Drobné* Stolové reproduktory s vysokou vernosťou (3D tlač): 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Veľa času trávim za svojim stolom. Znamenalo to, že som trávil veľa času počúvaním svojej hudby cez hrozné plechové reproduktory vstavané v mojich počítačových monitoroch. Neprijateľné! Chcel som skutočný, vysokokvalitný stereofónny zvuk v atraktívnom balení, ktoré sa zmestí pod monitory na môj malý stôl. Typické „počítačové reproduktory“sú vždy sklamaním, a tak som sa rozhodol použiť niekoľko základných konštrukčných a technických princípov reproduktorov, aby som postavil dvojicu nekompromisných (v poriadku, skôr ako nízko kompromisných) reproduktorov, ktoré vzhľadom na svoju veľkosť budú zapôsobiť na každého audiofila.

Predstavujeme najnovší prírastok do mojej rodiny HiFi, stolné reproduktory „Kitten“Nano-HiFi. (Teraz prijímame príspevky pre lepšie mená)

Tieto reproduktory merajú približne 10,8 cm na výšku, 7 cm na šírku a 11,4 cm do hĺbky vrátane väzbových stĺpikov a sú navrhnuté tak, aby v malom balení priniesli vynikajúci zvuk. Sú vyrobené pomocou typickej 3D vytlačovacej tlačiarne s použitím vlákna PLA. Poďme do toho!

Zásoby

Časti a materiály:

• 4x meniče reproduktorov Aura „Cougar“NSW1-205-8A 1"
• 2x 0,2 mH krížené induktory
• 2x 2,4 Ohmové odpory „audio grade“
• „Plastové drevo“alebo podobné plnivo na drevo
• „Dokonalý plastový tmel“alebo podobné plnivo
• Nastriekajte základný náter a farbu
• super lepidlo
• Silikónový tmel RTV alebo podobný
• 4x Drôtené svorky / stĺpiky na viazanie
• Približne. 3-4 stopy izolovaného drôtu 18-20 ga
• Ženské rydlové konektory
• 4x strojné skrutky M2x12
• 4x matice M2
• 4x podložky M2
• Dva malé kusy preglejky s hrúbkou 1/8 " - 1/4" alebo podobnej pevnej dosky

Náradie:

• 3D tlačiareň a filament podľa výberu
• Spájkovačka a spájkovačka
• Brúsny papier a/alebo pilníky na nechty, rôzna zrnitosť od 200 do 1 000
• Pomôžu vám odizolovače/strihače drôtu, xacto nôž a niekoľko ďalších základných nástrojov

Krok 1: Ciele a obmedzenia

Či už to viem alebo nie, keď niečo postavím, začnem zásadne s dvoma vecami. Ciele a obmedzenia. Takže sú tu.

Ciele:

• Rozšírenie basov čo najnižšie. Našťastie 90 - 100 Hz, kým basy začnú byť príliš tiché.
• Prijateľná hlasitosť počúvania. Existuje už veľa malých reproduktorov, ktoré znejú skvele na všetkých frekvenciách; Hovorí sa im slúchadlá. Problém je, že si ich musíte prilepiť k hlave. O to mi očividne nejde, a prinútiť ich počúvať na diaľku je o niečo ťažšie.
• Plochá frekvenčná odozva. Pokúste sa odstrániť veľké rezonancie, vrcholy a údolia, ktorými trpí väčšina malých rečníkov.

Obmedzenia:

• Veľkosť. Reproduktory sa musia zmestiť pod moje monitory počítačov, takže nemôžu byť vyššie ako asi 4 palce a hlboké 5 palcov. Zistil som, že dobrý cieľ je vnútorný objem asi 500 ml. Navyše, pretože som na svojej univerzite používal 3D tlačiareň, obmedzil som sa na asi 250 gramov tlačového materiálu.
• Náklady. Nemám milión dolárov, ktoré by som mohol minúť na tieto reproduktory, takže žiadne exotické materiály, nástroje ani súčiastky.
• Zložitosť. To je do istej miery v súlade s nákladmi, ale aj s mojou úrovňou znalostí a časom. To ma pravdepodobne obmedzuje na 'fullrange' dizajn, pretože je to oveľa jednoduchšie ako 2- alebo 3-cestný dizajn a nevyžaduje to drahé crossover komponenty.
• Esteticky príjemný dizajn. Pretože sa na tieto veci musím pozerať celý deň.

Krok 2: Výber ovládača

S ohľadom na ciele a obmedzenia je načase…. ísť nakupovať?

To je správne. Pretože ovládače sú srdcom každého reproduktora, vybral som si najskôr ovládač a okolo neho som navrhol zvyšok reproduktora. Pretože som plánoval nad týmito myšlienkami popremýšľať, potreboval som nielen vhodné ovládače, ale aj slušné špecifikácie a merania poskytnuté výrobcom. Za minútu sa dostanem k tomu, prečo sú tieto prvky dôležité, ale bez nich sa môj návrh reproduktorov stane v podstate úplným odhadom.

Vybral som si teda svoju obľúbenú stránku, aby som si kúpil komponenty reproduktorov, Parts Express, a hľadal som „plnohodnotné“ovládače v rozsahu 1 “- 2“. Našiel som tieto, "Cougar" AuraSound (odtiaľ som pre meno svojich reproduktorov odvodil "Kitten". Chcete ho získať?), Ktoré majú niekoľko dobrých vlastností.

• Malá veľkosť. Čím menší, tým lepší.
• Lacné. Každý len asi 10,50 dolára.
• Vynikajúci výkon stredných a vysokých tónov a úžasne nízka odozva basov pre taký malý menič.
• Dobrá manipulácia so silou, takže ich snáď môžem bez obáv trochu roztočiť.

S ohľadom na tieto ovládače bolo načase stiahnuť si list s údajmi a začať simulovať.

Krok 3: Simulácia reproduktora

Keď bol vybratý potenciálny kandidát na vodiča, potreboval som pár softvérov na spustenie simulácií a posúdenie účinnosti výberu reproduktorov a dizajnu krytu. Nasledoval som teda niekoľko krokov k vytvoreniu simulácie jedného ovládača v základnom kryte.

Prvý program, ktorý som použil, sa nazýva SplTrace. Jeho verzia je tu k dispozícii zadarmo. Jedná sa o veľmi jednoduchý malý program. Aby som to použil, najskôr som importoval obrázok grafov frekvenčnej odozvy a impedančnej odozvy môjho zvoleného ovládača. Potom, sledovaním grafov pomocou môjho kurzora, som bol schopný previesť obrázky pozemkov do súborov, ktoré môže simulačný softvér použiť.

Ďalej som použil program s názvom Boxsim. Najnovšia anglická verzia je k dispozícii tu. Vytvoril som nový projekt a nasledoval som počiatočné nastavenie. Potom som podľa referenčného listu, ktorý som si stiahol pre svoj ovládač, vyplnil všetky požadované údaje o vodičovi. V spodnej časti je možnosť zadať údaje o frekvencii a impedancii. Tu som načítal súbory, ktoré som vytvoril pomocou SplTrace. Potom som preklikal záložkami a pridal počiatočné odhady typu krytu, rozmerov a frekvencie ladenia, pretože som sa rozhodol použiť portovaný kryt. Vetraná skrinka mi poskytla dve výhody. Po prvé, schopnosť naladiť port na nízku frekvenciu, dúfajme, že o niečo rozšíri basovú odozvu. Za druhé, umožňuje vodičovi voľnejší pohyb a mal by byť o niečo efektívnejší v porovnaní s uzavretým krytom. Vzhľadom na to, že vetrací otvor bude precízne navrhnutý a vytlačený ako neoddeliteľná súčasť krytu, nie je na to nič.

So všetkými požadovanými informáciami zadanými do Boxsimu správne, pripojil som jeden menič k zosilňovaču v ponuke „Zosilňovač 1“a keď stlačím „Ok“, zobrazil sa mi zaujímavý graf, ktorý vyzerá podobne ako tu zobrazený. Úspech! Teraz som mal základnú simuláciu frekvenčnej odozvy, s ktorou by som sa mal začať pohrávať.

Krok 4: Vývoj dizajnu reproduktora

Keď som vykonal svoju prvú simuláciu, bolo načase pochopiť, ako by tieto informácie mohli viesť moje výbery dizajnu.

Zobrazuje sa typický diagram frekvenčnej odozvy s SPL (hlasitosť v dB) na osi y a frekvenciou na osi x. Dokonalý reproduktor by mal v tomto grafe priamu čiaru od 20 Hz do 20 000 Hz. Mojím cieľom teda teraz bolo vyladiť všetky parametre, ktoré by som mohol, aby bol môj reproduktor čo najbližšie k tomuto imaginárnemu ideálnemu reproduktoru.

S tým sa hneď objavili dva problémy.

Prvým bol výrazný náraz v grafe nad približne 1 000 Hz. S trochou vyrovnávania a/alebo niekoľkými analógovými filtrami by to mohol byť jednoduchý problém, ktorý by bolo možné vyriešiť … Nebyť môjho druhého problému.

Kliknutím na max. Karta SPL Videl som podobne vyzerajúci graf frekvenčnej odozvy. Na rozdiel od druhého však tento graf ukazuje najhlučnejší reproduktor, ktorý môže reproduktor pri danej frekvencii hrať, a to buď pred prekročením limitu maximálneho výkonu alebo limitu odchýlky. Takže aj keď som použil nejaké vyrovnanie (jemné a nedrží sa na reproduktoroch, ak sú premiestnené) alebo analógovú filtráciu (drahé, komplikované a objemné), aby sa stredy viac zosúladili s basmi. Úplne najhlasnejšie by som dokázal prehrávať svoju hudbu iba pri približne 80 dB. Aj keď je 80 dB skutočne dosť hlasných (myslite na vysávač alebo odvoz odpadu), myslite na to, že by to bolo na úplnej hranici schopností reproduktorov, čo nie je vhodné miesto. Aby reproduktory nezničili alebo nepôsobili skreslene, potreboval som slušný priestor, než prekročia svoje limity. Jediným spôsobom, ako sa tam dostať, bolo buď vybrať iného (takmer určite väčšieho) vodiča, alebo dvakrát zostúpiť.

Krok 5: Dokončenie dizajnu reproduktora

Takže, ako ste si určite všimli na začiatku tohto Instructable, rozhodol som sa zdvojnásobiť. V porovnaní s dostupnými 2 ovládačmi na Parts Express by dva z nich mali poskytnúť rovnaký alebo vyšší výkon za cenu. A aby som bol úprimný, páčil sa mi vzhľad dvoch skladaných ovládačov. Na estetike tiež záleží:)

Pridanie duplicitného ovládača do Boxsimu bolo celkom jednoduché. Vytvoril som nový projekt v Boxsime, skopíroval som ovládač pri počiatočnom nastavení a pomocou nastavení „spoločné vonkajšie puzdro“som definoval kryt a ozvučnicu. Keď to urobíte, výsledky budú vyzerať oveľa sľubnejšie. Teraz som mal o 5-10 dB dodatočnej svetlej výšky a celkovú hladšiu krivku. Oklamal som objemom skrine, frekvenciou ladenia a vypchávaním, až som našiel kombináciu, ktorá sa mi veľmi páčila pri 0,45 litra, 125 Hz a „ľahko plnené“.

Pri procese ich navrhovania som sa dozvedel o jave nazývanom ozvučnicový krok, známy tiež ako difrakčná strata, ktorý je zrejme hlavným faktorom väčšiny vysokokvalitných reproduktorov. V zásade platí, že keď zvukové vlny vychádzajú z reproduktora, pokúšajú sa vyžarovať všetkými smermi. Vrátane za reproduktorom. Pretože vysokofrekvenčné zvuky majú veľmi krátku vlnovú dĺžku, odrážajú sa od predného povrchu reproduktorovej skrine a sú strieľané späť na poslucháča. Zvuky nižších frekvencií sa s oveľa dlhšími vlnovými dĺžkami ľahko ohnú okolo krytu reproduktorov. Vysokofrekvenčné zvuky sa teda javia poslucháčovi o niečo hlasnejšie. Našťastie je to možné ľahko opraviť iba jedným odporom a induktorom. Táto online kalkulačka vám povie potrebné hodnoty pre niekoľko vstupov. Odtiaľ by som mohol pridať svoj korekčný obvod ozvučnice do krížovej sekcie môjho simulovaného zosilňovača a vidieť nové výsledky. Trochu som sa pohrával s kalkulačkou, kým som nedostal odpoveď, ktorá sa mi páčila, s hodnotami komponentov, ktoré boli k dispozícii z Parts Express.

V tomto bode je dôležité, aby som prišiel čistý a povedal som, že som trochu podviedol.: (Ale takto som podviedol a prečo je to v tomto prípade v poriadku.

Vďaka tomu, že som ich postavil sám, som presne vedel, kde a ako budú použité. To mi poskytlo malé znalosti, ktoré som mohol využiť vo svoj prospech. Oba reproduktory budú na mojom stole, zálohované priamo pri veľkej stene a pod dvoma veľkými plochými počítačovými monitormi. Môžete vidieť, kam to smeruje. Tieto ploché povrchy budú pôsobiť trochu ako veľká ozvučnica, ktorá zvýrazní basy spôsobom, o ktorom Boxsim nevie. Tak som Boxsimovi povedal malú bielu lož a predstieral som, že moje ozvučnice sú v skutočnosti vysoké a široké 100 cm. Prepáč nie je mi to ľúto, Boxsim. Myslím, že viac umenia ako vedy:)

Keďže som to však urobil, bolo dôležité mať na pamäti, že výsledky v reálnom živote budú pravdepodobne skutočne niekde medzi simuláciami „malá ozvučnica“a „veľká ozvučnica“.

Krok 6: Návrh krytu a zostavy (CAD)

Prvá cena v Prvej autorskej súťaži