Проект трёхполосной АС Poor Man’s 3-way: размеры, конструкция и фильтр

Poor Man’s 3-way — это проект компактной трёхполосной акустической системы с фазоинвертором, предназначенной для самостоятельного изготовления. Акустика разработана с учетом ограничений по габаритам для удобного размещения в интерьере. Система обеспечивает чистое звучание благодаря грамотному расчету кроссовера и качественной отделке корпуса.

Конструкция представляет собой вариацию классических схем, но адаптирована под современные требования. Фазоинвертор расположен на передней панели, что является оптимальным решением для трёхполосной системы в данном форм-факторе. Ниже представлены полные размеры, чертежи акустики и описание процесса сборки.

Корпус и материалы

Корпус имеет габариты 720х250х430 мм с скошенными верхними углами. Основной материал — фанера толщиной 18 мм. Передняя панель выполнена по технологии «сэндвича» (18 + 15 = 33 мм) для снижения резонансов. Конструкция собрана в четверть на шкантах с использованием клея «Момент» Супер-ПВА. Внутри корпус усилен брэйсами и перегородками для повышения жесткости.

Для отделки использован линолеум (в нижних отсеках в два слоя) в качестве вибропоглотителя. Корпус был зашпаклёван, покрыт грунтом по ржавчине, тщательно отшлифован и окрашен автоэмалью из баллона. На боковины приклеены панели из ламината «зебрано» толщиной 8 мм.

Особенности акустического оформления:

Объем СЧ-камеры: 4,3 л. Задняя стенка наклонена на 45°, изнутри оклеена войлоком 4 мм. Вставлена труба-отдушина (канализационная, d=46 мм, L=240 мм) с настройкой на ~60 Гц.
Объем НЧ-камеры: 43 л (чистый). Настройка фазоинвертора на 34–35 Гц. За басовиком установлен валик из синтепона для подавления стояков.

Объем НЧ-звена ограничен габаритами (43 л), хотя оптимальным для таких динамиков считается 55–60 л. При увеличении высоты колонки можно пересчитать фазоинвертор для улучшения низких частот. Подробнее о влиянии объема на звучание можно узнать из статьи о теории и практике фазоинвертора.

Технология изготовления скосов:

На готовом корпусе размечаются скосы (например, 30° от фронта).
Изготавливается шаблон из черной фанеры по внешнему контуру.

Шаблон жестко крепится к корпусу (привинчивается или прижимается струбцинами).
Фрезером с широкой подошвой и пальчиковой фрезой снимается лишний материал строго по шаблону.

После чистового прохода поверхность не требует дополнительной шлифовки, что позволяет сохранить геометрию и качество фанеры.

Шаблон крепится на корпус по внешнему треугольнику. Использовались саморезы и струбцины для фиксации. Фрезеровка производится в несколько проходов с постепенным увеличением глубины резания. Главное — точность изготовления шаблона и его жесткая фиксация.

Берём фрезер с прикрученной широкой подошвой, выдвигаем пальчиковую фрезу на 3 мм и сосмызгиваем нещадно всё, что торчит, кроме шаблона. Потом ещё выдвигаем и тд. В оконцовке нужно попасть по глубине, чтобы фреза снимала ровно по внутренней линии. После чистового прохода поверхность не требует шлифовки и видно стрёмное качество фанеры.

Всё довольно просто, у меня с первого раза получилось, главное точно изготовить шаблон и хорошо, и опять же, точно его закрепить.

Схема кроссовера и настройка фильтра

Теперь самое интересное – фильтр.

Все динамики были заново промерены в корпусе. Микрофон устанавливался на высоте каждого динамика на расстоянии 1 метра. Искомая комбинация фильтра определилась при переносе Л-падов ослабления к динамикам: верхний раздел частот — 3000 Гц, импеданс проваливается до 3,5 Ом, что является вполне подходящим значением.

Процесс настройки включал пайку, измерения и прослушивание. В ВЧ-фильтре использован конденсатор 6,8 мкФ ICEL PHC. В СЧ-фильтре — 43 мкФ (составлен из 33 мкФ КроссКап и 10 мкФ ICEL PHC). Остальные компоненты — КроссКап. Через несколько дней прогрева конденсаторов звук устаканился, верхняя середина стала обозначаться конкретно.

На графиках представлены: схема фильтра, симулированная АЧХ и импеданс системы, а также измеренные данные. Импеданс мерился без синтепона за басовиком, поэтому виден стояк на 150 Гц. АЧХ мерилась на 1 метре на оси твитера с сглаживанием 1/24. Важно отметить, что АЧХ, измеренная в одной точке, не всегда отражает реальную картину звучания.

Возникла проблема с фазировкой: ЛСПкад требовал включения СЧ и ВЧ в противофазе, а измерения на расстоянии 1-2 метра показывали фазу. Прослушивание на 2 метрах подтвердило преимущество противофазного включения. Снятие семейств АЧХ в разных точках (на высоте каждого динамика на 1 и 2 метрах) подтвердило, что для высокого расположения колонок противофазное включение является верным решением. Для сравнения, в проекте доработки фильтров колонок 35 АС-018 также применялись сложные методы подстройки фазы.

Компоненты фильтра:

Катушки 0,25 мГн и 0,5 мГн (провод 1,3 мм).
Резисторы Джансен МОХ.

Конденсаторы ВЧ и половинка СЧ — ICEL PHC, остальные — CrossCap.
На НЧ — неполярный FTcap 68 мкФ (по факту 73,5 мкФ + 2,2 мкФ).
R3041 (параллельно пищалке) — 2 Вт, R2081 (параллельно миду) — опционально.

Режектор на НЧ-динамик

Установлен режектор по схеме Батю. Измерения импеданса и прослушивание показали отличный результат: импеданс и фаза выровнялись, горб на передаточной функции исчез. Импеданс просел на частоте настройки ФИ до 4,3 Ом, что является приемлемым значением. Эффект полностью соответствует симуляции, что делает конструкцию предсказуемой. Нижний пик импеданса снизился с 25 до 15 Ом. Ёмкость в фильтре НЧ увеличена до 90 мкФ для устранения горбика в районе нижнего раздела.