Фільтр для колонок своїми руками: покрокова інструкція, як зробити фільтр для колонки
Зміст
Для початку потрібно розібратися в цілях цього діяння, бо зараз можна знайти динаміки на абсолютно будь-який бюджет. Але чи вони стоять своїх грошей, щодо якості – питання риторичне. У початківців музикантів діяльність часто вимагає більш якісного, іноді хоча б коректного звучання акустики. В цьому випадку можна спробувати створити власний фільтр для колонки.
Коротко:
- Фільтр (кросовер) розділяє сигнал підсилювача: високі частоти йдуть на твітер, низькі — на НЧ-динамік.
- Найпростіший пасивний фільтр першого порядку — це один конденсатор послідовно з твітером і одна котушка послідовно з НЧ-динаміком; крутизна спаду — 6 дБ на октаву.
- Номінали рахують за формулами C = 1/(2πfR) і L = R/(2πf), де f — частота розділу, R — опір динаміка.
- Фільтр першого порядку гірше захищає твітер від низьких частот, тому частоту розділу не варто опускати нижче рекомендованої для твітера.
- Усі з'єднання робіть при вимкненому підсилювачі.
Що необхідно знати для створення фільтра в колонці
В першу чергу – пристрій акустичної системи і загальні положення:
- Людина може чути коливання частот від 16 до 20000 Гц, більш високі частоти відтворюють менш габаритні динаміки, а низькі – сабвуфер.
- Якісна акустична система повинна складатися з двох і більше динаміків високих і середніх частот (колонка) і одного — низьких (сабвуфер).
Також варто виділяти види АС:
- моно (один канал подачі звуку);
- стерео (Два канали подачі звуку);
- багатоканальна подача звуку (в основному 5 колонок, 1 саб розставлені в різних частинах території).
Фільтр необхідний при використанні стерео і багатосмугових АС, наприклад, де один динамік ВЧ, а другий НЧ. У разі підключення без фільтра ВЧ динамік просто не витримає більш низьких частот і вийде з ладу. У випадку більш схожих за параметрами динаміків фільтр служить розподільником частот на потрібну смугу.
Уточнення редакції. Потреба у фільтрі залежить не від того, стерео чи моно система, а від кількості смуг: кросовер ставлять у кожну колонку, де працює більше одного динаміка (наприклад, твітер і НЧ-динамік). Однополосній колонці з одним широкосмуговим динаміком фільтр не потрібен.
Як працює пасивний фільтр першого порядку
Пасивний кросовер складається з конденсаторів, котушок і резисторів, не потребує окремого живлення і вмикається між підсилювачем і динаміками.
- ФВЧ (фільтр високих частот) — конденсатор, увімкнений послідовно з твітером. Опір конденсатора зменшується зі зростанням частоти, тому до твітера доходять високі частоти, а низькі послаблюються.
- ФНЧ (фільтр низьких частот) — котушка, увімкнена послідовно з НЧ-динаміком. Її опір зростає з частотою, тож високі частоти до вуфера майже не доходять.
На частоті розділу кожен динамік отримує сигнал, послаблений на 3 дБ, а далі спад становить 6 дБ на октаву. Така схема проста і має найменше деталей, але пропускає більше небажаних частот, ніж фільтри вищих порядків.
Розрахунок котушки і конденсатора
Формули для фільтра першого порядку:
- ємність конденсатора для твітера: C = 1/(2πfR), у мікрофарадах — C = 1 000 000/(2πfR);
- індуктивність котушки для НЧ-динаміка: L = R/(2πf), у мілігенрі — L = 1000R/(2πf).
Тут f — частота розділу в герцах, R — номінальний опір динаміка в омах. Наприклад, для 8-омного твітера і частоти 2500 Гц ємність становить близько 8 мкФ.
| Частота розділу | 4 Ом: C, мкФ | 4 Ом: L, мГн | 8 Ом: C, мкФ | 8 Ом: L, мГн |
|---|---|---|---|---|
| 1000 Гц | 39,8 | 0,64 | 19,9 | 1,27 |
| 2000 Гц | 19,9 | 0,32 | 9,9 | 0,64 |
| 3000 Гц | 13,3 | 0,21 | 6,6 | 0,42 |
| 5000 Гц | 8,0 | 0,13 | 4,0 | 0,25 |
Розраховані значення округлюйте до найближчих стандартних номіналів. Майте на увазі: реальний опір динаміка змінюється з частотою, тому формула дає відправну точку, а не точний результат; у складніших схемах це компенсують ланкою Цобеля.
Як зробити фільтр для колонок своїми руками покроково
Для виготовлення фільтра дотримуйтесь інструкції.
- Виконуємо розрахунок компонентів. Для цього використовуйте калькулятор для розрахунку параметрів складових елементів (котушок, конденсаторів тощо), наприклад, «Crossover Elements Calculator».
- Після розрахунку обираємо конденсатор на потрібний параметр або ж збираємо з декількох в один, паралельно з'єднаний блок (намагайтеся підбирати не надто різні конденсатори). За розрахунками параметрів індукції (у тому калькуляторі) самостійно намотуємо котушку (діаметр мідного дроту, діаметр стрижня, кількість витків буде зазначено).
- Далі шукаємо потрібну схему, в залежності від того, яка кількість динаміків з потрібними частотами вам потрібна.
- Підключаємо котушку і конденсатор згідно зі схемою і вашої АС.
Тепер можна слухати якісний, відфільтрований звук, і пишатися фільтром, зробленим власноруч.
Які деталі брати
- Конденсатори — поліпропіленові або металізовані поліестерові; якщо ставите електролітичні, то лише неполярні.
- Котушки — з повітряним осердям або на феритовому, порошковому чи шихтованому осерді; повітряні більші за розміром, але не насичуються.
- Номінали в колонці лівого і правого каналів мають бути однаковими.
Безпека
- Паяйте і перемикайте дроти лише при вимкненому підсилювачі, а перше увімкнення робіть на малій гучності.
- Не допускайте замикання виходів підсилювача: оголені дроти ізолюйте, плату закріпіть усередині корпусу.
- Твітер без конденсатора не вмикайте навіть на кілька секунд.
Часті питання
Чи можна поставити фільтр, розрахований на 8 Ом, до 4-омного динаміка? Ні: частота розділу зміститься. Номінали залежать від опору динаміка, тому їх перераховують.
Що краще — фільтр першого чи другого порядку? Перший простіший і має найменше втрат, другий (12 дБ на октаву) краще захищає твітер, але потребує вдвічі більше деталей.
Навіщо калькулятор, якщо є формули? Калькулятор зручний для котушки: він підказує діаметр дроту і кількість витків. Результат усе одно варто перевірити за формулою вручну.