Кроссовер для динамиков в машине — сборка, установка, расчёт

Кроссовер для акустики – это тот элемент, который позволяет отрегулировать звучание динамиков, разделить и выровнять частотные диапазоны. Его можно купить, попросить кого-нибудь поставить, но чаще всего на это тратиться желания не возникает. Уж лучше установить новую акустическую систему полностью, создать самую настоящую звуковую сцену. Это несложно, правда, стоит дорого.

Что такое кроссовер?

Что такое кроссовер

Кроссоверы – это специализированные устройства в звуковых системах, создающие необходимые диапазоны частоты во время работы динамиков. Если говорить более простым языком, то это несколько фильтров для звука.

Внешне он представляет корпус с размерами примерно 12х6х4 сантиметра, а внутри этого корпуса содержатся фильтры, отвечающие за пропускание звуковых сигналов в зависимости от их частоты. По своей основной функции кроссоверы делятся на:

1. Высокочастотные (настраиваются на частоты от 80 до 100 Гц);
2. Низкочастотные (настраиваются на частоты от 2 5 кГц).

Двухполосная автомобильная акустическая система

Двухполосная компонентная автомобильная акустическая система (двушка, компонентка) включает в себя:

• пищалочку (твитер)
• мидбас (большой динамик в нижней части двери)

Мидбас играет полосу частот от 50 Гц до 4000 Гц

Почему так ? Элементарно: мидбас невозможно разместить в стойках лобового стекла или в торпеде, поэтому крупный динамик, играющий огромную полосу частот (50Гц-4000Гц) автопроизводители размещают в самом пустом месте – в дверях, кроме того у дверей есть объем воздуха, что здорово для диффузорных динамиков.

Пищалочки, в отличие от мидбасов, маленькие – их можно установить в стойки, в треугольнички зеркал, в торпеду. Так и делают.

Большой и тяжелый диффузор мидбаса не может хорошо воспроизводить высокие частоты из-за свой конструкции, веса и т.п. Твитер (пищалка) как раз перекрывает недостающий диапазон частот в 4000Гц-20000Гц. Вроде все проблемы решены и можно на этом остановиться. Так и поступают почти все автопроизводители. Более того, в задачу большинства тюнинг-ателье, в том числе и Accent-Audio, входит процесс замены дешевых заводских мидбасов и твитеров на новую, хорошую, качественную, громкую, явно отличную от существующей двухполосную акустику. Этот процесс оправдан и результат впечатляет не только заказчика, но и судей на автозвуковых соревнованиях (если конечно в процессе этой замены применяются не только руки и шуруповерт).

Твитер играет полосу частот от 4000 Гц до 20000 Гц

Ну и для чего же тогда трехкомпонентная акустика?

объясните пожалуйста что значит двухполосные колонки. разница между двухполосными и трёхполосными и что вообще обозначает количество полос? пожалуйста без шуток, т.к. я в реальности не знаю а вот ещё, какая разница между коаксильными и компонентными колонками

Активные и пассивные

Еще одна классификация – это пассивные и активные. Главное отличие между этими двумя видами заключается в компонентах, из которых они состоят.

Активные состоят из таких компонентов, которым необходима постоянная работа питающих источников. Это, например, микроконтроллеры, усилители и другие элементы.

Что же касается пассивных, то они создаются из таких элементов, которые не нуждаются в питании, например, катушки, а также конденсаторы, резисторы.

Еще одно отличие заключается в том, что активные могут быть монтированы лишь перед усилителем, а у пассивных выбор больше – их можно монтировать и перед самим динамиком.

Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера

Фильтры частот применяются как для работы активных сабвуферов, так и пассивных.

Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:

• Активный усилитель сабвуфера не нагружает дополнительно акустическую систему (так как питается отдельно).
• Входной сигнал может фильтроваться (исключаются посторонние шумы от воспроизведения высоких частот, работа устройства концентрируется только на том диапазоне, в котором динамик обеспечивает наилучшее качество передачи колебаний).
• Усилитель при правильном подходе к конструкции может гибко настраиваться.
• Исходный спектр частот можно разделить на несколько каналов, с которыми можно уже работать по-отдельности – низкие частоты (на сабвуфер), средние, высокие, а иногда и сверхвысокие частоты.

Виды фильтров для низких частот (НЧ)

• Аналоговые схемы.
• Цифровые устройства.
• Программные фильтры.

• Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
• Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала).

По крутизне спада

• Первого порядка (6 дБ/октав.)
• Второго порядка (12 дБ/октав.)
• Третьего порядка (18 дБ/октав.)
• Четвертого порядка (24 дБ/октав.)

Основные характеристики фильтров:

• Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
• Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
• Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).

Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:

• Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
• Неравномерность в полосе пропускания.
• Резонансная частота.
• Добротность.

Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.

Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности:

• Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
• Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
• Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
• Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),

Плюсы и минусы

Кроссоверы активного типа

Плюсы:

1. Удобство в процессе эксплуатации;
2. Переключатели выводятся непосредственно на корпус.

Минусы:

1. Слишком дорогая стоимость;
2. Потребность кроссоверов активного типа в усилителях для каналов;
3. Наличие в работе искажений, которые возникают из-за работы элементов данных устройств.

Кроссоверы пассивного типа

Плюсы:

1. Разделение сигналов на системы с несколькими полосами, причем для этого достаточно всего лишь два усилительных канала;
2. Небольшая стоимость.

Минусы:

1. Невозможность настройки без непосредственного вмешательства во всю схему обеспечения электричеством;
2. Подбирают согласно используемым полосам системы акустики;
3. Настройка, выбор и установка – это те процессы, которые требуют профессиональных знаний и опыта.

Вопрос цены

Как уже отмечалось ранее, двухполосная акустика обойдется гораздо дешевле, нежели установка трехполосного оборудования. Это объясняется двумя причинами:

• меньшее количество оборудования – требуется всего два динамика, максимум два усилителя и один фильтр;
• простая установка – собрать такую систему можно и самостоятельно, обладая элементарными знаниями в области электричества.

В состав трехполосных систем входит более сложное оборудование, стоимость которого значительно превышает цену обычных устройств. Кроме того, если вы решили установить такую акустику, вам придется обращаться за помощью профессионалов – без специальных измерительных устройств и тонкого слуха смонтированная система будет звучать так же, как и двухполосная акустика. В этом и состоит главный ответ на вопрос о том, чем отличается двухполосная акустика от трехполосной.

Как настраивать

Для того, чтобы получить максимально качественное звучание, нужно подобрать необходимую частоту срезов. Если использовать трехполосный кроссовер активного типа (оптимальный вариант для большинства систем акустики), необходимо идентифицировать два уровня частоты среза. Первый показывает границу между такими частотами, как средняя и низкая, а второй делает тоже самое, но уже для высокой и средней частоты.

Важный момент: каждый владелец транспортного средства должен правильно определить характеристики частоты используемых динамиков перед тем, как подключать кроссовер к колонкам. На эти частоты не нужно попадать, так как в таком случае на них кроссоверы откажутся нормально работать. В конечном итоге это приведет только к ухудшению звучания и его качества. Также это станет причиной уменьшения срока работы аппаратуры и всей системы акустики в транспортном средстве.

Квазиуниверсальный фильтр для 3-х полосных АС типа S-90, 50АС-106, 35АС-016, 35АС-021 и других

Статья для тех, кто слушает музыку качеством не ниже CD, а лучше по возрастанию качества:

1. CD;
2. SACD;
3. рип виниловой пластинки 24/96, еще лучше 24/192, или 32/192;
4. рип виниловой пластинки аппаратом Korg MR-1000.

В начале была вега…. 50 АС-106 (почти по библии). Звук был хорош, но все равно, непохоже передавался шум ветра, раскаты грома, шорохи ручья, да и голоса певцов небыли похожи на воспроизводимые наушниками Sennheiser HD-215II. Купил Корвет 150 АС-001. Восстановил динамики (больше ничего не делал). И голос певцов стал естественным ,и чтобы ни слушал – вся музыка стала воспроизводиться правильно (как в жизни). А в чем разница???

У тех и у других колонок по 3 динамика. При чем ВЧ практически одинаковые СЧ тоже, только НЧ у корветов больше. Хорошо, тогда играть они должны одинаково естественно, только корветы за счет больших НЧ должны играть громче. Но этого нет. Звук Веги за счет проклеек, герметизации и т.д. (был проведен ранее) особо не улучшился. И тогда мой взор упал на схемы их фильтров.

Корвет 150 АС-001:

Называется – найди три отличия. Стало понятно, что нужно менять фильтр. Инженерный подход подсказывал – нужно опираясь на имеющуюся структуру заведомо рабочего фильтра доработать имеющийся так чтобы:

1. 1.переделка была минимальной;
2. использовать максимально имеющиеся элементы фильтра;
3. была возможность вернуть все в исходное состояние.

К сожалению на тот момент у меня не было инструмента для измерения индуктивности, и даже с этим условием удалось приблизить звук к оригиналу.

За тем купил 35 АС-016 “Орбита” и тоже доработал фильтр. Но полностью правильно изменить фильтр удалось у 35 АС-021 “Эстония”.

Вот где звук был убогий! А все их расхваливают. Да там динамики, да корпуса, Да звук – ну просто соловей. Да Вега на порядок лучше с родными фильтрами играет.

В купленных “Эстония” отсутствовали фильтры – очередной (не знаю как назвать) падаван наслушавшись Ёду убрал все фильтры и оставил вместо них 1 мкФ на ВЧ динамик и 10 мкФ на СЧ.(чтобы ламповый усилитель хоть что-нибудь шептал).

Спасибо этому сайту за программу RLC метр. Намотал катушки как в схеме, собрал фильтр по родной схеме и как уже говорил – при отсутствии фильтра они играли не хуже! Тогда мой взор обратился к схеме 35 АС-016 (в родной схеме не хватает только одной катушки в СЧ фильтре, С2 = 2 мкФ, R2 – убрать, в НЧ фильтре внести сопротивление 10 Ом/10 Вт – согласно схеме включения этого динамика. 5 Ом/2 Вт перед ВЧ динамиком (чтобы не выгорал), а схема значительно проще Корвета. Катушки были домотаны, конденсаторы добавлены, но звук все равно должен был быть лучше.

Посмотрев внимательно на характеристики динамиков стало понятно что ВЧ динамик 35 АС-021 не может воспроизвести частоты ниже 5000 Гц, а фильтр у 35 АС-016 СЧ/ВЧ 4600 Гц. Стало понятно что частота раздела должна остаться 6000 Гц. Еще добивало гудение НЧ динамика вместо ударов по барабану – удалось избавиться удалив (закоротив) резистор R3.

Полученная схема. Квазиуниверсальный фильтр для 35 АС-021:

Немного о дополнительных элементах фильтра:

1. L5+C13 – это НЧ составляющая в фильтре средних частот;
2. R3 ослабляет срез ВЧ составляющей музыки в фильтре СЧ;
3. L2 дополнительно подрезает низкие частоты, проникающие после фильтра (C2+C3+C11)+L4+C12 (подобран экспериментально) – делает голос чистым и прозрачным не давая резонировать СЧ динамику. Убирает ощущение “недостаточности высоких частот” из-за чего добавляют эквалайзером ВЧ и палят ВЧ динамик.

С8+С1+С7 смещается ниже частота среза НЧ фильтра (враки, не воспроизводит нормально НЧ динамик частоты выше примерно 800 Гц.

Теперь, откуда взять провод и каркас для катушек. Каркас взял разобрав видеокассету и скинув за 5 минут с нее пленку. Провод взял от катушки пускателя на 36 В (если есть знакомый электрик на большом предприятии то не проблема – нужно 2 штуки). Диаметр провода примерно 0,45-0,55 мм, так как на СЧ протекают маленькие токи, то этого провода вполне достаточно. Можно разобрать и другую подходящую катушку, 120 витков на каркас бобинки видеокассеты – 0,32 мГн. Для получения 0,77 мГн – около 190 витков.

Делал так – наматывать старался сразу больше “культурным навалом” – виток к витку не обязательно, а затем сбрасывал витки до нужной индуктивности, не отсоединяя щупы контролируя процесс программой RLC фильтр. Или (если оказывалось меньше) изолировал зачищенный участок кусочком изоленты и добавлял предпологаемое число витков, а затем отматывал назад до нормы.

Немного о приколбасе к программе RLC фильтр. Не обязательно подбирать очень точно 100 Ом (расположить возле крокодильчиков). Все равно звуковая карта окажется слабовата. И еще, шнур, идущий на вход микрофона, лучше сделать экранированным, а с выхода звуковой карты можно взять от наушников. Общая длина прикалбаса должна составить 1-1,5 м (чтобы дотягиваться до катушек в колонке). Перед намоткой своих катушек показания программы нужно откалибровать – измерить имеющуюся катушку в колонке (отпаяв от нее один конец) и вычислить коэффициент поправки.

Пример: L3 = 0,17 мГн, а показывает 0,19 мГн. Значит 0,19/0,17=1,12. Так же проверяете на катушке L2 и выбираете средний коэффициент. Значит когда будите мотать 0,56 мГн показать должно 0,627 мГн, а 1,3 мГн – 1,456 мГн.

При проверке колонок заднюю стенку прикрутить хотя бы 4-мя шурупами! Если все динамики рабочие (а не застрявшие ВЧ на керне, и не цепляющийся СЧ за керн, обогащающий звук призвуками) схема работает сразу.

Расчет предпологает, а Бог распологает…….

1. Сместил частоту раздела фильтров СЧ/НЧ и сдвинул их ближе друг к другу – в результате стали правильно слышны голос певца, напряженные средние частоты (между СЧ и НЧ) и щелчки пластинки. (Это индикаторные показатели).
2. Сдвинул друг к другу частоты раздела фильтров ВЧ и СЧ. Результат – голос стал более естественным.

При разработке фильтров инженеры завода были не дураки ,но экономисты сэкономили 2% от стоимости колонок на фильтре и мы имеем то, что имеем…

Вариант фильтра окончательный ,изменения в схему вноситься больше не будут:

Куда ставится

Учитывая того, что кроссовер не может быть установлен в любое место, следует отметить те места, которые подходят для установки динамиков и усилителей.

Требования к местам монтажа:

1. Отсутствие каких-либо подтеканий или сырости;
2. Свободный и комфортный доступ как для подключения, так и для настройки;
3. Отличные показатели циркуляции воздушных потоков для обеспечения охлаждения;
4. Отсутствие каких-либо неудобств или помех, которые так или иначе связаны с эксплуатацией транспортного средства;
5. Хороший визуальный внешний вид.

Чаще всего это такие места, как:

1. Спинки сидений (задних);
2. Задняя полка (компрессор может быть расположен как снизу, так и сверху);
3. Под сидениями (передними);
4. Под полом багажника (в том случае, если конструкция транспортного средства это позволяет.

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.

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.

Преимущества двухполосной акустики

Двухполосные акустические системы пользуются наибольшей популярностью среди автомобилистов.

1. Простая конструкция, что упрощает установку и настройку.
2. Высокая степень согласованности между динамиками, благодаря чему повышается и качество звучания.
3. Максимально естественное, «живое» звучание.

В двухполосном оборудовании есть всего два динамика – НЧ и ВЧ. НЧ колонка воспроизводит звуки в низком и среднем диапазонах, а ВЧ – только в высоком. Благодаря этому для работы системы необходимы простые разделительные фильтры.

Обозначения модификаций

Среди обозначений, которые есть у модификаций кроссоверов для транспортных средств, можно отметить следующие:

1. Input, или вход. Именно к этому месту подключается выход активного усилителя, поэтому здесь важно не ошибиться с полярностью.
2. Woofer, или излучатель низких частот. К этому месту подключается динамик со средними и низкими частотами. Полосы разделения указываются в технической документации.
3. Twiter, или пищалка. К этому месту подключается динамик с высокими частотами.

Это основные моменты и правила, касающиеся того, как подключить кроссоверы к колонкам и ко всей акустической системе транспортного средства.

Приведите детей

Рис. 1. Схема параллельного кроссовера

Вряд ли они у вас совсем уж взрослые, так что подойдут. Известно из практики, что если работу какого-то устройства нельзя объяснить десятилетнему мальчику, оно, скорее всего, вообще не работает. Вот схема пассивного двухполосного фильтра первого порядка. Проще уже не бывает. Одна индуктивность, один конденсатор. Пришёл ваш сорванец? Теперь покажите ему рис. 1 и объясните правила игры: конденсатор С пропускает переменный ток тем лучше, чем выше частота. Индуктивность L тем лучше, чем частота ниже. Куда пойдёт ток с очень низкой частотой? Через индуктивность и на НЧ-головку. А на ВЧ — не пойдёт, она как бы заперта. Если частота будет повышаться, «кран», состоящий из индуктивности, будет постепенно закрываться, а второй, конденсатор — открываться, пока не окажется, что весь сигнал идёт на ВЧ-головку. Что нам и требовалось.

Рис. 2. Схема последовательного кроссовера

А теперь давайте эти же компоненты соединим по-другому (рис. 2). Вот пошёл от входа переменный ток низкой частоты. Как он может добраться до «земли» в низу схемы? Конденсатор на низкой частоте заперт, путь один — через НЧ-головку. Далее появляются два пути: через ВЧ-головку, у которой какое-никакое, а сопротивление, или же через индуктивность, у которой на низкой частоте сопротивления почти что никакого. На высоких частотах — всё наоборот, итог: через НЧ-головку идут низкие частоты, а высокие предпочитают более лёгкий обходной путь, через пищалку — высокие, потому что индуктивность не даёт им пройти мимо. Те же компоненты, но действуют они в другой манере. В первом кроссовере, параллельном, каждый из частотно-зависимых элементов вставал неодолимой преградой на пути «ненужных» частот, а два таких фильтра соединены параллельно и, вообще говоря, друг на друга никакого влияния не оказывают. Во втором, последовательном фильтре ёмкость и индуктивность шунтируют «лишние» частоты, а «нелишним» не оставляют иного пути, кроме как через предназначенную для них нагрузку. Интересно, давно это кому-то пришло в голову? И есть ли, собственно, разница?

Если с первого раза не получилось

Даже если первая попытка найти нужные материалы, инструменты не увенчается успехом, стоит отложить свою идею на потом, но не прощаться с ней. Это действительно легко – взять и смастерить кроссовер. Поможет в этом схема кроссовера для акустики и фото прибора в деталях. С ней легко разобраться, понять, что это такое в принципе, получить наглядное представление, принять решение, опираясь на факты.

На этих фото чётко видно, что нет в приборе ничего страшного. Он прост, как 5 копеек. Справится и девушка, и мужчина, которые посещали уроки физики в школе, учились старательно. Впрочем, можно купить уже готовый, заводской кроссовер, или доверить тюнинг, модернизацию акустической системы авто профессионалам. Просто это стоит денег.