Акустика

Итак, совсем "простая" задача - сделать звук в машине. Желательно не совсем примитивно (чтобы было интересно) и конечно подешевле. В результате размышлений к исполнению была принята следующая идея: использовать в качестве источника звука имеющийся в наличии mp3 флэш-плеер, который когда надо подключать через усилитель. Усилитель нужен минимум на три канала - два на стереопару, и один на басовый динамик (или сабвуфер).
Первое - выбор динамиков. Для басов уже имелся некий безымянный динамик от сабвуфера с двумя катушками (спасибо дяде Саше). Он хоть не очень крутой и мощный, но зато он уже есть и раньше вполне прилично работал в сабвуфере на другой машине. Для средних и верхов однозначно решено было брать двухкомпонентную акустику. Бюджет в районе 1500 р. Чтение всяких обзоров и тестов в инете не внесло никакой ясности. Выбор за меня сделала девушка-продавец в автомагазине Самара, убедительно посоветовав динамики Helix BLUE 52 MK II. Динамики понравились, спасибо девушке-продавцу.

Второе - куда установить. Первоначально планировалось установить среднечастотник в подиумы на передние двери. Однако, первые же примерки показали, что подиумы с нужным углом поворота динамиков будут слишком сильно выступать в салон и не позволят раскладывать сиденье. "На ето я пойтить не могу!" (с). Значит, остается второй вариант - на кик-панели под торпеду.

Форма для подиумов была выбрана в виде скошенного циллиндра для упрощения изготовления. Сначала был сделан каркас из круглого основания (толстая ДВП) и посадочного места под динамик в виде кольца из 10-мм фанеры. Затем эти две детали скреплены между собой с нужным углом. Следующим этапом была сформирована стенка циллиндра из ватмана и приклеена к каркасу клеем ПВА. Когда клей высох, лишний картон был отрезан, и края кольца скруглены.

Затем сверху вся конструкция была обклеена двумя слоями стеклоткани с эпоксидным клеем. Крупные неровности сошлифованы с помощью дрели и зашпаклеваны автомобильной шпатлевкой. Затем все сооружение покрашено черной матовой краской из баллончика - и готово.

Стенки корпуса показались мне тонковатыми, и, на всякий случай, чтобы они не заиграли, изнутри корпуса были обклеены материалом, которым кроют крыши (что-то вроде листового битума).

Теперь нужно выбрать место для пищалок. Рассматривалось несколько вариантов: можно положить на торпеду, можно в нее врезать сверху, можно врезать спереди, можно установить на стойки. При прослушиании вариант с врезкой в торпеду спереди сразу отпал. Вариант с отражением от стекла показался интересным. Но выбор все-таки был сделан в пользу размещения на стойках, поскольку не требовал необратимого хирургического вмешательства, а звук вполне устраивал.

Дошла очередь до самой трудоемкой части - оформление басового динамика. Динамик был, и даже было акустическое оформление для него в виде ящика с фазоинвертором. Грубая оценка звука от лежащего в багажнике сабвуфера не впечатляла. Низы появлялись только при довольно большой мощности, и больше ощущались спиной, чем ушами. При этом сам сабвуфер звук издавал замечательно, что можно было услышать, подойдя к машине сзади и открыв багажник. Повертев его по всякому в багажние, я отказался от использования сабвуфера в пользу установки динамика на заднюю полку. Однако, посмотрев на нее, стало понятно, что использовать эту решетку в качестве панели под динамик будет не совсем просто. Резать эту конструкцию не хотелось, поднимать динамик в салон тоже, поэтому было принято решение установить динамик под нее. Со стороны багажника в районе полки ограничено некоторое пространство петлями крышки с боков. Само собой возникло решение: установить под полкой в этом месте панель под динамик, отделив ее верхнюю сторону от объема багажника. Панель была установлена на несколько сантиметров ниже полки, а для свободного прохождения звука было вырезано прямоугольное оверстие в декоративной панели, лежащей на задней полке. Потом оно сверху было закрыто обтянутой тканью деревянной рамкой, взятой от какой-то "домашней" акустики.

Усилитель

Оживлять все это хозяйство будем от двухполосного усилителя мощности. Привез мне его один добрый человек из Москвы. Но вместо полноценного устройства с фильтрами НЧ и ВЧ по каналам, как было во всех описаниях на сайтах интернет-магазинов, он оказался голым 4-х канальным усилителем, имеющим только регулировку чувствительности. Ну что поделаешь, вот она плата за низкую цену. Пришлось искать схемы и конструировать фильтры. Были попробованы схемы на полевых транзисторах, которые лежат на сайте Железного Шихмана, но результат не порадовал - они без искажений работали только с маленькой амплитудой сигнала. Однако на основе этих схем и других материалов удалось скомбинировать нужную схему активных фильтров с использованием операционных усилителей.

Схема включает в себя два фильтра ВЧ для двух каналов СЧ и ВЧ диапазона, сумматор, и фильтр НЧ для канала сабвуфера с фазовращателем. В качестве операционных усилителей использован двухканальный ОУ BA4558N. Ниже представлен чертеж платы. (Чертеж печатной платы в формате Sprint Layout для изготовления по "лазерной" технологии можно забрать здесь. Элементы R15, R16 и С9 вынесены с платы к регулятору R18/19). Ее компоновка обусловлена возможностью размещения в корпусе усилителя.

Кратко опишу назначение узлов. Сначала сигнал попадает на буферный усилитель на элементах OP1.1 и ОР1.2. Коэффициент усиления равен 2. С помощью резисторов R7 и R12 можно задать другой коэффициент усиления, если чувствительности усилителя мощности будет не хватать. В моем случае для плеера iRiver-895 на уровне громкости 30 их номиналы были увеличены до 10 кОм.

Далее сигнал каждого канала идет через активные ФВЧ второго порядка на элементах ОР2.1 и ОР2.2 с частотой среза около 90 Гц. С выхода этих элементов сигнал идет на два канала усилителя мощности, предназначенные для работы на средних и высоких частотах. Не пропустить низкие частоты на передние динамики важно по двум причинам. Во-первых, мы избежим перегрузки и возможного повреждения динамиов на низкой частоте, которую они все равно не воспроизведут. Во-вторых, убрав низкочастотную составляющую до усилителя мощности, мы можем получить намного больший уровень неискаженного сигнала на средних и высоких частотах от того же самого усилителя.

Также после буферных усилителей стереосигнал суммируется через резисторы R14 и R10 и попадает на перестраиваемый фильтр НЧ второго порядка на элементе ОР3.1 с изменяемой частотой среза примерно от 50 до 250 Гц. С выхода ФНЧ сигнал идет на фазовращатель на элементе ОР3.2, и затем параллельно на два канала усилителя мощности, работающие на динамик НЧ.

В ходе прослушиваний было замечено, что диффузор НЧ динамика медленно гуляет с большой амплитудой, что было вызвано наличием на входе усилителя мощности сигналов инфранизкой частоты (без входного сигнала колебания отсутствовали). Фазовращатель был признан бесполезным, т.к. его роль сводилась к развороту фазы на 180°, чего можно было добиться простым переключением полярности динамика. В связи с этим схему решено было изменить, и вместо фазовращателя на освобождающемся элементе ОР3.2 собрать активный фильтр инфранизких частот. Схема с изменениями показана ниже. Расчетная частота среза 27 Гц.

Отдельная печатная плата для этой схемы не делалась, просто была порезана и доработана плата первого варианта.

Никаких регуляторов тембра я не предусматривал, поскольку считаю эти устройства лишними. Для удобства управления громкостью в цепь между плеером и усилителем введен сдвоенный переменный резистор, совмещенный с выключателем усилителя.

В ходе прослушивания был отмечен избыток высоких частот в нижней части воспроизводимого пищалкой диапазона. Его удалось ликвидировать заменой конденсатора 3,3 mF в кроссовере Helix на конденсатор 2 mF. Частота среза фильтра на басовый динамик подобрана таким образом, чтобы не появилось ощущение на источник какого-либо звука (кроме басов) у заднего стекла. Соотношение уровней СЧ-ВЧ и НЧ подобрано на основе прослушивания разных музык, звучание которых знакомо по домашней акустике.

Вцелом звук получился вполне приятным, басы мягкие, кажущийся источник звука где-то в нижней части лобового стекла. На заднем сиденье басов заметно побольше, но это не вызывает дискомфорта. К сожалению, уровень шума в машине не позволяет наслаждаться музыкой во время движения. То есть шум перебить, конечно, можно, но удовольствия уже мало.