Voor een goede geluidsweergave in de auto zijn ze bijna onmisbaar: subwoofers. Ze verzorgen de bassweergave tussen circa 20 – 100 Hz. Er bestaan verschillende inbouwmogelijkheden. Bij de keuze van de woofer moet er onder andere met de inbouwwijze rekening gehouden worden. Je kan een subwoofer inclusief kist aanschaffen, of een losse subwoofer en zelf de kast gaan bouwen. Dat is uiteindelijk goedkoper, maar je moet er wel meer moeite doen voor een goed eindresultaat. Je kan dan een kast op maat voor je autointerieur bouwen. Klank en geluidsdruk bepaal je dan ook zelf. Niet alle woofers zijn echter voor elke kastconstructie geschikt.
DVC betekent “Dual Voice Coil”, er zitten dan twee spoelen in de subwoofer. SVC betekent “Single Voice Coil”, één spoel per subwoofer.
Dat zegt verder niets over de kwaliteit van de subwoofer, maar een DVC geeft je wel meer aansluitmogelijkheden.
Elke spoel heeft een bepaalde impedantie (wisselstroomweerstand) en met de totale impedantie van beide spoelen van de subwoofer(s) belast je de versterker. Door een slimme keuze te maken met de aansluitmogelijkheden kan je de versterker optimaal belasten. Een versterker heeft een minimale impedantie waarde gespecificeerd: 4, 2 1 ohm of soms zelfs 0,5 ohm.
Gebruik voor de juiste keus de sub configurator.
Welke woofer in welke behuizing
Hoe kom je er achter of jouw subwoofer geschikt is voor een bassreflex of gesloten behuizing of free-air? Vaak geeft de fabrikant al aan wat voor behuizing geschikt is qua volume (liters) of type (gesloten of gepoort) . Controleer dit voor je de sub aanschaft, dan weet je wat je kan verwachten van de grootte van de optimale behuizing. Veel subwoofers zijn geschikt voor zowel gesloten als bassreflex behuizingen. En een 20cm (8″) zal in een veel kleinere kast gebouwd kunnen worden dan een 46cm (18″) subwoofer.
Een vuistregel die gebruikt kan worden, is het zogenaamde Efficiency Bandwith Product EBP: EBP = Fs / Qes
De Fs en Qes zijn Thiele & Small parameters welke je kan vinden in de specificaties van de subwoofer.
Onderaan deze pagina staat de betekenis van de Thiele & Small (T&S) parameters.
| EBP |
Kast contructie |
Qts |
| >60 |
Free air |
>0.6 |
| <150 |
Gesloten |
– |
| 50-100 |
Bassreflex |
<0,5 |
| 60-100 |
Bandpass |
– |
Tips voor de bouw van een subwooferkist
Als je een subwoofer koopt en je wilt zelf de behuizing gaan maken, zorg dan dat je een aantal T&S parameters van de woofer kent. Zonder de juiste gegevens van de woofer kan je nooit een goed afgestemde behuizing ontwerpen. De klank, belastbaarheid en SPL is van een goed ontworpen behuizing is altijd beter. Een overzicht van de belangrijkste parameters zie je onderaan deze pagina.
Software
Er is veel software beschikbaar waarmee je kisten kan berekenen, zie de links op de software pagina.
Het enige wat je bij de meeste programma’s moet doen is de Thiele en Small parameters invoeren en er komt ontwerp uit. Het blijft natuurlijk simulatiesoftware, de bassweergave wijkt meestal af door de akoestische eigenschappen van de auto. De software houdt nooit rekening met de ruimte waarin de sub wordt gebruikt.
Vaak bepaal je met die software de netto inhoud van de behuizing. Dat is de hoeveelheid lucht die de woofer moet ‘zien’. De subwoofer zelf, de poort en de verstevigingen tel je bij deze netto inhoud op om op de bruto inhoud uit te komen.
Met het subkisten formulier op deze site kan je de gewenste kistafmetingen berekenen bij een gesimuleerd netto volume.
Materiaal
Maak de kast van 18 of 22mm MDF. Spaanplaat of multiplex kan ook, deze zijn echter moeilijker te bewerken. Multiplex is iets lichter dan MDF en heeft een lagere demping dan MDF. Spaanplaat is veel goedkoper en lichter dan Multiplex en MDF, maar heeft vrijwel dezelfde dempende eigenschappen dan MDF. Voor testdoeleinden is het dus prima geschikt.
Ook wordt er wel eens plexiglas (show!) gebruikt. Dit materiaal heeft wel hele andere eigenschappen dan MDF etc.
Demping
Sub frequenties liggen onder de 100Hz en de meeste dempingsmaterialen zijn onder 300Hz niet meer effectief. Het gebruik in een subwooferbehuizing is daarom misschien overbodig. Het enige wat het wel doet is een virtuele vergroting van de netto inhoud geven. Ook is de klank meestal beter bij gebruik van dempingsmaterialen, expirimenteer daarom met hoeveelheid en soort dempingsmateriaal. Voor subs die bedoeld zijn voor alleen SPL gebruik is dempingsmateriaal niet aan te bevelen.
De meeste simulatiesoftware geeft de netto inhoud als uitkomst voor het volume en houdt geen rekening met demping. Demping vergroot deze netto inhoud. Synthetische wol 1,2x en Pritex noppenschuim 1,1x bij benadering.
Gesloten behuizing moet een netto inhoud van 30L krijgen, berekent door middel van simulatiesoftware.
Bij gebruik van synthetische dempingswol mag je de inhoud van kist 1,2x kleiner maken:
30:1,2 = 25L. De woofer ziet het echter nog steeds als 30L !
De woofer zelf heeft ook een bepaalde inhoud (=displacement) en verstevigingen ook (MDF), bijvoorbeeld totaal 4 liter, en die moet je er weer bij optellen: de totale inhoud wordt 25 + 4 = 29 liter.
Gebruik nooit isolatie-glaswol van de bouwmarkten, de losse vezels hiervan kunnen in de woofer komen. Ook gewoon schuimrubber “noppenschuim” heeft hele andere eigenschappen dan akoestisch noppenschuim, gebruik van willekeurig schuimrubber is daarom zinloos.
Verstevigen
Een subwoofer behuizing dient zeer stevig en stabiel gebouwd te worden. Toch hoef je geen heel erg dikke materialen te gebruiken, mits je voldoende verstevigingen binnen de kast aanbrengt. Tegenover liggende panelen verbind je met elkaar met stroken van ca. 5cm breed 18mm MDF, of je kan een paneel met een aantal grote gaten in de kast plaatsen zodat meer stevigheid wordt bereikt. De verstevigingen (bracing) gaan ten koste van de inhoud. Zet om de 25cm een versteviging. Zie de illustraties (binnenkort).
De kist moet natuurlijk helemaal “luchtdicht” zijn. Een luchtlek gaat ten koste van de bassweergave en het geeft andere bijgeluiden. ‘Luchtdichtheid’ bereik je door nauwkeurig de panelen te (laten) zagen, bij montage voldoende lijm en lijmtangen te gebruiken. Panelen daarna aan elkaar schroeven om een zeer stijve contructie te maken. Zet om de 10cm een schroef, eerst voorboren. De luidsprekeraansluiting en de naden worden tenslotte aan de binnenkant met kit afgewerkt.
Meerdere subs in één kist
Het is geen probleem om twee of meer subwoofers in één grote behuizing te plaatsen. Omdat de oppervlakte van de panelen dan veel groter wordt, is verstevigen dan zeker noodzakelijk.
De totale netto inhoud = netto inhoud per sub x aantal subs.
Bij een bassreflex systeem kan je één grote poort toepassen. Het totale poortoppervlak daarvan is het oppervlak per subwoofer x aantal subs.
De poortlengte blijft gelijk aan die van één sub.
Eigenschappen van verschillende behuizing types
De woofer wordt niet in een kast ingebouwd, maar wordt in de hoedenplank of tegen de leuning van de achterbank gemonteerd. De kofferruimte fungeert als (‘oneindig grote’) klankkast. Deze ruimte dient dan ook voldoende ‘luchtdicht’ te zijn, anders gaat het ten koste van de bassweergave. Vaak is een en ander moeilijk realiseerbaar, waardoor “free-air” montage zelden tot goede resultaten leidt. Je moet er ook voor zorgen dat de woofer voor free-air gebruik geschikt is (zie EBP tabel). Gezien het hoge gewicht van de woofer moet de hoedenplank uitgevoerd worden in 18 – 22mm MDF. Deze dikte is voldoende om paneelresonanties en doorbuigen te voorkomen. Maak met behulp van stroken MDF van ca. 2cm breed ribben onder het paneel., hierdoor zal de stijfheid sterk toenemen. Zet de plaat goed vast, zodat bij een aanrijding de hele handel niet naar voren komt! Aleen al daarom deze manier van inbouwen niet aan te bevelen.
- goedkoop
- plaatsbesparend, geen kast
- goede akoestische isolatie vereist tussen voor- en achterzijde woofer
- slechtere demping van de woofer
- uitstekende transientweergave (“snel”)
- minder diepe bassweergave
- alleen woofers met een zeer stugge conusophanging voldoen
De meest eenvoudige vorm van kastmontage is de gesloten box. Ondanks deze ‘eenvoud’ is de bassweergave vaak heel erg goed. In kombinatie met een geschikte woofer vaak de beste oplossing voor bassweergave in een auto.
- compacte kast
- geleidelijke afval in het laag (12 dB/oct)
- zwaar belastbaar
- uitstekende transientweergave (“snel”)
- eenvoudige kastconstructie
- minder kritisch t.a.v. ontwerp- en constructiefouten
- niet erg efficient
Een populiare manier van inbouwen is de bassreflex of gepoorte behuizing. Vooral voor de liefhebbers van zeer diepe en harde bass is het de beste oplossing.
- 3 – 4 dB effienter dan een gesloten box
- minder vervorming en hogere belastbaarheid in het hogere bassbereik
- mits goed ontworpen en gebouwd, diepere bassweergave
- grotere kast dan gesloten
- zeer kritisch t.a.v. ontwerp- en constructiefouten
- slechte klank bij verkeerd gekozen afstemming
- woofer kan worden opgeblazen onder de afstemfrequentie
Behuizing waarbij de subwoofer in de kast is ingebouwd. Afhankelijk van het type met een gesloten (4de orde) of gepoorte ruimte (6de orde) achter de speaker, en altijd met een gepoorte ruimte voor de speaker. De versie met 2 poorten heet dual-reflex-bandpass (of 6de orde bandpass), met een enkele poort wordt single-reflex-bandpass (of 4de orde bandpass) genoemd.
- efficientie afhankelijk van de afstemming
- diep doorlopende bass
- goede demping van de speaker, hoge belastbaarheid
- speaker afgeschermd, zodat ‘ie beschermd is tegen rondslingerende spullen.
- lastig ontwerp en ingewikkelde constructie
- woofer is ‘onhoorbaar’ overbelastbaar
- transientweergave sterk afhankelijk van de gekozen afstemming, klinkt meestal ’traag’
- grote kast, daarom weinig toegepast
Akoestische eigenschappen van de auto
Doordat een auto interieur een relatief kleine ruimte is, is de akoestiek totaal anders dan een grote kamer of zaal. Dit heeft dit met name voor het sublaag gevolgen. Als van een frequentie de halve golflengte niet meer in de ruimte “past “, dan zijn er geen lopende golven, maar alleen drukverschillen onder die bepaalde frequentie. Deze grensfrequentie (of frequentiegebied) wordt ook wel het Schroeder frequentiegebied genoemd. Deze is te bepalen met sofware zoals true RTA.
De golflengte van sub frequenties kan je uitrekenen via:
Golflengte = voortplaningssnelheid / frequentie [m].
Waarbij de voortplantingssnelheid van geluid in lucht 340m/s is.
Voor 100Hz geldt dan 340 / 100 = 3,4 meter.
Stel dat je interieur korter is dan 1,7 meter, waardoor er onder de 50Hz (halve golflengte) er geen lopende golven zijn en alleen drukverschillen kunnen ontstaan. Bijkomend effect is dat onder deze frequentie de geluidsdruk stijgt met 12dB/oct.
Box rise
Het is de totale impedantie-karakteristiek van de subwoofer + kist + interieur.
Een losse subwoofer heeft een electrische impedantie-karakteristiek, een frequentie afhankelijke impedantie. Zet je deze subwoofer in een behuizing, dan zal deze impedantie-karakteristiek veranderen, afhankelijk van de gekozen afstemming (bijvoorbeeld poortlengte van een bassreflex afstemming) . Als je vervolgens de kist in de auto zet, zal de totale impedantie ook weer enigzins veranderen.
Deze verandering, ten opzichte van de oorspronkelijke electrische impedantie, noemt men boxrise.
De verandering is een (frequentieafkankelijke) stijging van impedantie. Het is daardoor in bepaalde situaties mogelijk om met een lagere aangesloten electrische impedantie, toch op een hogere totale impedantie uit te komen.
Alleen door het meten van de impedantie-karakteritiek van de “sub + kist + interieur” kan je dat bepalen.
Thiele & Small parameters
Wanneer je een behuizing voor een woofer wilt berekenen moet je beschikken over de T&S parameters. Dat zijn getallen die de mechanische en electrische eigenschappen van de speaker vastleggen. De betekenis van al die T&S parameters is vaak onduidelijk, vandaar hier een korte verklaring van de meest gebruikte:
| Fs |
resonantiefrequentie speaker in free air of half space [Hz] |
| Fc |
systeem resonantiefrequentie closed box [Hz] |
| Fb |
systeem resonantiefrequentie bassreflex box [Hz] |
| F3 |
Frequentie [Hz] waarbij systeem-output 3dB gedaald is |
| Vas |
Hoeveelheid lucht [L] met dezelfde akoestische compliantie als de mechanische compliantie (Cms) van de speaker |
| D |
Effectieve speaker diameter [cm] |
| Sd |
Effectieve piston oppervlakte [cm2] |
| Xmax |
Maximale lineaire conusuitslag [mm] |
| Xmech |
Maximale mechanische conusuitslag [mm] |
| Vd |
Maximale lineaire volume verplaatsing (Sd x Xmax) [cm3] |
| Re |
DC weerstand spreekspoel [Ohm] |
| Rg |
Impedantie bron (kabels, filter) [Ohm] |
| Qms |
Q ten gevolge van mechanische verliezen bij resonantiefrequentie Fs |
| Qes |
Q ten gevolge van electrische verliezen bij resonantiefrequentie Fs |
| Qts |
Q ten gevolge van Qes//Qms bij resonantiefrequentie Fs |
| Qtc |
Q ten gevolge van Qes//Qmc bij systeem resonantiefrequentie Fc |
| QL |
Q ten gevolge van kastlek bij systeem resonatiefrequentie Fb |
| Qp |
Q ten gevolge van poortverliezen bij systeem resonantiefrequentie Fb |
| n0 |
Referentie efficiëntie [%] |
| Cms |
Mechanische compliantie van de speaker [m/N] |
| Mms |
Effectieve mechanisch bewegende massa [g] |
| Rms |
Mechanische verliezen van de speaker [kg/s] |
| BL |
Electromagnetische kracht van de magneet x spoel zelfinductie[m/N] |
| Pa |
Acoustische belastbaarheid [W] |
| Pe |
Electrische belastbaarheid [W] |
