Apró* nagyfelbontású asztali hangszórók (3D nyomtatás): 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Sok időt töltök az asztalomnál. Ez azt jelentette, hogy sok időt töltöttem a zenéim hallgatásával a számítógépem monitorjaiba beépített szörnyű, apró hangszórókon keresztül. Elfogadhatatlan! Valódi, kiváló minőségű sztereó hangot akartam egy vonzó csomagban, amely elfér a kis asztalom monitorjai alatt. A tipikus "számítógépes hangszórók" mindig csalódást keltenek, ezért elhatároztam, hogy néhány alapvető hangszóró-tervezési és -technikai elvet alkalmazok, hogy létrehozzak egy pár kompromisszummentes (oké, inkább alacsony kompromisszumos) hangszórót, amelyek méretükhöz képest nyűgöz le minden audiofilt.

Bemutatom HiFi családom legújabb kiegészítőjét, a "Kitten" Nano-HiFi asztali hangszórókat. (Most elfogadom a beküldéseket a jobb nevekért)

Ezek a hangszórók körülbelül 10,8 cm (4,25 hüvelyk) magasak, 7 cm (2,75 hüvelyk) szélesek és körülbelül 4,5 hüvelyk (11,4 cm) mélyek, beleértve a kötőoszlopokat is, és kiváló hangzást biztosítanak egy apró csomagolásban. Egy tipikus extrudált 3D nyomtató használatával készülnek, PLA szál használatával. Menjünk bele!

Kellékek

Alkatrészek és anyagok:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "hangszóró meghajtó
• 2x 0,2 mH crossover induktivitás
• 2x 2,4 Ohm "audio minőségű" ellenállás
• „Műanyag fa” vagy hasonló fa töltőanyag
• "Tökéletes műanyag gitt" vagy hasonló töltőanyag
• Permetezzen alapozót és festéket
• pillanatragasztó
• RTV szilikon tömítőanyag vagy hasonló
• 4x vezetékes csatlakozók / kötőoszlopok
• Kb. 3-4 láb 18-20 ga szigetelt huzal
• Női ásócsatlakozók
• 4x M2x12 gépcsavar
• 4x M2 anya
• 4x M2 alátét
• Két kis darab 1/8 " - 1/4" vastag rétegelt lemez vagy hasonló erős lemez

Eszközök:

• 3D nyomtató és választott szál
• Forrasztópáka és forrasztópáka
• Csiszolópapír és/vagy körömreszelő, különböző szemcseméret 200-1000 között
• A huzalcsupaszító/-vágó, xacto kés és néhány más alapvető eszköz hasznos lehet

1. lépés: Célok és korlátozások

Akár tudom, akár nem, amikor valamit felépítek, alapvetően két dologgal kezdem. Célok és korlátok. Tehát itt vannak.

Célok:

• A mélyhangkiterjesztés a lehető legalacsonyabb. Remélhetőleg 90-100 Hz, mielőtt a mélyhang túl csendes lesz.
• Elfogadható hangerő. Már sok apró hangszóró létezik, amelyek minden frekvencián remekül szólnak; Ezeket fejhallgatónak hívják. A probléma az, hogy a fejéhez kell ragasztani őket. Nyilvánvalóan nem erre vágyom, és távolról hallgathatóvá tenni őket egy kicsit nehezebb.
• Lapos frekvencia válasz. Próbálja meg kiküszöbölni azokat a nagy rezonanciákat, csúcsokat és völgyeket, amelyekben a legtöbb kis hangszóró szenved.

Korlátok:

• Méret. A hangszóróknak el kell férniük a számítógépem monitorjai alatt, tehát nem lehet több, mint 4 hüvelyk magas és 5 hüvelyk mély. Megállapítottam, hogy körülbelül 500 ml belső térfogat jó célpont. Továbbá, mivel az egyetemen 3D nyomtatót használtam, körülbelül 250 gramm nyomtatási anyagra korlátozódtam.
• Költség. Nincs egymillió dollárom, amit ezekre a hangszórókra költhetek, tehát nincs egzotikus anyag, eszköz vagy alkatrész.
• Bonyolultság. Ez némileg illeszkedik a költségekhez, de a képzettségi szintemhez és az időmhöz is. Ez valószínűleg a „teljes tartományú” kialakításra korlátoz, mert sokkal egyszerűbb, mint a két- vagy háromutas kivitel, és nem igényel drága crossover alkatrészeket.
• Esztétikus megjelenés. Mert egész nap ezeket a dolgokat kell néznem.

2. lépés: Illesztőprogram kiválasztása

A célokat és korlátokat szem előtt tartva, itt az ideje…. vásárolni?

Úgy van. Mivel a hangszórók minden hangszóró szíve, ezért először egy illesztőprogramot választottam, és a hangszóró többi részét köré terveztem. Mivel terveztem ezeken gondolkodni, nemcsak illeszkedő illesztőprogramokra volt szükségem, hanem tisztességes specifikációkra és méretekre is a gyártó által. Egy perc múlva belevágok, hogy ezek miért fontosak, de ezek nélkül a hangszórótervem alapvetően teljes találgatássá válik.

Felkaptam tehát kedvenc oldalamat, hogy beszerezzek hangszóró alkatrészeket, a Parts Express -et, és kerestem a "fullrange" illesztőprogramokat az 1 " - 2" tartományban. Ezeket találtam, az AuraSound "Cougar" -t (innen származtam a "Cica" szót a hangszóróim neve miatt. Érted?), Amelyeknek van néhány jó tulajdonsága.

• Kis méret. Minél kisebb, annál jobb.
• Olcsó. Csak körülbelül 10,50 dollár.
• Kiváló közép- és magas hangminőség, és elképesztően alacsony mélyhangválasz egy ilyen kicsi vezető számára.
• Jó teljesítménykezelés, így remélhetőleg aggodalom nélkül fel tudom forgatni őket.

Ezeket az illesztőprogramokat szem előtt tartva, ideje letölteni az adatlapot és szimulálni.

3. lépés: Hangszóró szimuláció

Egy potenciális sofőrjelölt kiválasztásával pár szoftverre volt szükségem ahhoz, hogy szimulációkat futtassak, és megítélhessem a hangszóróválasztásom és a ház tervezésének hatékonyságát. Így követtem néhány lépést, hogy egyetlen illesztőprogramot szimuláljak egy alapvető házban.

Az első program, amit használtam, a SplTrace. Ennek egyik verziója ingyenesen elérhető itt. Ez egy nagyon egyszerű kis program. Használatához először importáltam egy képet a választott illesztőprogram frekvenciaválasz és impedancia válaszgráfjairól. Ezután a kurzorral a cselekmények nyomon követésével képes voltam a diagramok képeit fájlokká alakítani, amelyeket a szimulációs szoftver használhat.

Ezután a Boxsim nevű programot használtam. A legújabb angol verzió itt érhető el. Létrehoztam egy új projektet, és követtem a kezdeti beállításokat. Ezután az illesztőprogramomhoz letöltött adatlapra hivatkozva kitöltöttem az összes szükséges illesztőprogramadatot. Az alján lehetőség van a frekvencia és az impedancia válaszadatok bevitelére. Itt töltöttem be a SplTrace segítségével létrehozott fájlokat. Ezután átkattintottam a füleket, és hozzáadtam a burkolat típusára, méreteire és hangolási gyakoriságára vonatkozó kezdeti becsléseket, mivel úgy döntöttem, hogy hordozott házat használok. A szellőző ház két előnnyel járt számomra. Először is az a képesség, hogy a portot alacsony frekvenciára hangoljuk, remélhetőleg kissé meghosszabbítva a mélyhang válaszát. Másodszor, lehetővé teszi a vezető számára, hogy szabadabban mozogjon, és kissé hatékonyabbnak kell lennie a lezárt házhoz képest. Tekintettel arra, hogy a szellőzőnyílást pontosan megtervezik és kinyomtatják, mint a burkolat szerves részét, ez nem gond.

Miután minden szükséges információt helyesen írtam be a Boxsimba, csatlakoztattam az egyetlen illesztőprogramot az erősítőhöz az "Amplifier 1" menüben, és amikor megnyomtam az "Ok" gombot, egy érdekes grafikont mutattak be, amely hasonlít az itt láthatóhoz. Siker! Most volt egy alapfrekvenciás válasz szimulációm, amellyel elkezdtem bütykölni.

4. lépés: A hangszóró kialakításának fejlesztése

Elkészült az első szimulációm, ideje megérteni, hogy ezek az információk hogyan irányíthatják tervezési döntéseimet.

Egy tipikus frekvenciaválasz görbét mutatok be, SPL (hangosság, dB) az y tengelyen, és a frekvencia az x tengelyen. Egy tökéletes hangszórónak egyenes vonala lenne ezen a grafikonon, egészen 20 Hz -től 20 000 Hz -ig. Így most az volt a célom, hogy bármilyen paramétert módosítsak, hogy a hangszóróm a lehető legközelebb legyen ehhez a képzeletbeli ideális hangszóróhoz.

Ezzel két probléma azonnal felmerült.

Az első a grafikon jelentős bukása volt, körülbelül 1000 Hz felett. Némi kiegyenlítéssel és/vagy néhány analóg szűrővel ez egyszerűen megoldható probléma … Ha nem lenne a második problémám.

Kattintson a Max. SPL fül Láttam egy hasonló kinézetű frekvencia válasz diagramot. A másikkal ellentétben azonban ez a cselekmény azt mutatja, hogy a hangszóró a leghangosabban tud játszani egy adott frekvencián, mielőtt túllépné a maximális teljesítménykorlátozást vagy a maximális mozgási határt. Így még akkor is, ha valamilyen kiegyenlítést (finnicky és nem „ragaszkodom” a hangszórókhoz, ha mozgatják őket) vagy analóg szűrést (drága, bonyolult és terjedelmes) használok, hogy a közepes hangok jobban összhangban legyenek a basszussal, Csak körülbelül 80 dB -en tudnám lejátszani a zenémet az abszolút leghangosabban. Bár a 80 dB valójában meglehetősen hangos (gondoljunk a porszívóra vagy a szemétlerakásra), ne feledje, hogy ez a hangszórók képességének legkorábbi pontján lenne, ami nem jó hely. Annak érdekében, hogy a hangszórók ne pusztuljanak el, vagy torz szemétnek tűnjenek, tisztességes fejmagasságot szerettem volna, mielőtt elérik határaikat. Az egyetlen módja annak, hogy odaérjen, vagy másik (szinte biztosan nagyobb) sofőrt választ, vagy duplázik.

5. lépés: A hangszóró kialakításának véglegesítése

Tehát, amint ezt az Instructable elején biztosan észrevette, a duplázás mellett döntöttem. Összehasonlítva a Parts Express 2 -os illesztőprogramjaival, ezek közül kettőnek legalább annyi teljesítményt kell nyújtania az árért. És őszintén szólva, tetszett két halmozott illesztőprogram megjelenése. Az esztétika is számít:)

Egy dupla illesztőprogram hozzáadása a Boxsimhoz nagyon egyszerű volt. Készítettem egy új projektet a Boxsimban, lemásoltam az illesztőprogramot az első beállításkor, és a "közös külső ház" beállításokkal határoztam meg a házat és a terelőlemezt. Ezzel az eredmény sokkal ígéretesebbnek tűnt. Most 5-10 dB volt a fejmagasságom, és simább volt az általános görbe. Hülyéskedtem a burkolat hangerejével, a hangolási gyakorisággal és a töltelékkel, amíg találtam egy olyan kombinációt, amely nagyon tetszett 0,45 literes, 125 Hz -es és „enyhén töltött” -nél.

Miközben ezeket terveztem, megismerkedtem egy terelő lépésnek nevezett jelenséggel, más néven diffrakciós veszteséggel, ami nyilvánvalóan a legtöbb jó minőségű hangszóró számára fontos szempont. Lényegében, ha a hanghullámok hangszóróból érkeznek, minden irányba megpróbálnak sugározni. Többek között a hangszóró mögött. Mivel a nagyfrekvenciás hangok nagyon rövid hullámhosszúak, visszapattannak a hangszóró dobozának elülső felületéről, és visszapattannak a hallgatóra. De az alacsonyabb frekvenciájú hangok, sokkal hosszabb hullámhosszukkal, könnyen hajlanak a hangszóróház körül. Így a nagyfrekvenciás hangok valamivel hangosabbnak tűnnek a hallgató számára. Szerencsére ez könnyen megoldható egyetlen ellenállással és induktorral. Ez az online számológép néhány bemenet alapján megmondja a szükséges értékeket. Innen hozzáadhatom a terelőlemez lépéskorrekciós áramkörét a szimulált erősítőm keresztirányú szakaszához, és láthatom az új eredményeket. Kicsit babráltam a számológéppel, amíg meg nem kaptam egy tetszőleges választ a Parts Express -től elérhető összetevőértékekkel.

Ezen a ponton fontos, hogy tisztán jöjjek, és azt mondjam, hogy egy kicsit megcsaltam.: (De itt az, hogyan csaltam meg, és miért, ebben az esetben rendben van.

Hála a saját készítésnek, pontosan tudtam, hol és hogyan fogják használni. Ez adott nekem egy kis tudást, amit a magam javára használhatok. Mindkét hangszóró az asztalomon lesz, közvetlenül a nagy falhoz támasztva, és két nagy, lapos számítógép -monitor alatt. Láthatod, hogy ez merre tart. Ezek a lapos felületek némileg úgy működnek, mint egy nagy terelőlemez, és olyan módon erősítik a mélyhangokat, amelyekről Boxsim nem tud. Elmondtam tehát Boxsimnak egy kis fehér hazugságot, és úgy tettem, mintha a terelőlemezek valójában 100 cm magasak és szélesek lennének. Bocs, ne sajnáld, Boxsim. Szerintem inkább művészet, mint tudomány:)

Mindazonáltal, mivel ezt megtettem, fontos szem előtt tartani, hogy a valós eredmények valószínűleg valahol az "apró terelő" és a "hatalmas terelőlemez" szimulációk között helyezkednek el.

6. lépés: Ház és összeszerelés (CAD)

Első díj az első szerzői versenyen