Акустические автомобильные системы

Демпфирующий фактор усилителя определяется как отношение сопротивления динамика к сопротивлению усилителя. Чем ниже сопротивление динамика, тем ниже демпфирующий фактор.

Ламповые усилители в силу конструктивных особенностей имеют низкий демпфирующий фактор, что обуславливает «мягкий» бас в звуковой картине.

Производители транзисторных усилителей стараются повысить демпфирующий фактор для репродукции «жесткого» баса, так как при желании бас можно смягчить, заключив в короб низкочастотный динамик. Ужесточить же «мягкий» бас сабвуферным коробом гораздо сложнее.

1.4 Выбор схемы установки компонентов.

Перед приобретением компонентов необходимо выбрать схему, по которой будет осуществляться установка выбранных компонентов.

Наиболее распространенные схемы:

1. Головное устройство - фронт - сабвуфер - 4-канальный усилитель  на фронт и сабвуфер. Это классическая  схема подключения, по которой  осуществляется приблизительно 80% всех  инсталляций. В её основе лежит  сравнительно малая стоимость, простота  настройки и установки. Немаловажен  и тот факт, что такая инсталляция  экономит место в автомобиле  за счет компактности расположения  компонентов. Особенностью звучания  является невысокая мощность  системы. Однако качество звучания  при этом теряет несильно, и  на слух неискушенного меломана  абсолютно незаметно.

2. Головное устройство - фронт - тыл - сабвуфер - 5-канальный усилитель  на фронт, тыл и сабвуфер. В  основе этой схемы подключения, лежит описанная выше, сохраняя  её достоинства и недостатки. Сюда добавлено дополнительное  озвучение тыла, на отсутствие  которого часто жалуются пассажиры, сидящие сзади. Отметим, что в  настройке такая система сложнее, чем первая и не всегда удается  добиться желаемого результата.

3. Головное устройство - фронт - сабвуфер - 2-канальный усилитель  на фронт - 2-канальный усилитель  на сабвуфер. Данная схема подойдет  любителям мощного, напористого  баса. Включив мостом на сабвуфер  двухканальный усилитель, мы получим  заведомо большую мощность, чем  в вышеописанных вариантах.

4. Головное устройство - фронт - сабвуфер - 4-канальный усилитель  на фронт - 2-канальный усилитель  на сабвуфер. В данной ценовой  категории эта схема будет  стоять на вершине, как по стоимости, так и по качеству звучания. Она позволит отказаться от кроссоверов, входящих в комплект фронтальной акустики и использовать кроссоверы внешнего усилителя. Т.е. осуществить так называемое поканальное усиление. Это заметно отразится на качестве и мощности звучания системы.

В данной курсовой работе мы будем использовать схему под номером 2.

 

1.5 Шумовиброизоляция

Не секрет, что со временем многие детали интерьера автомобиля расшатываются. Если установить музыку в машину, не произведя перед этим комплекс шумовиброизоляционных работ, очень скоро обивка дверей, приборная панель и другие элементы интерьера, начнут привносить в музыкальный тракт посторонние звуки. Причиной этого будет являться увеличившееся звуковое давление, особенно в области низких частот. Для избежания этого, существуют определеные материалы, как российского, так и зарубежного производства.

Решив проблему шумоизоляции (дополнительно к заводской), можно снизить уровень шума на 4 - 5 децибел, и тем самым обеспечить у себя в салоне дополнительный комфорт, а также увеличить КПД акустической системы на 10 - 20%.

Нам понадобится два вида материалов: «Вибропласт» - для виброизоляции и «Визомат» - для шумоизоляции. Толщину материалов выбираем исходя из конструктивных особенностей дверей. Проклейку можно проводить при температуре окружающей среды +15, либо при использовании строительного фена. Разбираем дверь. На внутреннюю поверхность внешней панели двери наклеиваем вибропласт, кусками приблизительно по 15х30 см. Швы располагаем встык. Тяги кнопки блокировки, открывания двери, можно заглушить, надев на них разрезанную вдоль трубочку форсунок стеклоомывателя. После того, как вся внутренняя поверхность проклеена, сверху кладет слой визомата. Швы также располагаем встык.

После этого, приступаем к проклейке части двери, расположенной непосредственно под обшивкой. Заклеиваем вибропластом все технологические отверстия, при этом тяги открытия дверей должны перемещаться свободно. Визомат сверху наклеивать не надо. Затем приступаем к проклейке внутренней части обивки двери. Наклеиваем визомат, швы располагаем встык. Собираем дверь в обратной последовательности.

Аналогично проклеиваем вторую дверь, крышу, багажное отделение, пол. Собрав, таким образом весь салон можно наслаждаться заметной тишиной.

 

1.6 Закон Вебера-Фехнера

Когда интенсивность раздражения возрастает в геометрической прогрессии, интенсивность восприятия звука растет в арифметической прогрессии. Следует отличать объективную характеристику звука — его интенсивность от субъективного ощущения громкости. При удваивании интенсивности раздражения (мощности звука) громкость не кажется нам удвоившейся. Удвоение громкости ощущается лишь при достижении второй степени первоначального раздражения. Для измерения громкости пользуются единицами, называемыми децибелами.

n-децибел = 10lg (I'/I),

где I' и I — интенсивности звуков, громкость которых отличается на n децибел.

Монтажный комплект:

Конденсатор — используется для стабилизации питания усилителей (демпфирования). Сглаживает работу системы в момент больших нагрузок, особенно заметен его эффект в темное время суток.  
Предохранители — основное предназначение — защита силовых цепей.  
Артерии звука . Любая система прочна настолько, насколько крепко ее слабое звено. Поэтому, используя некачественные, хотя и дешевые, установочные аксессуары, не стоит удивляться, обнаружив у своего детища, например, «просадку» низкочастотной составляющей на высокой громкости или вообще отключение усилителей в момент большой нагрузки.

Межблочный кабель — используется для передачи сигнала от головного устройства до усилителя. К ним предъявляются высокие требования по экранированию от электрических помех.

Акустические кабели — представляют собой многожильный провод и предназначен для передачи сигнала на акустику.

Питающие кабели — их нелегкой задачей является снабжение силовых компнентов электроэнергией от бортовой сети автомобиля

 

2 Установка компонентов и дополнительное  оборудование

 

2.1 Установка музыкальных компонентов.

Установка системы сводится к установке головного устройства в штатное место, изготовлении подиумов под динамики, размещении сабвуфера и усилителя.

Установка обычно начинается с прокладки силовых проводов из подкапотного пространства в салон. Подобрав сечение провода, соответствующее суммарной мощности усилителя и головного устройства, протягиваем плюсовой и минусовой провод от аккумулятора в салон, сквозь технологические отверстия в моторном щите. Провода, проходя через металл, должны быть изолированы кусочком пластиковой или резиновой трубки, во избежание короткого замыкания на массу. Плюсовой провод должен быть подключен через колбу с предохранителем, по номиналу соответствующему предохранителю на усилителе, сама колба должна располагаться на расстоянии не далее 30 см от аккумулятора.

Проведя силовые провода в салон, через распределитель питания пускаем их на головное устройство и усилитель. Припаиваем силовые провода к жгуту проводки головного устройства, плюсовой провод пускаем через вилочный предохранитель, место спайки защищаем термоусадочным кембриком. Подсоединяем колодку к головному устройству, межблочные кабели к линейным выходам головного устройства и устанавливаем его в штатное место согласно прилагаемой инструкции. Обжимаем клеммами концы силового провода, идущие к усилителю.

2.1.1 Изготовление подиумов.

Из фанеры, толщиной 10-12 мм выпиливаем основание будущего подиума, которое потом будет жестко прикреплено к обшивке дверей или к металлу двери сквозь обшивку. Затем изготавливаем установочное кольцо, внутренний диаметр которого равен диаметру резинового подвеса динамика. Закрепляем проставочное кольцо на основании таким образом, чтобы ось, проходящая через центр полученной конструкции, была направлена на противоположного слушателя. Заливаем полученную конструкцию монтажной пеной. Необходимо дождаться ее полного высыхания. Затем ножом и наждачной бумагой придаем заготовке требуемую форму. Для придания крепости, получившуюся деталь сверху обклеиваем стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем. После высыхания неровности выравниваем шпатлевкой со стеклотканью, зашкуриваем до получения гладкой поверхности.

Дальнейшая отделка - дело вкуса и соответствия общей стилистике оформления салона. Полученную заготовку можно покрасить, обклеить карпетом или винилом. Для оклеивания карпетом или винилом, удобно использовать специальный клей, выпускаемый в аэрозольных баллончиках. Клей тонким слоем наносим на обе поверхности, ждем минуту и плотно прижимая материал к заготовке, клеим его, раскатывая неровности и воздушные пузыри обойным валиком

Жестко закрепляем полученный подиум на двери, аналогично делаем другой подиум. Устанавливаем мидбасовые динамики в подиумы, пропускаем провода в двери. Если в двери и стойке нет соединительных резиновых муфт, сверлим два отверстия, причем отверстие в стойке располагаем выше. В отверстия закрепляем специальные резиновые муфты, сквозь них пропускаем провода.

Начинаем установку высокочастотных динамиков. Высокочастотные динамики вместе с мидбасовыми формируют так называемую «звуковую сцену». Располагаем их на облицовке стоек ветрового стекла, примерно на уровне глаз, с разворотом в центр лобового стекла. Таким образом, мы заставляем динамики играть на отражение, формируя ширину и высоту звуковой сцены. Иными словами левый высокочастотный динамик играет на правое пассажирское сидение, правый - на водительское. Изготавливаем подиумы для высокочастотников по технологии, аналогичной изготовлению подиумов для мидбасовых динамиков. Подсоединяем акустические провода.

Начинаем вести к усилителю акустические, межблочные и силовые провода. Силовые провода должны быть проложены отдельно от акустических и межблочных. Допускается их взаимное пересечение под углом в 90 градусов. Желательно вообще каждую группу проводов проложить отдельно, в том числе и от штатной проводки автомобиля.

Подсоединяем провода к усилителю, подключаем сабвуфер. Если сабвуфер предполагается использовать в корпусе, и он был куплен вместе с готовым корпусом, то для машин с кузовом «седан» разворачиваем сабвуфер динамиком к спинке заднего сидения, а для машин с кузовами «хетчбек» и «универсал» - в сторону пятой двери. Если была куплена отдельно сабвуферная головка и планируется самостоятельное изготовление корпуса, то важно знать, что корпуса для сабвуферов бывают двух типов: «стеллс» - корпус, повторяющий очертания багажного отсека, обычно встраиваемый в нишу, и «ящик» - корпус произвольной формы, формой напоминающий куб или трапецию. Размеры ящиков, их внутренний объем рассчитываются в специальной программе JBL Speakershop, доступной к скачиванию в сети Интернет. В ней же можно рассчитать длину и диаметр порта, если предполагается изготовление фазоинверторного корпуса. Корпус «стеллс» изготавливается по той же технологии, что и подиумы для фронтальных динамиков, исключение составляют продольные ребра жесткости, служащие для усиления конструкции. Корпус «ящик» изготавливается из двух слоев 10 мм фанеры, скрепленной между собой. Стенки ящика собираются на саморезах с шагом 5 см, внутренние швы промазываются силиконовым герметиком. Если внутренний объем сделанного корпуса отличается от необходимого, то его можно уменьшить, положив внутрь куски пенопласта необходимого объема, или увеличить, засунув внутрь распушенный акустический синтепон из расчета 10-15 гр на литр объема. Получившийся корпус, аналогично подиумам для фронтальной акустики, можно обклеить карпетом или винилом с помощью специального аэрозольного клея. Подсоединив все провода, убедившись в правильности их подключения, включаем головное устройство и приступаем к настройке инсталлированной системы.

В нашем случае мы используем сабвуфер в корпусе фазоинвертерного типа (рис.1):

Рис.1 корпус фазоинвертерного типа

2.1.2 Расчет фазоинвертора.

Фазоинвертор представляет собой резонатор Гельмгольца, поэтому для расчета фазоинвертора в виде отверстия в панели можно воспользоваться формулой:

, (1)

где Fb – частота настройки фазоинвертора (Гц);

Sb – площадь отверстия (см2 );

Vc – объем корпуса (см3 ).

Корпус сабвуфера представляет собой усеченную пирамиду с основаниями площадью S1 = 1240 см 2и S2 = 558 см2 и высотой h = 30 см. Диаметр отверстия 10 см.

Рассчитаем соответственно площадь круга и объем усеченной пирамиды по формулам: