Малки* Висококачествени настолни високоговорители (3D отпечатани): 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Прекарвам много време на бюрото си. Това означаваше, че прекарвах много време в слушане на музиката си чрез ужасните тенекиени високоговорители, вградени в мониторите на компютъра ми. Неприемливо! Исках истински, висококачествен стерео звук в атрактивен пакет, който да пасне под мониторите на малкото ми бюро. Типичните „компютърни високоговорители“винаги са разочаровани, затова се опитах да приложа някои основни принципи за проектиране и инженерни високоговорители, за да създам чифт безкомпромисни (добре, по-скоро като нискокомпромисни) високоговорители, които за техния размер ще впечатли всеки аудиофил.

Представяме ви най-новото попълнение в моето HiFi семейство, „Kitten“Nano-HiFi настолни високоговорители. (Сега приемаме заявки за по -добри имена)

Тези високоговорители са с височина приблизително 10,8 см (4,25 инча), ширина (7,7 см) и дълбочина около 11,5 см (11,5 см), включително свързващите стойки, и са проектирани за страхотен звук в малка опаковка. Те са направени с помощта на типичен екструдиращ 3D принтер, използващ PLA нишка. Да влезем в това!

Консумативи

Части и материали:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "драйвери за високоговорители
• 2x 0,2 mH кросоувър индуктори
• 2x 2.4 Ohm "аудио клас" резистори
• „Пластмасова дървесина“или подобен дървен пълнител
• „Перфектна пластмасова замазка“или подобен пълнител
• Спрей грунд и боя
• супер лепило
• RTV силиконов уплътнител или подобен
• 4x жични клеми / свързващи стълбове
• Прибл. 3-4 фута 18-20 ga изолиран проводник
• Съединители за женски лопати
• 4x винтове за машина M2x12
• 4x M2 гайки
• 4x шайби M2
• Две малки парчета шперплат с дебелина 1/8 " - 1/4" или подобна здрава дъска

Инструменти:

• 3D принтер и нажежаема жичка по избор
• Поялник и спойка
• Шкурка и/или пили за нокти, различни зърна от 200-1000
• Машини за отстраняване/ножове за тел, нож xacto и няколко други основни инструмента ще бъдат полезни

Стъпка 1: Цели и ограничения

Независимо дали го знам или не, когато изграждам нещо, по същество започвам с две неща. Цели и ограничения. Ето ги тук.

Цели:

• Удължаване на басите възможно най -ниско. Надяваме се, 90 - 100 Hz преди басите да започнат да стават твърде тихи.
• Приемлива сила на слушане. Вече има много малки високоговорители, които звучат страхотно на всички честоти; Те се наричат слушалки. Проблемът е, че трябва да ги залепите за главата си. Очевидно не искам това и да ги накарам да слушат от разстояние е малко по-трудно.
• Плоска честотна характеристика. Опитайте се да премахнете големите резонанси, върхове и долини, от които страдат повечето малки говорители.

Ограничения:

• Размер. Високоговорителите трябва да се поберат под мониторите на компютъра ми, така че не могат да бъдат повече от около 4 инча височина и 5 инча дълбочина. Определих, че вътрешен обем от около 500 mL е добра цел. Освен това, тъй като използвах 3D принтер в моя университет, бях ограничен до около 250 грама печатни материали.
• Разходи. Нямам милион долари за харчене за тези високоговорители, така че няма екзотични материали, инструменти или части.
• Сложност. Това донякъде съответства на разходите, но също така и на нивото на уменията и времето ми. Това вероятно ме ограничава до „пълен диапазон“дизайн, защото е много по-опростен от дву- или трипосочен дизайн и не изисква скъпи кросоувър компоненти.
• Естетично приятен дизайн. Защото трябва да гледам тези неща по цял ден.

Стъпка 2: Избор на драйвер

Имайки предвид целите и ограниченията, е време да…. пазарувам?

Това е вярно. Тъй като драйверите са сърцето на всеки високоговорител, първо избрах драйвер и проектирах останалата част от високоговорителя около него. Тъй като планирах да обмисля нещо, не само се нуждаех от подходящи драйвери, но и от прилични спецификации и размери, предоставени от производителя. Ще разбера защо те са важни след минута, но без тях дизайнът на високоговорителите ми става основно цяло предположение.

Затова изтеглих любимия си сайт, за да си купя компоненти за високоговорители, Parts Express, и потърсих драйвери с "пълен диапазон" в диапазона 1 " - 2". Намерих тези, AuraSound "Cougar" (от тук изведох "Kitten" за името на моите говорители. Разберете?), Които имат няколко добри качества.

• Малък размер. Колкото по -малък, толкова по -добре.
• Евтини. Само около 10,50 долара всеки.
• Отлично представяне на средни и високи честоти и невероятно ниска басова реакция за такъв малък водач.
• Добро управление на мощността, така че се надявам да ги задействам малко без притеснение.

Имайки предвид тези драйвери, беше време да изтеглите информационния лист и да симулирате.

Стъпка 3: Симулация на високоговорителите

С избрания потенциален кандидат за шофьор имах нужда от няколко софтуера, за да стартирам симулации и да преценя ефективността на избора на високоговорители и дизайна на корпуса. Затова последвах няколко стъпки, за да създам симулация на един драйвер в основното заграждение.

Първата програма, която използвах, се нарича SplTrace. Негова версия е достъпна тук безплатно. Това е много проста малка програма. За да го използвам, първо импортирах изображение на честотната характеристика и графиките на импедансния отговор на избрания от мен драйвер. След това, проследявайки графиките с курсора, успях да преобразувам изображенията на графиките във файлове, които софтуерът за симулация може да използва.

След това използвах програма, наречена Boxsim. Последната английска версия е достъпна тук. Създадох нов проект и последвах заедно с първоначалната настройка. След това, позовавайки се на листа с данни, който изтеглих за моя драйвер, попълних всички необходими данни за драйвера. В долната част има опция за въвеждане на данни за честота и импеданс. Тук заредих файловете, които създадох с помощта на SplTrace. След това щракнах през разделите и добавих първоначални оценки за вида на корпуса, размерите и честотата на настройка, тъй като реших да използвам пренесен корпус. Вентилиран корпус ми осигури две предимства. Първо, възможността за настройване на порта за ниска честота, надявам се да разшири малко басовата характеристика. Второ, той позволява на водача да се движи по -свободно и трябва да бъде малко по -ефективен в сравнение с запечатан корпус. Като се има предвид, че вентилационният отвор ще бъде прецизно проектиран и отпечатан като неразделна част от заграждението, това не е проблем.

С цялата необходима информация, въведена правилно в Boxsim, свързах единичния драйвер към усилвателя под менюто „Усилвател 1“и когато натисна „Ok“, ми беше представена интересна графика, която прилича на тази, показана тук. Успех! Сега имах симулация на базова честотна характеристика, с която да започна да се занимавам.

Стъпка 4: Разработване на дизайна на високоговорителите

С първата си симулация, беше време да разбера как тази информация може да ръководи избора ми на дизайн.

Представен ми е типичен график на честотна характеристика, със SPL (сила на звука, в dB) по оста y и честота по оста x. Перфектният високоговорител би имал права линия в тази графика, от 20 Hz до 20 000 Hz. По този начин моята цел сега беше да оправя каквито и да е параметри, за да направя моя говорител възможно най -близо до този въображаем идеален говорител.

С това веднага се появиха два проблема.

Първо беше значителният удар в графиката по -горе около 1000 Hz. С известно изравняване и/или няколко аналогови филтъра, това би могло да бъде прост проблем за решаване … Ако не беше вторият ми проблем.

Щракнете върху Макс. Раздел SPL Видях подобен график на честотна характеристика. Въпреки това, за разлика от другия, този сюжет показва най -силния говорител, който може да свири на дадена честота, преди да надхвърли максималната си граница на мощност или максималната граница на екскурзия. По този начин, дори и да съм използвал някакво изравняване (фини и не се „придържам“към високоговорителите, ако се движат наоколо) или аналогова филтрация (скъпа, сложна и обемиста), за да приведем средните честоти в повече в съответствие с басите, Бих могъл да възпроизвеждам музиката си само на около 80 dB при най -силния звук. Въпреки че 80 dB всъщност е доста силен (помислете за прахосмукачка или за изхвърляне на боклук), имайте предвид, че това би било на самата граница на възможностите на високоговорителите, което не е добро място. За да предпазя високоговорителите от самоунищожение или да звучат като изкривени боклуци, исках прилично количество пространство, преди да достигнат своите граници. Единственият начин да стигнете дотам беше да изберете друг (почти сигурно по -голям) водач или да удвоите.

Стъпка 5: Завършване на дизайна на високоговорителя

Така че, както със сигурност забелязахте в началото на тази инструкция, избрах да удвоя. В сравнение с наличните 2 -инчови драйвери на Parts Express, два от тях трябва да осигурят толкова или повече производителност за цената. И, честно казано, харесах вида на два подредени драйвера. Естетиката също има значение:)

Добавянето на дублиран драйвер в Boxsim беше доста лесно. Направих нов проект в Boxsim, копирах драйвера при първоначалната настройка и използвах настройките за „общ външен корпус“, за да определям корпуса и преградата. След това резултатите изглеждаха много по -обещаващи. Сега имах 5-10 dB допълнителна височина и по-гладка обща крива. Заблуждавах се с обема на корпуса, честотата на настройка и пълненето, докато не намерих комбинация, която наистина ми хареса при 0,45 литра, 125 Hz и „леко пълнени“.

Докато в процеса на проектирането им научих за явление, наречено стъпка на преградата, известна още като загуба на дифракция, която очевидно е основно съображение за повечето висококачествени оратори. По същество, когато звуковите вълни идват от високоговорител, те се опитват да излъчват във всички посоки. Включително зад високоговорителя. Тъй като високочестотните звуци имат много къса дължина на вълната, те отскачат от предната повърхност на кутията на високоговорителите и се изстрелват обратно към слушателя. Но звуците с по -ниска честота, с техните много по -дълги дължини на вълните, лесно ще се огънат около корпуса на високоговорителя. По този начин високочестотните звуци изглеждат малко по -силни за слушателя. За щастие това лесно се поправя само с един резистор и индуктор. Този онлайн калкулатор ще ви каже стойностите, от които се нуждаете, като имате предвид няколко входа. Оттам мога да добавя моята верига за коригиране на стъпката на преградата в секцията на кросоувър на моя симулиран усилвател и да видя новите резултати. Порових се малко с калкулатора, докато получих отговор, който ми хареса със стойностите на компонентите, които бяха достъпни от Parts Express.

В този момент е важно да дойда чист и да кажа, че, добре, изневерих малко.: (Но ето как изневерих и защо в този случай всичко е наред.

Благодарение на това, че сам ги изградих, знаех точно къде и как ще се използват. Това ми даде малко знания, които бих могъл да използвам в своя полза. И двата високоговорителя ще бъдат на бюрото ми, подпряни точно до голяма стена, и под два големи, плоски компютърни монитора. Може да видите къде отива това. Тези плоски повърхности ще действат донякъде като голяма старческа преграда, усилвайки басите по начини, за които Boxsim не може да знае. Затова казах на Boxsim малка бяла лъжа и се престорих, че преградите ми всъщност са високи и широки 100 см. Съжалявам, не съжалявам, Boxsim. Предполагам, че е по -скоро изкуство, отколкото наука:)

Въпреки това, тъй като направих това, беше важно да се има предвид, че резултатите от реалния живот вероятно ще се намират някъде по средата между симулациите на „малка преграда“и „огромна преграда“.

Стъпка 6: Дизайн на корпуса и монтажа (CAD)

Първа награда в авторския конкурс за първи път