Трехполосный кроссовер для акустики автомобильной

Кроссовер для динамика

Человеческое ухо способно различать достаточно большой диапазон частот, который называется звуковым диапазоном. Он занимает полосу от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от индивидуальных особенностей восприятия звуковой диапазон может быть несколько ограничен в нижней и верхней части. В конструкциях акустических систем не существует динамических громкоговорителей, которые корректно воспроизводили бы всю полосу звуковых частот.

Это связано с физическими и механическими факторами. Так диффузоры низкочастотных динамиков имеют большие размеры, поэтому акустический резонатор из-за большой инерции не может реагировать на колебания с частотой 10-20 кГц. Для высококачественного воспроизведения вся полоса звуковых частот разбивается на три поддиапазона:

• Низкие частоты – 20 Гц-200 Гц
• Средние частоты – 200 Гц-5 000Гц
• Высокие частоты – 5 000 Гц-20 000 Гц

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.

Кроссовер колонки, что это

Кроссоверы для динамиков бывают пассивные и активные. Пассивные системы представляют собой LC фильтры первого второго или третьего порядка, что определяется количеством звеньев фильтра. Фильтр первого порядка обеспечивает крутизну затухания сигнала всего 6 dB на октаву, фильтры второго и третьего порядков – 12 и 18 dB соответственно. Для использования в звуковых системах автомобиля рекомендуется применять кроссоверы второго порядка. Это связано с акустическими особенностями автомобильного салона. В кроссоверах применяют плёночные конднсаторы и индуктивности, намотанные без сердечников или с использованием ферромагнетиков.

Кроссовер для колонок собирается на небольшой печатной плате, где имеются входные клеммы для подключения усилителя низкой частоты и три выходных группы для подключения ВЧ, СЧ и НЧ динамика. Активные кроссоверы для динамика в автомобильной акустике используются реже, так как они собираются не только на дискретных элементах, но и на операционных усилителях, которым требуется двухполярное питание. Это усложняет подключение и эксплуатацию такой техники в условиях автомобиля.

Встроенный кроссовер в динамике

Если в автомобиль устанавливаются колонки промышленного образца, то они, как правило, уже оборудованы встроенными частотными фильтрами. В них используются конденсаторы и индуктивности. Часто для согласования сопротивления громкоговорителя и усилителя низкой частоты в фильтры ставятся постоянные резисторы.

Классический универсальный кроссовер второго порядка предназначен для работы с трёхполосными акустическими системами и обеспечивает крутизну подавления частот 12 dB на октаву. При повторении конструкции не рекомендуется ставить в фильтр электролитические конденсаторы, а использовать плёночные, специально предназначенные для работы в фильтрах акустических систем. Обычно радиолюбители приобретают дорогие конденсаторы зарубежного производства, но вполне можно обойтись отечественными К73-16. Оптимальным вариантом для акустических кроссоверов будет использование аксиальных полипропиленовых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для применения в акустических системах высокого класса.

Источник

АКТИВНЫЙ КРОССОВЕР ДЛЯ ТРЁХПОЛОСНОЙ HI-FI АУДИО СИСТЕМЫ

Аудио кроссоверы, или по-русски разделительные фильтры, это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамических головок, которые сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина исказится. Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамических головок.

Кроссоверы делятся на пассивные, состоящие из одних элементов RLC , и активные, в фильтрах которых задействованы транзисторы или операционные усилители. Наиболее распространены двухполосные с одной частотой среза и работающие на два динамика и трехполосные с двумя частотами среза и соответственно с тремя динамическими головками.

С помощью чувствительных и точных анализаторов можно определить, что наилучшее качество звука может быть достигнуто если воспроизводимый частотный диапазон разделен как минимум на три части, а полученные полосы усиливаются и воспроизводятся отдельными средствами. От этого « частотного разложения » происходят термины « твитер » — ВЧ , « мидвуфер » — среднечастотный динамик и « сабвуфер » — НЧ .

Если сравнивать пассивные и активные кроссоверы (разделительные фильтры), то первые приводят к потере мощности, и характеристическая кривая разделения полос недостаточно кривая, поэтому сигналы соседних полос смешиваются, что вызывает искажения, не говоря уже о особых требованиях к материалам LC -элементов. Гораздо более правильным решением является применение активных кроссоверов, где разделение полос, соответствующих высокому, среднему и низкому диапазону реализовано с помощью высокоточных, крутых, линейных фильтров с фазовым сдвигом на низком уровне, которые затем усиливаются ступенчатым выходом на соответствующие динамики. Схема такого активного кроссовера (левого канала), которая была опубликована в журнале «Hobby Elektronika» №12/2003 , приведена на рисунке ниже.

Формируемые схемой АЧХ изображены на рисунке ниже. ВЧ канал со спадом АЧХ крутизной 24 дБ/октава (частота среза около 5,5 кГц ) образован DA2.1- DA2.4 с переменным резистором чувствительности R33 . Оставшаяся часть спектра выделяется фильтром дополнительной функции ( ФДФ ) — в данном случае ФНЧ DA1.2-DA1.4 (R13, R15, R16) и подается на ФВЧ четвертого порядка DA3.1-DA3.4 , на выходе которого формируется сигнал СЧ , а также второй ФДФ DA4.1-DA4.3 , на выходе которого формируется НЧ канал.

Чтобы получить хорошие характеристики фильтров , важно подобрать точные значения RC -элементов, определяющих частоты среза . Резисторы желательно использовать с допуском в 1%, а при подборе конденсаторов (здесь использована обычная керамика К10-17Б ) пользоваться C -метром.

Вариант печатной платы для стерео-варианта кроссовера показан на рисунке ниже. Позиционные обозначения компонентов с апострофом означают его принадлежность к правому каналу. Используемые в схеме переменные резисторы – сдвоенные для монтажа на печатную плату RK-1233G1 .

Источник

Зачем нужен кроссовер для акустики в авто

Зачастую в комплекте с компонентной акустикой идёт кроссовер. О том, что это такое и для чего оно нужен мы сегодня и поговорим.

Существует два основных типа кроссоверов: двухполосные и трехполосные, но при этом, физически, к трехполосному кроссоверу можно подключить и двухполосную акустику, а трехполосную акустику к двухполосному кроссоверу – нет. Кроссоверы предназначены для того, чтобы не перегружать динамики акустической системы теми частотами, которые они производить либо не должны по своему предназначению, либо не способны. Например, зачем высокочастотному динамику воспрозиводить басс? Правильно, ему это ни к чему. Более того, при попытке воспроизведения данных частот твиттером, произойдет неминуемое разрушение динамика. Добавим к этому тот факт, что мидбасс, например, не должен воспроизводить высокие частоты, поэтому диапазон от 3х-4х кГц, обычно тоже фильтруется либо с помощью активного, либо с помощью пассивного кроссовера. Активным кроссовером, обычно, является либо магнитола, либо усилитель с развитыми акустическими фильтрами (к примеру, любой усилитель Ural Sound обладает такой функцией).

Двухполосный кроссовер нужен для того, чтобы подключить к одной паре каналов комплект акустики, состоящий из двух мидбасов и двух твиттеров. При этом, в самых простейших конструкциях, используется только фильтрация сигнала для ВЧ динамика «снизу» (все частоты ниже расчётной фильтруются с определенной крутизной спада), более сложные системы производят еще и фильтрацию мидбаса «сверху» (все частоты выше расчётной фильтруются с определенной крутизной спада). Самые серьезные кроссоверы производят фильтрацию мидбаса и «снизу» и «сверху», ВЧ динамик «снизу», да еще и учитывают фазовые искажения, связанные с одинаковой крутизной спада фильтров.

Трехполосные кроссоверы, по сути, используют те же алгоритмы работы и те же принципы фильтрации за одним исключением: один кроссовер предназначен не для двух, а для трех динамиков: НЧ, СЧ и ВЧ. Данный тип акустических систем принято считать эталонным, так как к частоте раздела между НЧ и ВЧ динамиком человеческое ухо особливо чувствительно и было решено придумать третий динамик в данную схему, который будет производить без негативных последствий тот диапазон, в котором, обычно, у двухполосной акустики бывают проблемы.

Источник

Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение

Самодельный кроссовер для акустики

Самодельные кроссоверы для акустики нужны для разделения частотных диапазонов динамиков. Они выравнивают эти самые диапазоны по громкости звучания.
Самодельный кроссовер для акустики изготовить не так уж и сложно, если знать некоторые секреты.

Что такое кроссовер и с чем его едят

Схемы кроссоверов для акустики

Для начала узнаем, а зачем нужен кроссовер?
Это специальное устройство, предназначенное для разделения ауди частот. Кроссоверы как бы убирают ненужные частоты, фильтруют их.

Как подключить кроссовер к акустике

К примеру, существуют такие динамики(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами), как пищалки. Если бы не было кроссоверов, то на пищалки бы подавались все частоты, полный их пакет, вместе с НЧ и СЧ. Понятно, что это в итоге отрицательно скажется на детальности музыки.
ВЧ динамики, каковыми являются пищалки, не способны воспроизводить низкие и средние звуки и присутствие несвойственных частот станет в этом случае опасной проблемой.

Схема кроссовера для акустики

Виды кроссоверов

Кроссоверы принято разделять на активные и пассивные, а также на однополосные, двухполосные и т.д.

Пассивный кроссовер, его плюсы и минусы

• Пассивный кроссовер фильтрует сигнал своими конденсаторами, резисторами и катушками. В результате именно этого и выявляется первый недостаток таких кроссоверов – потеря мощности.

Кроссоверы акустических систем

• Подключение пассивных кроссоверов проходит непосредственно перед динамиками. Получается таким образом, что достаточно использование всего одного усилителя(см.Как подключить к автомагнитоле усилитель и сабвуфер: сам себе мастер), что является несомненным плюсом пассивных кроссоверов.

• Пассивные кроссоверы продаются отдельными блоками или в комплекте с акустикой, обычно двухполосной или более.
• Среди недостатков пассивных кроссоверов можно выделить ограниченную пиковую нагрузку, что влечет за собой скорый выход из строя.

Пассивный цифровой кроссовер

Активный кроссовер, его плюсы и минусы

• Используется активный кроссовер перед усилителем. Поэтому использование одного усилителя в данном случае просто невозможно.
  В случае с активным кроссовером каждый динамик, будь то пищалка или НЧ динамик, используют отдельный канал усилителя.

• Преимуществом активного кроссовера можно назвать то, что в отличие от пассивного, он дает возможность точной настройки срезов. Именно этот фактор и определяет в большей части стоимость такого кроссовера, который дороже своего оппонента.

Кроссовер однополосный

• Предназначен для среза канала сабвуфера(см.Как подключить сабвуфер к автомагнитоле: уроки для любителей).

Кроссовер двухполосный

• Предназначен для двухполосной акустики, состоящей из твитера и мидбаса.

Кроссовер трехполосный

• Предназначен для трехполосной акустики, состоящей из твитера, СЧ-динамика и мидбаса.

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.

Инструменты

Для начала вооружимся необходимыми инструментами:

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

Пошаговая инструкция

Начинаем процесс изготовления.

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 видео – материалы.
Что касается цены на расходные материалы, то она зависит от количества катушек и выходов под динамики. Немаловажное значение имеет и материал, который используется.

Делая кроссовер, нужно уяснить сразу:
1. краткость сестра таланта, и качества. каждому динамику отдельная цепь параллельно другим динамикам
2. никаких печатных плат. навесной монтаж на деревянную или пластиковую дощечку — это лучшее.
3. никаких паек. используйте кабельные наконечники без изолятора. и обжим кримпером, а также клеммные группы с винтовым зажимом. пайка- хрупкое физически и некачественное электрически соединение. откажитесь от пайки.
4. никогда! не используйте электролитические конденсаторы. используйте пленочные полипропиленовые.
5. никогда! не используйте катушки с сердечником, равно как катушки индуктивности из омедненного алюминия. эта экономия даже не на копейках, а на десятых долях копеек ни к чему хорошему не приведет.
6. помните про фазовые сдвиги и правильно их устраняйте. 1-2-3-4 порядки кроссовера дают соответственно сдвиг на 90-180-270-360 градусов. 360 = 0.
тут либо делать одинаковый порядок для ВЧ и НЧ, либо как вариант, объединять.
если объединить 3 порядок 270 градусов с 1 порядком в обратной полярности -90 градусов, фазовый сдвиг будет отсутствовать.
7. делайте RC-цепь цобеля, но делайте ее съемной, и несмотря на возможность включения в любом направлении, делайте ее правильно в направлении от плюса к R и затем к С, а не наоборот.
8. располагайте индуктивности максимально далеко друг от друга и несимметрично, одну вертикально, другую горизонтально.
9. тяните от усилителя провода отдельно к каждому фильтру каждого динамика. это сильно улучшает звук. т.к. искажения при передаче одним типовым медным кабелем 1.5мм2 составляют до 30%, пара проводов для каждого динамика от усилителя понижает это значение до 3-15%, и это явственно ощутимо на слух (если провода не кривые, не высокочастотные).
лучшие акустические провода по звуку состоят из brc-проволок-жилок, не слишком гибких, притом без полирования.
10. Выбор 1-2-3 порядка кроссовера зависит от звучания динамиков и должен осуществляться в первую очередь — на слух. кривые динамики в общем-то, ничем не исправить, а нормальные будут играть хорошо с любым порядком кроссовера.

Спрашивается: нафига нам измерительное оборудование, если даже не рассказали, как расcчитывать количество витков на катушках и какая индуктивность какому динамку должна соответствовать?

Источник