Это дело меня заинтересовало, когда я решил использовать дешевую современную автомагнитолу, чтобы собрать самодельную колонку MP3. Целая автомагнитола 4х20Вт (класса D) стоила меньше, чем отдельный модуль MP3 + самодельный усилитель. (Динамики, питание и корпус были переиспользованные детали). Тем не менее, даже если аппарат действительно мощный, у него нет темброблока. Более того, кажется, что производитель нарочно ограничивает частотную характеристику, чтобы пользователи не смогли долго выдержать максимальную громкость без боли (из-за высокого уровня средних частот). Таким способом, пользователи не могли сломать дешёвый усилитель огромными и продолжающимися басами. Тем не менее, я не любитель жанра «фонк», и я не намерен распространять вибрации на улицу. Я просто хочу слушать приятные басы с разумной громкостью. Как это сделать?
Конечно, метод также действует для установок в автомобилях, где тоже широкополосные динамики используются, и где нужно просто менять баланс между низкими аудио-частотами и остальным спектром (выше, чем 400-500Гц). Но, модификация не должна деградировать частотную характеристику в области высоких частот. Нам не нужно создавать обычный фильтр нижних частот.
Значит, это не фильтр для сабвуфера, но похоже:
Эти формулы позволяют получить такую характеристику:
Замечание: более 85% комплексного импеданса динамиков приходится на резистивную часть. Много людей распространяют легенду, заявляя, что измеренное сопротивление катушки динамика не имеет никакого отношения с импедансом. Тем не менее, кто уже измерил несколько десятков динамиков, знает, что разница даже не составляет 15% номинала.
Поэтому, здесь мы аппроксимируем, что Z = чистое сопротивление.
Характеристики резистора «R»:
Самая большая потеря мощности в резисторе «R», которую можно придумать (и которая гораздо выше, чем в реальной ситуации), рассчитывается следующим способом, если мы предполагаем, что высокая частота постоянно передана на максимальной амплитуде:
Если Рмакс = максимальная мощность канала усилителя, когда нагрузка = Z:
Максимальная потеря мощности в «R» = (Рмакс x Z x R) / (R + Z)^2
Когда R = 3 x Z: Максимальная мощность в «R» = 0,19 x Рмакс
Например, если спецификация усилителя определяет 20Вт RMS при нагрузке Z, этот выбор номинальной мощности резистора «R» гарантирует, что он вообще не может выйти из-строя: 0,19 х 20 = 3,8Вт => 4Вт
Конечно, мощность системы сильно падает выше 500Гц. Тем не менее, нельзя забывать, что самая главная часть мощности требуется до 500Гц. Можно в этом убедиться с осциллографом, если мы измеряем сигнал на клеммах динамиков какого-то «бумбокса».
Более того, мы не собираем активный фильтр. Иначе это значило бы: собрать особенный тип другого мощного усилителя. Это вообще не стоило бы делать. Лучше купить его за 2000-3000 рублей.
Главный вопрос: Где найти катушки индуктивности?
В автомобиле импеданс динамиков равен 4 ом. Это значит, что вам нужно будет L = 400мкГ х 4 = 1600мкГ. Если решено купить «официальные» катушки для кроссоверов, две катушки уже стоят как автомагнитола. Но, мы рискнём огорчать аудиофилов и обойдём эту проблему используя катушку тороидальным ферритовым сердечником. (В принципе ферритовые сердечники создают искажение. Но, честно говоря, я не почувствовал это). Для этого стоит купить ферритовые кольца за 150-200 рублей (или найти БУ), с минимальным диаметром 35мм, и самому намотать витки.
А как проверить индуктивность?
Если у вас нет никакого оборудования, кроме обычноготрансформатора220в на 3-9в (который может выдержать нагрузку 3,3 Ом) и мультиметра, с этим уже возможно справиться:
- Во-первых: сопротивление катушки должно быть 0,3 Ом максимум.
- Подключите катушку последовательно с резистором 3,3 Ом (*) к клеммам вторичной обмотки трансформатора.
- Измерьте переменное напряжение VT на клеммах вторичной обмотки трансформатора, когда эта нагрузка подключена.
- Измерьте переменное напряжение на катушке: VL (гораздо меньше).
- Рассчитаете: L (мкГ) = 10510 x VL / корень(VT^2 — VL^2)
(* Если измерение пройдёт достаточно быстро, в смысле, оно не занимало более 15-их секунд, номинальная мощность резистора 3,3 Ом может быть только: (VT^2) / 10).
А почему невозможно просто рассчитать количество витков до сборки?
Очень вероятно у вас не будет достаточно данных о сердечнике, если вы его купили дешево на маркетплейсе, или нашли среди БУ деталей. Более того, расчёт сильно зависит от способа намотки. Будет проще намотать всё, что можно намотать (с диаметром провода примерно 1мм), проверить, и постепенно вычислить количество витков, если индуктивность слишком высокая.