуется контролировать с помощью уникального прибора для измерения.

Совет. При наматывании проволоки крайне желательно делать виток и витку, а затем фиксировать клеем. Это даст возможность избежать проблем, с которыми часто сталкиваются новички.

Делаем печатную плату

• Пришло самое время начертить плату на бумаге. Делать это нужно, исходя из размеров получившихся катушек и резисторов.
• Чертим плату и переносим ее на лист специального материала.

Примечание. В качестве такого материала неплохо было бы выбрать фольгированный стеклотекстолит.

Сверлим сразу отверстия под электроды будущих деталей и проводов. Обязательно протравливаем плату. Это нужно сделать следующим образом: полуготовую плату поместить в раствор хлорного железа.

Сборка

Платы нашего будущего кроссовера собираем согласно схеме установки.

Кроссовер, собранный по стандартной схеме

Примечание. Катушки индуктивности и конденсаторы тщательно клеим к плате. Рекомендуется использовать хороший клей, такой как «Момент». Хорошая фиксация позволит самодельному разделителю длительное время работать безотказно в условиях вибрации и тряски.

Соединяем акустические провода

Соединяем акустические провода, используя обычный паяльник. В работе нужно быть крайне внимательным и не перепутать выходы для НЧ и ВЧ-динамика

Обратить внимание нужно и на полярность.
Клей пригодится и здесь. Нужно залить «Моментом» провода, которые припаяли, что предохранит опять же от вибраций и возможных переломов

Подключение

• Проводим пробное подключение и убеждаемся в том, что сигнал подается на каждый динамик с соответствующего выхода самодельного кроссовера.
• Если это необходимо, то можно включить и резистор сопротивлением 4 Ом перед ВЧ-фильтром.

Примечание. Помним, что чувствительность ВЧ-динамиков на несколько децибел превышает чувствительность динамика, воспроизводящего низкие частоты – в итоге, пищалки играют громче НЧ-динамика.

Кроссовер акустический автомобильный

Готовый своими руками кроссовер обтягиваем термоусадочной трубкой, соблюдая нужные размеры. Заливаем края обязательно силиконом, чтобы внутрь кроссовера не попала влага или пыль. Представленная инструкция поможет изготовить самодельный кроссовер для акустики без особых проблем. В процессе операции рекомендуется изучить дополнительно фото и – материалы. Что касается цены на расходные материалы, то она зависит от количества катушек и выходов под динамики

Немаловажное значение имеет и материал, который используется

http://

Когда именно нужен данный элемент

Хорошая акустика может не дополняться кроссовером вовсе. Почему? Потому что частотный диапазон поступающего в динамики звука гармоничен. Сами динамики и другие элементы способствуют этому. Тем не менее и хорошая акустическая система, которая дорого стоит, иногда не удовлетворяет своим звучанием. Музыкальный слух – не порок. Стоит ли страдать из-за врождённой биологической особенности? Производитель не обязан ориентироваться на категорию граждан с музыкальным слухом, чуткими рецепторами.

Акустика без кроссовера не функциональна в некоторых случаях

Что это такое: скрипы, посторонние шумы, искажение голоса? Хороший тренажер для слуха и укрепления нервной системы? Позаботиться о себе важно. Производители порой предлагают человеку сделать это самостоятельно

Музыка – это много звуков, которые обладают разным частотным диапазоном. Какие-то человек слышит, какие-то нет. Одни ему нравятся, другие не нравятся. Приглушать определённые частоты, наоборот, подчёркивать, делать их громкими или совсем незаметными – для этого был изобретён кроссовер. Акустика будет радовать, служить человеку по-настоящему, если добавить этот элемент.

Подготовка инструментов

Итак, в ходе работ нам понадобятся следующие материалы и инструменты:

• шуруповерт;
• лист ДСП или МДФ (для изготовления корпуса акустической системы);
• маркер;
• электролобзик;
• блок питания ПК на 400 Вт;
• магнитола;
• болгарка;
• пара акустических динамиков;
• мебельные винты и саморезы;
• герметик (лучше всего использовать на основе силикона);
• вольтметр и клей.

Перед тем как собрать первым делом проверьте работоспособность магнитолы и выясните, можно ли ее запитать или нет. Также необходимо протестировать и динамики на качество звучания. После этого можно смело приступать к изготовлению корпуса и прочих элементов акустической системы.

Схема кроссовера Radiotehnika S-400M

Фильтры S400M построены по классической параллельной схеме, ещё их называют «лестничными». Ниже приводится схема, которую я срисовал с моих заводских кроссоверов. Я не художник, приношу свои извинения, но вроде всё понятно.

картинка заводского кроссовера с моих колонок Radiotehnika-s400m

С помощью программы посмотрел, что они заложили в этот фильтр. Какие срезы рассчитывали, на каких частотах. По паспорту указано, что стоят фильтры со срезами – 400, 700 и 3500 герц. Но на самом деле эти частоты не соответствовали заявленным. Вероятно, что комплектующие  ставили близкие по параметрам, а не те, что нужны были по рассчетам.

В соответствии с заводской схемой и имеющимися в схеме комплектующими, по их расчетам, получалось, что нижний порог 384 герц, середина от 800 до 2000 герц, а высокочастотник от 3000 герц должен был играть. А он вообще не играл – отдельная тема.

Как потом оказалось – проблема в этой акустике была именно в пищалках. А я считал, что нет «высоких» из-за кроссовера. На самом деле, всё было гораздо проще. В купленных мной колонках были сгоревшие пищалки. Они не совсем сгорели, а подгорели. Продавец скрыл это и прикинулся “непонимающим”.

Они подавали признаки жизни только на большой громкости. Пришлось их заменить на китайские, которые “случайно” были в моих запасниках, лежали для другого проекта-эксперимента.

По параметрам они подходили как нельзя – отлично! И по размерам – почти как родные, без каких либо доработок! И я недолго думая – заменил подпаленные на имеющиеся “безымянные”. На фото видно, что они чуть-чуть меньше диаметром, остался зазор в 1-2 мм, но это практически не заметно.

Краткое описание кроссовера

В фильтре низкой частоты стояли два конденсатора по 33 мкф на 63 вольта, в параллели. Катушка намотана на каркасе без сердечника – 2,6 mH (мили генри).

Фильтр средних частот включал в себя катушки – 2,8 mH и 0,55 mH и конденсатор на 18 мкф. В параллели с СЧ динамиком стояла цепочка из конденсатора 8,2 мкф и резистора – 3,3 Ом.

Высокочастотная часть фильтра состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов – 2,0 мкф и 0,47 мкф и одной катушки, которая намотана тонким проводом, и имеет – 0,3 mH. Она стоит параллельно ВЧ динамику.

И чуть не забыл! Два переменных резистора в ВЧ и ВЧ фильтрах понижают уровень этих каналов на несколько децибел.

Обращаю внимание на фазировку подключения динамиков! В интернете нашел ещё пару схем, срисованных с кроссоверов S400m, но там указана иная фазировка и другие параметры всех комплектующих фильтров. Смотри ниже

схема заводского кроссовера Radiotechnica S-400m, 2-я версиясхема заводского кроссовера Radiotechnica S400m, 3-я версия

Какая из них самая правильная – скажите! Вероятно, эти последние две схемы срисованы не внимательно, но свою схему я перепроверял несколько раз, что бы быть уверенным, что я всё верно срисовал.

А возможно, что все схемы правильно срисованы, но отличаются из-за того, что инженеры на заводе постоянно экспериментировали и получались разные схемы.

А ещё, я уже высказывал вариант – отсутствие нужных конденсаторов и катушек на складе, при сборке новой партии акустики. Этот момент требовал постоянной коррекции схемы и комплектующих.

Монтаж

К особенностям того, как подключить кроссоверы к колонкам, относятся следующие:

1. Кроссоверы, как устройства, помогающие создавать на динамиках необходимые частоты и звучания, подключаются ко всей аудиосистеме;
2. На любых устройствах, вне зависимости от типа работы, есть условные обозначения, расположенные на наклейках. Здесь, на наклейках, расположенных на задней части, расположены схемы подключения активных проводов;
3. После этого снимается крышка, так как под ней расположены обозначения работы и рабочих элементов устройства в общей акустической системе транспортного средства;
4. Следующий шаг – выбор подходящего места для монтажа.

Фильтры разного порядка

Чтобы ясно понимать схему расчета кроссовера(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), нужно понимать разницу между фильтрами разного порядка. Об этом и пойдет речь ниже.

Первый порядок

Схема 2-х полосного кроссовера этого порядка выглядит следующим образом:

2-полосный кроссовер 1-го порядка

По схеме видно, что ФНЧ или фильтр низких частот построен на катушке индуктивности, а фильтр высоких частот – на конденсаторе.

Фильтр частот по схеме 1-го порядка

Следует также знать, что кроссоверы первого порядка, а вернее их номинал, зависит от выбранной частоты разделения и величины сопротивления колонки

Проектируя ФНЧ, надо в первую очередь обратить внимание на частоту среза НЧ и СЧ динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами). А вот проектируя ФВЧ, надо аналогичным образом поступить уже с ВЧ

Резистивные схемы аттенюаторов. Расчёт онлайн.

П-образные, Т-образные аттенюаторы для симметричных и несимметричных линий. Регулируемые многоступенчатые аттенюаторы.

На сегодняшнем заседании нашей радиолюбительской ячейки мы обнародуем перечень мероприятий по конструированию и расчёту узла, предназначенного для банального ослабления амплитуды (мощности) сигнала без существенного искажения его формы —аттенюатора. Аттенюаторы — это, в большинстве случаев, пассивные конструкции, сделанные из незатейливых резистивных или реактивных делителей напряжения. Столь простые по замыслу устройства, тем не менее, находят многочисленные применения, как-то: — Уменьшение уровня сигнала для предотвращения перегрузки и, соответственно, расширения динамического диапазона оборудования. — Снижение амплитуды или мощности сигнала до нужного уровня с целью его корректного измерения, а также для защиты измерительного прибора от перегрузки или выгорания. — Согласование импедансов источника и нагрузки для снижения коэффициента стоячей волны (КСВ). — Увеличение изоляции (развязки) между источником и нагрузкой, вследствие уменьшения взаимодействия между ними.

С точки зрения логики работы, аттенюатор является полной противоположностью усилителя, хотя эти устройства и имеют абсолютно разные принципы работы.

Основные характеристики аттенюаторов: — Ослабление мощности (или амплитуды), которое выражается в децибелах. — Частотный диапазон, внутри которого задаётся точность ослабления аттенюатора. — Собственно говоря, сама точность (погрешность) аттенюатора. — Максимальная мощность, которая может быть переварена аттенюатором без вреда для здоровья. — Входное и выходное сопротивления, определяющие КСВ (коэффициент стоячей волны) по входу и выходу.

Ну и хватит о грустном. Давайте рассмотрим основные схемы, используемые в аттенюаторах. Рис.1

Рис.1 а) — схема несбалансированного Т-образного аттенюатора, Рис.1 б) — схема сбалансированного Т-образного аттенюатора, Рис.1 в) — схема несбалансированного П-образного аттенюатора, Рис.1 г) — схема сбалансированного П-образного аттенюатора.

Данные аттенюаторы являются горизонтально симметричными — импеданс устройства на входе совпадает с импедансом устройства на выходе. Несбалансированные аттенюаторы предназначены для работы с вертикально несимметричными линиями, такими как коаксиальные кабели, в то время как, Сбалансированные аттенюаторы предназначены для симметричных линий, к примеру, для работы с витой парой.

Формулы для расчёта элементов Т-образного аттенюатора выглядят следующим образом: , где Z — импеданс аттенюатора, а V — отношение входной и выходной амплитуд.

Формулы для расчёта элементов П-образного аттенюатора:

Сдобрим пройденный материал калькулятором.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ П и Т-ОБРАЗНОГО АТТЕНЮАТОРА.

Если же в хозяйстве понадобился аттенюатор с несколькими значениями ступенчато — изменяемого ослабления сигнала, то сделать это можно путём последовательного соединения нескольких простейших ячеек, описанных и рассчитанных на калькуляторе выше.

Для иллюстрации приведу схему регулируемого аттенюатора от словенского специалиста Матиаса Видмара.

Рис.2

Устройство позволяет производить плавное ослабление сигналов (вернее ступенчатое с точностью до 1dB) вплоть до 131dB в частотном диапазоне — до 500MHz. Ссылка на страницу автора — https://lea.hamradio.si/~s53mv/dds/attenuator.html.

А теперь предположим, что нам не хочется ставить кучу переключающих тумблеров, а так и подмывает довольствоваться одним переключателем на несколько положений, либо, вообще, обойтись без коммутирующих элементов, а поставить по разъёму на каждый уровень аттенюации. Обратимся за помощью к схеме W. Sorokine, Radio-Consiwcteur et Depanneur, Paris, octobre 1968, p. 253.

Рис.3

В источнике приведены следующие формулы для расчёта номиналов элементов: В каждой точке выхода такой модели аттенюатора внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки Rн. Величина аттенюации одинакова для всех ступеней и может быть выбрана любой величины. Любой, да не очень! Детальное рассмотрение схемы выявило корректную работу аттенюатора, только при значениях аттенюации, кратных 10. К тому же этот параметр рассчитывается при отсутствии нагрузки в режиме холостого хода, т.е. при её включении — добавляются дополнительные 6дБ ослабления сигнала. А вот количество ступеней ослабления может быть выбрано любым.

Тем не менее, в связи с достаточно частой практикой применения данной схемы, приведу калькулятор и для неё.

Что такое акустический кроссовер?

Кроссовером называют встроенное или внешнее устройство, разделяющее аудиосигнал на несколько частотных диапазонов. Технически он выполняет роль своеобразного фильтра, отсекающего «лишние» частоты и оставляющего лишь поддерживаемые динамиком. Ведь конструкция последнего рассчитана только на воспроизведение определённого диапазона частот, и выходящие за частотные пределы звуки воспроизводится с искажения или даже могут привести к повреждению динамика. К примеру, твитер воспроизводит высокочастотные звуки, поэтому подача на него низкочастотного сигнала, тем более высокомощного, может стать причиной его выхода из строя.

Соответственно, существует простое правило: на низкочастотные динамики подаются аудиосигналы только низких частот, на высокочастотные — высоких частот, а на среднечастотные (мидвуферы) — звуки в среднем частотном диапазоне. Простота — залог надёжности.

Но важно правильно поделить один аудиосигнал на несколько диапазонов частот для дальнейшей отправки «нужных» частот на отдельные динамики. Это и есть главная задача кроссовера. Технически он является комбинацией электрических фильтров, выполняющих обрезку «ненужных» частот

Его главная характеристика – значение частоты среза. То есть значение, являющейся границей обрезки частот. Рассмотрим это подробнее:

Технически он является комбинацией электрических фильтров, выполняющих обрезку «ненужных» частот. Его главная характеристика – значение частоты среза. То есть значение, являющейся границей обрезки частот. Рассмотрим это подробнее:

• двухполосный кроссовер, имеющий частоту среза 1000 Гц, оснащается high-pass фильтром, транслирующим частоты от 1000 Гц и low-pass фильтром, пропускная способность которого настроена на частоты ниже 1000 Гц;
• трёхполосный кроссовер дополнительно оснащается среднечастотным фильтром (band-pass), транслирующим сигналы лишь в среднем частотном диапазоне.

График частоты среза наглядно показывает, где именно пересекаются точки разделённых устройством диапазонов частот.

Предназначение

Главной целью установки пищалок является воспроизведение высоких частот. Представляют собой небольшие колонки, которые устанавливаются в передней и задней части авто (или в одной из них), в зависимости от аудиосистемы. Для максимального эффекта используются в составе многокомпонентных аудиосистем, но можно найти в розничной продаже (например, от фирмы Пионер). К плюсам динамиков относят лёгкость в установке — правильно подключить пищалки может каждый автовладелец.

Колонки для лучшего звучания

При монтаже в акустические системы автомобилисты устанавливают твитеры через кроссовер – это устройство, обеспечивающее рабочие диапазоны для колонок. Он разделяет частоты при работе с многокомпонентной аудиосистемой. Это позволяет добиться максимального эффекта от системы и обеспечить высококачественное качество звука в машине.

Эпилог

Не просто разобраться в этих понятиях. Честно сказать, обычному любителю, который просто слушает музыку – это ни о чем особо не говорит. Конечно, практически любой меломан слышал, и наверняка знает, о наличии кроссоверов в его колонках. Но вникать в тонкости и нюансы будет далеко не каждый. Играет – и хорошо, и ладно!

Судя по информации, получаемой с сайтов, где люди изготавливают эти самые фильтры-кроссоверы, эта задача не из простых. Вроде-бы, нет ни чего сложного. Но каждый динамик имеет свои характеристики и “стандартный” кроссовер наверняка не подойдет к вашей акустике. Потому всё это занятие – изготовление кроссоверов, переходит в разряд инженерных разработок.

Расчет кроссоверов

Считаю, что расчет, подбор компонентов и сборка кроссоверов – это работа для профессионалов. Их не так уж и мало, но они не часто встречаются на улице, или по объявлению в интернете или газете. Их начинают разыскивать когда уже все варианты улучшения своего музыкального комплекса (специально подобранной звуковоспроизводящей аппаратуры) почти исчерпались.

У одних, просто, банально, закончились деньги, которые они могли тратить на улучшение и усовершенствование своей музыкальной аппаратуры, и они на этом остановились. Но идея их всё равно не оставляет – “улучшить!” Они начинают изучать, как можно без грандиозных вложений улучшить звук. И в конце-концов, приходят к мнению, что что-то не так с их колонками: “У друга почти такая же аппаратура – у него звучит, а у меня нет. В чем дело?”

Другие просто решили, что уже почти достигли совершенства. Дома установлена дорогая техника, усилитель весит под двадцать килограмм, проигрыватель винилов куплен не “за шапку сухарей”, пластинки не по 50 рублей, и акустика, вроде как, не самая простая. Но что-то им подсказывает, что они ещё могут что-то изменить и улучшить. Но как? Они начинают пробовать менять усилители, а потом и акустику. Но желаемого результата не получают.

Из практики..

Как показывает практика, акустика в заводском исполнении, с рассчитанными для этих колонок кроссоверами, звучит, но может звучать лучше. Конечно, достичь совершенства не получится. Предел совершенства у всех разный, как слух и восприятие звуков. Но получить изменения в звучании, своей же акустики, можно. Не всегда это является оправданным, из-за стоимости акустики.

Усовершенствовать старые S-90 можно и нужно. Уже столько опытов было поставлено по этому поводу! Затраты будут не такие уж и большие, а эффект можно получить очень значительный. Можно даже S-30 дорабатывать, и они будут радовать новым звуком. Имеет смысл заняться доработкой акустики от домашнего кинотеатра, которая стоит не дорого, но иногда может впечатлить своими звуковыми эффектами при просмотре фильма.

Но дорабатывать колонки, которые стоят четыре сотни тысяч рублей – имеет ли смысл? Разрабатывается дорогая акустика на фабрике очень тщательно и компоненты подбираются не из таблицы, а по факту измерений динамиков. Короче, в таких колонках кроссоверы, можно сказать, идеально подогнаны под объем колонок, под конкретные динамики. И потому, играть такие колонки, могут на все сто процентов. Но бывает не всегда так. Можно дорабатывать кроссоверы и в такой акустике.

Зачем нужен кросовер для акустики в авто

Для чего нужны кроссоверы для динамиков. Кроссовер или полосовой фильтр представляет собой устройство ограничивающее полосу частот, подаваемых на конкретный громкоговоритель. Акустическая система хорошего качества состоит из трёх динамических головок и каждая из них пропускает свою полосу частот. Твиттер или высокочастотная головка имеет маленькие размеры и лёгкий диффузор. Она располагается в верхней части акустической системы. Среднечастотный динамик имеет больший диаметр, а басовый, самый большой громкоговоритель, располагается в нижней части акустической колонки. Кроссовер для колонок нужен для того, чтобы выделить определённую полосу частот и обрезать или сильно ослабить остальной частотный диапазон. Это значительно повышает высокую верность воспроизведения музыкальных записей.

Салон автомобиля представляет собой замкнутое пространство сравнительно малого объёма, в котором сложно добиться высококачественного воспроизведения звука. Кроме того внутренняя отделка может быть выполнена с помощью мягких звукопоглощающих материалов, поэтому частотное разделение звукового сигнала на три раздельные полосы в автомобиле необходимо.Что дают кроссоверы колонкам в салоне легковой машины. Частотные фильтры позволяют получить правильную конфигурацию акустических колонок в салоне автомобиля и добиться качественного звучания, как басов, так и высоких частот. Часто кроссоверы встраиваются непосредственно в акустические системы.