Ювелирное обозрение

Бесплатные программы для расчета АС

Speaker Workshop

Программа расчета акустики и сабвуферов
Speaker Workshop позволяет производить расчет корпусов, фильтров; различные измерения: импеданса динамиков, АЧХ, гармоничеких искажений, пассивных компонентов (конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов); и многое другое. Имеется описание по работе с программой на русском языке.

JBL Speakershop

Программа для расчета сабвуферов
Фирменная продукция компании JBL.
После разархивирования и инсталляции дает два модуля: для расчета корпусов сабвуферов и для расчета пассивных кроссоверов.

UniBox (Unified Box Model)

Программа для расчета акустических систем различного типа
закрытый ящик (Closed Box)
фазоинвертор (Vented Box)
система с пассивным радиатором (Passive Radiator Box)
банд-пасс (Bandpass Single Tuned Box)
Очень простая и логичная программа, работает в оболочке Microsoft Windows Excel 2000. По отзывам, нормально функционируют и под Excel 97, если он соответсвующим образом обновлен. Позволяет симулировать уровень звукового давления, кривую импеданса динамиков, АЧХ и многое другое.
На сайте производителя можно найти базу по многим известным динамикам:
Кроме этого, Вы можете вручную добавлять характеристики динамиков и создавать новые базы данных

WinSpeakerz

Программа для расчета сабвуферов
WinSpeakerz – правописание как в оригинале – работа некоего Джона Мерфи, компания TrueAudio.
Программа вполне коммерческая, стоит около 130 долларов, а бесплатно выдается демо-версия, без базы данных по динамикам и прочих прелестей (включая руководство на 150 страницах). Программа по-настоящему хороша, поскольку, кроме прочего, имеет специальную функцию для учета внутрисалонной акустики.

Crossover Elements Calculator

Программа для расчетов
упрощенной цепи Цобеля, L-Pad цепей для динамиков, корректирующего звена чувствительности высоких частот, все необходимые параметры катушки индуктивности, встроенная утилита рутинного суммирования элементов "правилом резисторов", рекомендует тип корпуса акустики под динамическую головку.

Расчет Катушек для Динамиков

Программа для расчетов
Программа для расчета звуковой катушки динамика. катушек индуктивности. и.т.д.
Зная внутренний и наружный диаметр катушки, подставив желаемое сопротивление, и количество рядов. Вы получите намоточные данные катушки, и некоторые справочные данные.Диаметр провода выбирают в меньшою сторону от расчетных, пусть лучше будут больше зазоры чем больше шуршания.

NCH Gen

Генератор звуковых частот и сигналов спецформы
NCH Tone Generator – простенькая в обращении программа, генерирующая (при наличии присутствия звуковой карты) сигналы синусоидальной формы (с коэффициентом гармоник около 0,01%).
. прямоугольной (со вполне пристойными фронтами).
. пилообразной, и т.д. Есть и сигнал со спектром белого шума, к нему, правда, есть некоторые претензии. Здесь – шумовой сигнал производства NCH T. Gen (красным) и встроенного генератора SpectraLab (синим). Второй – тоже не идеальный, но лучше.

WinISD Pro Alpha

предназначена для расчета акустических систем фазоинверторного и закрытого типа
Эта программа выгодно отличается от подобных продуктов тем, что ее легко освоить даже с английским интерфейсом.
WinISD имеет собственную обширную базу электродинамических головок со всеми возможными параметрами. Параметрами Тилля Смола и геометрическими размерами. Так же имеется возможность пополнять базу динамиков своими драйверами с помощью эдитора.Имеется упрощенный расчет двухполосных пассивных фильтров I и II порядков. И шести различных вариантов активных фильтров.
Так же есть встроенный генератор звуковых частот, который будет очень полезен при настройке АС
Описание WinISD Pro Alpha на русском языке

WinISD beta

для расчета систем фазоинверторного и закрытого типа
Я лично использовал программу WinISD в качестве дублирующего расчета фазоинвертора акустических систем на базе автомобильных динамиков.
Программа на удивление точно рассчитывает фазоинвертор учитывая даже виртуальное увеличение объема ящика при заполнении его звукопоглощающим материалом.

Power Port

Программа расчета фазоинвертора типа Power Port (патент фирмы Polk Audio)
Эту программу придумал Мэтт Полк и Джордж Клопфер Идея в том, чтобы снизить скорость на выходе тоннеля фазоинвертора и одновременно уменьшить его длину при сохранении настройки.
Программа расчета устроена как файл Excel. Чтобы вся эта штука не открывалась в браузере, она заархивирована в ZIP.

VASCalc

Программа для расчета эквивалентного объема головки.
Программа написана в Microsoft Excel.
Программа для расчета эквивалентного объема головки методом добавочной массы.

Harmon3way

Программа расчета интерференционных искажений АЧХ.
Программа написана в Microsoft Excel. Все просто и понятно.
Программа расчета интерференционных искажений АЧХ работы Г.Татевяна

Blaubox

Программа для расчета сабвуферов
BLAUBOX – творение Блаупункта, как ясно из названия,- программа вполне и безусловно бесплатная. Несколько упрощенная и грубоватая графика вполне компенсируется тем, что программа работает, во-первых, быстро, во-вторых, может рассчитывать все три основных типа сабвуферов (закрытый ящик, фазоинвертор, полосовой сабвуфер), в-третьих – чрезвычайно проста в обращении, в-четвертых – может рисовать рабочие чертежи ящика по результатам расчета. Вот примеры выдаваемых результатов: АЧХ двух одновременно рассчитываемых сабвуферов и эскиз ящика.

Perfect Box 4.5

Программа для расчета сабвуферов
Perfect Box 4.4 – предпродажная версия программы, при этом почти полностью укомплектована функциями и опциями. Внешне – грубоватая ДОС-овская вещь. На деле – лучшая, на мой взгляд программа, если наловчиться. Рассчитывает закрытые ящики и фазоинверторы.

В качестве приданного идет довольно большая база данных по динамикам, легко Вами пополняемая по мере возникновения надобности, а также вещь малополезная, но забавная – программа EQ2.EXE , с помощью которой можно рассчитать звено активной коррекции АЧХ. Программа завязана на основную по параметрам частоты и добротности корректирующего фильтра.

Box Plot 2

Программа для расчета сабвуферов
Boxplot 2 – предпродажная версия программы, в связи с чем часть функций не работает. Главное достоинство – программа очень поучительна, поскольку прямо на экране можно варьировать параметрами H = fb/fs (отношение частоты настройки фазоинвертора к резонансной частоте головки и ALPHA = Vas/Vb (отношение эквивалентного объема головки к объему ящика, в том числе и закрытого). Через пять минут работы с программой человек, никогда в жизни не читавший ничего по теории громкоговорителей уже знает наиболее важные зависимости. Для практических расчетов программа не очень удобна из-за урезанных функций, хотя при некотором навыке работать можно. Впрочем, если кто желает заплатить 25 долларов – там где-то сказано – куда.

Программа расчета пассивных кроссоверов
Программа PXO (Passive X-Overs), как и положено по возрасту, работает под DOS и работает отлично. Вы выбираете частоту (или частоты, для трехполосной системы) раздела, крутизну скатов от 6 до 24 дБ/окт и тип фильтра (Баттерворт, Линквиц-Рили и т.д.), а взамен получаете графики всех основных характеристик и номиналы элементов, входящих в цепи фильтров, причем последние схематически изображены в нижнем окне пользовательского интерфейса.

Примечание:
Когда все будет сделано по Вашему вкусу, естественно возникнет вопрос "Как рассчитать индуктивность?" – готовых-то их нет, в отличие от конденсаторов. Для этого служит еще более простая программа, приведенная ниже – COILS.EXE

Coils (russ)

Программа расчета индуктивности
Здесь все совсем просто: вводите требуемое значение индуктивности (в миллигенри), диаметр провода и диаметр каркаса. Получаете – потребное число витков, длину каркаса, расход провода и его сопротивление, которое Вы можете сравнить с сопротивлением звуковой катушки и принять командирское решение.

Coils

Программа расчета индуктивности
Если у кого проблемы с кириллицей под DOS – с англоязычным инерфейсом.

LC – фильтры я оставил на десерт, подобно бутылке благородного вина, покрытой слоем вековой пыли. Это антиквариат, который на Сотбисе не купишь!

Как ни крути, а не получил бы Александр Степаныч наш Попов звание почётного инженера-электрика, не направь он искровой разряд напрямик в колебательный контур для обретения благословения свыше и резонанса с передающей антенной.
И заскучала бы братва копателей свободной энергии эфира, не изобрети Никола Тесла свой резонансный трансформатор и электрический автомобиль с неведомой коробочкой. А то и вовсе, заширялась бы в подъездах, лишённая идей вселенского масштаба.

И начнём мы с расчёта самого простого LC-фильтра – колебательного контура.

Включённый по приведённой на рис.1 схеме, он представляет собой узкополосный полосовой фильтр, настроенный на частоту fо= 1/2π√ LС .
На резонансной частоте сопротивление контура равно:
Rо = pQ, где р – характеристическое сопротивление, равное реактивному сопротивлению катушки и конденсатора.
Оно в свою очередь рассчитывается по формуле р = √ L/C .

На низких (звуковых) частотах конденсаторы практически не вносят потерь, поэтому добротность контура равна добротности катушки индуктивности, величина которой напрямую зависит от активного сопротивления катушки. Чем ниже частота, тем больше витков и тоньше провод, тем проще его измерить тестером. Если эта попытка удалась, то Q=2πfL/R, где R – активное сопротивление катушки индуктивности.
На радиочастотах значение активного сопротивления катушки может составлять доли ома, поэтому для расчёта добротности надо – либо найти сопротивление в Омах по формуле R= 4ρ*L/(πd²), где ρ — удельное сопротивление меди, равное 0,017 Ом•мм²/м, L – длина в метрах, d – диаметр провода в мм, либо вооружиться генератором сигналов, каким-либо измерителем уровня выходного сигнала с высоким внутренним сопротивлением, и определить добротность экспериментально.
К тому же на высоких частотах возможно проявление влияния добротности конденсатора, особенно если он окажется варикапом, хотя современные недорогие керамические изделия (например, фирмы Murata) имеют значение параметра добротности – не менее 800.

Нарисуем табличку с расчётом фильтра для низкочастотных приложений.

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ НЧ.

Если параметр активного сопротивления катушки R опущен, его значение принимается равным 200 омам.
Необходимо отметить, что все полученные в таблице данные верны и для последовательного колебательного контура. При этом, если мы хотим использовать свойства контура полностью, т. е. получить острую резонансную кривую, соответствующую конструктивной добротности, то параллельный контур надо нагружать слабо, выбирая R1 и Rн намного больше Rо (на практике десятки кОм), для последовательного же контура, сопротивление генератора R1 наоборот должно быть на порядок меньше характеристического сопротивления ρ.

Теперь, нарисуем таблицу для расчёта высокочастотных резонансных контуров.
Тут на добротность влияет не только активное сопротивление катушек, но и другие факторы, такие как – потери в ферритах, наличие экрана, эффект близости витков и т. д. Поэтому вводить этот параметр в качестве входного я не стану – будем считать, что добротность катушки вы измерили, или подсмотрели в документации на готовые катушки. Естественным образом значение добротности катушки должно измеряться на резонансной частоте контура, ввиду прямой зависимости этой величины от рабочей частоты (Q=2πfL/R).
К тому же я добавлю сюда параметр добротности конденсатора, особенно актуальный в случае применения варикапов.
По умолчанию (для желающих оставить эти параметры без внимания), добротность катушки примем равной 100, конденсатора – 1000, а для испытывающих стремление измерить эти параметры в радиолюбительских условиях, рекомендую посетить страницу ссылка на страницу .

ТАБЛИЦА ДЛЯ LC- РЕЗОНАНСНОГО (ПОЛОСОВОГО) ФИЛЬТРА ДЛЯ ВЧ.

Теперь плавно переходим к LC фильтрам верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ).

Рис.2

Крутизна спада АЧХ этих фильтров в полосе подавления – 12 дБ/октаву, коэффициент передачи в полосе пропускания К=1 при R1 << ρ << Rн, где R1 – внутреннее сопротивление генератора, Rн – сопротивление нагрузки, а ρ – характеристическое сопротивление фильтра.
Однако наилучшие параметры, с точки зрения равномерности АЧХ и передачи максимальной мощности в нагрузку, обеспечиваются при R1=Rн=ρ. В этом случае фильтр является согласованным, правда коэффициент передачи в полосе пропускания становится равным К=0.5.
Ну да ладно, ближе к делу.

ТАБЛИЦА LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.

А если надо рассчитать L и C при известных значениях Fср и ρ ? Не вопрос,

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ LC- ФИЛЬТРОВ ВЕРХНИХ и НИЖНИХ ЧАСТОТ.

Данные ФВЧ и ФНЧ называются Г-образными.
Для получения более крутых скатов АЧХ используют два или более Г-образных звеньев, соединяя их последовательно, чтобы образовать Т-образное звено (на Рис.3 сверху), или П-образное звено (на Рис.3 снизу). При этом получаются ФНЧ третьего порядка. Обычно, ввиду меньшего количества катушек, предпочитают П-образные звенья.

Рис.3

ФВЧ конструируют подобным же образом, лишь катушки заменяются конденсаторами, а конденсаторы – катушками.

Широкополосные полосовые LC – фильтры получают каскадным соединением ФНЧ и ФВЧ.

Что касается многозвенных LC-фильтров высоких порядков, то более грамотным решением (по сравнению с последовательным соединением фильтров низших порядков) будет построение подобных устройств с использованием полиномов товарищей Чебышева или Баттерворта.

Именно такие фильтры 3-го, 5-го и 7-го порядков мы и рассмотрим на следующей странице.